《GPS靜態(tài)測量應(yīng)用》課件

GPS靜態(tài)測量應(yīng)用GPS靜態(tài)測量是利用GPS接收機(jī)在固定位置觀測一段時間，獲取多個衛(wèi)星信號，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，精確確定接收機(jī)位置的一種測量方法。GPS技術(shù)概述全球定位系統(tǒng)全球定位系統(tǒng)由多個衛(wèi)星組成，覆蓋地球表面。接收機(jī)接收信號接收機(jī)通過接收衛(wèi)星信號，計算自身位置和時間。定位精度GPS定位精度受多種因素影響，例如衛(wèi)星數(shù)量、信號強(qiáng)度、大氣干擾等。GPS靜態(tài)測量的特點精度高厘米級甚至毫米級的精度，適用于高精度工程測量和科學(xué)研究。靈活性強(qiáng)無需架設(shè)控制點，可直接測定目標(biāo)點的坐標(biāo)，適用范圍廣?？煽啃愿卟皇芴鞖庥绊懀m用于各種環(huán)境下的測量工作。效率高自動化程度高，數(shù)據(jù)處理簡便，節(jié)省人力和時間。GPS靜態(tài)測量流程1準(zhǔn)備工作包括選點布設(shè)、儀器設(shè)備準(zhǔn)備、觀測計劃制定等，為靜態(tài)測量奠定基礎(chǔ)。2數(shù)據(jù)采集利用GPS接收機(jī)接收衛(wèi)星信號，記錄衛(wèi)星觀測數(shù)據(jù)，為后續(xù)數(shù)據(jù)處理提供原始資料。3數(shù)據(jù)處理對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理、基線解算、網(wǎng)平差調(diào)整，得到精確的坐標(biāo)結(jié)果。4成果應(yīng)用將計算得到的坐標(biāo)成果應(yīng)用于工程建設(shè)、地形測繪、地質(zhì)勘探等領(lǐng)域。儀器設(shè)備配置1GPS接收機(jī)高精度GPS接收機(jī)，如TrimbleNetR9或徠卡GS18，可用于采集靜態(tài)觀測數(shù)據(jù)，具有高精度、高可靠性和多功能性。2數(shù)據(jù)采集軟件專用數(shù)據(jù)采集軟件，例如TrimbleBusinessCenter或徠卡GeoMoS，用于控制接收機(jī)，記錄觀測數(shù)據(jù)，并進(jìn)行初步數(shù)據(jù)處理。3數(shù)據(jù)處理軟件數(shù)據(jù)處理軟件，如TrimbleGeomaticsOffice或徠卡GeoOffice，用于進(jìn)行基線解算、網(wǎng)平差調(diào)整、坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換等。實測數(shù)據(jù)采集1數(shù)據(jù)準(zhǔn)備確保儀器設(shè)備狀態(tài)良好。2觀測設(shè)置設(shè)置觀測時間、觀測模式等參數(shù)。3數(shù)據(jù)采集啟動儀器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。4數(shù)據(jù)保存將采集到的數(shù)據(jù)保存到存儲設(shè)備。數(shù)據(jù)采集是GPS靜態(tài)測量的重要環(huán)節(jié)，其質(zhì)量直接影響最終測量成果的精度。因此，必須嚴(yán)格按照操作規(guī)范進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，確保數(shù)據(jù)完整性和準(zhǔn)確性。數(shù)據(jù)質(zhì)量控制觀測數(shù)據(jù)預(yù)處理檢查數(shù)據(jù)完整性、剔除錯誤數(shù)據(jù)。包括對數(shù)據(jù)進(jìn)行時間、坐標(biāo)、信號強(qiáng)度等方面的檢查，并對異常數(shù)據(jù)進(jìn)行剔除或修正。多路徑誤差校正使用多路徑誤差模型或觀測數(shù)據(jù)分析方法對多路徑誤差進(jìn)行校正。多路徑誤差是指衛(wèi)星信號在傳播過程中受到地面反射或遮擋的影響，導(dǎo)致信號延遲或偏差。大氣延遲誤差校正使用大氣模型或氣象觀測數(shù)據(jù)對大氣延遲誤差進(jìn)行校正。大氣延遲誤差是指電磁波在大氣中傳播時受到折射和衰減的影響，導(dǎo)致信號延遲或偏差。衛(wèi)星鐘差校正使用衛(wèi)星鐘差模型或衛(wèi)星鐘差數(shù)據(jù)對衛(wèi)星鐘差誤差進(jìn)行校正。衛(wèi)星鐘差誤差是指衛(wèi)星內(nèi)部時鐘與世界標(biāo)準(zhǔn)時間之間的誤差，會影響測量的精度。基線解算數(shù)據(jù)預(yù)處理將觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，包括去噪、平滑、濾波等操作?；€向量計算利用觀測數(shù)據(jù)計算出各基線向量，即兩個測站之間的坐標(biāo)差。基線解算模型采用適當(dāng)?shù)慕馑隳Ｐ?，例如最小二乘法或卡爾曼濾波，以提高精度和可靠性。誤差分析對解算結(jié)果進(jìn)行誤差分析，評估基線向量精度和可靠性。網(wǎng)平差調(diào)整網(wǎng)平差調(diào)整是GPS靜態(tài)測量數(shù)據(jù)處理的重要步驟，其目的是將觀測數(shù)據(jù)與模型約束相結(jié)合，優(yōu)化所有測點的坐標(biāo)。1誤差模型建立誤差模型，分析觀測值與真實值之間的誤差規(guī)律。2平差計算利用最小二乘法，求解最優(yōu)的坐標(biāo)值。3網(wǎng)平差結(jié)果得到所有測點的最佳坐標(biāo)，并評估精度。4結(jié)果分析分析平差結(jié)果，判斷數(shù)據(jù)質(zhì)量，評估精度。坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換1WGS84全球大地坐標(biāo)系2CGCS2000中國大地坐標(biāo)系3Localdatum地方坐標(biāo)系將GPS靜態(tài)測量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為工程所用坐標(biāo)系，需要進(jìn)行坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換。坐標(biāo)轉(zhuǎn)換方法：布爾莎模型、七參數(shù)模型。精度分析評價精度指標(biāo)評價方法平面精度中誤差、協(xié)方差矩陣高程精度高程中誤差、高程殘差分析時間精度衛(wèi)星鐘差、接收機(jī)鐘差分析評估GPS靜態(tài)測量結(jié)果的精度，通常采用中誤差、協(xié)方差矩陣和殘差分析等方法。根據(jù)工程應(yīng)用需求，設(shè)定不同的精度指標(biāo)，并通過精度分析評價來驗證是否滿足要求。工程應(yīng)用實例GPS靜態(tài)測量廣泛應(yīng)用于基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、資源勘探、環(huán)境監(jiān)測等領(lǐng)域。例如，在城市規(guī)劃中，使用GPS靜態(tài)測量建立高精度控制網(wǎng)，用于建筑物定位、道路設(shè)計、地下管線管理等。測量精度要求GPS靜態(tài)測量精度要求取決于具體的應(yīng)用場景和工程要求。對于高精度測量，如控制網(wǎng)建設(shè)，精度要求通常達(dá)到厘米級甚至毫米級。對于一般工程測量，精度要求可以適當(dāng)放寬，但一般也需要達(dá)到分米級。數(shù)據(jù)處理軟件GPS數(shù)據(jù)處理軟件廣泛應(yīng)用于GPS靜態(tài)測量數(shù)據(jù)處理。數(shù)據(jù)預(yù)處理基線解算網(wǎng)平差調(diào)整坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換常見軟件GNSS軟件GeoMAGICSurferCASS軟件點位布設(shè)方法點位布設(shè)是GPS靜態(tài)測量中關(guān)鍵步驟之一，影響測量精度和效率。1控制網(wǎng)設(shè)計確定控制點數(shù)量和分布2點位選擇選擇穩(wěn)定、視野開闊地點3點位標(biāo)記使用水泥墩、鋼管等標(biāo)記點位4坐標(biāo)測量精確測量點位坐標(biāo)5記錄信息記錄點位編號、坐標(biāo)、描述等信息點位布設(shè)方法應(yīng)根據(jù)具體工程需求進(jìn)行調(diào)整，確?？刂凭W(wǎng)精度和覆蓋范圍。測站選址及占用視野開闊選擇視野開闊的地方，確保測站周圍無遮擋物。地面平坦選擇地面平坦的地方，以便于儀器架設(shè)和觀測。遠(yuǎn)離干擾遠(yuǎn)離高壓線、無線電發(fā)射塔等干擾源。安全區(qū)域選擇安全區(qū)域，避免影響交通和居民生活。觀測時長選擇1觀測時間根據(jù)項目精度要求、基線長度、天氣狀況等因素綜合考慮，選擇合適的觀測時間。2基線長度對于較短的基線，觀測時間可以相對短一些；而對于較長的基線，則需要更長的觀測時間以獲得足夠的觀測數(shù)據(jù)。3天氣狀況良好的天氣條件有利于提高觀測精度，例如晴朗無云、風(fēng)力較小，因此選擇合適的觀測時間可以有效提高測量精度。氣象觀測及校正氣壓氣壓變化會影響電磁波傳播速度，導(dǎo)致測量誤差。需要記錄觀測期間的氣壓變化，并進(jìn)行校正。溫度溫度會影響接收機(jī)內(nèi)部元件的性能，導(dǎo)致測量誤差。需要記錄觀測期間的溫度變化，并進(jìn)行校正。濕度濕度會影響電磁波的傳播速度，導(dǎo)致測量誤差。需要記錄觀測期間的濕度變化，并進(jìn)行校正。水汽壓水汽壓會影響電磁波的傳播速度，導(dǎo)致測量誤差。需要記錄觀測期間的水汽壓變化，并進(jìn)行校正。多天網(wǎng)平差調(diào)整數(shù)據(jù)整合將不同日期觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行整合，形成一個統(tǒng)一的觀測數(shù)據(jù)集，并根據(jù)時間順序進(jìn)行排列。參數(shù)估算采用最小二乘法對所有數(shù)據(jù)進(jìn)行整體平差，估計各測站的坐標(biāo)、基線向量、時間誤差等參數(shù)。精度評估對平差結(jié)果進(jìn)行精度評估，分析平差誤差，并判斷是否滿足精度要求。結(jié)果應(yīng)用將平差結(jié)果應(yīng)用于后續(xù)的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換、工程應(yīng)用等，提高測量精度和可靠性。高程控制網(wǎng)建設(shè)1規(guī)劃設(shè)計根據(jù)項目需求和地形條件，合理規(guī)劃控制網(wǎng)的等級、精度和布設(shè)方案，確保覆蓋整個工程區(qū)域。2點位選取選擇穩(wěn)定、易于觀測、可長期保存的點位，并進(jìn)行詳細(xì)記錄，為后續(xù)測量提供可靠的基準(zhǔn)。3觀測與計算利用GPS靜態(tài)測量技術(shù)，對控制點進(jìn)行精確的觀測，并利用相關(guān)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和坐標(biāo)計算，最終建立高程控制網(wǎng)。坡度計算與展示基于GPS靜態(tài)測量數(shù)據(jù)，可進(jìn)行地形坡度計算，并以直觀方式展示。坡度信息可用于地形分析、工程設(shè)計、資源管理等。5坡度等級根據(jù)坡度大小，劃分不同等級，便于分析和分類。100可視化利用GIS軟件生成坡度圖，直觀展現(xiàn)地形坡度分布。1K應(yīng)用場景坡度信息在道路規(guī)劃、水利工程、土地利用等方面應(yīng)用廣泛。體積計算與建模通過GPS靜態(tài)測量獲得的點位坐標(biāo)，可以計算土方工程的體積，便于施工放樣和工程量結(jié)算。利用建模軟件，可以將點位坐標(biāo)轉(zhuǎn)化為三維模型，直觀地展示地形地貌和工程結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)物變形監(jiān)測監(jiān)測目標(biāo)結(jié)構(gòu)物在各種荷載和環(huán)境因素作用下，可能會發(fā)生形變。GPS靜態(tài)測量可以對結(jié)構(gòu)物進(jìn)行精密的變形監(jiān)測。通過監(jiān)測結(jié)構(gòu)物的形變，可以及時發(fā)現(xiàn)安全隱患，并采取措施，確保結(jié)構(gòu)物的安全。監(jiān)測方法包括：定期測量結(jié)構(gòu)物關(guān)鍵點的坐標(biāo)，分析坐標(biāo)變化趨勢，判斷結(jié)構(gòu)物是否發(fā)生變形。監(jiān)測結(jié)果可用于評估結(jié)構(gòu)物安全狀況，指導(dǎo)結(jié)構(gòu)物維護(hù)和加固工程。工程用地分割11.邊界確定利用GPS測量數(shù)據(jù)，準(zhǔn)確劃分用地邊界，保證土地權(quán)屬清晰。22.面積計算根據(jù)分割后的邊界，計算各個地塊的面積，為土地管理和開發(fā)提供依據(jù)。33.土地登記將分割后的用地信息錄入土地登記系統(tǒng)，完善土地管理制度。44.權(quán)屬變更辦理土地權(quán)屬變更手續(xù)，保障分割后的土地合法有效。建筑物定位放樣坐標(biāo)轉(zhuǎn)換將設(shè)計圖紙上的坐標(biāo)轉(zhuǎn)化為GPS坐標(biāo)系統(tǒng)。放樣點計算根據(jù)建筑物平面圖和高程數(shù)據(jù)，計算放樣點的GPS坐標(biāo)。儀器設(shè)置將GPS接收機(jī)設(shè)置到已知控制點，并進(jìn)行初始化。放樣操作按照計算好的GPS坐標(biāo)，利用GPS接收機(jī)引導(dǎo)放樣。精度檢驗通過測量放樣點的實際位置，檢驗放樣的精度。隧道斷面測量1斷面測設(shè)利用GPS數(shù)據(jù)確定隧道斷面控制點坐標(biāo)2斷面測量采用全站儀或激光掃描儀等測量設(shè)備獲取隧道斷面數(shù)據(jù)3數(shù)據(jù)處理利用專業(yè)軟件對斷面數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，生成斷面圖隧道斷面測量是隧道工程的重要組成部分，對隧道施工和運營安全具有重要意義。測量數(shù)據(jù)可用于隧道設(shè)計、施工、運營管理等多個方面。公路線形控制GPS靜態(tài)測量在公路線形控制方面發(fā)揮著重要作用，它可以精確地確定路線的起點、終點、拐點、坡度等關(guān)鍵控制點，并建立起高精度控制網(wǎng)。1路線設(shè)計利用GPS測量結(jié)果進(jìn)行道路設(shè)計，確定道路的走向、彎道半徑、坡度等參數(shù)，實現(xiàn)道路的精確設(shè)計。2施工放樣根據(jù)設(shè)計圖紙，利用GPS測量技術(shù)精確地將道路設(shè)計方案轉(zhuǎn)化為實際施工的坐標(biāo)，確保道路施工的準(zhǔn)確性。3路線監(jiān)測通過定期進(jìn)行GPS測量，監(jiān)控道路的變形情況，確保道路的安全和穩(wěn)定運行。水利工程測量1水庫工程水庫大壩、溢洪道、泄洪道、水庫灌溉系統(tǒng)2河流工程河道治理、堤防加固、河道清淤3水利樞紐水電站、水利水電樞紐工程、水庫建設(shè)水利工程測量是測量工作的重要組成部分，其應(yīng)用范圍廣泛，包括水庫工程、河流工程、水利樞紐工程等。測量工作為水利工程建設(shè)提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，確保工程質(zhì)量和安全。礦山測量應(yīng)用1地形測量高精度地形測量，為礦山開采規(guī)劃提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。2資源儲量評估通過測量數(shù)據(jù)，計算礦體體積和礦產(chǎn)資源儲量。3開采過程監(jiān)測監(jiān)測礦山開采過程中的邊坡穩(wěn)定性、采空區(qū)變化等。4環(huán)境監(jiān)測