工學GPS定位系統(tǒng)在公路工程控制測量中應用視距測量程序畢業(yè)設計

1、太原理工大學畢業(yè)設計說明書畢業(yè)生姓名：專業(yè)：測繪工程學號：指導教師所屬系（部）：二八年五月太原理工大學畢業(yè)設計評閱書題目：GPS定位系統(tǒng)在公路工程控制測量中的應用/視距測量程序 系 測繪工程 專業(yè) 姓名 設計時間：2008 年3月24日2008年6月2日 評閱意見：成績： 指導教師：（簽字） 職務：200 年月日太原理工大學畢業(yè)設計答辯記錄卡 資源 系 測繪工程 專業(yè) 姓名答 辯 內 容問 題 摘 要評 議 情 況 記錄員： （簽名）成 績 評 定指導教師評定成績答辯組評定成績綜合成績注：評定成績?yōu)?00分制，指導教師為30%，答辯組為70%。 專業(yè)答辯組組長：（簽名） 200 年月日摘 要本

2、文介紹了GPS的特點、發(fā)展及應用、GPS的組成及工作原理，外業(yè)測量、根據(jù)GPS測量的技術特點，論述了GPS在307國道實際測量工作中的應用。第二部分主要講述了視距測量的原理，然后根據(jù)視距測量的原理編寫了用視距測量中的三種視距計算方法：傾斜視距、三角高差、水平視距。關鍵詞： GPS；307國道工程；控制測量；視距測量； GPS is global positioning system from the United States in the 1970s started to develop, which lasted 20 years, the cost of 20 billion U.S.

3、dollars in the second generation of satellite navigation systems, the current, GPS technology has been widely used in geodesy, resource exploration, crustal movement, Cadastral, and other fields, particularly in the areas of measurement. In this paper, the GPS feature of the development and applicat

4、ion, GPS and the composition of principle, field measurement, workflow, GPS baseline solution, such as the basic principle. GPS measurements in accordance with the technical characteristics, on the GPS in 307 countries, the actual measurement of work.The second part mainly on the principle of measur

5、ing the line-of-sight, and then the-horizon measured in accordance with the principles prepared by the-horizon measured in the three-horizon calculated as follows: tilt-horizon, the 1.30 height difference, level-horizon. Key words: GPS; 307 National Road project; control measurement; the-horizon mea

6、surement目 錄11111第二節(jié) GPS定位技術的應用現(xiàn)狀3345第二章 GPS衛(wèi)星全球定位系統(tǒng)6第一節(jié) GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)的組成6678第二節(jié) GPS衛(wèi)星的導航定位信號10一、 概述10二、 GPS信號接收機的組成及原理11第三節(jié) GPS衛(wèi)星定位原理1414二、 GPS幾種定位方式16第四節(jié) GPS導航定位誤差18一、 與GPS衛(wèi)星有關的誤差18192023第一節(jié) 影響GPS測量技術設計的因素23第二節(jié) GPS網(wǎng)的布設232324一、 WGS-84大地坐標系24二、 1954年北京坐標系25三、 1980年國家大地坐標系25四、 新1954年北京坐標系26五、 GPS時間系統(tǒng)26272

7、727292930303031313232343434343535二、 數(shù)據(jù)處理374040404243444548484949515151515253535556565656565657646468參考文獻80致 謝81第二節(jié) GPS定位技術的應用現(xiàn)狀第二章 GPS衛(wèi)星全球定位系統(tǒng)第一節(jié) GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)的組成GPS的用戶部分由GPS接收機、數(shù)據(jù)處理軟件及相應的用戶設備如計算機、氣象儀器等組成，在測量領域，隨著現(xiàn)代科學技術的發(fā)展，體積小、重量輕便于攜帶的GPS定位裝置和高精度的技術指標為工程測量帶來了極大的方便。例如：我們在控制測量中使用了臺南方測繪儀器公司的NGS9600型靜態(tài)GPS接收

8、機，其技術指標為：測量精度：5mm2×106 mm靜態(tài)測量，20+1×106mm（高程）。這些技術指標充分地滿足了控制測量的精度要求。以下是GPS信號接收機的類型（2）雙頻接收機：同時使用多個載波及其調制波進行導航定位測量。第二節(jié) GPS衛(wèi)星的導航定位信號一、概述GPS衛(wèi)星發(fā)射的信號由載波、測距碼和導航電文組成。導航電文是由GPS衛(wèi)星向用戶播發(fā)的一組反映衛(wèi)星在空間位置、衛(wèi)星的工作狀態(tài)、衛(wèi)星鐘的修正參數(shù)、電離層延遲修正參數(shù)等重要數(shù)據(jù)的二進制代碼，也稱數(shù)據(jù)碼（D碼）。它是用戶利用GPS進行導航定位時一組不可少的數(shù)據(jù)。 二、 GPS信號接收機的組成及原理GPS接收機電源有兩種，一

9、種為內電源，一般采用鋰電池，主要用于RAM存儲器供電，以防止數(shù)據(jù)丟失。另一種為外接電源，這種電源常用于可充電的12V直流鎘鎳電池組，或采用汽車電瓶。當用交流電時，要經(jīng)過穩(wěn)壓電源或專用電源交換器。第三節(jié) GPS衛(wèi)星定位原理利用接收到的衛(wèi)星信號（測距碼）或載波相位，均可進行靜態(tài)定位。實際應用中，為了減弱衛(wèi)星的軌道誤差、衛(wèi)星鐘差、接收機鐘差以及電離層和對流層的折射誤差的影響，常采用載波相位觀測值的各種線形組合（即差分值）作為觀測值，獲得兩點之間高精度的GPS基線向量（即坐標差）。二、 GPS幾種定位方式1、偽距測量定位偽距法定位是由GPS接收機在某一時刻測出得到四顆以上GPS衛(wèi)星的偽距以及已知的衛(wèi)星

10、位置，采用距離交會的方法求定接收機天線所在點的三維坐標。所測偽距就是由衛(wèi)星發(fā)射的測距碼信號到達GPS接收機的傳播時間乘以光速得到的量測距離。由于衛(wèi)星鐘、接收機鐘的誤差以及無線電信號經(jīng)過電離層和對流層中的延遲，實際測出的距離/與衛(wèi)星到接收機的幾何距離有一定的差值，因此一般稱量出的距離為偽距。用C/A碼進行測量的偽距為C/A碼偽距。用P碼測出的偽距為P碼偽距。偽距法定位雖然一次定位精度不高（P碼定位誤差約為10m，C/A碼定位誤差為2030m），但因其具有定位速度快，且無多值性問題等優(yōu)點，仍然是GPS定位系統(tǒng)進行導航的最基本方法。同時，所測偽距又可作為載波相位測量中解決整周數(shù)不確定問題（模糊度）的

11、輔助資料。2、 載波相位測量定位在GPS信號中由于已用相位調整的方法在調制了測距碼和導航電文，因而接收到的載波的相位已不再連續(xù)，所以在進行載波相位測量以前，首先要進行解調工作，設法將調制在載波上的測距碼和衛(wèi)星電文去掉，重新獲取載波，這一工作稱為重建載波。重建載波一般可采用兩種方法，一種是碼相關法，另一種是平方法。采用前者，用戶可同時提取測距信號和衛(wèi)星電文，但用戶必須知道測距碼的結構；采用后者，用戶無須掌握測距碼的結構，但只能獲取載波信號而無法獲得測距碼和衛(wèi)星電文3、差分GPS定位第四節(jié) GPS導航定位誤差一、 與GPS衛(wèi)星有關的誤差 第一節(jié) 影響GPS測量技術設計的因素GPS外業(yè)涉及面很廣，因

12、而外業(yè)階段的技術設計是一個復雜的技術管理問題，經(jīng)綜合大致有以下一些因素應加以考慮： (1)同測站有關的因素：網(wǎng)點密度；布網(wǎng)方案；時段分配、重復設站和重合點的設計； (2)同觀測衛(wèi)星有關的因素：觀測衛(wèi)星數(shù)；衛(wèi)星信號質量；圖形強度因子；衛(wèi)星高度角；星歷來源。 (3)同儀器有關的因素：接收機，用于精密相對定位時至少為兩臺；天線，若天線設計質量和穩(wěn)定性欠佳，會帶來一系列的誤差；記錄設備，可以是盒式數(shù)據(jù)磁帶或軟磁盤。 (4)后勤面的因素：動用接收機臺數(shù)及其來源和使用期間；測區(qū)內各時段，機組的調度；其他外業(yè)裝備，主要是效能工具和通訊設備。 第二節(jié) GPS網(wǎng)的布設否則，需埋設方位樁，且用GPS聯(lián)測。（2）G

13、PS點間距離應按規(guī)范要求設計，可考慮靈活變動，以便于低等級控制點加密，小間中距相鄰點位應進行直接聯(lián)測。一、 WGS-84大地坐標系二、 1954年北京坐標系20世紀50年代，我國采用了克拉索夫斯基橢球參數(shù)，并與前蘇聯(lián)1942年坐標系進行聯(lián)測，通過計算建立了我國大地坐標系，定名為1954年北京坐標系。其中高程異常是以前蘇聯(lián)1955年大地水準面差距重新平差結果為依據(jù)，按我國的天文水準路線傳算過來的。因此1954年北京坐標系可以認為是前蘇聯(lián)1942年坐標系的延伸。它的原點不在北京，而在前蘇聯(lián)的普爾科沃，相應的橢球為克拉索夫斯基橢球。三、 1980年國家大地坐標系（5） 橢球定位參數(shù)以我國范圍內高程異

14、常值平方和等于最小為條件解。四、 新1954年北京坐標系1954年新北京坐標系的成果，就是將1980年國家大地坐標系的空間直角坐標經(jīng)三個平移參數(shù)平移變換至克拉索夫斯基橢球中心，就成了新北京坐標系的成果。所以說，新北京坐標系的成果實際上就是從1980年大地坐標系整體平差成果轉換而來的。五、 GPS時間系統(tǒng)是GPS網(wǎng)的總體設計實地定點、埋石GPS觀測計劃準備基線向量解算數(shù)據(jù)傳輸野外定位觀測及記錄GPS網(wǎng)平差成果輸出打印質量合格否 3、操作：按規(guī)定時間打開GPS接收機，輸入測站名，衛(wèi)星截止高度角，衛(wèi)星信號采樣間隔等。GPS接收機記錄的數(shù)據(jù)有：GPS衛(wèi)星星歷和衛(wèi)星鐘差參數(shù)；觀測歷元的時刻及偽距觀測值和

15、載波相位觀測值；GPS絕對定位結果；測站信息。圖4-4 GPS數(shù)據(jù)傳輸對話框二、 數(shù)據(jù)處理 307國道復線水峪-坡頭工程GPS導線控制網(wǎng)成果表點名點號X坐標Y坐標H高程備注柏山BAIS106333.354109156.840797.290高程已知點白泉BQOO105422.553105925.108728.836已知點鼻頭山BTSH105340.834115967.976931.500高程已知點馮家莊FJZB103189.618101694.541827.089已知點近井點JJDH104520.00396246.100841.140高程已知點馬家坡橋MJPQ100114.02693090.57

16、5755.524已知點南天之廟NTZM102562.21399051.339854.990已知點武校水準點S001105287.037100584.442861.057水準點辛興水準點XXSZ99731.03892338.611761.936水準點官溝BY01100610.35293895.111773.378官溝水池BY02101290.55794021.206835.260大垴梁BY03102091.43094374.352931.776前莊BY04103024.96895006.136887.044北頭咀BY05103956.83295248.780867.650大村北BY0610537

17、4.47796849.274907.482大村東BY07104835.34297907.185915.292漢河溝煤礦BY08104798.04299619.196942.201太行武校西BY09105301.647100308.655912.893硫酸廠南BY10105515.418101458.774884.233上煙西BY11105765.831102762.814817.250糧庫北BY12106189.256103841.354779.874林里BY13106500.198104786.474731.656白泉三岔口BY14106257.425105654.052726.563東梁莊

18、口BY15106055.835106942.544698.335道班東BY16106170.746107923.400699.340小河北BY17106782.919108959.612666.195大麥峪BY18107153.125110283.346649.374水峪BY19106936.382111498.874631.412疙套一號BY20107394.147112572.055627.587疙套二號BY21107478.195113260.430613.085巨城一號BY22107791.611113980.080607.724巨城二號BY23107463.623114702.197580.097 參考文獻致 謝經(jīng)過兩個月的忙碌和工作，本次畢業(yè)設計已經(jīng)接近尾聲，作為一個本科生的畢業(yè)設計，由于經(jīng)驗的匱乏，難免有許多考慮不周全的地方，如果沒有導師的督促指導，以及同學們的支持，想要完成這個設計是難以想象的。本篇論文雖然凝聚著自己的汗水，但卻不是個人智慧的產(chǎn)品，沒有老師的指引和贈予，沒同學們的幫助和支持，我在大學的學術成長肯定會大打折扣。當我打完畢業(yè)論文的最后一個字符，涌上心頭的不是長途跋涉后抵達終點的欣喜，而是源自心底的誠摯謝意。我首先要感謝我的