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电子软件开发工程师评职范文GPS技术应用研究
摘要:论文简要介绍了GPS技术的进展、现代大路测量的技术特点以及GPS技术在大路工程中的应用现状;全面地争论了GPS技术在大路测量中的应用,对RTK测量的基本原理、作业方式以及地方化转换参数的选取进行了争论,提出了在大路工程中应灵敏地选用各种作业方式,分段动态更新地方化转换参数,并综合运用多种检核方法,实现RTK测量成果的全面质量把握。
关键词:GPS技术,大路测量,坐标系,坐标转换,质量把握
1前言
近几年来,随着国民经济的快速增长,我国基础设施建设不断加大投入,大路建设得到突飞猛进的进展,尤其是大批的现代高等级大路建设项目间续上马。这些现代的高等级大路勘测相对于以往的传统大路勘测,具有线路更长、精度要求更高、时间要求更紧等一系列特点,需要我们加大大路勘测设计和施工建设方面的科技含量,提高大路作业的现代化水平。GPS技术应用于大路勘测是大路建设领域的一项重大技术革命,其应用前景特别宽敞。GPS定位技术的应用,可以使大路勘测摆脱繁重的外业工作,加快作业进度,提高测量精度,是大路勘测的现代化手段之一。相对于经典测量来说,GPS测量主要有以下特点:测站之间无需通视;定位精度高;观测时间短;供应三维坐标;操作简便;全天候作业。
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2GPS技术在大路工程中的应用现状
GPS技术自从代替了传统的全站仪后,先后进展静态GPS、常规动态RTK、城市CORS系统等模式。GPS技术是利用空间测距交会定点原理来进行定位的。依据待定点上的接收机相对于地球的运动状态,可以分为静态定位和动态定位。在现代大路勘测中,主要是应用GPS静态相对定位技术和实时动态差分定位(RTK)技术,来完成传统测量方法中的线路把握、中线放样等一系列工作。GPS定位的主要误差可分为三个部分:与卫星有关的误差、接收机的误差以及电波信号传播路径带来的误差。大路工程一般包括新建大路、改建大路及扩建大路等。这些工程特别是高等级大路工程投资巨大、内容简洁、工程量大,需要进行大量的勘测设计和施工建设等工作,而其中的测量工作始终贯穿于大路建设的始终,占有极其重要的地位。测量中常用坐标系及其转换是测绘工作的重点,现代大路测量中常用坐标系统:WGS-84坐标系,1954北京坐标系,1980西安大地坐标系,2000国家坐标系,地方独立坐标系。所谓坐标转换就是在不同的坐标表示形式间进行转换,基准转换是指在不同的参考基准间进行转换。测量主要涉及踏勘选线、大路初测、大路定测、施工放样以及运营后的变形监测。
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动态GPS的应用前景主要有以下两个方面:接受GPS关心航测成图及建立模型和GPSRTK技术与全站仪相结合
3GPS技术在大路测量中应用的关键技术争论
GPS测量具有高精度、高效率的优点,在把握测量领域得到了广泛的应用。随着GPS接收机性能和数据处理技术慢慢完善,GPS应用领域也不断拓宽。实时GPS测量在大路工程中可以完成多种工作:绘制大比例地形图、工程把握测量、大路中线测设、大路纵横断面测量、施工测量、变形观测。在现代大路勘测中,初测阶段主要是利用GPS静态定位技术代替传统的精密导线测量技术进行全线高精度的首级把握测量和加密把握测量,作为测绘带状地形图、线路定测和施工放样的重要基础。下面就在现代大路勘测应用中存在的几个关键问题进行探讨与争论,以期更好地发挥GPS技术的优势。
大路GPS网的等级选择:依据交通部JTJ/T06698《大路全球定位系统(GPS)测量规范》中的规定要求,大路GPS把握网依其精度分为一级、二级、三级、四级共四个等级。大路GPS把握网一般分二级布设。首级把握网一般按GPS二级点要求布设,加密把握网一般按GPS四级点要求布设,当然也可接受常规导线进行加密。GPS把握网相邻点间弦长精度按公式计算确定,它是GPS网质量检核的重要精度指标。
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大路GPS网的布设特点:接受GPS技术布设大路把握网,与接受传统的把握测量方法布设大路把握网,两者观念区分很大,具有以下特点:GPS网淡化了"分级布网、逐级把握"的布设原则;GPS网对点的位置和图形结构没有过苛要求;GPS接收机采集的是接收机天线至卫星的距离和卫星星历等数据,而不是常规测量技术所观测的地面点间相对观测量(如角度、距离、高差等)。因此,GPS网不强求点间通视。
《大路全球定位系统(GPS)测量规范》中规定,GPS的WGS84坐标系统转换到所选的国家或地方坐标系统时,(相对变形为1:40000)。也即当测区偏离中央子午线大于45km时,必需考虑长度投影变形的影响。因此在GPS数据处理时,为使后续使用便利必需设法消去高斯投影变形对最终坐标成果的影响。这对大路特别是东西向延长的特长大路,其首级GPS网的建立显得尤为重要。
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为了有效地把握投影长度变形,常规处理方法其实质就是建立局部坐标系统。
(1)长度变形的产生
我们知道,将实地测量的真实长度归化到国家统一的椭球面上时,应加如下改正数:表示长度所在方向的椭球曲率半径;表示长度所在高程面对于椭球面的高差;S表示实地测量的水平距离。然后再将椭球面上的长度投影至高斯平面,加入如下改正数式中,表示测区中心的横坐标,R表示长度所在方向的椭球曲率半径,S表示实地测量的水平距离。
这样,地面上的一段距离,经过上列2次改正计算,被转变了真实长度。这种高斯投影平面上的长度与地面长度之差,称为长度综合变形,其计算公式为上式表明,接受国家统一坐标系统所产生的长度综合变形,与测区所处投影带内的位置和测区平均高程有关。
(2)局部坐标系统的选择
局部坐标系统通常有以下几种可选方案。
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其一:选择抵偿高程面作为投影面,按高斯投影3带计算平面直角坐标。
其二:选择任意投影带,投影面仍接受国家椭球面,按高斯投影计算平面直角坐标。
其三:选择平均高程面或抵偿高程面作为投影面,以通过测区中心的子午线作为中央子午线,按高斯投影计算平面直角坐标。
(3)局部坐标系统的局限性
上述第一种方法是通过转变投影面来抵偿长度综合变形的,具有换算简便、概念直观等优点,且换算后的新坐标与原国家统一坐标系坐标特别接近,有利于测区内外之间的联系,但适用区域有限。其次种方法是通过转变中央子午线、选择任意投影带来抵偿长度综合变形的,同样具有概念清晰、换算简便等优点,但是换算后的新坐标与在原国家统一坐标系坐标差异较大。第三种方法是用既转变投影面、又转变投影带来抵偿长度综合变形的,这种既换面又换带的方法不够简便、不易施行,同时换算后的新坐标与原国家统一坐标系的坐标差异较大,不利于和国家统一坐标系之间的联系。对于特长东西向的大路GPS把握网,为了保证精度,只能实行分段高斯投影而迁就使用上的不便。
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(4)接受兰勃特投影处理长度变形
大路GPS把握网的高精度是确保大路优质建设的基础之一。目前,在大路把握网的建立上基本都接受高斯投影的形式,这种形式对于南北向或近南北向大路是适宜的。当大路呈现东西走向或近东西走向时,接受高斯投影的缺陷就会明显地显露出来,表现为投影带边缘变形过大。这严峻影响了投影带边缘四周大路施工放样的精度及带状图测绘精度。
大路GPS网投影变形的解决方案:大路GPS网消逝投影变形超限是特别普遍的,必需妥当解决。本文中的争论表明:解决投影变形超限应依据大路的走向、长度等实际状况,实行相应的处理方法。
(1)对于不太长的大路(100km以内),不论其走向如何,均可接受基于高斯投影的局部坐标系统选择方案。
(2)对于较长的大路(100km以上)或特长大路,假如是南北向或南北向,接受高斯投影方案;假如是东西向或近东西向,可以接受双标准纬线兰勃特投影方案;对于45左右方位的大路,可以灵敏选用各种方案。
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建议在进行长大东西向或近东西向大路建设中接受双标准纬线兰勃特正形圆锥投影。
在工程建设中,GPSRTK技术已经得到了广泛的应用。国内很多单位都配置了双频或单频带RTK功能的GPS仪器,大路勘测部门更是充分发挥RTK测量的技术优势,用于图根把握、像片把握、施工放样及带状图测绘等诸多方面,取得了很好的经济效益。相对于GPS静态或快速静态测量,RTK的实时性也给测量人员提出了更高的要求。由于RTK测量缺少必要的检核条件,作业时假如操作失误或某些技术问题处理不当,都将会给测量成果带来严峻影响。因此,必需通过对RTK测量成果进行质量把握,才能确保实际观测的RTK成果正确牢靠,一旦发觉问题,可以准时实行相应的措施进行处理。通过对RTK技术特点的分析,争论了影响RTK测量成果精度和牢靠性的关键技术因素,结合RTK设备的特点提出了质量把握的有用方法。
影响RTK精度的关键技术因素:RTK的误差来源,整周模糊值,数据链,
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RTK测量成果的质量把握方法:已知点检核比较法,快速静态比较法,复测比较法,穿线比较法,电台变频法。
4结论与展望
GPS是目前世界上应用最广泛的卫星导航系统,将在大路工程测量中有更大的作用。随着GPS系统的完善,定位技术的成熟,GPS定位技术应用于大路测量的争论系统的某些方面需要进一步的争论。主要有以下几个方面:大路GPS网的高程转换问题的争论;GPS在GIS前端数据采集中的应用争论;大路勘测一体化是现代大路勘测的进展方向,也是建立大路勘测、设计、施工、后期管理一体化的重要基础,与此相关的一系列技术问题还有待后续进一步的争论。
参考文献
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