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(2013-07-16 16:53:21)
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GPS测量及应用问题分析
摘要
控制测量技术内使用比较多的是GPS测量，另外，隶属RTK技术的DGPS技术还能在图根采点、放样、控制等相关实时定位测量方面发挥良好的作用，GPS测量技术应用的主要方向如下：约束网平差起算相关数据精度方面的分析、基线及坐标分量精度方面的分析、大地高变向正常高度转换方面的分析、无约束网有无粗差方面的分析。该论文对GPS
关键词：GPS;测量；应用；问题
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第一章 引言
第1节 选题目的和意义
1.1.1 目的
全球定位系统(GPs)具有性能好、精度高、灵活性强的特点，因此被广泛地应用于测绘领域。但由于GPS观测量受卫星数据质量和外界环境的影响较大，加之野外检核条件较少，因此在GPS观测量中经常包含有粗差。这些粗差观测量如果直接参与数据处理，将会大大降低GPS网平差结果应有的精度。尤其是在GPS工程控制测量中，如果观测数据存在粗差，将会严重影响后续进行的常规工程测量的成果质量。本文通过对GPS原理的分析，结合测量中的实际情况，重点提出在GPS测量过程中如何避免和降低偶然误差对测量的影响。
1.1.2 意义
随着我国国民经济的不断发展，
第2节 论文的主要工作
本论文首先对该课题的研究目的和研究意义进行了阐述，在此基础上在第二章从理论的角度对GPS定位系统的基本组成、GPS在工程测量中的具体运用进行了分析，并且对GPS测量误差来源进行了探究。
第二章 相关原理
第1节 GPS定位系统的组成
GPS(全球定位系统)属于美国第二代卫星导航系统。它具有优质、高效、定位精度高的特点。用于建立和加强国家和组织对自身的局部地区的控制。军事测绘中，GPS测量凭借其自身优点，，满足了对测量的精度和射程要求，因而得到了广泛应用。
GPS定位系统的组成主要分为三个部分。首先是卫星星座。由大致均匀分布在6
第2节 GPS在工程测量中的应用
工程测量是电力工程建设的一项重要工作，它为电力工程设计、施工、管理提供准确的基础资料。工程测量贯穿电力工程建设的可行性研究、初步设计、施工图设计、线路施工、竣工图测绘几个阶段，对工程审批、工程造价、线路优化、工程勘察、土地征用、线路规划等方面都起到了重要作用。在线路工程的可行性研究及初步设计阶段，室内图上定线后可用GPS
2.2.1 建立工程控制网
对工程进行建立、管理或维护等操作时，需要建立工程控制网。工程控制网的规模和种类多种多样。一般来说，工程项目的规模越大，其工程控制网的要求就越高。而工程控制网的种类，需要根据工程项目的性质来定。但总的说来，工程控制网都具有覆盖范围小、点位密度大、精度要求高的特点。随着工程技术的发展，用GPS定位的方法建立工程控制网，因其高效快捷、操作便利、精度高费用少等方面的显著优势，已逐步取代了传统常规方法。且对比传统的边角网，该技术可以广泛应用在在建立工程首级控制网等多种工程控制网络中。对于工程控制精度的要求，采用载波相位静态差分技术可达到毫米级精度，完全可以满足工程控制网的需求。GPS
2.2.2 变形监测
大型建筑物如桥梁、大坝或高楼等随着时间的推移会引起地基沉降、位移或是整体的倾斜等状况，这些状况一旦发生就会构成安全隐患。变形监测就是采用一定的测量技术监测这些建筑物、构建物的变形状况。由于被检测体都是几何尺寸巨大的建筑物，或是存在检测的环境复杂等特点，因而变形监测对检测技术的要求很高。GPS定位技术具有高效、定位精度高的优势，可以满足变形监测的要求而被广泛应用。
2.2.3 带RTK
RTK
2.2.4 区域差分网下的碎部测量与放样
以区域GPS差分网为基准所进行的碎部测量与放样称为区域性GPS
第3节 GPS测量应注意的问题
GPS定位技术以其优越性在工程上的应用十分广泛并日趋成熟，但在工程施工和后续工程的建设的实际操作中，微小的差别可能对实际操作具有重大的影响，因此在应当在操作中注意如下事项：
（1）复核起算基准点的精度。不论是使用常规仪器还是使用静态或动态GPS进行控制测量的时候，第一步都需要复核起算基准点的精度，保证起算基准点为高等级的控制点。当使用动态GPS
（2）与常规仪器水准连测。在实际的工程建设中，GPS
（3）控制点的位置选择。GPS
（4）障碍物对GPS测量具有深远的影响，在周围障碍物较多的老城区内,使用GPS
（5）实验证明，不同型号GPS设备由于系统和数据运算方法的差异，
第4节 GPS误差来源及分析
2.4.1 GPS测量的误差分类
任何测量都存在一定的误差，按误差的性质可分为系统误差和偶然误差两大类，系统误差是测量系统所固有的误差，可以通过一定的计算来消除，而偶然误差是实验过程中随机发生的，是不可预见的，只能尽量规范我们的操作，来避免或降低偶然误差的产生。
2.4.2 系统误差的来源与分析
系统误差，是系统内部所固有的偏差。根据GPS测量原理可知，GPS定位系统可能的系统误差来源分为三类，也就是卫星，信号传播以及接收机部分所产生的误差。首先与卫星有关的误差包括卫星星历误差、卫星钟误差以及相对论效应产生的影导致的误差。其次在信号传播方面。电离层延迟、对流层延迟等均会使信号传播路径产生弯曲，这也是系统误差的范畴，除此之外也包括工作环境引起的多路径误差。而接收机方面可能产生误差的原因有．接收机的位置偏离，接收机的钟误差，接收机的测量噪声以及接收机相位中心偏差。探明了产生系统误差的原因，应该用正确的方法减少或消除系统误差。这其中包括建立误差改正模型的来减少信号影响差生的误差，以及利用误差之间的相关性，通过求差法消除误差对结果的影响。也可以采用不同的计算机软件进行复核和误差分析。
2.4.3 偶然误差的来源与分析
虽然偶然误差是不可避免的，但是分析偶然误差的来源有利于设法降低误差，从而保证测量精度。具体来说，GPS测量过程中产生的偶然误差是由工作环境、人为操作、计算方法不确定外在因素所引起。
1、因工作环境引起的多路径误差
a、接收机通过路径获取信息时，接收机天线周围的障碍物如高大建筑物或水面均会引起误差，这属于偶然误差的范畴。误差产生的机理在于建筑物或水面对于电磁波具有强发射作用，由他们反射的电磁波也能够进入接收机并会与直接来自卫星的信号产生干涉现象，这种误差称为多路径效应误差。为了尽量消除这种多路径效应误差，首先需要做到的是在选择站址的时候避开大规模建筑物，远离大面积水域，因而不宜选择在山谷、山坡或是盆地区域。最好选择周围有灌木丛、草地和其他地面植被的地方，因为这些植物能够吸收微波能量。其次是在接收器天线中设置抑径板。
b、高压电线电磁场的影响，GPS相关数据的传输是通过电磁波的形式实现的，高压电线因其电力强，从而产生强大的电磁场，这对电磁波无疑会有很大的扰乱作用，使得高压电线对GPS的测量产生一定的偶然误差。高压电线对GPS测量的影响可由如下的实际测试过程得到。对比实验为利用GPS的RTK检测与此相关的7个点。通过实践对比，我们得出的结论是：高压线对GPS的测量精度的影响随着GPS与高压线距离的缩小而增大。若GPS位处于高压铁塔的正下方时影响最大，此时GPS与卫星信号隔离。
2、GPS人工操作造成的误差
人为操作引起的误差主要是安置接收机时造成的偏差。主要包括的是测量误差。在GPS高精度定位中，可应采用强制对中观测墩的方法减小这种误差。
3、计算方法不一致所造成的影响
这种误差产生的根源在于各种软件采取的相关算法一致性不强，这种误差的合理的规避方法是在进行基线向量解算时通过特定的软件，并通过合理的取舍，交替利用环网。再通过分别核算、复算等方法来削减计算所造成的误差。
第三章 实例
GPS定位测量不需要点位通视，不受天气限制，作业简单快捷，劳动强度低，工程造价比常规三角测量低，而且点位精度高，精度分布均匀。GPS系统具有全球性、高效率、多功能等特点，越来越受到测绘界的欢迎，而且由于GPS接收机价位的不断降低，为GPS的广泛应用创造了有利的条件，为城市测量提供了一种全新的方法和手段。这里就GPS控制网有无粗差，是否合乎质量要求进行探索和分析。通常情况下，基线解算有单基线和多基线处理模式，根据边长的不同可以选择固定解、浮点解和三差分解。基线长在8km以内时，必须采用双差固定解，30km以内基线，可在双差固定解和双差浮点中选择最优结果，当基线长度大于30km时，可以采用三差解作为基线解算的最终结果。不同数学模型基线构成的同步闭合差，可按异步环要求进行检验。
1、采用单线处理模式时，对于采用统一数学模型的基线解，其同步时段中任一三边同步环的坐标分量闭合差和全长相对闭合差按照独立环闭合差要求检测。同步环时段中的多边形同步环，可不重复检核。
2、不管是采用多基线模式解算基线还是采用单基线模式，都要在整个GPS网中选择一组完全独立的基线构成独立环，各独立环的坐标闭合差和全长闭合差应符合下述规定。
表1
|
等级 |
坐标分量相对闭合差 |
环线全长相对闭合差 |
|
二等 |
2.0 |
3.0 |
|
三等 |
3.0 |
5.0 |
|
四等 |
6.0 |
10.0 |
|
一等 |
9.0 |
15.0 |
|
二等 |
9.0 |
15.0 |
上式中：W—闭环合差，;
其中n是独立环中的边数，表示弦长精度标准差，
3、复测基线的长度较差，不宜超过。
在工程实践中认为，如果GPS网二维或者三维无约束平差后单位权中误差，基线坐标分量的改正数在毫半级或最大在2—3cm以内，则GPS网没有粗茶。
第四章 总结与展望
第1节 总结
通过GPS
第2节 展望
经过不断更新换代、处理器芯片速度不断提高的GPS全球定位系统，必将会给我们的送电线路测量工作带来极大便利，成为人们设计、施工测量中不可或缺的得力助手，有助于人们不断提高测量水平和设计质量，提高企业经济效应和社会效益。
致谢
本文的写作和实际调查过程中，结合工作实际进行分析，这是一条解决问题原则，这也是指导老师所要求的。老师提倡我们在毕业设计中,理论设计和实践多结合,巩固基础知识与培养创新意识多结合,老师的期望和指导无论在理论上还是在实践中，都给与了很大的帮助，培养了我严肃认真和实事求是的科学态度。老师认真负责的工作态度，严谨的治学精神和深厚的理论水平使我受益匪浅。再一次感谢老师谨慎、耐心的辅导。另外，在本文的写作过程中许多同学给予我很大的帮助，帮助解决了不少的难点，这里一并表示感谢。最后我还要感谢培养我长大含辛茹苦的父母，谢谢你们！
参考文献
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