摘要:本文主要從GPS測量技術的工作原理、GPS測量的特點及GPS測量技術在農村公路中的應用等進行論述。
關鍵詞:GPS;農村公路;測量;誤差
隨着科學技術的不斷髮展,測量技術從傳統的經緯儀 水準儀到全站儀 水準儀,再到 GPS測量技術,經歷了一個不斷更新的過程。GPS全球定位系統(Global Positioning System)是美國研製並在1994年投入使用的壘球衛星導航與定位系統。近年來,GPS系統因具有全球性、全天侯、連續性、實時性導航定位和定時功能,能爲各類用戶提供精密的三維座標、速度和時間等優點,其技術的應用已遍及我國國民經濟的各個領域,特別是在公路測量的應用上已經較爲普遍。GPS系統在應有方面主要分爲單點導航定位與相對測地定位,而對於常規測量而言,相對測地定位是主要的應用方式。在此,本文將重點談談GPS測量技術在農村公路的應用。
1GPS測量技術的工作原理
相對測地定位是利用L1和L2載波相位觀測值實現高精度測量,其原理是採用載波相位測量局域差分法:在接收機之間求一次差,在接收機和衛星觀測曆元之間求二次差,通過兩次差分計算解算出待定基線的長度;求解整週模糊度是其關鍵技術,根據算法模型,設計了靜態、快速靜態以及RTK等作業模式。而RTK技術代表着GPS相對測地定位應用的主流。
2GPS測量的特點
GPS系統是目前在導航定位領域應用最爲廣泛的系統,其可爲各類用戶連續提供動態目標的三維位置、三維速度及時間信息。GPS測量主要特點如下:
2.1功能多、用途廣
GPS系統不僅可以用於測量、導航,還可用於測速、測時。測速的精度可達0.1 m/s,測時的速度可達幾十毫微秒。其應用領域不斷擴大。
2.2定位精度高
一般雙頻 GPS接收機基線解精度爲 5 mm 1 ppm,而紅外儀標稱精度爲 5 mm 5 ppm,GPS測量精度與紅外儀相當,但隨距離的增長,GPS測量優越性愈加突出。大量試驗證明,在小於50 km的`基線上,其相對定位精度可達12×10-6,而在100 km～500 km的基線上可達10-6～10-7。
2.3實時定位
利用全球定位系統進行導航,即可實時確定運動目標的三維位置和速度,可實時保障運動載體沿預定航線運行,亦可選擇最佳路線。特別是對軍事上動態目標的導航,具有十分重要的意義。
2.4觀測時間短
採用GPS佈設控制網時每個測站上的觀測時間一般在30 min～40 min左右,採用快速靜態定位方法,觀測時間更短。例如,使用 Timble4800 GPS接收機的 RTK法可在5 s以內求得測點座標。
2.5測站之間無需通視
這是GPS技術區別於常規測量的最大優點。常規測量技術需要保持良好的通視條件,又要保障測量控制網的良好圖形結構。而GPS測量只要求測站15°以上的空間視野開闊,與衛星保持通視即可。其這一優點,使得在佈設長大線路施工控制網時,可省去大量的傳算點、過渡點的測量,大大減少測量作業時間和費用,同時也使選點佈網變得非常靈活。
2.6操作簡便
GPS測量的自動化程度很高。目前,GPS接收機已趨小型化和自動化,在觀測中測量員只需打開 GPS接收機、量取天線高、採集環境的氣象數據、監視儀器的工作狀態,而其他工作,如衛星的捕獲、跟蹤觀測和記錄等均由儀器自動完成,然後利用數據處理軟件對數據進行處理,即求得測點三維座標。觀測結束時,僅需關閉電源,收好接機,便完成野外數據採集任務。
2.7可提供全球統一的三維地心座標
經典大地測量將平面和高程採用不同方法分別施測。在GPS測量中,在精確測定觀測站平面位置的同時,可以精確測量觀測站的大地高程。其這一特點,不僅爲研究大地水準面的形狀和確定地面點的高程開闢了新途徑,同時也爲其在航空物探、航空攝影測量及精密導航中的應用,提供了重要的高程數據。
2.8全天候作業
GPS衛星較多,且分佈均勻,保證了全球地面被連續覆蓋,使得在地球上任何地點、任何時候進行項觀測工作,通常情況下,除雷雨天氣不宜觀測外,一般不受天氣狀況的影響。