《工程控制測量》PPT課件.ppt

1、第七章 工程控制測量 學(xué)習(xí)要點 控制測量概述（掌握） 導(dǎo)線測量（掌握） 交會定點的計算 GPS控制測量,7-1 控制測量概述,一.目的和作用 為測圖或工程建設(shè)提供統(tǒng)一的平面控制網(wǎng)（horizontal control network）和高程控制網(wǎng)(Vertical control network)。 控制誤差的積累 作為各種細(xì)部測量的基準(zhǔn),二.基本術(shù)語 測量工作的基本原則之一“先控制，后碎部”。 先建立控制網(wǎng)，然后根據(jù)控制網(wǎng)進行碎部（又稱細(xì)部）測量或測設(shè)。 無論是測繪還是測設(shè)，都需以測區(qū)內(nèi)部或附近的具有控制意義的基準(zhǔn)點為依據(jù)。,小區(qū)域（Block region）：不必考慮地球曲率對水平角和水平

2、距離影響的范圍。 控制點（Control piont）：有著準(zhǔn)確可靠的平面坐標(biāo)和高程值、具有控制意義的基準(zhǔn)點。 控制網(wǎng)（Control network）：由若干個彼此有聯(lián)系的控制點組成的網(wǎng)狀圖形 控制測量（Contrl survey）：建立和測定控制點并獲得其坐標(biāo)參數(shù)的工作過程。 控制測量分為平面控制測量和高程控制測量。 平面控制測量：測定控制點的平面坐標(biāo)（x,y ）的工作過程。 高程控制測量：測定控制點高程（H ）的工作過程。 平面控制測量和高程控制測量可以分開進行，也可以同時進行。,三. 控制測量的類型 按照內(nèi)容分為： 平面控制測量：測量控制點的平面坐標(biāo)（x,y） 高程控制測量：測量控制點

3、的高程H 按照精度分為：一等、二等、三等、四等、一級、二級、三級、四級 按照測量方法：天文測量、常規(guī)測量（三角網(wǎng)、導(dǎo)線測量、水準(zhǔn)測量）、GPS測量 按照測量區(qū)域分為：國家控制測量、城市控制測量、工程控制測量,四.國家控制網(wǎng) 在全國范圍內(nèi)布設(shè)建立的控制網(wǎng)。由國家測繪局測繪大隊用精密測量儀器和嚴(yán)密方法布建的，等級分為一、二、三、四等。 測量工作的原則之一是“精度上從高級到低級”。國家網(wǎng)從一等到四等逐級進行控制，精度逐級降低，邊長逐級縮短，密度逐級增大。 國家一、二等控制網(wǎng)合稱為天文大地網(wǎng)。 我國天文大地網(wǎng)于1951年開始布設(shè)，1961年基本完成，1975年修補測工作全部結(jié)束，全網(wǎng)有4萬8千多個大地

4、控制點。,一等控制網(wǎng)采用“三角鎖”的形式。大致沿經(jīng)線和緯線布設(shè)成縱橫交叉的三角鎖系，鎖長200250km，構(gòu)成許多鎖環(huán)。鎖內(nèi)由近于等邊的三角形組成，邊長為2030km。 二等控制網(wǎng)有兩種布網(wǎng)形式。一種是由縱橫交叉的兩條二等基本鎖將一等鎖環(huán)劃分成4個大致相等的部分，這4個空白部分用二等補充網(wǎng)填充，稱縱橫鎖系布網(wǎng)方案；另一種是在一等鎖環(huán)內(nèi)布設(shè)全面二等三角網(wǎng)，稱全面布網(wǎng)方案。二等基本鎖的邊長為2025km，二等網(wǎng)的平均邊長為13km。 三、四等三角網(wǎng)在二等三角網(wǎng)內(nèi)進一步加密，平均邊長為45km和23km。,三、四等三角網(wǎng) 加密控制網(wǎng)，滿足測圖和工程建設(shè)的需要，采用插網(wǎng)或插點方法布設(shè)，也可以越級布網(wǎng)。

5、 三等網(wǎng)平均邊長：8km 四等網(wǎng)平均邊長：2-6km,2. 城市（廠礦）控制網(wǎng) 國家控制網(wǎng)的密度較稀，難以滿足城市或廠礦建設(shè)的需要，所以，在縣級以上的城市和大、中型廠礦，一般需建立自己的平面控制網(wǎng)，稱作城市平面控制網(wǎng)或（廠）礦區(qū)平面控制網(wǎng)。 城市（廠礦）控制網(wǎng)通常須與國家控制網(wǎng)聯(lián)結(jié)（或相聯(lián)系），即以兩個或兩個以上的國家控制點作為起始點，在此基礎(chǔ)上，根據(jù)城市規(guī)模、（廠）礦區(qū)大小以及經(jīng)濟建設(shè)工程對測量精度的要求，合理布設(shè)相應(yīng)等級的平面控制網(wǎng)。 城市（廠礦）平面控制網(wǎng)的等級最高為二等（省府以上的大城市或特大型礦山），一般為三等或四等，四等以下還可根據(jù)需要布設(shè)一級和二級小三角網(wǎng)。,3. 工程控制網(wǎng)：直

6、接為某項建設(shè)工程（如水電站、公路、鐵路、新建城鎮(zhèn)、開發(fā)區(qū)以及較大規(guī)模的廠區(qū)等）專門布設(shè)的測量控制網(wǎng)。 工程控制網(wǎng)應(yīng)盡可能與國家網(wǎng)或城市網(wǎng)聯(lián)結(jié)，連接確有困難時，也可建立獨立的控制網(wǎng)。工程控制網(wǎng)的等級最高為三等，一般為四等或一、二、三級。 在廠區(qū)或小城鎮(zhèn)，還可布設(shè)“建筑方格網(wǎng)”。,建筑方格網(wǎng),五. 平面控制網(wǎng)的形式與施測方法 平面控制網(wǎng)的形式有許多種。不同形式的控制網(wǎng)有不同的施測方法。 1. 三角網(wǎng)與三角測量 所有的控制點構(gòu)成彼此相連的三角形網(wǎng)狀，如下圖。 用經(jīng)緯儀測量出網(wǎng)中所有三角形的內(nèi)角。當(dāng)已知兩個點的坐標(biāo)，或已知一個點的坐標(biāo)和一條邊的長度（用測距儀或鋼尺測距）與方位角（用陀螺經(jīng)緯儀測定），便

7、可求算網(wǎng)中所有控制點的平面坐標(biāo)（由正弦定理傳遞邊長）。 構(gòu)建、測定三角網(wǎng)點的工作叫三角測量。,三角測量在過去（20世紀(jì)80年代以前）是平面控制測量的主要方法。過去已經(jīng)建成、目前仍在使用的國家一、二、三、四等平面控制點基本上都是采用三角測量方法獲得的。當(dāng)時，高精度測邊很難實現(xiàn)。 三角測量的觀測量主要是水平角，邊長觀測很少，距離傳遞誤差較大；此外，三角網(wǎng)對相鄰控制點之間的通視條件要求很高（多邊形的中點須與多點通視），實地選點難度較大，一般只能位于高處（如山頭或房頂），使用也不方便。因此，在光電測距儀和全站儀已普遍應(yīng)用的現(xiàn)代，城市控制測量和工程控制測量基本上不采用三角網(wǎng)。 除了測角三角網(wǎng)之外，還有在

8、此基礎(chǔ)上發(fā)展起來的、形狀與測角三角網(wǎng)相類似的測邊（三角）網(wǎng)和邊角組合網(wǎng)。與測角網(wǎng)一樣，測邊網(wǎng)和邊角網(wǎng)目前也很少采用。,2. 導(dǎo)線網(wǎng)與導(dǎo)線測量 導(dǎo)線：由若干條直線連成的折線。 布設(shè)控制點時，使點與點之間單線相連形成鏈狀折線，測量出邊長和角度之后便可逐點傳遞平面坐標(biāo)。 導(dǎo)線中的每一條直線叫導(dǎo)線邊; 相鄰兩直線之間的水平角叫做轉(zhuǎn)折角; 折線上的轉(zhuǎn)折點叫導(dǎo)線點（控制點）。 選擇、測定導(dǎo)線點平面坐標(biāo)的工作叫導(dǎo)線測量。通過測量導(dǎo)線邊長和轉(zhuǎn)折角，再根據(jù)起算點及附合點的已知數(shù)據(jù)，可推算各邊的坐標(biāo)方位角，最后求出所有導(dǎo)線點的平面坐標(biāo)。,導(dǎo)線的形式有附合導(dǎo)線、閉合導(dǎo)線、支導(dǎo)線和導(dǎo)線網(wǎng)等四種，類似于水準(zhǔn)路線。 上圖

9、中包括了前三種形式的導(dǎo)線。 導(dǎo)線網(wǎng)是由若干條附合導(dǎo)線和閉合導(dǎo)線構(gòu)成的網(wǎng)狀圖形。導(dǎo)線網(wǎng)包括：一個節(jié)點的導(dǎo)線網(wǎng)、兩個以上節(jié)點的導(dǎo)線網(wǎng)和兩個以上閉合環(huán)所組成的導(dǎo)線網(wǎng)等，如下圖所示。,與水準(zhǔn)路線不同的是：導(dǎo)線所傳遞的是平面坐標(biāo)x、y（有時也與高程一起傳遞）；觀測量為水平角和邊長；起始點或附合點一般都是各由兩個已知點所構(gòu)成。 跟三角網(wǎng)比較，導(dǎo)線網(wǎng)的主要優(yōu)點是點間通視條件容易滿足，布設(shè)靈活、方便。在林區(qū)和城市建成區(qū)，導(dǎo)線的優(yōu)勢尤為明顯。導(dǎo)線測量是現(xiàn)代控制測量的主要形式。 運用導(dǎo)線測量形式的前提條件是必須有光電測距儀或全站儀。,3. GPS控制網(wǎng) 利用GPS定位技術(shù)建立的測量控制網(wǎng)。 GPS測量的特點是速度

10、快、精度高、全天候，無需考慮點與點之間的通視情況。但在建筑物內(nèi)、地下、樹下及狹窄的城區(qū)街道內(nèi)不能使用。 4. 其它形式 除了三角測量、導(dǎo)線測量、 GPS測量等主要控制測量方法之外，在某些場合下（如待測點數(shù)目較少時），還有一些其它方法可以運用，如：小三角鎖、大地四邊形、前方交會、后方交會等，詳見教材73。, 7-2 導(dǎo)線測量,一.導(dǎo)線的布設(shè)形式 二.導(dǎo)線測量外業(yè) 三.導(dǎo)線內(nèi)業(yè)計算,一.導(dǎo)線的布置形式,1.閉合導(dǎo)線,已知數(shù)據(jù)：AB，XB，YB,A、B為已知點， 1、2、3、4、5為 新建導(dǎo)線點。,觀測數(shù)據(jù)：連接角B； 導(dǎo)線轉(zhuǎn)折角0 ，1 ，5； 導(dǎo)線各邊長DB1，D12，D51。,已知數(shù)據(jù)：AB,

11、XB,YB；CD,XC,YC。,AB、CD為已知邊，點1、2、3、4為新建導(dǎo)線點。,觀測數(shù)據(jù)：連接角B 、C ； 導(dǎo)線轉(zhuǎn)折角1, 2, 3 ,4 ； 導(dǎo)線各邊長DB1，D12，D4C。,2.附合導(dǎo)線,3.支導(dǎo)線,已知數(shù)據(jù)：AB,XB,YB,A、B為已知邊，點1、2為新建支導(dǎo)線點。,觀測數(shù)據(jù)：轉(zhuǎn)折角B, 1 邊長DB1，D12,二.導(dǎo)線測量的外業(yè),3.圖根導(dǎo)線的技術(shù)要求,常規(guī)平面控制測量的主要技術(shù)要求,三.導(dǎo)線測量的內(nèi)業(yè)計算,目的：計算各導(dǎo)線點的坐標(biāo)。 要求：評定導(dǎo)線測量的精度， 合理分配測量誤差。,（一）閉合導(dǎo)線的計算,1角度閉合差的計算與調(diào)整：,1：右角,2：左角,坐標(biāo)方位角的推算, BC=

12、 AB-1+180, BC= AB+2- 180,2坐標(biāo)方位角的計算,3坐標(biāo)增量初算值的計算,4坐標(biāo)增量閉合差的計算與調(diào)整,計算：,調(diào)整：,5坐標(biāo)的計算,1）坐標(biāo)正算：根據(jù)調(diào)整后的各個坐標(biāo)增量，從一個已知坐標(biāo)的導(dǎo)線點開始，可以依次推算出其余點的坐標(biāo)。,X2=X1+X12 Y2=Y1+Y12,2）坐標(biāo)反算：若已知兩點的坐標(biāo)，據(jù)此來求算兩點之間的距離或方位角。,閉合導(dǎo)線的計算步驟 (1)繪制計算草圖，在表內(nèi)填 寫已知數(shù)據(jù)和觀測數(shù)據(jù)； (2)角度閉合差的計算與調(diào)整； (3)各邊方向角的推算； (4)計算坐標(biāo)增量； (5)坐標(biāo)增量閉合差的 計算與調(diào)整； (6)推算各點坐標(biāo)。,閉合導(dǎo)線坐標(biāo)計算,（二）附

13、合導(dǎo)線的計算 與閉合導(dǎo)線計算的兩個區(qū)別點,8,(1)繪制計算草圖,在表內(nèi)填寫 已知數(shù)據(jù)和觀測數(shù)據(jù),(3)各邊方向角的推算,(5)推算各點坐標(biāo),1119 01 12,附合導(dǎo)線坐標(biāo)計算,3.支導(dǎo)線計算,支導(dǎo)線的計算步驟,支導(dǎo)線的計算步驟,完,7-4 交會定點一、角度前方法,已知: A(Xa,Ya) , B(Xb,Yb) 觀測值：兩個已知點處的水平角和。 求:P點的坐標(biāo)XP , Yp , 方法一：先求距離D1，D2 然后再按極坐標(biāo)法計算P點的坐標(biāo)。,P,B,A,計算坐標(biāo)方位角 ： 計算坐標(biāo) 要注意： 和角是 順時針還是逆時針編號。,P,B,A,方法二：將D1， ap, 代入下式，整理后得：,P,B,

14、A,正切公式：,e1,e2,K2,K1,P,K3,K4,二、方向前方交會法,已知:K1,K2,K3,K4的坐標(biāo) 觀測值：兩個已知點處的水平角e1和e2。 求P的坐標(biāo) 先計算, 再按角度前方交會法計算P點坐標(biāo).,三、角度側(cè)方交會法,觀測值：一個已知點處的水平角e1和待定點處的水平角e2。 計算：先求第三角e3e3=180-e1-e2 然后再按前方交會法計算P點的坐標(biāo)。,四、距離交會法,已知: A(Xa,Ya) , B(Xb,Yb) 觀測值：兩個已知點到待定點P的距離a和b，計算待定點坐標(biāo)的方法如下： 方法一：先求角度 再按極坐標(biāo)法計算P點的坐標(biāo),B,A,P,a,b,c,距離交會法,方法二：先求P

15、點在AB坐標(biāo)系中的坐標(biāo)e和f， 再利用a和b按直角坐標(biāo)法計算P點在XY坐標(biāo)系中的坐標(biāo)。,五、后方交會法,已知點：A，B，C 觀測值：方向觀測值Ra 、Rb、 Rc，后交角a，b 輔助量：c =360-a-b a=Rc-Rb ,b=Ra-Rc , c=Rb-Ra 求：XP，YP 物理重心公式,A,B,C,a,b,c,C,B,A,PC,PB,PA,求待定點坐標(biāo)的計算方法后方交會法,第一步：計算A,B,C角 第二步：計算權(quán)系數(shù),A,B,C,a,b,c,C,B,A,后方交會法,第三步：計算待定點P的坐標(biāo) 證明見講義P175176 后方交會法有很多種解法 如果P點落在危險圓上則無解,A,B,C,a,b,

16、c,C,B,A,后方交會的圖形編號,后方交會的圖形編號(三種情況),、取負(fù)值,為了避免在計算P時遇特殊角“溢出”的問題，可改用下式 當(dāng)P和A，B，C四點共圓，無解。稱過ABC三點的圓為“危險圓”。若P點落在危險圓上則無解。,C,B,A,a1,b1,b2,a2,p2,P1,危險圓分析,如圖：四點公圓 因為 a1=a2=A,b1=b2=B, c1=c2=360-a-b=180+C (C+a+b=180) 所以PA=,PB=,PC= XP , YP無解 四點接近圓時，精度較低,A,B,C,六、方向距離后方交會法（自由設(shè)站法）,已知點：A，B，C 觀測值：方向觀測值Ra 、Rb、 Rc，距離a、b、c

17、 a=Rc-Rb ,b=Ra-Rc , c=Rb-Ra 求：XP，YP,A,B,C,a,b,c,C,B,A,c,b,a,七、雙點交會,已知點：A，B 觀測值： 求C、D的坐標(biāo),7-5 小三角測量,全圓測回法,全圓測回法記錄與計算,單三角鎖計算表（1）,單三角鎖計算表（2）,中點多邊形,中點多邊形計算,大地四邊形,大地四邊形計算,GPS（Global Positioning System）又稱全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)，是20世紀(jì)人類最偉大的科技成果之一。GPS系統(tǒng)集合了空間技術(shù)、微電子技術(shù)、通訊技術(shù)、計算機技術(shù)的最新成就，是一項工程浩繁、耗資巨大的系統(tǒng)工程，被稱為繼阿波羅飛船登月、航天飛機之后的第三大空

18、間工程。,全球定位系統(tǒng)GPS技術(shù)簡要,全球定位系統(tǒng)(GPS)的由來,全球定位系統(tǒng)(GPS)是本世紀(jì)70年代由美國陸?？杖娐?lián)合研制的新一代空間衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng) 。其主要目的是為陸、海、空三大領(lǐng)域提供實時、 全天候和全球性的導(dǎo)航服務(wù)，并用于情報收集、核爆監(jiān)測和應(yīng)急通訊等一些軍事目的，是美國獨霸全球戰(zhàn)略的重要組成。經(jīng)過20余年的研究實驗，耗資300億美元，到1994年3月，全球覆蓋率高達98%的24顆GPS衛(wèi)星星座己布設(shè)完成。,GPS定位原理,通過在待定點接受高空GPS衛(wèi)星發(fā)送的導(dǎo)航信號，從中獲取衛(wèi)星坐標(biāo)信息，同時測量待定點與衛(wèi)星間的距離，利用空間后方距離交會的原理，解算待定點三維空間坐標(biāo)，如圖3

19、-6所示。,圖 3-6,GPS定位原理,由于衛(wèi)星的位置精確可知，在GPS觀測中，我們可得到衛(wèi)星到接收機的距離，利用三維坐標(biāo)中的距離公式，利用3顆衛(wèi)星，就可以組成3個方程式，解出觀測點的位置(X,Y,Z)?？紤]到衛(wèi)星的時鐘與接收機時鐘之間的誤差，實際上有4個未知數(shù)，X、Y、Z和鐘差，因而需要引入第4顆衛(wèi)星，形成4個方程式進行求解，從而得到觀測點的經(jīng)緯度和高程。,2、GPS定位原理(1)(2),GPS定位原理,(1)測邊后方交會 0-XYZ為空間三維坐標(biāo)系統(tǒng)； A(xa,ya,za)、 B(xb,yb,zb)為 待定點； S1，S2，S3，S4為空間已知點 (衛(wèi)星)，坐標(biāo)分別為x1y1z1, x2

20、y2z2, x3y3z3 ， x4y4z4 。 如果測定了A、B點與各衛(wèi)星的 距離Di，就可以計算A、B點的 三維坐標(biāo)。,GPS定位原理(3),(3)通過與測區(qū)原有大地控制網(wǎng)的聯(lián)測，求得GPS坐標(biāo)與大地 坐標(biāo)之間的轉(zhuǎn)換參數(shù)，從而求得觀測點的測量坐標(biāo),四、GPS技術(shù)簡要,GPS圖示,空間衛(wèi)星座 24顆衛(wèi)星發(fā)射信號 衛(wèi)星軌道、時間數(shù)據(jù)及 輔助資料信息,用戶設(shè)備 接收設(shè)備 接收衛(wèi)星信號,地面監(jiān)控 中央控制系統(tǒng) 時間同步 跟蹤衛(wèi)星定位,全球定位系統(tǒng)構(gòu)成,全球定位系統(tǒng)由三部分構(gòu)成：(1)空間部分（GPS衛(wèi)星）， (2)地面控制部分，由主控站、信息注入站、監(jiān)測站及通訊輔助系統(tǒng)(數(shù)據(jù)傳輸)組成； (3)用戶

21、裝置部分，由GPS接收機和衛(wèi)星天線組成。,圖 3-7,GPS衛(wèi)星,GPS衛(wèi)星設(shè)計由24顆衛(wèi)星構(gòu)成，其中 21顆工作衛(wèi)星，3顆備用衛(wèi)星。24顆衛(wèi)星均勻分在6個軌道面上，(如圖3-7所示），軌道面傾角為55，各軌道面之間相距60，軌道平均高度20 200 km，大約12 h繞地球一周。這樣的GPS衛(wèi)星空間配置，保證了地球上任何地點、任何時刻能同時觀測到4顆GPS以上的衛(wèi)星，以滿足精密導(dǎo)航與定位的需要。,GPS衛(wèi)星信號,GPS衛(wèi)星發(fā)送的導(dǎo)航信號由兩種調(diào)制波組成：一種調(diào)制波組合了衛(wèi)星導(dǎo)航電文、L1（波長為19 cm）載波和兩種測距碼（C/A碼和P碼）；另一種調(diào)制波組合了衛(wèi)星導(dǎo)航電文、 L2 （波長為2

22、4 cm）載波和一種測距碼（P碼）。 衛(wèi)星導(dǎo)航電文是用戶用來導(dǎo)航與定位的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，其內(nèi)容包括：衛(wèi)星星歷、時間信息和時鐘改正、信號傳播延時改正、衛(wèi)星工作狀態(tài)信息等。 C/A作為一種公開碼，測距精度較低，相應(yīng)的測距誤差范圍為幾米到幾十米。P碼測距精度高于C/A碼，測距誤差范圍在幾十厘米以內(nèi)，但是屬于保密碼，只提供給特許用戶使用,地面監(jiān)控系統(tǒng)部分,主要由分布在全球的9個地面站組成，包括5個衛(wèi)星監(jiān)測站、1個主控站和3個信息注入站。 監(jiān)測站的功能是在主控站的直接控制下，對GPS衛(wèi)星進行連續(xù)觀測和收集有關(guān)的氣象數(shù)據(jù)，進行初步處理并儲存和傳送到主控站，用以確定衛(wèi)星的精密運行軌道。 主控站負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)和管理所有地

23、面監(jiān)控系統(tǒng)的工作，推算各衛(wèi)星的星歷、鐘差和大氣延遲修正參數(shù)，并將這些數(shù)據(jù)和管理指令送至注入站。 注入站在主控站的控制下，將主控站傳來的數(shù)據(jù)和指令注入到相應(yīng)衛(wèi)星的存儲器，并監(jiān)測注入信息的正確性。,GPS用戶接收機,衛(wèi)星和地面監(jiān)控系統(tǒng)是GPS定位系統(tǒng)的基礎(chǔ)，但用戶實現(xiàn)定位是通過用戶設(shè)備GPS信號接收機來實現(xiàn)的。接收機分不同的類型，僅就實現(xiàn)的定位功能來說，可分為導(dǎo)航型和測地型兩類。 (1) 導(dǎo)航型。特點是使用C/A碼測距，結(jié)構(gòu)簡單、價格低、定位精度低，定位方法屬于實時定位。 (2) 測地型。特點是測距不使用測距碼，而是采用與相位法測距儀測距相似的原理，利用L1或L2載波進行測距。測地型接收機結(jié)構(gòu)復(fù)雜

24、、價格高、定位精度高。測地型接收機既可用于實時定位也可用于事后定位，定位時只能利用L1載波進行測距的接收機稱為單頻接收機，能同時使用兩種載波完成測距的接收機，稱為雙頻接收機。,3、GPS定位測量的特點,3、GPS定位測量的特點,相鄰測站之間不必通視，布網(wǎng)靈活； 定位精度高，差分距離相對誤差約為110ppm； 全天候觀測，不受天氣影響； 觀測、記錄、計算高度自動化； 實時定位的優(yōu)越性，廣泛應(yīng)用于眾多領(lǐng)域。 室內(nèi)、地下及地面空間不夠開闊地帶，不能 接收到衛(wèi)星信號，觀測受到限制。,GPS定位方法 測量中地位,3. 1. 2. 2 GPS在測量工程中的應(yīng)用,GPS系統(tǒng)本身并非為測量工作而設(shè)計，其絕對誤

25、差達到數(shù)米乃至數(shù)十米的單點定位成果不能滿足大多數(shù)測量工作所需的定位精度。但是GPS系統(tǒng)推出后，測繪科技工作者研究發(fā)現(xiàn)，通過“同步觀測同一組衛(wèi)星”的觀測方法，可以使定位誤差的絕大部分強烈相關(guān)，可通過求坐標(biāo)差來消除，從而獲得極高的相對定位精度。于是各種測地型GPS接收機被迅速研發(fā)出來，運用于測量工程的諸多領(lǐng)域。,1控制測量,GPS定位具有不需站點之間相互通視，觀測全自動、全天候，成果高精度，作業(yè)高效率，地面點之間的連接網(wǎng)型與精度關(guān)系不大等技術(shù)特點，顯示出了巨大的經(jīng)濟、技術(shù)優(yōu)勢，對控制測量的技術(shù)方法產(chǎn)生了革命性的影響，在高等級控制測量領(lǐng)域，傳統(tǒng)的控制測量方法已經(jīng)被GPS技術(shù)所取代。 近年來，隨著GP

26、S接收機價格的迅速下降，即使在低等級乃至圖根控制測量方面，GPS方法都成為了首選技術(shù)方法。,2地形測量,GPS技術(shù)為消除誤差，取得高精度的觀測成果，一般采用兩臺以上接收機同步觀測、數(shù)據(jù)事后處理的作業(yè)方法。近幾年迅速興起的雙頻動態(tài)實時差分技術(shù)（RTK），實現(xiàn)了高精度定位數(shù)據(jù)的實時處理，可在數(shù)分鐘甚至數(shù)十秒內(nèi)獲得厘米級的定位成果，使得GPS技術(shù)用于地形測量成為可能。,RTK的工作原理,RTK的工作原理如圖3-8所示，一臺接收機固定不動，稱為基準(zhǔn)站R，另一臺流動測點，稱為流動站i，兩接收機之間通過電臺建立實時數(shù)據(jù)通訊。,圖 3-8,RTK的工作原理,開始作業(yè)時，流動站首先依次在兩個以上已知點上進行測

27、量，通過實時數(shù)據(jù)傳送，和基準(zhǔn)站數(shù)據(jù)進行差分處理，得到與基準(zhǔn)站之間的高精度的GPS基線向量（三維空間坐標(biāo)差，可通過投影轉(zhuǎn)換為高斯平面的二維坐標(biāo)差）。同時，利用已知點上觀測數(shù)據(jù)及原坐標(biāo)數(shù)據(jù)，求得GPS二維基線向量轉(zhuǎn)換到當(dāng)?shù)刈鴺?biāo)系統(tǒng)的二維基線向量的轉(zhuǎn)換參數(shù)，及基準(zhǔn)點當(dāng)?shù)刈鴺?biāo)，這一工作稱為初始化。初始化完成后開始測量工作，流動站到待定點上，通過與基準(zhǔn)站的差分，求得基準(zhǔn)站到流動站的高精度坐標(biāo)差。,RTK技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域,RTK技術(shù)用于地形測量，相對于全站儀方法，單機作業(yè)，無需與測站通視。作業(yè)半徑取決于數(shù)據(jù)通訊距離，一般長達數(shù)千米到數(shù)十千米，作業(yè)靈活方便，效率很高。尤其在地形簡單、天空開闊的地區(qū)，優(yōu)勢明顯。

28、除可用于地形測量外，最適合邊界測量、規(guī)劃道路定線測量、水下地形測量、運動軌跡測量等領(lǐng)域。,RTK技術(shù)的應(yīng)用局限,目前存在的問題是，由于要求實時解算，RTK技術(shù)必須采用解算未知數(shù)速度快的雙頻接收機，加之?dāng)?shù)據(jù)處理極其復(fù)雜，因而RTK系統(tǒng)價格昂貴。此外，在建筑較多、林木稠密的地形條件下，GPS定位要求天空開闊的局限性使得其作業(yè)范圍受到很大限制，所以RTK技術(shù)在可以預(yù)見的將來，也不能完全取代傳統(tǒng)方法。,經(jīng)過20余年的實踐證明，GPS系統(tǒng)是一個高精度、全天候和全球性的無線電導(dǎo)航、定位和定時的多功能系統(tǒng)。 GPS技術(shù)已經(jīng)發(fā)展成為多領(lǐng)域、多模式、多用途、多機型的國際性高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)。,GPS全新的稱呼 GNSS,當(dāng)前，在這一領(lǐng)域最吸引人眼球的除了GPS 外，就是歐盟和我國合作的“伽利略”導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng),伽利略”計劃是一種中高度圓軌道衛(wèi)星定位方案。“伽利略”衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)的建立將于2007年底之前完成，2008年投入使用，總共發(fā)射30顆衛(wèi)星，其中27顆衛(wèi)星為工作衛(wèi)星，3顆為候補衛(wèi)星。衛(wèi)星高度為24126公里，位于3個傾角為56度的軌道平面內(nèi)。該系統(tǒng)除了30顆中高度