探析GPS测量技术农村公路应用研究中级职称论文范文

　　摘要：《GPS测量技术》可作为高职高专院校工程测量技术专业及相关专业教材，也可作为成人教育GPS培训教材和从事GPS测量工作的技术人员学习GPS测量技术、提高GPS测量工作能力的参考书。文章发表在《中国医学计算机成像杂志杂志》上，是中级电子职称论文范文，供同行参考。

　　关键词：GPS,农村公路,测量,误差

　　GPS的前身是美国军方研制的一种子午仪卫星定位系统(Transit)，1958年研制，1964年正式投入使用。该系统用5到6颗卫星组成的星网工作，每天最多绕过地球13次，并且无法给出高度信息，在定位精度方面也不尽如人意。

　　然而，子午仪系统使得研发部门对卫星定位取得了初步的经验，并验证了由卫星系统进行定位的可行性，为GPS的研制埋下了铺垫。由于卫星定位显示出在导航方面的巨大优越性及子午仪系统存在对潜艇和舰船导航方面的巨大缺陷。美国海陆空三军及民用部门都感到迫切需要一种新的卫星导航系统。

　　随着科学技术的不断发展,测量技术从传统的经纬仪+水准仪到全站仪+水准仪,再到 GPS测量技术,经历了一个不断更新的过程。GPS全球定位系统是美国研制并在1994年投入使用的垒球卫星导航与定位系统。近年来,GPS系统因具有全球性、全天侯、连续性、实时性导航定位和定时功能,能为各类用户提供精密的三维坐标、速度和时间等优点。

　　其技术的应用已遍及我国国民经济的各个领域,特别是在公路测量的应用上已经较为普遍。GPS系统在应有方面主要分为单点导航定位与相对测地定位,而对于常规测量而言,相对测地定位是主要的应用方式。在此,本文将重点谈谈GPS测量技术在农村公路的应用。

　　1GPS测量技术的工作原理

　　相对测地定位是利用L1和L2载波相位观测值实现高精度测量,其原理是采用载波相位测量局域差分法:在接收机之间求一次差,在接收机和卫星观测历元之间求二次差,通过两次差分计算解算出待定基线的长度;求解整周模糊度是其关键技术,根据算法模型,设计了静态、快速静态以及RTK等作业模式。而RTK技术代表着GPS相对测地定位应用的主流。

　　2GPS测量的特点

　　GPS系统是目前在导航定位领域应用最为广泛的系统,其可为各类用户连续提供动态目标的三维位置、三维速度及时间信息。GPS测量主要特点如下:

　　2.1功能多、用途广

　　GPS系统不仅可以用于测量、导航,还可用于测速、测时。测速的精度可达0.1 m/s,测时的速度可达几十毫微秒。其应用领域不断扩大。

　　2.2定位精度高

　　一般双频 GPS接收机基线解精度为 5 mm + 1 ppm,而红外仪标称精度为 5 mm+5 ppm,GPS测量精度与红外仪相当,但随距离的增长,GPS测量优越性愈加突出。大量试验证明,在小于50 km的基线上,其相对定位精度可达12×10-6,而在100 km～500 km的基线上可达10-6～10-7。

　　2.3实时定位

　　利用全球定位系统进行导航,即可实时确定运动目标的三维位置和速度,可实时保障运动载体沿预定航线运行,亦可选择最佳路线。特别是对军事上动态目标的导航,具有十分重要的意义。

　　3GPS测量技术在农村公路中的应用

　　3.1农村公路调查内容

　　农村公路调查对象主要是县乡道路以及复合标准的村道,另外,还要对每个建制村道路的通达情况作相关的调查。在外业数据采集中主要采集的数据有各条道路的长度、路基路面宽、路面类型、所经过的村委以及村小学等标志性建筑的地理坐标、各起终点的坐标、名称以及各分段点的信息等。

　　3.2GPS外业数据采集流程

　　3.2.1准备工作

　　GPS在农村公路测量中应用时,可采用“边采集、边录入”的现场数据采集模式,一般情况下,一个测量小组由1人负责 GPS 接收机的开关以及掌上电脑的录入工作、1人负责相关数据和出现特殊情况时的记录工作、一名乡镇向导和一名司机共4人组成。

　　在采集工作出发之前,应先做好采集计划,如安排好采集行程;提前准备好已有的周边路线图作为采集底图,并打印一份供采集时参考;对需要采集的路线以及附属设施提前准备好相关已有的资料(如路线编号,起点名称,起点路基宽度及路面宽度,道路等级,路面性质,穿越了几个乡镇、建制村,沿线共有几座桥梁、大概在什么位置等),做到心中有数,提高采集效率。

　　在采集前,应先将GPS接收机与掌上电脑正确连接,然后通过蓝牙连接将 GPS接收到的信号反映在掌上电脑上,并确保GPS连接和信息输出正常。

　　3.2.2主要操作

　　GPS外业采集功能主要是实现公路路线、桥梁、隧道、渡口、乡镇、建制村等图形和属性一体化采集,具体包括采集新路线、路线分段、停止采集路线、继续采集路线、点采集(如桥梁、隧道、渡口、乡镇、建制村等位置和属性信息)等功能。在进行外业采集之前,在GPS采集子系统中主要操作有:

　　(1)打开GPS:GPS接收机与计算机连接正常并输出有效的GPS数据后,通过“打开GPS”功能,建立与GPS接收机的通信连接。

　　(2)关闭GPS:在e-Road系统中断开与GPS接收机的通信连接,只有在打开了GPS后才能关闭。

　　(3)查看GPS状态:当打开GPS后,可查看GPS当前的状态,是否正常接收卫星信号,以及GPS输出的数据是否有效等信息。

　　(8)点采集:实现公路沿线附属设施点(如桥梁、隧道、渡口等)以及乡镇、建制村、村小学等点的地理位置和属性信息一体化采集。

　　通过上述功能操作,基本可以实现GPS+PC操作完美结合,在采集过程中,若因操作或人为走错路线等原因还可以进行对象属性编辑,现场及时修改或删除所采集数据信息。

　　3.2.3采集完毕

　　当天采集完毕后,首先要做好数据备份工作,建立以天为备份数据文件,同时备份到移动存储器中,以防计算机出现重大故障而使数据文件损坏,并及时将采集的数据进行必要的内业处理,防止因间隔时间过长,记录不准确,导致内业无法编辑等状况。

　　3.2.4经验总结

　　(1)GPS接收器本身时钟也存在误差和噪声,这些都影响定位的精确度。当出现比较明显的漂移时,测量人员应该叫司机先停下来,等指示箭头回归原点时再开始进行测量。

　　(2)当正在进行路线采集时,如果较长时间在某个地方停顿或需要离开正在采集的路线去采集其他路线、沿线乡镇、建制村时,应先使用“停止采集路线”功能暂停正在采集的路线,再采集其他路线、沿线乡镇、建制村等,然后回到暂停的位置处使用“继续采集路线”功能按原采集方向继续采集被停止采集的路线。

　　(3)在采集过程中,应时刻关注GPS的信号,如果连续出现“GPS无法定位”的提示时,应立即停止采集路线,以免丢失相关数据,甚至出现把数据导入 PC机后出现乱码的情况。且测量人员应立即检查GPS的电池是否没电或是GPS与计算机是否已断开连接等,待设备都已完好后,为确保数据的有效性,测量人员应进行返工。

　　(4)采集过程中,GPS接收机和计算机不能离得太远(一般是 10 m以上),以避免计算机无法接收GPS传过来的信号以致数据丢失。

　　综上所述,由于GPS设备功能齐全,携带方便,易于掌握,能够彻底改变以往公路调查陈旧的工作模式,从根本上提高公路测量效率,减轻职工劳动强度。尽管GPS测量技术仍存在一些问题,但只要运用得当,其自身的缺陷仍可以克服。GPS技术的普遍应用必将促进交通工作向着精确、高效、现代化的方向发展,是今后交通工作中必不可少的工具,如广泛使用一定会取得巨大的经济和社会效益。可以说,GPS在公路领域的应用前景是无限的。

　　计算机职称论文发表推荐：《中国医学计算机成像杂志杂志》为专业性刊物，主要介绍计算机应用于科学技术各领域所用的数学模型与计算方法以及软件在科技、工程计算方面的应用成果。创刊于1980年，本刊为季刊，主编：石钟慈。国内统一刊号：CN11-2124/TP，国际刊号：ISSN1000-3266。

　　参考文献

　　1 王敬贵、李廷选.GPS测量的误差来源及处理技巧[J].河南测绘,2006(4)

　　2 张跃雷.GPS在工程测量中的应用[J].应用技术,2007(5)

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