GPS測量技術在水利工程測量中的應用研究論文
0 引言
全球定位系統（Global Positioning System，英文簡稱GPS），工作基本原理是通過人造衛星進行定位測量或授時。這種定位有著獨特的優勢 ，如速度快、全天候、儀器輕便、自動化程度高等等，因此在各等級的控制測量工作中均已廣泛應用。目前．我國已建立了 A、B 兩級國家 GPS 控制網。
1 GPS 簡介
1.1 GPS 的組成
GPS 衛星星座、地面監控系統和用戶設備三個部分組成全球定位系統。
1) GPS 衛星星座
24 顆人造衛星其中 3 顆衛星備用組成 GPS 衛星底座 ，工作衛星分布在 6 個固定的軌道面上 ，如圖 1 所示 ，處于地平線以上的衛星數目是變化 ，少時為 4 顆．多時達 11 顆。
2) 地面監控系統
全球 5 個地面站組成 GPS 的地面監控系統 ，按功能地面站分為三類 ，分別為主控站、注入站和監測站。這三類地面站有著不同的功能 ，又相互協作共同完成信息采集。
主控站主要負責協調和管理地面監控系統 ，由主控站對觀測資料進行數據處理 ，然后由注入站向人工衛星發送一系列描述衛星運動及其軌道參數的數據 ，最后經檢測站監控工作中衛星的工作狀態 ，并將采集的數據處理后發送到主控站。
1.2 GPS 網的布設方式
GPS 網的連接形式比常規測量網具有獨特優勢是靈活性大。常見的 GPS 網有點連式、邊連式、邊點混連式和網連式。
2 GPS 測量水利的外業工作
2.1 選點與立標
GPS 水利測量時應該遵循四大原則 :
1) 測量點選擇交通便利、周圍無障礙物的地方 ，視野開闊保證有足夠的視場 ；另外測量點地面基礎牢固 ，而且易于下次找到 ，保存測量點的位置。
2) 測量點選擇在至少 200 米內沒有大功率無線電發射源 ；離高壓線的距離不得小于 50m，以避免高壓線產生的電磁場對GPS 信號的干擾。
3) 測量點選擇在無強烈干擾衛星信號接收的物體 ，如大面積水域是強烈的干擾物 ，因此要避免大面積水域。如此選擇的目的是為了避免多路徑效應。
4) 測量點選擇時 ，有就測量點不選新的測量點。使用舊的測量點前對舊點的穩定性和完整性進行檢查 ，符合要求繼續使用。另外 GPS 網點要鋪設標志性的標石。為準確標定點位 ，另外選擇標石也有要求 ，選擇的標石要穩定、堅固以便長久使用。預埋標石后及時標記和更新選點網圖。
2.2 制定水利外業測量計劃
制定良好的計劃有助于順利完成數據采集任務 ，還可以保證測量精度并且提高測量工作效率 ，測量計劃這么重要 ，觀測計劃的內容有 ：
1) 編制 GPS 衛星的可見性預報圖。
2) 選擇衛星的幾何圖形強度。在 GPS 定位過程中 ，測量衛星與觀測站形成的幾何圖形 ，用空間位置因子 (PROP) 表示其強度。選擇位置是 PDOP 不應大于 6。
3) 選擇最佳觀測時間段。在工作衛星大于等于 4 顆的時候 ，進行測量最佳時間段 ，這樣得到數據更加精確。如果 GPS網規模較大時 ，可以選擇劃分觀測區域 ，從而實施分區觀測。
2.3 水利工程外業觀測
外業測量工作開始后 ，外業工作人員必須遵守測量工作調度表規定進行測量 ，方便工作安排。
1) 天線安裝要求
接收機天線安裝時 ，圓水準氣泡必須嚴格居中 ，此時接收天線的定向標志線應指向北 ，用于減弱相位中心偏差的影響。
2) 安裝天線高度要求
接收天線安裝好后 ，在以天線為中心 ，在天線周圍 120°三個方向測量天線高度 ，三者之間差值小于 3m，然后在有效數值下記錄平均值。
觀測員完成預定作業項目后 ，經審核合格后并且完整記錄數據才可遷站。
2.4 外業測量的誤差分析
1) 系統誤差
儀器的精密度和外界條件變好是系統誤差產生的兩個主要原因。例如 ，量距時所用的鋼尺存在尺長誤差 ，則每量一整尺距離就產生一個相應的誤差 ；同樣當溫度變化時會引起鋼尺的長度變化 ，其引起量距誤差為濕皮變化值的函數 ，這些都是系統誤差。系統誤差具有象積性質，而且一般總是可以預期出現，并按其出現的規律采取相應的措施以消除和減弱它的影響。例如 ，鋼尺量距時 ，先檢定鋼尺 ，求出尺長改正數 ，在觀測時測定溫度 ，然后在測量結果中將尺長修正 ，即可消除尺長誤差和溫度變化對距離的影響。
2) 偶然誤差
偶然誤差是由于人、儀器和外界條件等多方面因素引起的，但不能確知其產生的具體原因 ，具有隨機性。例如 ，無論是水準測量 ，還是角度側量 ，用望遠鏡的十字絲照準目標時 ，由于望遠鏡的分辨能力、放大倍率的限制以及空氣透明度、目標折射率等影響 ，使照準目標或偏左或偏右產生照準誤差 ，也使估讀數值變化不定產生讀數誤差。這些誤差都屬于偶然誤差。
偶然誤差的大小和符號隨著各種偶然因索的綜合影響在不斷地變化 ，不同于系統誤差 ，它不能夠用有效的方法來消除 ，但可以進行總體控制 ，因為這種誤差總體而言 ，服從一定的統計規律 ，可利用概率論和數理統計方法來分析。
3 結論
水利工程建設十分重要 ，關系到很多方面 ，因此在測量過程中 ，測量員要精益求精 ，采用高科技手段進行輔助測量 ，GPS 測量技術在以后測繪工作中應用越來越廣泛。
【GPS測量技術在水利工程測量中的應用研究論文】相關文章：
GPS測量技術及其在工程測量中的應用論文03-15
淺談GPS-RTK 定位技術在航道測量中的應用論文03-16
關于基礎測繪中的GPS系統測量技術探究03-27
白光干涉技術在球軸承測量中的應用分析論文12-01
數字化測繪技術在工程測量中的應用論文01-06
房建工程施工中測量放線技術的應用論文05-18
計算機技術在水利工程設計中的應用研究論文06-15
工程測量論文03-23
- 相關推薦