文档介绍：GPS在公路工程控制测量中的应用
GPS在公路工程控制测量中的应用
摘要:GPS(GlobalPositioningSystem)
的卫星导航与定位系统。其应用技术已遍及国民经济的各个领域。在测量领域,GPS系统已广泛用于大地测量、工程测量、航空摄影测量以及地形测量等各个方面。本文以某市的省公路路网项目为例,概略叙述GPS系统在公路工程控制测量中的应用。
关键词:GPS定位系统公路工程控制测量应用
中图分类号:X734 文献标识码:A 文章编号:
一、概述
GPS全球定位系统(GlobalPositioningSystem)在公路工程测量中的应用,在最近的两年得到了迅速推广,这主要依赖于GPS系统可以向全球任何用户全天候地连续提供高精度的三维坐标、三维速度和时间信息等技术参数。我们先了解一下GPS系统的组成,工作原理以及在测量领域的应用特点。
1、GPS系统的组成
GPS全球定位系统由空间卫星群和地面监控系统两大部分组成,除此之外,测量用户当然还应有卫星接收设备。
(1) 空间卫星群
GPS的空间卫星群由24颗高约20万公里的GPS卫星群组成,并均匀分布在6个轨道面上,各平面之间交角为60~,轨道和地球赤道的倾角为55~,卫星的轨道运行周期为11小时58分,这样可以保证在任何时间和任何地点地平线以上可以接收4到11颗GPS卫星发送出的信号。
(2) GPS的地面控制系统
GPS的地面控制系统包括一个主控站、三个注入站和五个监测站,主控站的作用是根据各监控站对GPS的观测数据计算卫星的星历和卫星钟的改正参数等并将这些数据通过注入站注入到卫星中去;同时还对卫星进行控制,向卫星发布指令,调度备用卫星等。监控站的
作用是接收卫星信号,监测卫星工作状态。注入站的作用是将主控站计算的数据注入到卫星中去。
(3) GPS的用户部分由GPS接收机、数据处理软件及相应的用户设备如计算机、气象仪器等组成,其作用是接收GPS卫星发出的信号,利用信号进行导航定位等。在测量领域,随着现代的科学技术的发展,体积小、重量轻便于携带的GPS定位装置和高精度的技术指标为工程测量带来了极大的方便。
2、GPS的工作原理
GPS系统是一种采用距离交会法的卫星导航定位系统。如图1示:在需要的位罩P点架设GPS接收机,在某一时刻d同时接收了3颗(A、B、C)以上的GPS卫星所发出的导航电文,通过一系列数据处理和计算可求得该时刻GPS接收机至GPS卫星的距离SAP、SBP、
SCP,同样通过接收卫星星历可获得该时刻这些卫星在空间的位置(三维坐标)。从而用距离交会的方法求得P点的维坐标(Xp,Yp,Zp),其数学式为:
SAP2二[(Xp—XA)2+(Yp—YA)2十(2p十ZA)
SBP2:[(Xp—XB)2十(Yp—YB)2+(2p十ZB)2]
SCP2二[(Xp—XC)2+(Yp—YC)2+(2p+ZC)2]
式中(XA,YA,ZA),(XB,YB,ZB),(XC,YC,ZC)
分别为卫星A,B,C在时刻d的空间直角坐标。在GPS测量中通常采用两类坐标系统,一类是在空间固定的坐标系统,另一类是与地球体相固联的坐标系统,称地固坐标系统,我们