gps在测量监测中的应用

•GPS在大地控制测量中的应用•GPS技术在变形监测中的应用•GPS在地形、地籍及房地产测量中的应用GPS在大地控制测量中的应用•GPS定位技术以其精度高、速度快、费用省、操作简便等优良特性被广泛应用于大地控制测量中。时至今日，可以说GPS定位技术已完全取代了常规测角、测距手段建立大地控制网。•我们一般将应用GPS卫星定位技术建立的控制网叫GPS网。•归纳起来大致可以将GPS网分为两大类：一类是全球或全国性的高精度GPS网，这类GPS网中相邻点的距离在数千公里至上万公里，其中主要任务是作为全球高精度坐标框架或全国高精度坐标框架，为全球性地球动力学和空间科学方面的科学研究工作服务，或用以研究地区性的板块运动或地壳形变规律等问题。•另一类是区域性的GPS网，包括城市或矿区GPS网，GPS工程网等，这这类网中的相邻点间的距离为几公里至几十公里，其主要任务是直接为国民经济建设服务。•1、GPSA级网的建立•作为大地测量的科研任务是研究地球的形状及其随时间的变化，因此建立全球覆盖的坐标系统之一的高精度大地控制网是大地测量工作者多年来一直梦寐以求的。•1991在全球范围内建立一个IGS（国际GPS地球动力学服务）观测网，并于1992年6-9月间实施了第一期会战联测，我国多家单位合作，在全国范围内组织了一次盛况空前的“92GPS”会战”，目的是在全国范围内确定精确的地心坐标，建立起我国新一代的地心参考框架及其与国家坐标系的转换参数，布设成国家A级网，作为国家高精度卫星大地网的骨架，并奠定地壳运动及地球动力学研究的基础。•建成后的国家A级网共由28个点组成，经过精细的数据处理，平差后在ITRF91地心参考框架中的点位精度优于0.1m•随后在1993年和1995年又两次对A级网点进行了GPS复测，其点位精度已提高到厘米级。•2、GPSB级网的建立•作为我国高精度坐标框架的补充以及为满足国家建设的需要，在国家A级网的基础上建立了国家B级网（又称国家高精度GPS网）。布测工作从1991年开始，经过5年努力完成外业工作，内业计算已基本完成，•新布成的国家A、B级网已成为我国现代大地测量和基础测绘的基本框架，将在国民经济建设中发挥越来越重要的作用。国家A、B级网以其特有的高精度把我国传统天文大地网进行了全面改善和加强，从而克服了传统天文大地网的精度不均匀，系统误差较大等传统测量手段不可避免的缺点。•3区域性GPS大地控制网•区域GPS网是指国家C、D、E级GPS网或专为工程项目布测的工程GPS网。这类网的的特点是控制区域有限（或一个市或一个地区），边长短（一般从几百米到20km），观测时间短（从快速静态定位的几分钟至一两个小时）。•由于GPS定位的高精度、快速度、省费用等优点，建立区域大地控制网的手段我国已基本被GPS技术所取代。就其作用而言分为：1）建立新的地面控制网；2）检核和改善已有地面网；3）对已有的地面网进行加密；4）拟合区域大地水准面。GPS技术在变形监测中的应用•GPS在变形监测领域的应用可以概括为以下几个方面:•一、在地球动力学研究中的应用•二、在灾害监测与预报中的应用•三、在建筑物变形监测中的应用一、在地球动力学研究中的应用•在国际上，国际大地测量协会(IAG)成立了国际地球动力学GPS服务(IGS)机构，其目的就是为全球的地球动力学研究和大地测量提供GPS方面服务。IGS的全球跟踪网由全球2000多个基准站组成，目前我国的IGS基准站有上海、武汉、拉萨、西安、昆明、北京、乌鲁木齐和台北等。•我国利用GPS技术监测地壳的起步也较早，目前我国已经建设了“中国地壳运动观测网络”，并已获得3×10棚量级的地壳运动监测数据，为地震的中长期预报提供了依据。•今后还将进一步建设中国卫星导航定位综合服务系统，为地面沉降、海水侵蚀、崩岩滑坡等自然灾害的监测和预报提供必要的基础资料。二、在灾害监测与预报中的应用•由于GPS技术具备高精度和连续自动监测的能力，所以其在滑坡、采矿区地面沉陷、大城市地面沉降等方面的应用取得了巨大的成功，成为灾害监测与预报的重要手段。例如，在长江三峡水电站工程中，已经建立了GPS滑坡监测网，用于监测新滩滑坡变形。•在大城市地面沉降方面，直接用GPS大地高变化量来描述地面沉降变化，而不转化为正常高，使大地高的测量精度可以稳定在3mm以内，为GPS技术监测地面沉降奠定了基础。三、在建筑物变形监测中的应用•传统的大型建(构)筑物的外部变形监测大多是采用经典大地测量方法，用全站仪人工观测方式采集数据，其自动化程度低、劳动强度大，难以实现实时监测。•而基于GPS技术的变形监测可以克服以上缺点。GPS定位技术在建(构)筑物变形监测中的应用涵盖范围非常广泛，包括各类工业与民用建(构)筑物，道路与桥梁工程、水利水电工程、特殊精密工程等。常用变形监测系统•(一)GPSRTK实时监测系统GPSRTK实时监测系统主要由GPS基准站、GPS监测站、光纤通信链路及数据处理与监测中心等部分组成。•1．GPS基准站•GPS基准站的基本功能是接收GPS卫星信号，进行处理后实时传输给监测站。基准站应该布设在测区内地势较高，视野开阔的己知控制点上。必要时可根据情况架设双基站或多基站。•2．GPS监测站GPS监测站的主要任务是接收来着基准站及GPS卫星的信号，进行实时解算，获取变形体的变形特征数据。GPS监测站一般通过光纤通信链路联接。GPS变形监测的基准站和监测站一般采用强制归心装置。•3．数据处理与监测中心数据处理与监测中心也叫控制中心，主要由工作站、服务器和局域网络组成。控制中心的核心是数据处理与分析软件。其主要任务是实时解算GPS接收信号，获得监测点三维坐标并进行形变特征的分析和预报，变形量超过临界值能够及时发出预警。（二）一机多天线监测技术•虽然GPS技术用于变形监测具有突出的优点，但是由于每个监测点上都需要安装GPS接收机，当监测点很多时，造价将十分昂贵。针对这个问题，许多专家提出了“GPS一机多天线监测系统”的思想，并开发了一机多天线控制器，使一台接收机能连接多个天线。这样，每个监测点上只安装GPS天线而不安装接收机，10～20个监测点共用一台接收机，大幅度降低了GPS变形监测系统的成本。GPS在地形、地籍及房地产测量中的应用•地形测图是为城市、矿区以及为各种工程提供不同比例尺的地形图，以满足城镇规划和各种经济建设的需要。•地籍及房地产测量是精确测定土地权属界址点的位置，同时测绘供土地和房产管理部门使用的大比例尺的地籍平面图和房产图，并量算土地和房屋面积。•用常规的测图方法（如用经纬仪、测距仪等）通常是先布设控制网点，这种控制网一般是在国家高等级控制网点的基础上加密次级控制网点。最后依据加密的控制点和图根控制点，测定地物点和地形点在图上的位置并按照一定的规律和符号绘制成平面图。•GPS新技术的出现，可以高精度并快速地测定各级控制点的坐标。特别是应用RTK新技术，甚至可以不布设各级控制点，仅依据一定数量的基准控制点，便可以高精度并快速地测定界址点、地形点、地物点的坐标，利用测图软件可以在野外一次测绘成电子地图，然后通过计算机和绘图仪、打印机输出各种比例尺的图件。•采用RTK技术进行测图时，仅需一人背着仪器在要测的碎部点上呆上一、二秒钟并同进输入特征编码，通过电子手簿或便携微机记录，在点位精度合乎要求的情况下，反一个区域内的地形地物点位测定后回到室外内或在野外，由专业测图软件可以输出所要求的地形图。用RTK技术测定点位不要求点间通视，仅需一个操作，便可完成测图工作，大大提高了测图的工作效率。•地籍和房地产测量中应用RTK技术测定每一宗土地的权属界址点以及测绘地籍与房地产图，同上述测绘地形图一样，能实时测定有关界址点及一些地物点的位置并能达到要求的厘米级精度。将GPS获得的数据处理后直接录入GIS系统，可及时地精确地获得地籍和房地产图。•在建设用地勘测定界测量中，RTK技术可实时地测定界桩位置，确定土地使用界限范围，计算用地面积。利用RTK技术进行勘测定界放样是坐标的直接放样，建设用地勘测定界中的面积量算，实际上由GPS软件包中的面积计算功能直接计算并进行检核。避免了常规的解析法放样的复杂性，简化了建设用地勘测定界的工作程序。