【公路工程施工测量技术潘威】项目GPS测量.

CompanyLOGO高等职业教育“十二五”规划教材 公路工程施工测量技术人民交通出版社人民交通出版社公路工程施工测量技术公路工程施工测量技术高等职业教育高等职业教育“十二五十二五”规划教材规划教材项目四项目四 GPS GPS测量测量GPS测量原理测量原理GPS静态测量静态测量GPS-RTK测量测量公路工程施工测量技术公路工程施工测量技术高等职业教育高等职业教育“十二五十二五”规划教材规划教材工作任务工作任务1 GPS1 GPS测量原理测量原理一、一、GPS系统的组成系统的组成(1)空间星座部分；空间星座部分是指空间GPS卫星,如图4-3。(2)地面监控部分 监控站的主要目的是监测和维护卫星。(3)用户部分公路工程施工测量技术公路工程施工测量技术高等职业教育高等职业教育“十二五十二五”规划教材规划教材工作任务工作任务1 GPS1 GPS测量原理测量原理 GPS 接收机的功能为接收和存储来自 GPS 卫星的信号。二、二、GPS绝对定位绝对定位GPS绝对定位的基本原理为：以GPS卫星与用户接收机天线之间的几何距离观测量为基础，并根据卫星的瞬时坐标（Xi，Yi，Zi），以确定用户接收机天线所对应的点位，即观测站的位置，如图4-4。设接收机天线的相位中心坐标为（X，Y，Z），则有 （4-1）222()()()iiiX XY YZ Z公路工程施工测量技术公路工程施工测量技术高等职业教育高等职业教育“十二五十二五”规划教材规划教材工作任务工作任务1 GPS1 GPS测量原理测量原理 由于GPS绝对定位受到卫星轨道误差、钟差及信号传播误差等因素的影响，因而精度较低，不能满足一般工程定位测量的要求。三、三、GPS相对定位相对定位GPS相对定位，也称差分GPS定位，是目前GPS定位中精度最高的一种定位方法。如图4-5，相对定位是指在两个或若干个观测站上安置GPS接收机，同步观测相同的GPS卫星，测定接收机之间相对位置（坐标差）的定位方法。公路工程施工测量技术公路工程施工测量技术高等职业教育高等职业教育“十二五十二五”规划教材规划教材工作任务工作任务1 GPS1 GPS测量原理测量原理 GPS相对定位的优点：在两个或多个观测站同步观测相同卫星的情况下，卫星的轨道误差、卫星钟差、接收机钟差以及大气折射误差等对观测量的影响具有一定的相关性，因此利用这些观测量的不同组合进行相对定位，即可有效地消除或减弱上述误差的影响，从而提高相对定位的精度。公路工程施工测量技术公路工程施工测量技术高等职业教育高等职业教育“十二五十二五”规划教材规划教材 目前GPS 静态定位被广泛地用于大地测量、工程测量、地籍测量、物探测量及各种类型的变形监测等。在以上这些应用中，其主要还是用于建立各种级别不同用途的控制网。下面重点介绍GPS静态定位在控制测量中的应用。静态定位模式就是将接收机安置在基线端点上，观测中保持接收机固定不动，以便能通过重复观测取得足够的多余观测数据，以提高定位的精度。这种作业模式一般是采用两套或两套以上GPS接收设备，分别安置在一条或数条基线端点上，同步观测4颗及以上卫星。GPS 控制网的布设包括测前、测中和测后三个工作阶段。工作任务工作任务2 GPS2 GPS静态测量静态测量公路工程施工测量技术公路工程施工测量技术高等职业教育高等职业教育“十二五十二五”规划教材规划教材工作任务工作任务2 GPS2 GPS静态测量静态测量一、测前工作一、测前工作(1)、项目的提出（测量任务书/测量合同）一项GPS 测量工程项目往往是由工程发包方、上级主管部门或其他单位或部门提出，由GPS 测量队伍具体实施。对于一项GPS测量工程项目，一般有如下一些要求：1)测区位置及其范围；2)用途和精度等级；3)点位分布及点的数量；4)提交成果的内容；5)时限要求；6)投资经费。(2)、技术设计公路工程施工测量技术公路工程施工测量技术高等职业教育高等职业教育“十二五十二五”规划教材规划教材工作任务工作任务2 GPS2 GPS静态测量静态测量 一个完整的技术设计主要应包含如下内容：1)项目来源；2)测区概况；3)工程概况；4)技术依据；5)现有测绘成果；6)施测方案；7)作业要求；8)观测质量控制；9)数据处理方案；10)提交成果要求。公路工程施工测量技术公路工程施工测量技术高等职业教育高等职业教育“十二五十二五”规划教材规划教材工作任务工作任务2 2 GPSGPS静态静态测量测量(3)、测绘资料的搜集与整理在开始进行外业测量之前，现有测绘资料的搜集与整理也是一项极其重要的工作。需要收集整理的资料主要包括测区及周边地区可利用的已知点的相关资料（点之记、坐标等）和测区的地形图等。(4)、仪器的检验对将用于测量的各种仪器，包括GPS 接收机及相关设备等进行检验，以确保它们能够正常工作。(5)、踏勘、选点、埋石 在完成技术设计和测绘资料的搜集与整理后，需要根据技术设计的要求对测区进行踏勘，并进行选点、埋石工作。公路工程施工测量技术公路工程施工测量技术高等职业教育高等职业教育“十二五十二五”规划教材规划教材工作任务工作任务2 GPS2 GPS静态测量静态测量二、测量实施二、测量实施(1)、实地了解测区情况包括点位情况（点的位置、上点的难度等）、测区内经济发展状况、民风民俗、交通状况、测量人员生活安排等。(2)、卫星状况预报需要评估障碍物对GPS观测可能产生的不良影响。(3)、确定作业方案 根据卫星状况、测量作业的进展情况、以及测区的实际情况，确定出具体的布网和作业方案。(4)、外业观测 观测作业的主要任务是捕获GPS卫星信号，并对其进行跟踪、处理和量测，以获得所公路工程施工测量技术公路工程施工测量技术高等职业教育高等职业教育“十二五十二五”规划教材规划教材工作任务工作任务2 GPS2 GPS静态测量静态测量 需要的定位信息和观测数据。各GPS 观测小组在得到作业指挥员所下达的作业指令后，应严格按照作业指令的要求进行外业观测。在进行外业观测时，外业观测人员除了严格按照作业规范作业指令进行操作外，还要根据一些特殊情况灵活地采取应对措施。(5)、数据传输与转储 在一段外业观测结束后，应及时地将观测数据传输到计算机中，并根据要求进行备份。在数据传输时，需要对照外业观测记录手簿检查所输入的记录是否正确，数据传输与转储应根据条件及时进行。(6)、基线处理与质量评估 对所获得的外业数据及时地进行处理，解算出基线向量并对解算结果进行质量评估。公路工程施工测量技术公路工程施工测量技术高等职业教育高等职业教育“十二五十二五”规划教材规划教材工作任务工作任务2 GPS2 GPS静态测量静态测量三、测后工作三、测后工作(1)、结果分析 对外业观测所得到的基线向量进行质量检验，并对由合格的基线向量所构建成的GPS 基线向量网进行平差，解算得出网中各点的坐标成果。(2)、技术总结根据整个GPS 网的布设及数据处理情况进行全面的技术总结。(3)、成果验收公路工程施工测量技术公路工程施工测量技术高等职业教育高等职业教育“十二五十二五”规划教材规划教材工作任务工作任务3 GPS-RTK3 GPS-RTK测量测量 目前，GPS 测量开始向动态方向发展，设备体积更小，便于携带。由于 GPS 流动站与基准站之间的数据采用无线电链接，在数据采集的同时，即可对其进行实时处理。数据处理的新技术使得在数秒钟之内测定精确位置成为可能。这些技术进步允许用户在测区往来行走，迅速确定有关目标的位置，即刻见到自己的劳动成果。这就是实时动态测量，即RTK定位技术。该技术保留了GPS测量的高精度，又具有实时性。故也将具有RTK性能的GPS形象的称为GPS全站仪。公路工程施工测量技术公路工程施工测量技术高等职业教育高等职业教育“十二五十二五”规划教材规划教材工作任务工作任务3 GPS-RTK3 GPS-RTK测量测量一、一、GPS-RTK测量原理测量原理 GPS-RTK 测量模式要求至少两台同时工作的 GPS 接收机。在两台套接收机组成的 GPS 实时动态测量系统中，其中一台接收机被指定为基准站，另外一台为流动站。如图4-24.公路工程施工测量技术公路工程施工测量技术高等职业教育高等职业教育“十二五十二五”规划教材规划教材工作任务工作任务3 GPS-RTK3 GPS-RTK测量测量 基准站接收机通常置于一个已知点上。实际操作中，基准站系统采集来自可用卫星的原始数据。该原始数据经包装后，由串行端口送往待命的无线电发射机。发射机对包装后的原始数据进行广播，任何接收机都可以接收。这就是RTK 系统中基准站接收机的工作原理。流动站接收机是系统的实用部分。流动站通常可放置于背包中，携带方便。使用者通过掌上电脑（电子手簿）或数据采集器与接收机交换数据。实际操作中，流动站电台接收基准站发来的，包含基准站接收GPS原始数据的信息。电台将收到的基准站原始数据经由串口转往流动站接收机。与此同时，流动站 GPS 接收机会在其当前位置采集本机的原始数据。来自基准站 GPS 接收机与流动站 GPS 接收机的原始数据汇集在流动站接收机中处理，以计算出两个接收机之间精确到厘米级的基线向量。最后，流动站接收机利用已知基准站位置和基线向量来计算流动站位置坐标。这就是 RTK 系统中流动站接收机的工作原理。公路工程施工测量技术公路工程施工测量技术高等职业教育高等职业教育“十二五十二五”规划教材规划教材工作任务工作任务3 GPS-RTK3 GPS-RTK测量测量 根据以上所述基准站和流动站的运作，用户可携带流动站系统在测区往来行走，又快又准地进行定位测量和放样测设工作。由于即时计算点位坐标，用户对系统的正常工作可实时监察、心中有数。基准站传输原始数据时并不限制接受对象，所以适配某一基准站工作的流动站数量不受限制。公路工程施工测量技术公路工程施工测量技术高等职业教育高等职业教育“十二五十二五”规划教材规划教材工作任务工作任务3 GPS-RTK3 GPS-RTK测量测量二、二、RTK 测量的实施测量的实施 GPS-RTK 野外作业的过程可简单分为几步：设置基准站、设置流动站、求解坐标转换参数、碎部测量（点放样、线放样）。下面结合实际工作中容易遇到的几种情况来介绍GPS-RTK测量的工作流程。(1)、WGS-84坐标和平面坐标都具备的情况 即有三个或者三个以上的具有WGS-84和平面坐标的控制点。先到目标测区实地踏勘，了解已知点的周边状况和环境情况，挑出其中最适合架设基准站的点架设基准站。架设好基准站后设置流动站，连通之后可以直接进行坐标转换了，因为已经有WGS-84的坐标了，可以省掉控制点联测的步骤，下面就可以进行量、放样等工作了。实施步骤如下：1)新建一个项目，输入项目名称等参数。2)把基准站架设在选定的控制点上，设置基准站。输入控制点的WGS-84的坐标和平面坐标；公路工程施工测量技术公路工程施工测量技术高等职业教育高等职业教育“十二五十二五”规划教材规划教材工作任务工作任务3 GPS-RTK3 GPS-RTK测量测量 3)设置流动站；4)进行参数计算。利用多余的控制点进行检核；5)进行实际工作，测量、放样等。(2)、只有平面坐标的情况 这种情况是在测量中最常遇到。即有三个或者三个以上的有平面坐标的控制点。这个时候我们要先了解测区的概况，在测区的种选择合适的地方架设基准站，架设好基准站后设置流动站，连通之后可以去已知点上做控制点的联测，联测结束之后在手簿上进行坐标转换，得出转换参数，检查好转换参数符合要求了，下面就可以进行测量、放样等工作了。实施步骤如下：1)新建一个项目，输入项目名称等参数；2)把基准站架设在测区中央的开阔处，设置基准站；3)设置流动站；公路工程施工测量技术公路工程施工测量技术高等职业教育高等职业教育“十二五十二五”规划教材规划教材工作任务工作任务3 GPS-RTK3 GPS-RTK测量测量 4)输入控制点的平面坐标，并在控制点上测量WGS-84坐标并保存。到3个控制点上做这样的工作；5)进行参数计算。如果有多余的控制点的话可以在点上进行检核6)进行实际工作，测量、放样等。(3)、只有WGS-84坐标的情况这种情况在实际工作中遇到的机会比较少。一般的情况下，用GPS测量的点还要用于常规的测量，真正出成果的时候一般不会只有WGS-84的坐标。一般只有在检核仪器精度的时候会用到。施测步骤如下：1)在一观测条件较好的控制点上架设基站；2)设置流动站；3)到一控制点上检核；4)进行测量、放样等。CompanyLOGO公路工程施工测量技术