文档介绍：浅析GPS在工程测绘上的应用与发展
浅析GPS在工程测绘上的应用与发展
摘要:本文通过对 GPS 测量的特点和基本原理的阐述,并且对 GPS 在工程测绘中的实施及应用进行了分析。
关键词:GPS;工程测绘;GPS 测量
中图分类号:: A
全球定位系统(Global Positioning System,简称GPS),是从20世纪70年代开始美国研制的使用在军事上的新一代定位系统和卫星导航。随着GPS系统的不断完善和成熟,其广泛运用在工程测绘领域得到。测绘中已对GPS技术普遍的采用,使得控制网布网的灵活性和测绘工作效率大幅提高。全球定位系统GPS由三部分(如图1所示)组成:地而监控系统、用户设备和空间卫星星座。它在许多学科都广泛应用,如大地测量学、地球动力学、大气科学、天文学、地球物理勘探、海洋科学、航工程变形监测、精密时间传递以及空与卫星遥感等方面,充分地显示了这一卫星定位技术的高效益和高精度。

图1 GPS组成示意图
一、GPS在工程测绘中的结构以及应用原理
(一)、GPS采用交互定位的原理。能够求出未知所处的位置,根据已知几个点的距离。对 GPS而言,未知点是地面某一移动目标,已知点是空间的卫星。卫星的距离由卫星信号传播时间来测定,利用公式:R = vt可求出距离。其中,卫星信号传到地面时间为t( s),无线信号传输速度为v=3 X 108 m/s。最基本的要求是用户接收机和卫星都配备精确的时钟。由于光速很快,相互间同步精度达到纳秒级(10-6s)来要求接收机和卫星,测量时会产生较大的误差,由于接收机使用石英钟,不过在通过计算机后也意味着可被忽略。这项技术通过惯性导航系统(TNS)增强已经被开发出来。工程中要测绘各个种类的地貌图和测量的地图,在要制作地图的区域内只需让接收机移动并记录一系列的位置就可以得到。
(二)、假设在地面上有3个无线电信号发射台,如图2所示,用(Xi,Yi,Zi,其中i=1,2,3)来表示己知其位置的坐标。在某一时刻用户接收机测得接收到3个无线电发射台的距离只Pi(i=1,2,3) 使用无线电测距的原理,则只需以所测距离为半径,以3个发射台为球心,就可以计算出用户接收机的空间位置用距离交会原理(XP,YP,ZP)型如下:

图2
二、GPS在工程测绘上的应用
GPS的应用给测绘领域带来了翻天覆地的变革,具体表现为:在工程测量方面,GPS定位技术被广泛应用于工程控制测量中以其速度快、精度高、操作简便、费用省等优良的特性。目前,可以说用常规测距、测角手段建立的工程控制网已被完全取代为GPS定位技术。在工程测量领域,GPS定位技术正在日益发挥其巨大作用。如, GPS用于精密工程测量和工程变形监测、利用GPS进行机载航空摄影测量、利用GPS可进行各级工程控制网的测量等。在灾害监测领域,GPS可用于地震活跃区的大坝监测、地震监测、地表移动、油田下沉和沉降监测等,此外还可用来测定地球板块的运动和极移。
三、GPS测量的特点
GPS可为各类用户连续提供动态目标的三维位置、三维速度及时间信息。
(一)、用途广、功能多、定位精度高
GPS系统不仅可以用于测速、测时,还可以用于测量、导航。
在实时差分