航道測(cè)量工程中GPS定位技術(shù)的應(yīng)用研究的論文

Word第第頁航道測(cè)量工程中GPS定位技術(shù)的應(yīng)用研究的論文一、GPS測(cè)量技術(shù)概述

1.GPS定位系統(tǒng)的組成

GPS定位系統(tǒng)由三個(gè)部分組成，首先是空間星座部分，其次是地面監(jiān)控部分，最終是GPS信號(hào)接收機(jī)。其中空間星座部分由工作衛(wèi)星和備用衛(wèi)星組成，工作衛(wèi)星有24顆，備用衛(wèi)星有3顆。工作衛(wèi)星的分布位置是圓形的軌道，主要是平均分布的方式。衛(wèi)星軌道和地球赤道之間的傾角為50度，各個(gè)軌道之間都有一個(gè)升交點(diǎn)，每個(gè)升交點(diǎn)的赤經(jīng)相差60度。在地平線以上的地方，衛(wèi)星的數(shù)目隨著時(shí)間和地點(diǎn)的不同而發(fā)生改變，最小的衛(wèi)星數(shù)目有4顆，最多的有10顆。就衛(wèi)星的監(jiān)測(cè)狀況而言，GPS是一個(gè)全球性的連續(xù)型定位系統(tǒng)。GPS地面監(jiān)控主要組成部分是全球的五個(gè)地面站，根據(jù)定位系統(tǒng)的功能可以將地面站分為三個(gè)部分，第一部分是主控站，主要是對(duì)全部的地面監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行協(xié)調(diào)和管理。主控站的詳細(xì)工作是依據(jù)全部的觀測(cè)資料編制衛(wèi)星星歷和詳細(xì)需要的各種參數(shù)等，然后通過導(dǎo)航電文的形式將這些數(shù)據(jù)穿入到注入站。其次部分是注入站，主要是依據(jù)前面的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)供應(yīng)時(shí)間基準(zhǔn)，然后對(duì)衛(wèi)星的狀態(tài)進(jìn)行調(diào)整，適當(dāng)?shù)臓顩r下啟用備用衛(wèi)星。第三部分是監(jiān)測(cè)站。主要是對(duì)地面的詳細(xì)狀況進(jìn)行觀測(cè)，然后對(duì)GPS衛(wèi)星發(fā)出的信號(hào)進(jìn)行接受，并對(duì)衛(wèi)星的工作狀況進(jìn)行檢測(cè)。監(jiān)測(cè)站將采集到的全部信息和當(dāng)天觀測(cè)氣象所得的資料進(jìn)行處理后再次傳送到主控站。信號(hào)接收機(jī)根據(jù)結(jié)構(gòu)可以分為天線單元和接收單元兩部分，根據(jù)衛(wèi)星高度選擇衛(wèi)星的信號(hào)，對(duì)衛(wèi)星運(yùn)行狀況進(jìn)行跟蹤，將接收到的GPSX信號(hào)進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚?，更好地把握衛(wèi)星信號(hào)到接受線的傳播時(shí)間，將衛(wèi)星所發(fā)送的電文進(jìn)行翻譯，然后精確地計(jì)算測(cè)量站的詳細(xì)位置。

2.GPS定位系統(tǒng)的特點(diǎn)

GPS定位系統(tǒng)具有較多的特點(diǎn)，首先是在工程測(cè)量的過程中可以有效節(jié)約人力和財(cái)力，定位相對(duì)敏捷。在定位的過程中可以到達(dá)較高的精度，通常狀況下的定位可以到達(dá)厘米級(jí)別，避開了誤差的積累。工程測(cè)量人員在測(cè)量中使用這種技術(shù)的觀測(cè)時(shí)間較短，測(cè)量人員在觀測(cè)時(shí)只需幾秒的時(shí)間就可以對(duì)掌握點(diǎn)進(jìn)行有效把握。操作也相對(duì)簡(jiǎn)便，可以為測(cè)量人員供應(yīng)較為全面的采集信息。采納GPS技術(shù)進(jìn)行觀測(cè)時(shí)，測(cè)量人員只需要安裝開關(guān)儀器，對(duì)儀器的高度進(jìn)行側(cè)量，然后觀測(cè)儀器的工作狀態(tài)。除此之外，使用GPS技術(shù)進(jìn)行測(cè)量的自動(dòng)化程度相對(duì)較高，采集到的信息不用等待較長(zhǎng)的時(shí)間，隨時(shí)都可以將精確的信息顯示在測(cè)量人員的采集表里面。進(jìn)行GPS技術(shù)的測(cè)量不會(huì)受時(shí)間和季節(jié)改變的限制，可以全天候作業(yè)，在風(fēng)雨天氣狀況下也可以進(jìn)行測(cè)量。

二、GPS定位技術(shù)在航道工程測(cè)量中的應(yīng)用

1.工程基本概況

某航道的全程長(zhǎng)25km，航寬600m，對(duì)航道的測(cè)量?jī)?nèi)容主要包括平面掌握測(cè)量、航道內(nèi)各要素測(cè)量和航道水深測(cè)量。測(cè)量比例尺是1∶2000。為了保證測(cè)量工作的順當(dāng)進(jìn)行，應(yīng)當(dāng)依據(jù)測(cè)量的實(shí)際特點(diǎn)，在測(cè)量的過程中使用較為先進(jìn)的儀器設(shè)備，然后還需要投入足夠的技術(shù)力氣。主要使用的設(shè)備有RTKGPS、數(shù)字測(cè)深儀、水準(zhǔn)儀和測(cè)量過程中所需要的船只。

2.GPS靜態(tài)定位技術(shù)在航道測(cè)量中的應(yīng)用

靜態(tài)GPS測(cè)量是一種符合性的導(dǎo)線測(cè)量技術(shù)，主要是建立航道掌握網(wǎng)，然后利用其他的測(cè)量方法對(duì)掌握網(wǎng)進(jìn)行加密。建立航道掌握網(wǎng)的步驟有六步，第一步是進(jìn)行實(shí)地考察，選擇合適的GPS點(diǎn)，對(duì)測(cè)量地區(qū)的高等級(jí)GPS進(jìn)行查看，便利對(duì)各個(gè)點(diǎn)進(jìn)行聯(lián)測(cè)，對(duì)點(diǎn)精度實(shí)施校準(zhǔn)。其次步驟是依據(jù)航道兩側(cè)的地形地勢(shì)布設(shè)掌握網(wǎng)，依據(jù)各個(gè)因素的要求對(duì)衛(wèi)星的狀況和精度進(jìn)行綜合性的設(shè)置。第三步是對(duì)定位系統(tǒng)的位置進(jìn)行選點(diǎn)，選點(diǎn)的位置要考慮到船舶?？康陌缎?，采納位置要避開掌握點(diǎn)患病破壞，當(dāng)使用這種側(cè)量方法不能有效進(jìn)行測(cè)量時(shí)，可以采納其他的測(cè)量方法進(jìn)行測(cè)量。第四步是當(dāng)外業(yè)觀測(cè)完成之后，應(yīng)當(dāng)將GPS的觀測(cè)數(shù)據(jù)傳入計(jì)算機(jī)，采納計(jì)算機(jī)通訊軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚?。第五步是將全站儀和符合導(dǎo)線的方法相結(jié)合，對(duì)掌握網(wǎng)實(shí)施加密，確保符合導(dǎo)線的起始點(diǎn)和終止點(diǎn)都是GPS點(diǎn)。第六步是進(jìn)行導(dǎo)線點(diǎn)坐標(biāo)和平差的計(jì)算，在計(jì)算之前先將符合導(dǎo)線測(cè)量的數(shù)據(jù)傳入到計(jì)算機(jī)中進(jìn)行計(jì)算，得到角度和距離平差，將最終得到的結(jié)果作為平面坐標(biāo)和航道的高程。

3.GPS動(dòng)態(tài)定位系統(tǒng)在航道測(cè)量中的應(yīng)用

動(dòng)態(tài)測(cè)量技術(shù)是在載波相位觀測(cè)值基礎(chǔ)上實(shí)施的.定位系統(tǒng)，這種技術(shù)的主要優(yōu)勢(shì)是能夠在測(cè)量過程中快速獲得測(cè)量點(diǎn)定位坐標(biāo)數(shù)值。在實(shí)施動(dòng)態(tài)測(cè)量的模式下，在已知坐標(biāo)的參考點(diǎn)上面架設(shè)基準(zhǔn)站接收機(jī)可以對(duì)可視GPS衛(wèi)星信號(hào)進(jìn)行連續(xù)接收。對(duì)流淌站的接收機(jī)進(jìn)行初始化，借助于無線數(shù)據(jù)鏈可以讓接收機(jī)接收基準(zhǔn)站的載波觀測(cè)值和偽距觀測(cè)值，在接收這兩種數(shù)據(jù)的同時(shí)還能夠觀測(cè)到GPS衛(wèi)星載波的數(shù)據(jù)。一些載波內(nèi)還存在著模糊的數(shù)據(jù)，針對(duì)這些數(shù)據(jù)可以通過系統(tǒng)的內(nèi)差分進(jìn)行處理，從而求出流淌站的精度坐標(biāo)。通常狀況下，GPS采納的坐標(biāo)系統(tǒng)是世界大地坐標(biāo)，而在平常的一般測(cè)量過程中使用的測(cè)量系統(tǒng)是北京坐標(biāo)系，所以在測(cè)量過程中應(yīng)當(dāng)對(duì)測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，應(yīng)當(dāng)依據(jù)工程測(cè)量的實(shí)際特點(diǎn)與狀況進(jìn)行參數(shù)之間的轉(zhuǎn)換。實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)差分系統(tǒng)的組成部分有三個(gè)，首先是基準(zhǔn)站接收機(jī)，其次是流淌站接收機(jī)，最終是數(shù)據(jù)鏈。其中基準(zhǔn)站接收機(jī)的設(shè)置位置是在具有已知坐標(biāo)的參考點(diǎn)上面，可以對(duì)全部的可視GPS信號(hào)進(jìn)行連續(xù)性的接收，也能夠測(cè)量到基準(zhǔn)站的坐標(biāo)。流淌站接收機(jī)又稱作船站接收機(jī)，里面有支持PTK的軟件，可以接收GPS衛(wèi)星信號(hào)，還可以對(duì)信號(hào)進(jìn)行跟蹤，同時(shí)能夠接收基準(zhǔn)站的相關(guān)數(shù)據(jù)，對(duì)基準(zhǔn)站的坐標(biāo)能通過相對(duì)定位的模型有效取得。通過數(shù)據(jù)鏈可以發(fā)送觀測(cè)值等相應(yīng)的數(shù)據(jù)。GPS定位技術(shù)中的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)是OTF算法。使用這種技術(shù)的一般方法首先是對(duì)整周模糊度的搜尋空間進(jìn)行確定，要在坐標(biāo)和協(xié)方差的基礎(chǔ)上對(duì)其進(jìn)行確定，當(dāng)搜尋空間確定完之后，應(yīng)當(dāng)計(jì)算其模糊度，使用最小方差的計(jì)算方法選擇最為合適的解，對(duì)計(jì)算出來的最優(yōu)解和次優(yōu)解進(jìn)行比較，然后確定詳細(xì)的模糊解。

在對(duì)河道進(jìn)行測(cè)量時(shí)，首先應(yīng)當(dāng)對(duì)河道流域的地形特點(diǎn)進(jìn)行確定，在航道整治過程中對(duì)施工的詳細(xì)定位、維護(hù)航道的需要和航標(biāo)設(shè)計(jì)的狀況進(jìn)行掌握網(wǎng)的布置。將D級(jí)的GPS網(wǎng)作為平面的首級(jí)掌握網(wǎng)，需要滿意導(dǎo)線測(cè)量的需要和要求，在航道的兩岸布置D級(jí)點(diǎn)，將其作為航道導(dǎo)線的啟閉點(diǎn)，設(shè)置過程中應(yīng)當(dāng)對(duì)每個(gè)D級(jí)點(diǎn)之間的距離進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼莆?，最好將其掌握?公里左右。航道測(cè)量的區(qū)域主要組成部分是D級(jí)GPS網(wǎng)，這樣的網(wǎng)有三段，為了保證測(cè)量的質(zhì)量和精確度，應(yīng)當(dāng)在每段網(wǎng)的交接處進(jìn)行邊界聯(lián)測(cè)。對(duì)于最高級(jí)別的導(dǎo)線測(cè)量應(yīng)當(dāng)使用級(jí)點(diǎn)作為導(dǎo)線的起算閉合點(diǎn)。應(yīng)當(dāng)根據(jù)之字形走向或是單岸走向進(jìn)行導(dǎo)線的布置。航道測(cè)量分為兩部分進(jìn)行，首先是水上測(cè)量，在這一測(cè)量過程中，先將GPS接收機(jī)安裝在適當(dāng)?shù)奈恢茫赃@個(gè)位置作為測(cè)量的基準(zhǔn)站，測(cè)量范圍限制在基準(zhǔn)站的掌握區(qū)域內(nèi)，施工人員操作流淌站，根據(jù)施工中設(shè)計(jì)的測(cè)量斷面對(duì)航道進(jìn)行逐點(diǎn)測(cè)量，當(dāng)測(cè)量的精度到達(dá)工程設(shè)計(jì)中預(yù)期確定的精度時(shí)，對(duì)測(cè)量的詳細(xì)數(shù)據(jù)進(jìn)行保存。為了加快施工中的測(cè)量進(jìn)度，應(yīng)將GPS技術(shù)和全站儀測(cè)量技術(shù)相結(jié)合進(jìn)行詳細(xì)數(shù)據(jù)的測(cè)量。水下測(cè)量是航道測(cè)量的重點(diǎn)工程，對(duì)水下航線測(cè)量的精準(zhǔn)度關(guān)系到航船的平安和航行設(shè)備的平安。在測(cè)量中，將GPS定位系統(tǒng)和測(cè)深儀器相結(jié)合進(jìn)行測(cè)量，在測(cè)量平面位置和水面的高程時(shí)應(yīng)當(dāng)使用GPS測(cè)量，對(duì)水深進(jìn)行測(cè)量時(shí)使用測(cè)深儀器進(jìn)行精確的測(cè)量。當(dāng)全部的測(cè)量數(shù)據(jù)得出時(shí)