GPS測量技術(shù)在水利工程測量中的應(yīng)用研究論文

Word第第頁GPS測量技術(shù)在水利工程測量中的應(yīng)用研究論文全球定位系統(tǒng)〔GlobalPositioningSystem，英文簡稱GPS〕，工作基本原理是通過人造衛(wèi)星進行定位測量或授時。這種定位有著獨特的優(yōu)勢，如速度快、全天候、儀器輕巧、自動化程度高等等，因此在各等級的掌握測量工作中均已廣泛應(yīng)用。目前．我國已建立了A、B兩級國家GPS掌握網(wǎng)。

1GPS簡介

1.1GPS的組成

GPS衛(wèi)星星座、地面監(jiān)控系統(tǒng)和用戶設(shè)備三個部分組成全球定位系統(tǒng)。

1)GPS衛(wèi)星星座

24顆人造衛(wèi)星其中3顆衛(wèi)星備用組成GPS衛(wèi)星底座，工作衛(wèi)星分布在6個固定的軌道面上，如圖1所示，處于地平線以上的衛(wèi)星數(shù)目是改變，少時為4顆．多時達11顆。

2)地面監(jiān)控系統(tǒng)

全球5個地面站組成GPS的地面監(jiān)控系統(tǒng)，按功能地面站分為三類，分別為主控站、注入站和監(jiān)測站。這三類地面站有著不同的功能，又互相協(xié)作共同完成信息采集。

主控站主要負責(zé)協(xié)調(diào)和管理地面監(jiān)控系統(tǒng)，由主控站對觀測資料進行數(shù)據(jù)處理，然后由注入站向人工衛(wèi)星發(fā)送一系列描述衛(wèi)星運動及其軌道參數(shù)的數(shù)據(jù)，最終經(jīng)檢測站監(jiān)控工作中衛(wèi)星的工作狀態(tài)，并將采集的數(shù)據(jù)處理后發(fā)送到主控站。

1.2GPS網(wǎng)的布設(shè)方式

GPS網(wǎng)的連接形式比常規(guī)測量網(wǎng)具有獨特優(yōu)勢是敏捷性大。常見的GPS網(wǎng)有點連式、邊連式、邊點混連式和網(wǎng)連式。

2GPS測量水利的外業(yè)工作

2.1選點與立標

GPS水利測量時應(yīng)當遵循四大原則:

1)測量點選擇交通便利、四周無障礙物的地方，視野開闊保證有足夠的視場；另外測量點地面基礎(chǔ)堅固，而且易于下次找到，保存測量點的位置。

2)測量點選擇在至少200米內(nèi)沒有大功率無線電放射源；離高壓線的距離不得小于50m，以避開高壓線產(chǎn)生的電磁場對GPS信號的干擾。

3)測量點選擇在無劇烈干擾衛(wèi)星信號接收的物體，如大面積水域是劇烈的干擾物，因此要避開大面積水域。如此選擇的目的是為了避開多路徑效應(yīng)。

4)測量點選擇時，有就測量點不選新的測量點。使用舊的測量點前對舊點的穩(wěn)定性和完好性進行檢查，符合要求連續(xù)使用。另外GPS網(wǎng)點要鋪設(shè)標志性的標石。為精確標定點位，另外選擇標石也有要求，選擇的標石要穩(wěn)定、牢固以便長期使用。預(yù)埋標石后準時標記和更新選點網(wǎng)圖。

2.2制定水利外業(yè)測量打算

制定良好的打算有助于順當完成數(shù)據(jù)采集任務(wù)，還可以保證測量精度并且提高測量工作效率，測量打算這么重要，觀測打算的內(nèi)容有：

1)編制GPS衛(wèi)星的可見性預(yù)報圖。

2)選擇衛(wèi)星的幾何圖形強度。在GPS定位過程中，測量衛(wèi)星與觀測站形成的幾何圖形，用空間位置因子(PROP)表示其強度。選擇位置是PDOP不應(yīng)大于6。

3)選擇最正確觀測時間段。在工作衛(wèi)星大于等于4顆的時候，進行測量最正確時間段，這樣得到數(shù)據(jù)更加精確。假如GPS網(wǎng)規(guī)模較大時，可以選擇劃分觀測區(qū)域，從而實施分區(qū)觀測。

2.3水利工程外業(yè)觀測

外業(yè)測量工作開頭后，外業(yè)工作人員必需遵守測量工作調(diào)度表規(guī)定進行測量，便利工作支配。

1)天線安裝要求

接收機天線安裝時，圓水準氣泡必需嚴格居中，此時接收天線的定向標志線應(yīng)指向北，用于減弱相位中心偏差的影響。

2)安裝天線高度要求

接收天線安裝好后，在以天線為中心，在天線四周120°三個方向測量天線高度，三者之間差值小于3m，然后在有效數(shù)值下記錄平均值。

觀測員完成預(yù)定作業(yè)項目后，經(jīng)審核合格后并且完好記錄數(shù)據(jù)才可遷站。

2.4外業(yè)測量的誤差分析

1)系統(tǒng)誤差

儀器的精密度和外界條件變好是系統(tǒng)誤差產(chǎn)生的兩個主要緣由。例如，量距時所用的鋼尺存在尺長誤差，則每量一整尺距離就產(chǎn)生一個相應(yīng)的誤差；同樣當溫度改變時會引起鋼尺的長度改變，其引起量距誤差為濕皮改變值的`函數(shù)，這些都是系統(tǒng)誤差。系統(tǒng)誤差具有象積性質(zhì)，而且一般總是可以預(yù)期消失，并按其消失的規(guī)律實行相應(yīng)的措施以消退和減弱它的影響。例如，鋼尺量距時，先檢定鋼尺，求出尺長改正數(shù)，在觀測時測定溫度，然后在測量結(jié)果中將尺長修正，即可消退尺長誤差和溫度改變對距離的影響。

2)偶然誤差

偶然誤差是由于人、儀器和外界條件等多方面因素引起的，但不能確知其產(chǎn)生的詳細緣由，具有隨機性。例如，無論是水準測量，還是角度側(cè)量，用望遠鏡的十字絲照準目標時，由于望遠鏡的辨別力量、放大倍率的限制以及空氣透亮度、目標折射率等影響，使照準目標或偏左或偏右產(chǎn)生照準誤差，也使估讀數(shù)值改變不定產(chǎn)生讀數(shù)誤差。這些誤差都屬于偶然誤差。

偶然誤差的大小和符號隨著各種偶然因索的綜合影響在不斷地改變，不同于系統(tǒng)誤差，它不能夠用有效的方法來消退，但可以進行總體掌握，由于這種誤差總體而言，聽從肯定的統(tǒng)計規(guī)