GPS在工程测量中的应用论文

包头铁道职业技术学院毕业设计说明书（毕业论文）题目：GPS在工程测量中的应用学生姓名：徐冬学号：200921100028专业：工程测量技术班级：0901班指导教师：全志强包头铁道职业技术学院毕业设计论文IGPS在工程测量中的应用摘要GPS技术是当今信息社会发展最快的技术之一，GPS定位技术以其速度快,精度高,全天候,不受通视条件限制、费用省、操作简便等优良特性被广泛应用于大地控制测量中。时至今日，可以说GPS定位技术已完全取代了用常规测角、测距手段建立大地控制网。我们一般将应用GPS卫星定位技术建立的控制网叫GPS网。归纳起来大致可以将GPS网分为两大类：一类是全球或全国性的高精度GPS网，其主要任务是做为全球高精度坐标框架或全国高精度坐标框架，为全球性地球动力学和空间科学方面的科学研究工作服务，或用以研究地区性的板块运动或地壳形变规律等问题。另一类是区域性的GPS网，包括城市或矿区GPS网，GPS工程网等，这类网中的相邻点间的距离为几公里至几十公里，其主要任务是直接为国民经济建设服务。本文通过利用GPS对实地进行数据采集，并得出使用GPS测量具有效率高、费用省的结论。关键词:GPS网，全球定位系统，约束平差，GPS静态定位测量包头铁道职业技术学院毕业设计论文II目录摘要.................................................................I第一章引言..........................................................11.1GPS简介..................................................11.2GPS在我国发展历程.........................................11.3GPS系统的应用前景.........................................3第二章GPS测量......................................................42.1RTK测量..................................................42.1.1RTK技术的应用.......................................42.1.2RTK技术的基本原理....................................42.2GPS静态定位测量...........................................52.2.1GPS静态定位在测量中的应用.............................52.2.2布设GPS基线向量网的工作步骤.........................5第三章GPS网的布设..................................................73.1GPS基线向量网的等级.......................................73.2GPS网的设计准则...........................................73.2.1出发点...............................................73.2.2GPS网布网作业准则....................................73.3GPS基线向量网的布网形式...................................83.4采用同步图形扩展的布网形式布设GPS向量网的作业方..............9第四章GPS基线解算.................................................114.1GPS基线解算的分类.........................................114.1.1单基线解算..........................................114.1.2多基线解............................................114.2GPS基线解算的基本原理.....................................114.2.1初始平差............................................114.2.2整周未知数的确定.....................................114.2.3确定基线向量的固定解..................................12包头铁道职业技术学院毕业设计论文III4.3GPS基线解算的过程........................................124.4影响GPS基线解算的因素及其应对方法.........................124.4.1影响GPS基线解算结果的几个因素.......................124.4.2影响GPS基线解算结果因素的判别及应对措施...............13第五章GPS基线向量网平差................................................145.1GPS网平差分类............................................145.1.1三维平差和二维平差...................................145.1.2无约束平差、约束平差和联合平差.........................145.2GPS网平差的过程.........................................14第六章结论.............................................................16参考文献................................................................17致谢....................................................................18包头铁道职业技术学院毕业设计论文1第一章引言1.1GPS简介GPS即全球定位系统（GlobalPositioningSystem）是美国从本世纪70年代开始研制，历时20年，耗资200亿美元，于1994年全面建成，具有在海、陆、空进行全方位实时三维导航与定位能力的新一代卫星导航与定位系统。经近10年我国测绘等部门的使用表明，GPS以全天候、高精度、自动化、高效益等显著特点，赢得广大测绘工作者的信赖，并成功地应用于大地测量、工程测量、航空摄影测量、运载工具导航和管制、地壳运动监测、工程变形监测、资源勘察、地球动力学等多种学科，从而给测绘领域带来一场深刻的技术革命[1]。全球定位系统（GlobalPositioningSystem）是美国第二代卫星导航系统。是在子午仪卫星导航系统的基础上发展起来的，它采纳了子午仪系统的成功经验。和子午仪系统一样，全球定位系统由空间部分、地面监控部分和用户接收机三大部分组成。按目前的方案，全球定位系统的空间部分使用24颗高度约2.02万千米的卫星组成卫星星座。21+3颗卫星均为近圆形轨道，运行周期约为11小时58分，分布在六个轨道面上（每轨道面四颗），轨道倾角为55度。卫星的分布使得在全球的任何地方，任何时间都可观测到四颗以上的卫星，并能保持良好定位解算精度的几何图形（DOP）。这就提供了在时间上连续的全球导航能力。地面监控部分包括四个监控站、一个上行注入站和一个主控站。监控站设有GPS用户接收机、原子钟、收集当地气象数据的传感器和进行数据初步处理的计算机。监控站的主要任务是取得卫星观测数据并将这些数据传送至主控站。主控站设在范登堡空军基地。它对地面监控部实行全面控制。主控站主要任务是收集各监控站对GPS卫星的全部观测数据，利用这些数据计算每颗GPS卫星的轨道和卫星钟改正值。上行注入站也设在范登堡空军基地。它的任务主要是在每颗卫星运行至上空时把这类导航数据及主控站的指令注入到卫星。这种注入对每颗GPS卫星每天进行一次，并在卫星离开注入站作用范围之前进行最后的注入。定位系统具有性能好、精度高、应用广的特点，是迄今最好的导航定位系统。随着全球定位系统的不断改进，硬、软件的不断完善，应用领域正在不断地开拓，目前已遍及国民经济各种部门，并开始逐步深入人们的日常生活。1.2GPS在我国发展历程新中国成立后，我国的航天科技事业在自力更生、艰苦创业的征途上，逐步建立和发展，跻身于世界先进水平的行列，成为世界空间强国之一。从1970年4月把第一颗人造卫星送入轨道以来，我国已成功地发射了三十多颗不同类型的人造卫星，为空间大地测量工作的开展创造了有利条件。70年代后期，有关单位在从事多年理论研究的同时，引进并试制成功了各种人造卫星观包头铁道职业技术学院毕业设计论文2测仪器。其中有人为摄影仪、卫星激光测距仪和多普勒接收机。根据多年的观测实践，完成了全国天文大地网的整体平差，建立了1980年国家大地坐标系，进行了南海群岛的联测。80年代初，我国一些院校和科研单位已开始研究GPS技术。十多年来，我国的测绘工作者在GPS定位基础理论研究和应用开发方面作了大量工作。80年代中期，我国引进GPS接收机，并应用于各个领域。同时着手研究建立我国自己的卫星导航系统。至今十多年来，据有关人士估计，目前我国的GPS接收机拥有量约在4万台左右，其中测量类约500—700台，航空类约几百台，航海类约3万多台，车载类数千台。而且以每年两万台的速度增加。足以说明GPS技术在我国各行业中应用的广泛性[2]。在大地测量方面，利用GPS技术开展国际联测，建立全球性大地控制网，提供高精度的地心坐标。组织各部门（10多个单位，30多台GPS双频接收机）参加1992年全国GPS定位大会战。经过数据处理，GPS网点地心坐标精度优于0.2m，点间位置精度优于10-8。在我国建成了平均边长约定100KM的GPSA级网，提供了亚米级精度地心坐标基准。此后，在A级网的基础上，我国又布设了边长为此30—100KM的B级网，全国约2500个点。这样，就为我国各部门的测绘工作，建立各级测量控制网，提供了高精度的平面和高程三维基准。我国已完成西沙、南沙群岛各岛屿与大陆的GPS联测，使海岛与全国大地网联成一整体。在工程测量方面，应用GPS静态相对定位技术，布设精密工程控制网，用于城市和矿区油田地面沉降监测、大坝变形监测、高层建筑变形监测、隧道贯通测量等精密工程。加密测图控制点，应用GPS实时动态定位技术（简称RTK）测绘各种比例尺地形图并用于施工放样。在航空摄影测量方面，我国测绘工作者也应用GPS技术进行航测外业控制测量、航摄飞行导航、机载GPS航测等航测成图的各个阶段。在地球动力学方面，GPS技术用于全球板块运动监测和区域板块运动监测。我国已开始用GPS技术监测南极洲板块运动、青藏高原地壳运动、四川鲜水河地壳断裂运动，建立了中国地壳形变观测网、三峡库区形变观测网、首都圈GPS形变监测网等。GPS技术已经用于海洋测量、水下地形测绘。我国的《全球定位系统（GPS）测量规范》已于1992年10月1日起实施。此外，在军事部门、交通部门、邮电部门、地矿、煤矿、石油、建筑以及农业、气象、土地管理、金融、公安等部门和行业，在航空航天、测时授时、物理探矿等领域，也都开展了GPS技术的研究和应用。在静态定位和动态定位应用技术及定位误差方面作了深入的研究，研制开发了GPS静态定位和动态高精度定位软件以及精密定轨软件。在理论研究与应用