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關(guān)鍵詞：gps技術(shù)；測繪；應(yīng)用

Abstract: GPS (Global Positioning System, referred to as the GPS) satellite positioning technology with the deepening and development of the concept of Digital Earth, continuous improvement, improve the hardware and software, with its all-weather, high-precision, automation, high efficiency characteristics to win the trust of customers. In this paper, the basic structure and principle of the GPS on the application of GPS technology in the field of earthquake rescue, mapping, analyzing the advantages and disadvantages of GPS technology.Keywords: GPS technology; Surveying and Mapping; application

中圖分類號:P228.4 文獻標(biāo)識碼：A文章編號：2095-2104（2012）

GPS定位系統(tǒng)的組成及定位原理

GPS定位系統(tǒng)由衛(wèi)星星座(空間部分)、地面監(jiān)控系統(tǒng)(地面部分)、GPS接收機(用戶設(shè)備部分)組成。

GPS衛(wèi)星星座由21顆工作衛(wèi)星和3顆在軌備用衛(wèi)星組成。24顆衛(wèi)星均勻分布在6個軌道平面內(nèi)，這樣就保證了每個軌道面有4顆衛(wèi)星，衛(wèi)星離地高度20200km，軌道傾角為55°，各個軌道平面之間相距60°，在每一軌道平面內(nèi)，各衛(wèi)星升交角距相差90°，任一軌道上的衛(wèi)星比西邊相鄰軌道上的相應(yīng)衛(wèi)星超前30°。

地面監(jiān)控系統(tǒng)是整個系統(tǒng)的中樞，由5個監(jiān)測站、1個主控站、3個注入站組成。主要任務(wù)是：收集、處理本站和監(jiān)測站收到的全部資料，完成對GFS衛(wèi)星信號的實時監(jiān)測，向每顆衛(wèi)星提供其編寫并播發(fā)的導(dǎo)航電文，包括衛(wèi)星星歷(即一系列描述衛(wèi)星運動及其軌道參數(shù)的數(shù)據(jù))、衛(wèi)星鐘差和大氣修正參數(shù)等。

用戶設(shè)備基本結(jié)構(gòu)包括：主機、天線、電源組成，它的任務(wù)是捕獲到按一定衛(wèi)星高度截止角所選擇的待測衛(wèi)星的信號，并跟蹤這些衛(wèi)星的運行，對接收到的GPS信號進行處理，以便實時測量出測站的三維位置，甚至三維速度和時間。

GPS定位原理，類似于傳統(tǒng)的后方交會。GPS衛(wèi)星發(fā)射測距信號和導(dǎo)航電文，導(dǎo)航電文中含有衛(wèi)星的位置信息，用戶使用GPS接收機在某一時刻同時接收三顆以上的GPS衛(wèi)星信號，測量出測站點至三顆以上GPS衛(wèi)星的距離并解算出該時刻GPS衛(wèi)星的空間坐標(biāo)，據(jù)此利用距離交會法解算出測站的位置。

GPS技術(shù)在實際工作中的應(yīng)用

2.1 GPS在測繪、資源勘探中的應(yīng)用

這是國內(nèi)開展GPS定位應(yīng)用較早的領(lǐng)域，現(xiàn)已建成連續(xù)運行的GPS觀測站30多個，其中7個納入國際GPS服務(wù)站（IGS）網(wǎng)，全國GPS二級網(wǎng)站布測534點，平均邊長約160km，從根本上解決了我國測量使用參考框架的問題，比傳統(tǒng)測量方法提高效率三倍以上，費用降低50%。與此相關(guān)的還有中國地殼運動觀測網(wǎng)，網(wǎng)中包括25個基準站、56個基本站、1000個分布在主要地震帶上的區(qū)域站，其數(shù)據(jù)處理結(jié)果為全國大地震活動趨勢分析提供了新的依據(jù)。除了較大范圍的GPS網(wǎng)外，我國很多城市還建立了很多小型的GPS網(wǎng)，用于地方建設(shè)服務(wù)。例如由天津市測繪院主建的VRS基準網(wǎng)絡(luò)，就是使用GPS實時動態(tài)的獲取監(jiān)測數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)的處理分析，為天津市地面沉降分析、氣象預(yù)報等提供服務(wù)，此外，天津市為監(jiān)測地面沉降量，特布控了GPS監(jiān)測網(wǎng)，每年定期使用GPS進行監(jiān)測，獲得各個監(jiān)測網(wǎng)點的數(shù)據(jù)，為分析天津市地面沉降提供了科學(xué)的數(shù)據(jù)。

2.2 GPS在地震救援中的應(yīng)用

以往定位功能對客運企業(yè)、物流企業(yè)而言，其主要用途是它可以便于企業(yè)實時獲取車輛運行位置、速度等運行指標(biāo)，這些數(shù)據(jù)有助于其對車輛進行調(diào)度管理，配合良好的管理機制，可以很好的杜絕車輛超速、串線運營、違規(guī)運營等問題。但在四川汶川及青海玉樹地震期間同樣的定位功能卻可以拯救人們的生命。

汶川地震發(fā)生后，通訊中斷，道路阻塞，外界對震區(qū)的情況一無所知，在此情況下隸屬四川武警總隊的廣大官兵冒著生命危險，攜帶我國自行研制的“北斗一號”導(dǎo)航衛(wèi)星終端機到達震區(qū)，陸續(xù)發(fā)回了各種具有位置信息的災(zāi)情信息，從而使救援人員和決策者能及時掌握地震災(zāi)害的程度及其空間分布，決定開展有效的救援和災(zāi)后恢復(fù)。

例如，載有14名臺灣同胞游客的一輛大巴車在地震后與工作人員失去了聯(lián)系，接報后，成都網(wǎng)闊信息技術(shù)有限公司迅速啟動GPS定位系統(tǒng)查詢，僅用了不到30秒的時間，就鎖定了客車的具置。隨后，救援人員成功將這14名臺灣游客全部救出。另外一輛車牌號為川IR-18901的旅游客車，承載著42名學(xué)生和一名教師，也被困在離震中不遠的地方，借助所安裝的GPS，最后成功獲救。

隨著GPS技術(shù)的更新，它將在地震應(yīng)急搜救的信息快速獲取、應(yīng)急響應(yīng)、救援決策、指揮、搜索與營救等救援行動的整個過程中，都有望發(fā)揮其強大的功能，從而為地震應(yīng)急搜救提供堅實的技術(shù)支持。

2.3 建立工程控制網(wǎng)

工程控制網(wǎng)是工程建設(shè)、管理和維護的基礎(chǔ)。建立的道路勘探、施工控制網(wǎng)和隧道工程控制網(wǎng)等的網(wǎng)型和精度要求與工程項目的性質(zhì)、規(guī)模密切相關(guān)。應(yīng)用GPS技術(shù)建立控制網(wǎng)，通常采用載波相位差分技術(shù)，以保證達到毫米級精度。道路勘探、施工控制網(wǎng)，具有橫向很窄、縱向很長的特點。采用傳統(tǒng)的三角鎖、導(dǎo)線方案，多數(shù)需要分段實施，以避免誤差積累過大。采用GPS技術(shù)， 由于點與點之間不需要通視，可以敷設(shè)很長的GPS點構(gòu)成的三角鎖，以保持長距離線路坐標(biāo)控制的一致性。

2.4 在地形測量中的應(yīng)用

傳統(tǒng)的地形測量是在測區(qū)內(nèi)首先建立圖根控制點，然后再用大平板儀或經(jīng)緯儀結(jié)合小平板法測圖，現(xiàn)在發(fā)展到外業(yè)用全站儀野外采集數(shù)據(jù)，內(nèi)業(yè)利用成圖軟件成圖。這些方法都要求在測站上測地形、地物特征點，對通視要求很高，要求人員較多。若采用動態(tài)GPS測量，只要采用對中桿即可，則圖根控制速度快，對通視要求也不高，可以邊控制邊碎部。

2.5 在施工放樣中的應(yīng)用

放樣主要是把圖上設(shè)計的坐標(biāo)與高程在實地標(biāo)定出來，它其實是測量坐標(biāo)的一個反過程。以往主要采用全站儀放樣，一般至少需要兩人合作，且要求測站點與放樣點要通視才行，若不通視，還要進行轉(zhuǎn)站。若附近無控制點，則先引點。現(xiàn)在采用動態(tài)GPS進行放樣，只要把放樣的點坐標(biāo)輸入手簿中，測量員背著GPS接收器，根據(jù)其顯示提示測量員走到放樣點位上，放樣像走路一樣輕松完成，當(dāng)然，其精度也較高，各放樣點的誤差影響也是獨立的。

GPS技術(shù)在應(yīng)用中的優(yōu)缺點

3.1 GPS技術(shù)在應(yīng)用中的優(yōu)點

3.1.1測站之間無需通視。測站間相互通視一直是測量學(xué)的難題。GPS這一特點，使得選點更加靈活方便。

3.1.2 觀測時間短，定位精度高。采用GPS靜態(tài)測量時每個測站上的觀測時間一般在30～40min左右；采用動態(tài)測量時，只需將對中桿置于待測點一、二秒便可得出誤差為厘米級的三維坐標(biāo)。

3.1.3自動化程度高，操作簡便。目前GPS接收機已趨向小型化和操作傻瓜化，觀測人員只需將天線對中、整平，量取天線高打開電源即可自動進行觀測，求得測點三維坐標(biāo)。

3.1.4 利用定位技術(shù)，能快速確定具置的相關(guān)信息。

3.1.5全天候作業(yè)。GPS觀測可在任何地點，任何時間連續(xù)地進行，一般不受天氣狀況的影響。

3.2 GPS技術(shù)在應(yīng)用中的缺點

3.2.1 在地下工程、隧道及高大建筑物區(qū)域或是距離基站太遠等，GPS出現(xiàn)盲區(qū)，初始化時間長或失鎖，影響測量速度或無法測量。

3.2.2 高程測量時應(yīng)用GPS定位技術(shù)不能直接得到地面點的正常高，而只能得到大地高，確定地面點的正常高，必須要知道地面點的高程異常，這就限制了GPS技術(shù)在高程測量方面的作為。

3.2.3 目前由于GPS在救援、指揮、調(diào)度等應(yīng)用領(lǐng)域缺乏技術(shù)支持，由此限制了GPS在大災(zāi)面前快速、高效的應(yīng)急救援。

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關(guān)鍵詞：RTK；動態(tài)測量；優(yōu)劣性

引言

隨著全球定位系統(tǒng)（GPS）技術(shù)的快速發(fā)展，RTK（Real Time Kinematic）測量技術(shù)也日益成熟，RTK測量技術(shù)逐步在測繪中得到應(yīng)用。RTK測量技術(shù)因其精度高、實時性和高效性，使得其在城市測繪中的應(yīng)用越來越廣。實時動態(tài)測量技術(shù)，這是一種新的常用的GPS測量方法，是以載波相位觀測量為根據(jù)地實時差分GPS測量技術(shù)，以前的靜態(tài)、快速靜態(tài)、動態(tài)測量都需要事后進行解算才能獲得厘米級的精度，而RTK是能夠在野外實時得到厘米級定位精度的測量方法，是GPS技術(shù)發(fā)展中的一個新的突破，具有定點速度快，誤差不積累，節(jié)省人力，作業(yè)效率高等特點，廣泛應(yīng)用于工程測量，地形測圖以及圖根控制等測繪領(lǐng)域。雖然RTK定位的測量精度可達厘米級，并且置信度可以達到99.9%，但RTK畢竟與靜態(tài)測量或快速靜態(tài)測量不同，RTK需要通過初始化過程在野外實時計算出整周未知數(shù)。由于初始化過程中存在各種誤差，例如數(shù)據(jù)鏈傳輸過程中外界環(huán)境電磁波影響產(chǎn)生的誤差甚至錯誤，實際觀測中有可能會導(dǎo)致整周未知數(shù)雖然求解出來了，但求解答結(jié)果不可靠或不正確，因此，和GPS靜態(tài)測量相比，RTK測量更容易出錯，必須通過對RTK測量成果進行質(zhì)量控制，才能確保觀測到成果精確可靠。

1. GPS動態(tài)測量技術(shù)的工作原理

GPS動態(tài)測量技術(shù)（RTK）的基本工作原理可分為兩部分闡述。

1.1實時載波相位差分

眾所周知，我們在進行GPS定位時，會受到各種各樣的因素的影響，為了得到更精確的數(shù)據(jù)消除誤差源，必須將兩臺以上的GPS接收機同步工作，GPS靜態(tài)測量是將各個接收機獨立工作觀測，并使用處理軟件進行差分解算。在RTK測量單方面來說，仍然是差分解算，但這是實時的差分計算。所以說，兩臺接收機（一臺流動站，一臺基準站）都在觀測衛(wèi)星數(shù)據(jù)，同時，基準站也通過接收機發(fā)射電臺，把所接收到的載波相位信號或載波相位差分改正信號發(fā)射出去；那么，流動站同時接收衛(wèi)星信號和電臺接收機準站的電臺信號；在這兩信號的基礎(chǔ)上，流動站的固化軟件便可以實現(xiàn)差分計算，從而可以精確地定出基準站與流動站的空間相對位置關(guān)系。

1.2 坐標(biāo)轉(zhuǎn)換

空間相對位置關(guān)系不是我們要的最終值，因此還有一步工作就是把空間相對位置關(guān)系納入我們需要的坐標(biāo)系中。GPS直接反映的是WGS-84坐標(biāo)，而我們平時用的則是北京54坐標(biāo)系或西安80坐標(biāo)系，所以要通過坐標(biāo)轉(zhuǎn)換把GPS的觀測成果變成我們需要的坐標(biāo)。這個工作有多種模型可以實現(xiàn)，我們的軟件采用的是平面與高程分開轉(zhuǎn)換，平面坐標(biāo)變轉(zhuǎn)換采用先將GPS測得成果投影成平面坐標(biāo)，在用已知控制點計算二維相似變換的四參數(shù)，高程則采用平面擬合或二次曲面擬合模型，利用已知水準點計算出該測區(qū)的待測點的高程異常，從而求出他們的高程。

2. RTK 測量技術(shù)的優(yōu)越性

GPS 動態(tài)定位技術(shù)（RTK）是否能順利進行測量作業(yè)，其關(guān)鍵因素是無線電數(shù)據(jù)鏈電臺的本身性能、環(huán)境無線電的干擾情況、設(shè)備的架設(shè)、參考站的選址、發(fā)射天線的類型等等有著直接的關(guān)系。用GPS動態(tài)定位技術(shù)在測量方面的優(yōu)點主要有以下幾點。

2.1 定位id精度高，數(shù)據(jù)安全可靠，無誤差積累。跟全站儀等儀器不通，全站儀在經(jīng)多次搬站后，會存在誤差累積的狀況，搬的次數(shù)越多，累積誤差就越大，而RTK就沒有，只要工作條件滿足RTK的基本要求，且在作業(yè)半徑范圍內(nèi)，RTK的精度不會發(fā)生變化，平面和高程的精度都能達到厘米級。

2.2 作業(yè)高效、方便快捷。在一般作業(yè)的地形形勢下，RTK作業(yè)半徑為10KM左右，大大的減少了設(shè)點需求和測量儀器的搬遷次數(shù)，且操作人員少，只需一人，坐標(biāo)生成速度快，勞動強度低，成本低，效率高。

2.3 操作簡單，容易方便，處理數(shù)據(jù)能力強。只需進行簡單的參數(shù)設(shè)置，移動站便可邊走邊測得坐標(biāo)或進行工程放樣。數(shù)據(jù)處理、轉(zhuǎn)換、輸入、輸出和儲存能力強，并能方便、迅速地與全站儀、計算機等進行數(shù)據(jù)通信。

2.4不受傳統(tǒng)測量通視條件的限制，RTK技術(shù)對兩點間的光學(xué)通視沒有要求，只要求滿足對天基本通視和電磁波通視，所以，跟傳統(tǒng)的測量比，RTK技術(shù)所受的外界條件的影響和限制相對來說要小很多，傳統(tǒng)測量因地形復(fù)雜、地物障礙等因素不能正常通視地區(qū)，對RTK來說，只要能滿足其基本工作條件，它都能進行作業(yè)。

2.5自動化、集成化程度高，測繪功能強大。RTK能使用各種測繪的內(nèi)、外作業(yè)，流動站利用軟件控制系統(tǒng)，不用人工去操作就可自動實現(xiàn)多種測繪功能，大大減少了輔助測量工作，降低人為誤差，確保作業(yè)精度。

3. RTK測量技術(shù)存在的不足

RTK測量技術(shù)目前已經(jīng)成為測量界最常用的工具。但是它并不是能勝任所有的測量工作，它也有很多的局限性，影響GPS動態(tài)測量技術(shù)主要有如下幾個方面：

3.1 高程異常問題

RTK作業(yè)模式對高程的轉(zhuǎn)換要求必須精確。但是我國現(xiàn)有的高程異常圖存在誤差，尤其是在山區(qū)，誤差更大，甚至在有些地區(qū)還沒有。這就加大了GPS大地高程轉(zhuǎn)換至海拔高程工作的困難，精度也變得不均勻。

3.2 數(shù)據(jù)鏈傳輸過程中的干擾

數(shù)據(jù)鏈傳輸過程中會受到障礙物和高頻信號源的干擾，在山區(qū)和城市樓房密集區(qū)數(shù)據(jù)鏈傳輸信號常會受到限制，使得信號在傳輸過程中大大衰減，嚴重影響到作業(yè)的半徑和作業(yè)的精度。

3.3多路徑效應(yīng)的問題

多路徑效應(yīng)是RTK定位測量誤差中最嚴重的一種誤差，在一般的情況下，多路徑誤差可達在1～5cm，而且多路徑誤差的大小會發(fā)生周期變化，一般以5～20min為周期。同時多路徑效應(yīng)的問題也是GPS靜態(tài)技術(shù)所面臨的問題。

3.4檢測環(huán)境的影響

在中午電離層的干擾大，共用衛(wèi)星數(shù)較少，GPS常會出現(xiàn)連接不到所需衛(wèi)星的情況，故導(dǎo)致長時間不能初始化，有時還會直接導(dǎo)致不能進行初始化，進而不能進行動態(tài)測量。另外，RTK信號還受其他干擾源的影響，如電視臺、反射物、無線電發(fā)射站、微波站、高壓線等。

3.5受衛(wèi)星狀況限制

在沒有足夠的衛(wèi)星數(shù)的情況下，會影響RTK的初始化完成，在城市高樓密布區(qū)、高山峽谷的深處、密集森林區(qū)衛(wèi)星信號會長時間被遮擋，嚴重影響到一天在中可作業(yè)時間，且還會導(dǎo)致失鎖現(xiàn)象。RTK測量還與數(shù)據(jù)鏈的性能及衛(wèi)星的分布有關(guān)，并且測量的結(jié)果為獨立觀測值，缺乏兼容性和檢驗。

3.6初始化的時間

初始化是RTK系統(tǒng)能不能進行實時準確定位的最關(guān)鍵一步，在林區(qū)、山區(qū)及城市樓房密集區(qū)等地作業(yè)時，會有較多的GPS衛(wèi)星信號被阻擋，故易引起衛(wèi)星失鎖參考站的數(shù)據(jù)信號發(fā)生中斷，初始化的時間較長，有時還需要重新初始化，使得測量的精度和效率降低。

3.7電臺電量不足問題

RTK測量的精度和穩(wěn)定性都不如及全站儀，特別是穩(wěn)定性，這主要是因為RTK比較容易受數(shù)據(jù)鏈傳輸狀況、衛(wèi)星狀況、天氣狀況影響的原因。在不同的RTK作業(yè)系統(tǒng)中，所測量的精度和穩(wěn)定性也有較大的差別。

此外，GPS動態(tài)測量技術(shù)還受電離層誤差，對流層誤差，軌道誤差，和 天線相位中心的變化等的影響。

篇3

關(guān)鍵詞：GPS；GPRS；車輛防盜；實時監(jiān)控；防醉駕

【分類號】：TP317

引言：

隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，我國企業(yè)也隨之發(fā)展壯大，而企業(yè)內(nèi)部的車輛也是越來越多，隨之帶來的問題就是車輛多，車輛調(diào)度和使用分配難度大，車輛被盜次數(shù)增加，很多公司都沒有高效的車輛調(diào)度管理系統(tǒng)和安全有效的防盜報警措施；雖然很多汽車都裝有防盜系統(tǒng)，但僅為簡單聲光報警，一旦人與車距離過遠，報警就失去了作用。因此我們提出了一種可以有效解決以上幾個問題的一種系統(tǒng)，此系統(tǒng)運用當(dāng)今的GSM/GPRS移動通信網(wǎng)絡(luò)作為傳輸媒介，GSM短信報警與傳統(tǒng)報警相比，具有報警距離不限，實時性高等優(yōu)點，GPRS數(shù)據(jù)傳輸量大，費用相對低廉，可以節(jié)省運營成本，因此使用GPRS網(wǎng)絡(luò)傳輸車輛的GPS坐標(biāo)，一旦系統(tǒng)判斷車輛被盜，還會啟動攝像頭模塊將偷盜者的照片以彩信方式發(fā)到監(jiān)控中心，為警方破案提供有力證據(jù)，同時車輛啟動采用先進的指紋識別系統(tǒng)和矩陣密碼系統(tǒng)，進一步提高車輛安全性，如今酒后駕車司機越來越多，給司機本人和公司運營帶來很大風(fēng)險，因此將此系統(tǒng)運用到車輛的監(jiān)控防盜以及車輛調(diào)度管理中將是一個非常好的選擇。

1 系統(tǒng)主要構(gòu)成及工作原理

1.1 系統(tǒng)主要組成部分

1.1.1 監(jiān)控機

為防止一臺電腦發(fā)生死機，監(jiān)控機由2臺電腦組成，監(jiān)控機主要作用是將用戶的各種命令轉(zhuǎn)換成指令并發(fā)送給車載終端系統(tǒng)，并將終端系統(tǒng)的反饋指令轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)顯示給用戶，同時實時顯示接收的各種數(shù)據(jù)。

1.1.2車載終端 車載終端主要由以下幾個部分組成

1）C8051F410單片機，它是本系統(tǒng)的核心處理器，負責(zé)系統(tǒng)的功能控制和數(shù)據(jù)處理。

2）GSM/GPRS模塊PT100，此模塊內(nèi)置TCP/IP協(xié)議和MMC（彩信）協(xié)議，主要承擔(dān)短信發(fā)送、GPS坐標(biāo)傳輸、盜車者圖像的上傳等功能。

3）GPS芯片采用瑞士U-BLOX第4代芯片，此款芯片靈敏度高，抗干擾能力強，定位精度高達2.5m，可以準確的為系統(tǒng)提供車輛的位置、速度、行駛方向等重要參數(shù)。

4）C1068攝像頭模塊，此模塊拍攝出的照片質(zhì)量高達300萬像素，模塊將通過SPI接口與單片機進行通信，主要為系統(tǒng)提高盜車者圖像。

5）ZAZ-010指紋模塊，此模塊通過串口與單片機進行通訊，主要完成車主指紋的識別和車輛的安全啟動等功能。

6）K202酒精檢測模塊，此模塊通過SPI接口與單片機進行通訊，主要實現(xiàn)車主酒精檢測，防止車主酒后駕車。

1.2系統(tǒng)工作原理

系統(tǒng)中霍爾元件一旦檢測到車輛行駛，就會檢查指紋輸入或密碼輸入是否正確，如果正確則啟動GPS模塊，單片機就會接收GPS芯片傳輸?shù)能囕v坐標(biāo)、速度等數(shù)據(jù)，把數(shù)據(jù)處理后，將數(shù)據(jù)通過串口發(fā)送給GSM/GPRS模塊，然后該模塊通過GPRS網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)發(fā)送到監(jiān)控中心以實現(xiàn)對車輛的實時監(jiān)控，并且車載顯示屏可以實時顯示監(jiān)控機下發(fā)的各項調(diào)度指令；一旦系統(tǒng)檢查指紋未輸入或者密碼輸入錯誤但車輛已經(jīng)在行駛，就會判斷車輛被盜，此時會立即啟動攝像頭模塊C1068，然后單片機讀取攝像頭模塊圖像數(shù)據(jù)并把這些數(shù)據(jù)通過GSM/GPRS模塊以彩信方式發(fā)送給監(jiān)控中心，同時實時傳遞被盜車輛的GPS坐標(biāo)信息。如果系統(tǒng)檢測到車主酒后駕車，即使密碼和指紋輸入正確，也會自動閉鎖發(fā)動機，防止車主酒后駕駛。

2系統(tǒng)硬件設(shè)計

系統(tǒng)電源由充電電池和電源控制器組成，平時充電電池與汽車電瓶相連，系統(tǒng)由汽車電瓶經(jīng)穩(wěn)壓芯片穩(wěn)壓后供電，充電電池處于浮充狀態(tài)，一旦汽車電瓶線被盜車者剪斷，則由電池供電，因此盜車者即使剪斷電瓶上的電源線系統(tǒng)依然可以正常工作。

3 系統(tǒng)軟件部分

軟件設(shè)計主要包括單片機與GSM/GPRS模塊、指紋模塊、GPS模塊、攝像頭模塊、酒精模塊之間進行數(shù)據(jù)通信，以下將主要介紹GSM/GPRS模塊、GPS模塊、指紋模塊的程序設(shè)計。

3.1主要程序流程圖

3.2 GSM/GPRS模塊程序設(shè)計

3.2.1 短信發(fā)送和接收程序設(shè)計

GSM/GPRS模塊啟動后，單片機發(fā)送AT初始化指令，一旦模塊收到短信指令，則觸發(fā)C8051F410中斷，C8051F410發(fā)送指令讀取短信，然后執(zhí)行相應(yīng)短信指令。

3.2.2 GPRS數(shù)據(jù)發(fā)送程序設(shè)計

GPRS數(shù)據(jù)發(fā)送只需要發(fā)送AT指令進入IP服務(wù)器，然后向GSM/GPRS模塊寫入數(shù)據(jù)內(nèi)容，模塊就會自動發(fā)送。

3.2.3彩信數(shù)據(jù)發(fā)送程序設(shè)計

彩信發(fā)送程序需要將圖像數(shù)據(jù)每個字節(jié)拆成2個字符，然后向GSM/GPRS模塊發(fā)送建立圖片指令，將這些字符數(shù)據(jù)發(fā)送給模塊，然后發(fā)送“傳輸彩信”指令，并確認彩信發(fā)送成功。

3.2.4 GPS程序設(shè)計

GPS程序任務(wù)是從接收的GPS數(shù)據(jù)中提取經(jīng)緯度坐標(biāo)、車輛實行速度，數(shù)據(jù)格式是NMEA0183。

3.2.5 指紋模塊程序設(shè)計

指紋錄入模式時單片機發(fā)送指紋錄入指令，模塊錄入指紋，存入指紋庫，平時啟動汽車使用指紋搜索模式，系統(tǒng)將輸入的指紋與指紋庫中指紋比對，比對正確才能啟動汽車。

4 結(jié)束語

本系統(tǒng)通過指紋或密碼輸入來啟動汽車，安全方便靈活，并且內(nèi)置酒精檢測模塊防止車主醉駕；如果汽車被盜，系統(tǒng)會把汽車的GPS坐標(biāo)和盜車者圖像發(fā)送到監(jiān)控中心。系統(tǒng)具有數(shù)據(jù)傳輸距離不限和抗干擾能力強和可靠性高以及實時性強和成本低廉等優(yōu)點，因此具有很好的推廣應(yīng)用價值。

【1】 周 嶸，潘曉斌，鄭 堤，TC35與微處理器的短消息接口方法【J】微計算機信息，2004，20（9）：69―70.

篇4

關(guān)鍵詞：大地測量；GPS技術(shù)；RTK技術(shù)；工程測量

中圖分類號：TB22 文獻標(biāo)識碼:A

前言：近幾年來，全球定位系統(tǒng)（GPS）技術(shù)、RTK、CORS測量技術(shù)的不斷發(fā)展并且逐步應(yīng)用到各行各業(yè)中。GPS技術(shù)在大地測量中的應(yīng)用和推廣開啟了大地測量工作的新紀元，并發(fā)揮了巨大的作用。隨著GPS技術(shù)在大地測量工作中的應(yīng)用推動了我國的城鎮(zhèn)化發(fā)展，使得大地測量工作逐步趨于自動化發(fā)揮在那，大幅度提高了大地測量以及大地管理工作的水平。

一、GPS 技術(shù)基本原理及特點

1.1、GPS 技術(shù)基本原理

GPS技術(shù)的工作原理是三角測量，使用的是距離交會法，是在全球范圍內(nèi)進行的實時的定位、導(dǎo)航系統(tǒng)，是通過GPS定位衛(wèi)星實現(xiàn)的。GPS使用的體制是多星高軌測距，基本觀測量去的是接收機與GPS衛(wèi)星的距離。用戶站上的GPS接收機需要接受基準站上觀測到的數(shù)據(jù)，這就需要使用無線電接收設(shè)備，接收到數(shù)據(jù)之后就需對數(shù)據(jù)進行計算，計算過程應(yīng)根據(jù)相對定位園林，計算結(jié)果應(yīng)將用戶站的精度及三維坐標(biāo)顯示出來。進行測算的前提是地面的GPS接收機能夠在同一時刻接收到三顆以上的衛(wèi)星信號，此時就可以使用載波相位測量或者是位距測量的方法進行測算。進而測算出接收機接受衛(wèi)星信號所需要使用的時間和距離，然后根據(jù)這些位置信息，把衛(wèi)星到用戶的多個等距離球面相交后，就能夠獲得用戶的三維( 經(jīng)度、緯度、高度) 數(shù)據(jù)坐標(biāo)、速度以及時間等相關(guān)參數(shù)。

1.2、GPS 技術(shù)的特點

第一，使用GPS進行工程測量時測站之間不需要通視，這就為GPS技術(shù)在工程測量中的靈活性和方便性奠定了基礎(chǔ)。但在測量過程中應(yīng)保證測站上空的廣闊，使得GPS可以不受干擾的接收衛(wèi)星信號[1]。

第二，GPS技術(shù)具有高精度的定位。其測量精度可以和紅外儀的定位精度相媲美，這一優(yōu)點更加突出了GPS在測量過程中的優(yōu)勢。

第三，使用GPS技術(shù)進行工程測量時只需要很短的測量時間，如果是通過布置控制網(wǎng)進行測量時，只需要30-40分鐘就可以完成每隔測站的觀測；如果采用的是快速靜態(tài)的定位方法，在更短的時間就可以完成觀測。

第四，GPS技術(shù)在進行工程測量時可以提供三維坐標(biāo)，這樣一來在進行測站的平面位置的觀察時就可以更加精確的確定觀測站的大地高程。

第五，GPS技術(shù)在進行工程測量時的具有很高的自動化水平，因此操作簡便。GPS技術(shù)已經(jīng)發(fā)展成傻瓜式操作和小型機，在進行測量時觀測人員只需要進行簡單的操作就可以進行測量，GPS會自動處理數(shù)據(jù)并計算三維坐標(biāo)[2]。

第六，GPS可以實現(xiàn)全天候的測量。該技術(shù)可以在任何時間、任何地點持續(xù)作業(yè)，并且不會受到天氣的影響。

二、 GPS 技術(shù)在大地測量中的應(yīng)用

使用GPS測量技術(shù)在界定土地使用范圍的同時還可以進行土地位置、土地使用面的管理、土地的利用情況以及土地的審批等多種工作的量化管理。這樣一來就大大縮減了土地管理工作人員的工作量，并且有效的提高了工作效率，使得測量精度大幅度提高。大地測量工作應(yīng)本著先整體后局部，先控制后碎部的原則進行。有效保證土地開發(fā)的統(tǒng)一性、整體性以及規(guī)模性是進行土地測量工作的目的。

大地測量作業(yè)模式包括以下幾種類型：第一種，常規(guī)靜態(tài)相對定位模式，這種模式在進行測量過程中便于網(wǎng)形的外業(yè)檢核，之后進行評差，來提高定位的精度使得大地控制網(wǎng)的建立更加簡單。第二種模式是 快速靜態(tài)定位模式，該模式具有較高的精度以及高效的工作速度，但也有其局限性，這是由于快速靜態(tài)定位模式不能將兩臺接收機的工作構(gòu)成閉合模型，導(dǎo)致測量的可靠性大幅度下降，考慮到該模式的特點建議在建立大地平面控制網(wǎng)以及加密控制的和測量界址點等時采用；第三種模式是GPS―RTK 實時動態(tài)定位，GPS-RTK技術(shù)是一種實時動態(tài)的定位系統(tǒng)，是基于載波相位觀測值的基礎(chǔ)上進行的，采用RTK技術(shù)進行定位時，流動站需要及時的接收到已知數(shù)據(jù)和觀測數(shù)據(jù)，這就要求基準站接收機實時的傳輸數(shù)據(jù)。流動站接受到數(shù)據(jù)之后應(yīng)及時進行整周模糊度的求解工作，在觀測到四顆衛(wèi)星以后，就要實時的進行厘米級的流動站動態(tài)位置的求解過程[3]。由于GPS-RTK技術(shù)在進行測量時具有較高的精度因此在大地測量工作中得到了廣泛的應(yīng)用和好評，為大地圖的繪制做好了基礎(chǔ)。

三 、GPS 在大地測量中的控制過程

3.1、GPS 大地控制網(wǎng)點的精度和密度

大地測量工作過程中，進行數(shù)據(jù)采集以及大地圖件的測繪工作的基礎(chǔ)是進行全測區(qū)的控制測量，同時，控制測量也是進行大地測量工作的首要任務(wù)。大地控制測量的范圍是大地區(qū)一級大地子區(qū)，測量的基礎(chǔ)應(yīng)嚴格按照國家的等級點在進行大地控制網(wǎng)點工作時，強調(diào)其密度和精度的原因是為了服務(wù)于界址點，為土地權(quán)屬范圍內(nèi)的特征點的測量工作做準備。

3.2、合理選擇基準站的位置

為了提高觀測的精度，并且不影響到流動站和基準站之間的數(shù)據(jù)通信，就必須選擇出合理、科學(xué)的基準站的位置[4]。比如說在沒有遮擋的開闊的高處以及較為明顯的平頂樓房的屋頂?shù)葷M足基準站設(shè)置其他要求的地方作為基準站的設(shè)置場所。

3.3、隨著基準站與流動站之間距離的不斷擴大差分定位的精度在不斷的降低，為了有效的解決這一問題，應(yīng)均勻分布用來進行求解轉(zhuǎn)換的參數(shù)的已知點的位置。為了滿足高程測量的需求，應(yīng)保證整個測區(qū)在已知點的覆蓋下。

3.4、大地測量技術(shù)

3.4.1、GPS RTK 技術(shù)

GPS RTK 技術(shù)是一種實時差分測量技術(shù)，該項技術(shù)的根據(jù)是載波相位觀測量。RTK技術(shù)的工作原理是在基準站上安裝一臺GPS接收機，用來連續(xù)觀測所有可觀測到的衛(wèi)星，之后無線電傳輸設(shè)備為傳輸介質(zhì)向流動站傳送實時觀測信息。與此同時，用戶站上的GPS接收機需要接受基準站上觀測到的數(shù)據(jù)，這就需要使用無線電接收設(shè)備，接收到數(shù)據(jù)之后就需對數(shù)據(jù)進行計算，計算過程應(yīng)根據(jù)相對定位園林，計算結(jié)果應(yīng)將用戶站的精度及三維坐標(biāo)顯示出來。為了有效提高測量精度，準確定位，可以通過差分定位，將GPS定位中的信號傳播誤差、多臺接收機共有誤差和接收機有關(guān)的誤差進行虛弱和消除。

3.4.2、動態(tài)定位技術(shù)CORS及應(yīng)用

隨著GPS技術(shù)的不斷發(fā)展，CORS技術(shù)使得GPS技術(shù)得以突破，CORS技術(shù)分為設(shè)備控制網(wǎng)、數(shù)據(jù)采集網(wǎng)、數(shù)據(jù)處理中心、定位測量等四大部分，通過四大部分來是實現(xiàn)數(shù)據(jù)終端的互相鏈接，使得數(shù)據(jù)專用通道得以形成。通過基站方式來實現(xiàn)CORS系統(tǒng)的連接。相對于GPS技術(shù)CORS技術(shù)可以方便用戶的觀測，大幅度提高工作效率；除此之外，CORS技術(shù)打破了動態(tài)的GPS技術(shù)，實現(xiàn)了動態(tài)觀測，使得數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)更加完善，實現(xiàn)了動態(tài)事物的準確性，提高了作業(yè)的可靠性。除了使用方便之外，CORS技術(shù)還具備經(jīng)濟型，測量過程中降低了成本，這是因測量過程中不需要設(shè)置物體參考點和數(shù)據(jù)鏈通訊方式。

3.4.3、VRSRTK技術(shù)

隨著GPS技術(shù)在測量領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，在建立和加密測量控制網(wǎng)工程中GPS技術(shù)憑借其經(jīng)濟可靠性收到了大力推崇和青睞。在大區(qū)域高精度實時定位過程中，VRS RTK技術(shù)作為虛擬參考站GPS定位技術(shù)得以廣泛應(yīng)用。除了進行經(jīng)濟實時定位職位，VRS RTK技術(shù)還可以作為基礎(chǔ)控制工程中的測量技術(shù)，用以更改GPS數(shù)據(jù)，同時可以直接聯(lián)測VRS RTK基準站的坐標(biāo)。

4、結(jié)語

科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展對于工程測量技術(shù)的發(fā)展既是挑戰(zhàn)又是機遇，科學(xué)技術(shù)的不斷創(chuàng)新帶來了現(xiàn)代測量技術(shù)的不斷推陳出新，在大地測量以及工程測量領(lǐng)域廣泛應(yīng)用GPS、RTK、CORS等現(xiàn)代的數(shù)字化測繪技術(shù)，推動了測量技術(shù)的科學(xué)化以及自動化的發(fā)展進程。

參考文獻：

[1]張友銀. 淺談GPS測量技術(shù)及其在工程測量運用中的特點[J]. 中華民居(下旬刊),2013,09:307-308.

[2]蔡正凱,于海鋒. GPS RTK大地測量技術(shù)在公路中的應(yīng)用[J]. 科技風(fēng),2013,22:139.

篇5

關(guān)鍵詞：GPS技術(shù)；定位測量；地形測繪；應(yīng)用

引言

近年來，我國的經(jīng)濟水平和綜合實力得到顯著的提高，伴隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，地形測繪和地籍測量工作得到了國家的高度重視。要想得到精確的地形地理信息，就必須要保障地形測繪工作的順利發(fā)展，以便得到更加精確的數(shù)據(jù)，這給地形測繪工作帶來了嚴峻的挑戰(zhàn)。GPS技術(shù)的開發(fā)應(yīng)用有效地解決了這一難題，憑借其工作時間長、造價低、準確率高的特點得到了大部分研究人員和專家的認可，一時間成為了地形測繪工作中最主要的測量方式。

1、GPS概述

GPS技術(shù)最早是由美國研發(fā)成功的一種全球定位系統(tǒng)，并且發(fā)展成為全球范圍內(nèi)使用量最大的一種方法手段。簡單來說，GPS的衛(wèi)星星座一共由二十四顆星座構(gòu)成，其中的二十一顆屬于常用的工作衛(wèi)星，其余三顆用于準備時使用。在使用時，GPS系統(tǒng)主要由外空、地面掌控雷達和用戶安裝三大部分構(gòu)成，并且分別代表著GPS系統(tǒng)機構(gòu)、檢測系統(tǒng)以及信號傳收器。之所以GPS系統(tǒng)能夠得到世界范圍內(nèi)的廣泛認可，是因為其具備著精密度高、效果好的優(yōu)勢，能夠為授權(quán)用戶提供更加高效、精確、及時的空間、地理信息，大量應(yīng)用于農(nóng)業(yè)發(fā)展、地形測繪、軍事戰(zhàn)略部署、交通指揮等方面。在我們的現(xiàn)實生活中，GPS技術(shù)也得到了普遍的運用，在地形測量以及地籍測繪等方面發(fā)揮著不可逾越的作用。同樣，在水域環(huán)境的工程測量、海洋的開發(fā)、礦產(chǎn)資源的勘探等方面也不同程度的應(yīng)用到了GPS技術(shù)，由此可見GPS技術(shù)的重要地位。

2、GPS技術(shù)在地形測繪中的應(yīng)用原理

GPS技術(shù)之所以能夠在地形測量中得到大量的運用，完全是以其測量度非常精確的緣故，能夠?qū)崿F(xiàn)對空間地理位置的長時間、全面的實際測量，在經(jīng)過信息處理機構(gòu)的全面分析，進而對所測量的范圍進行精確的網(wǎng)絡(luò)定位。其次，GPS定位技術(shù)最大的優(yōu)點就是能夠進行全天候的工作，即便是遇到山地、水域環(huán)境等特殊的地段，也能夠進行實時、全面的測繪，極大的減少了容乃公測繪的危險與繁瑣工作量，實現(xiàn)遠距離的勘測。歸結(jié)其工作的原理，我們可以認為其是衛(wèi)星定位網(wǎng)絡(luò)、GPS傳送系統(tǒng)和地面連接設(shè)備構(gòu)成，在進行實際的勘測過程中，GPS運用定位系統(tǒng)對所需要測繪的地域進行經(jīng)緯度的三位測繪定位，在得到準確的位置信息和數(shù)據(jù)以后，通過衛(wèi)星系統(tǒng)對其地表形態(tài)以及間距差進行分析，然后將這一系列數(shù)據(jù)傳送給接收器，最后進行數(shù)據(jù)的分析、處理、計算，得出所測區(qū)域的形態(tài)、海拔、距離差等信息。相對來說，這種通過GPS技術(shù)進行地形測繪的方式，不僅僅具備了較高的精度，實施起來也比較方便。

3、在地形測繪中GPS技術(shù)的重要性

近些年來隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，城市的規(guī)劃以及建設(shè)用地不斷加劇，在城市化快速發(fā)展的背景下我國逐步對地籍地形的測量給予高度重視。由此，GPS技術(shù)在地形的測量以及城市規(guī)劃中得到了大量的應(yīng)用，并且發(fā)揮著越來越重要的作用。說道GPS技術(shù)在測量測繪工作中的重要性，我們可以從以下三個方面進行論述：①GPS技術(shù)不僅僅是一種勘測手段，還能夠?qū)κ澜绶秶鷥?nèi)的版塊活動動態(tài)進行掌控，以便能夠及時的對自然災(zāi)害進行預(yù)測和報警；②傳統(tǒng)的地形測繪方式需要使用大量的測量人員進行實地的勘測，而GPS技術(shù)能夠更加方便獲取相關(guān)地形信息和數(shù)據(jù)，不僅僅減少工作量，工作效率也得到了大幅的提升；③在地形勘測中應(yīng)用GPS技術(shù)，能夠減少野外復(fù)雜環(huán)境的實地勘測，使測量工作變得更加容易的同時有效地避免危險環(huán)境的勘測，提高勘測效率和精度。

4、GPS技術(shù)在地形測繪研究工作中的實際應(yīng)用

4.1GPS控制網(wǎng)的建立

在進行新地形的測量時，技術(shù)人員必須對所要測量的區(qū)域進行控制網(wǎng)的建立。在建立的過程中，為了避免不必要的測量誤差，可以根據(jù)工作項目對相關(guān)的技術(shù)測量人員進行級別劃分，然后技術(shù)人員再通過分級別的方式運用GPS技術(shù)，最后綜合建立測量范圍的控制網(wǎng)。其次，在選取設(shè)置方式時還可以采取分段的方式進行跟蹤測量和技術(shù)調(diào)整，將得到的大量相關(guān)數(shù)據(jù)進行分段式的檢驗核對，使具體操作更加簡便。

4.2野外實地地質(zhì)測繪

GPS技術(shù)在野外的實際地形勘測中同樣具備著很大的優(yōu)勢，能夠進行快速有效的進行測繪選址，能夠大幅減少技術(shù)人員深入戶外的勘測工作量，其次在那些地勢比較復(fù)雜的地段環(huán)境以及水域環(huán)境發(fā)揮著更加重要的作用。但是值得注意的是，GPS技術(shù)雖然具備一定程度的自動選址功能，但是出于選址結(jié)果更加精確方面的考慮，在進行智能選址時需要技術(shù)人員進行大量的分析考證以后方可確定，確保測量工作的順利完成。

4.3數(shù)據(jù)處理

在通過GPS定位系統(tǒng)采集到大量的相關(guān)數(shù)據(jù)以后，還需要GPS技術(shù)對數(shù)據(jù)信息進行有效地處理，其中最主要的就是對GPS網(wǎng)平差和求解基線向量坐標(biāo)差兩方面進行計算。如果不能求解坐標(biāo)差來分析詳細的數(shù)據(jù)信息，有效地處理好數(shù)據(jù)的產(chǎn)生差值，就無法實現(xiàn)周密準確的數(shù)據(jù)信息報告，最終導(dǎo)致測繪信息的誤差較大。簡單來說，這一系列的數(shù)據(jù)都必須通過GPS技術(shù)來獲得，然后再應(yīng)用GPS技術(shù)對獲得的信息進行全面、細致的分析，最后通過多種方式的分析、計算才能得出較為精確的地形地理信息。應(yīng)用技術(shù)進行上述工作在提高工作效率的同時，保障了分析計算的準確性。

4.4RTK定位技術(shù)

RTK技術(shù)又稱為實時動態(tài)定位技術(shù)，這是在GPS測量技術(shù)的基礎(chǔ)之上研發(fā)出的一種新型測量方式，被廣泛的應(yīng)用于公路工程。我們知道，在進行靜態(tài)定位或者準動態(tài)定位等方式的定位時，往往會受到數(shù)據(jù)處理滯后的限制，導(dǎo)致不能實現(xiàn)實時解算定位結(jié)果，也就無法進行觀測數(shù)據(jù)的實際校驗，導(dǎo)致觀測數(shù)據(jù)準確度難以保障，必要時還需進行重復(fù)的數(shù)據(jù)觀測，造成較大的工作量。要想解決這一難題，就必須要有效地延長觀測時間，保障觀測數(shù)據(jù)的有效性、可靠性，提高工作效率。而RTK系統(tǒng)正是由基準站和流動站組成，能夠建立實時的無線數(shù)據(jù)通訊，利用無線電傳輸設(shè)備來接受來自基準站上的實時觀測數(shù)據(jù)，再由流動站進行實時計算，顯示三維坐標(biāo)和測量精度，這樣就能得到實時的結(jié)算定位結(jié)果。應(yīng)用RTK動態(tài)定位技術(shù)，能夠在大范圍的工程項目中進行前端數(shù)據(jù)的實時采集、處理，徹底擺脫由于粗差所造成的返工現(xiàn)象，不僅僅提高了GPS技術(shù)的作業(yè)效率，還能夠?qū)?shù)據(jù)可靠性定位到厘米級。

5、結(jié)語

現(xiàn)如今，GPS技術(shù)正是由于其準確度高、效率高、成本低、實時性好、操作簡便等優(yōu)點而在地形測繪工作中得到大量的運用。但是，隨著科技的進步和城市化的發(fā)展，無論是城市建設(shè)以及國防建設(shè)等方面都對地形測繪研究提出了更高的要求，我們需要在GPS技術(shù)的基礎(chǔ)之上不斷地進行創(chuàng)新，研發(fā)出更加先進的技術(shù)和方式，有效地促進地質(zhì)測量的精確度和效率，實現(xiàn)自動化或者半自動化的地質(zhì)測量手段，確保國家地形測繪工作順利發(fā)展。

參考文獻

[1]蔣恒.淺談GPS技術(shù)在地形測繪中的應(yīng)用.《地球 》.2013年9期

篇6

關(guān)鍵詞：測繪技術(shù) 地籍測量

中圖分類號：P2 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2012）10（c）-0015-02

隨著GPS定位技術(shù)的出現(xiàn)和不斷發(fā)展完善，使測繪定位技術(shù)發(fā)生革命性的變化，為測繪工程提供新的技術(shù)手段和方法。長期以來用測角、測距、測水準為主體的常規(guī)測量方法，正在被一次性確定3維坐標(biāo)的、高速度的、高效率的、高精度的GPS定位儀器所代替。進入21世紀，GPS定位技術(shù)發(fā)展較快，GPS RTK測繪儀器的出現(xiàn)，GPS從靜態(tài)發(fā)展到動態(tài)，精度不斷提高，儀器越來越小，攜帶較方便。這就使測量工作從繁重的野外工作中解脫出來。儀器精度的提高。使得GPS定位儀器應(yīng)用范圍越來越廣泛。GPS定位儀器已廣泛應(yīng)用于公路工程測量、地籍測量、地質(zhì)工程測量等測繪工作中。

1 GPS RTK技術(shù)簡介

（1）GPS RTK（Real Time Kinematic）技術(shù)是載波相位實時動態(tài)差分GPS定位技術(shù)，GPS RTK技術(shù)是以載波相位測量與數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)相結(jié)合的載波相位測量為依據(jù)的時實動態(tài)差分測量技術(shù)。

（2）GPS RTK測量系統(tǒng)主要有GPS接收設(shè)備（分為基站和流動站設(shè)備）、無線電數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)（數(shù)據(jù)鏈）及支持實時動態(tài)差分的軟件3部分組成。

（3）具體測量過程為：在合適的參考點上設(shè)置好基準站，基準站連續(xù)接收GPS衛(wèi)星信號，并將基準站坐標(biāo)、觀測數(shù)據(jù)通過電臺實時發(fā)送到設(shè)置好的流動站用戶，一臺或多臺流動站接收機在接收GPS衛(wèi)星信號的同時，接收基準站傳來的數(shù)據(jù)，由軟件系統(tǒng)根據(jù)GPS相對定位的原理進行差分及平差處理，適時解算并顯示出流動站的三維坐標(biāo)及精度。

（4）誤差來源：多路徑誤差、信號干擾誤差、天線相位中心的誤差、接收機位置誤差等是影響GPS RTK技術(shù)觀測質(zhì)量的重要因素。注意選擇地形開闊、無反射面的控制點，遠離大面積的水面。選擇控制點遠離無線電發(fā)射源、雷達裝置、高壓電線等的干擾，可以減少信號干擾誤差。減少天線相位中心的變化誤差需及時進行天線檢驗校正。仔細地進行儀器操作，可以減少接收機的對中位置誤差。

2 RTK技術(shù)的優(yōu)點

（1）操作簡便，數(shù)據(jù)處理能力強。常規(guī)的水準儀測量、經(jīng)緯儀測量，要用筆現(xiàn)場記錄，并進行現(xiàn)場的限差計算。通常測站一人觀測，一人記錄。GPS RTK儀器只需一人操作儀器，測量只要設(shè)置限差就可以對數(shù)據(jù)自動地進行取舍和記錄。測量結(jié)果可以直接導(dǎo)入計算機，操作方便。

（2）作業(yè)效率高，作業(yè)人員少。常規(guī)的經(jīng)緯儀、全站儀等儀器，測量時要經(jīng)常搬站，完成任務(wù)通常需要3、4人一起工作。GPS RTK測量在一般情況下，需一人操作幾秒鐘就可測的坐標(biāo)值。在平坦地區(qū)，一次可測完半徑為3.5～7 km的測區(qū)范圍。在山區(qū)可設(shè)中轉(zhuǎn)站，降低搬站次數(shù)，提高工作效率。

（3）與傳統(tǒng)測量比較，作業(yè)條件要求減少。傳統(tǒng)測量要求測站點需要相互通視，要求觀測條件比較苛刻。GPS RTK受通視條件、能見度、氣候、季節(jié)等因素影響小，適于全天候作業(yè)。

（4）作業(yè)自動化、集成化程度高、使用范圍廣。GPS RTK因其獨有特點，在控制測量、公路工程測量、地籍測量、礦山測量、地形圖測量施工放線測量均可獨立完成。

（5）定位精度高，數(shù)據(jù)可靠，沒有誤差積累。常規(guī)測量工作中，作業(yè)往往都是連續(xù)的，誤差一站一站的積125累下去。GPS RTK測量是獨立設(shè)點的，不會有誤差積累。測量過程是自動進行，沒有人為因素造成的錯誤，測量數(shù)據(jù)比較可靠穩(wěn)定。

3 地籍測繪的精度要求

3.1 地籍控制測量精度要求

地籍控制測量必須遵循從整體到局部，由高級到低級分級控制（分級布網(wǎng)，但也可越級布網(wǎng)）的原則。地籍控制測量分為基本控制測量和地籍控制測量兩種。基本控制測量分一、二、三、四等，可布設(shè)相應(yīng)等級的三角網(wǎng)（鎖）、測邊網(wǎng)、導(dǎo)線網(wǎng)和GPS網(wǎng)等。在基本控制測量的基礎(chǔ)上進行地籍控制測量工作，分為一、二級，可布設(shè)為相應(yīng)級別的三角網(wǎng)、測邊網(wǎng)、導(dǎo)線網(wǎng)和GPS網(wǎng)。

地籍平面控制測量坐標(biāo)系統(tǒng)盡量采用國家統(tǒng)一坐標(biāo)系統(tǒng)，條件不具備的地區(qū)，可采用地方坐標(biāo)系或任意坐標(biāo)系。精度指標(biāo)是GPS網(wǎng)技術(shù)設(shè)計的一個重要的量化指標(biāo)，它的大小將直接影響GPS網(wǎng)的布設(shè)方案、觀測計劃以及觀測數(shù)據(jù)的處理方法。地籍控制測量的精度是以界址點的精度和地籍圖的精度為依據(jù)而指定的。根據(jù)《地籍測量規(guī)范》規(guī)定，地籍控制點相對起算點中誤差不超過±0.05 m。

3.2 地籍碎部測量精度要求

地籍碎部測量即界址點和地物點坐標(biāo)、地類要素的獲取，包括定境界線，土地權(quán)屬界址線和界址點，房屋及其他構(gòu)筑物的實地輪廓，鐵路、公路、街道等交通線路，海岸、灘涂等主要水工設(shè)施的測繪。界址點是界址線或邊界線的空間或?qū)傩缘霓D(zhuǎn)折點，而界址點坐標(biāo)是在某一特定的坐標(biāo)系中利用測量手段獲取的一組數(shù)據(jù)，即界址點地理位置的數(shù)學(xué)表達。界址點坐標(biāo)的精度，可根據(jù)測區(qū)土地經(jīng)濟價值和界址點的重要程度來加以選擇。在我國。考慮到地域之廣大和經(jīng)濟發(fā)展不平衡，對界址點精度的要求也應(yīng)有不同的等級。

4 GPS地籍控制網(wǎng)的建立

4.1 布網(wǎng)原則與觀測方案的擬定

地籍控制測量就是測設(shè)地籍基本控制點和地籍圖根控制點，是為開展初始土地登記、建立基礎(chǔ)地籍資料、以及日常地籍的動態(tài)管理而布設(shè)的平面測量控制。根據(jù)國家土地局頒布的《城鎮(zhèn)地籍調(diào)查規(guī)程》要求，地籍平面控制網(wǎng)可布設(shè)為二、三、四等三角網(wǎng)、三邊網(wǎng)及邊角網(wǎng)，一、二級小三角網(wǎng)（鎖），一、二級導(dǎo)線網(wǎng)及相應(yīng)等級的GPS網(wǎng)，并且各等級地籍平面控制網(wǎng)點，根據(jù)城鎮(zhèn)規(guī)模均可作為首級控制。利用GPS技術(shù)進行地籍控制，沒有常規(guī)三角網(wǎng)（鎖）布設(shè)時要求近似等邊。

4.1.1 基準設(shè)計

GPS網(wǎng)的基準包括網(wǎng)的位置基準、方向基準和尺度基準。而網(wǎng)的基準的確定是通過網(wǎng)的整體平差計算來實現(xiàn)。GPS網(wǎng)的基準設(shè)計，一般主要是指確定網(wǎng)的位置基準問題。確定網(wǎng)的位置基準，可選網(wǎng)中一點的坐標(biāo)值并加以固定或給以適當(dāng)?shù)臋?quán)，或者網(wǎng)中的點均不固定，通過自由網(wǎng)偽逆平差或穩(wěn)擬平差，來確定網(wǎng)的位置基準。這種以最小約束法進行GPS網(wǎng)的平差，對網(wǎng)的定向與尺度沒有影響，平差后網(wǎng)的方向和尺度以及網(wǎng)的相對精度都是相同的，但網(wǎng)的位置及點位精度卻不相同。在網(wǎng)中選若干點的坐標(biāo)值并加以固定，或者選網(wǎng)中若干點的坐標(biāo)值并加以固定，或者選網(wǎng)中若干點的坐標(biāo)值并給以適當(dāng)?shù)臋?quán)，在確定網(wǎng)的位置基準的同時，將對GPS網(wǎng)的方向和尺度產(chǎn)生影響，其影響程度與約束條件的多少及所取觀測值的精度有關(guān)。

4.1.2 選點與觀測方案的擬定

由于GPS測量觀測站之間不要求相互通視，而且網(wǎng)的圖形結(jié)構(gòu)也比較靈活，所以，選點工作遠較經(jīng)典控制測量的選點工作簡便。但由于點位的選擇對于保證測量結(jié)果具有重要意義，所以，在選點工作開始之前，應(yīng)充分收集和了解有關(guān)測區(qū)的地理情況以及原有側(cè)t標(biāo)志點的分布及保持情況，以便確定適宜的觀測站的位置。所選之點應(yīng)對空通視，遠離大功率電視塔、微波站、高頻大功率雷達和發(fā)射天線等，遠離大面積水域，玻璃幕墻，點位盡量不選在斜坡上，并且要便于觀測和加密發(fā)展，交通方便的地方。

用GPS建立地籍測量控制網(wǎng)，點間不必都通視，每個點有兩個方向通視就可，少數(shù)點一個方向通視也可以。點間距離可長可短，不必顧及圖形結(jié)構(gòu)，一個GPS網(wǎng)，其最短邊可為600～1000 m，長邊可達20～30 km。點位應(yīng)從實際出發(fā)，以使用方便為原則。

4.2 觀測數(shù)據(jù)的處理方法

4.2.1 觀測數(shù)據(jù)的預(yù)處理

GPS數(shù)據(jù)預(yù)處理是對原始觀測數(shù)據(jù)進行編輯、加工與整理，分流出各種專用的信息文件，為進一步的平差計算做準備。從原始記錄中，通過解碼將各項數(shù)據(jù)分類整理，剔除無效觀測值和信息，形成各種數(shù)據(jù)文件，如星歷文件、觀測文件和測站信息文件等，然后進行觀測數(shù)據(jù)的平滑、濾波、周跳探測、載波相位觀測值的修復(fù)以及對觀測值進行各項必要的改正。觀測成果的外業(yè)檢核是確保外業(yè)觀測質(zhì)量，實現(xiàn)預(yù)期定位精度的重要環(huán)節(jié)，所以當(dāng)觀測任務(wù)結(jié)束后，必須在測區(qū)及時對外業(yè)的觀測數(shù)據(jù)質(zhì)量進行檢核和評價，以便及時發(fā)現(xiàn)不合格的成果，并根據(jù)情況采取淘汰或重測、補測措施。同步邊觀測數(shù)據(jù)的檢核，主要指觀測數(shù)據(jù)的剔除和觀值的殘差之差。主要是由觀測值的偶然誤差和系統(tǒng)誤差殘余部分的影響與數(shù)據(jù)處理中所采用的模型密切相關(guān)。殘差分析，主要是試圖將觀測值中的偶然差分離出來。

應(yīng)用GPS技術(shù)進行地籍控制測量，首先對原始觀測數(shù)據(jù)進行預(yù)處理，解算出各基線向量，然后對同步邊觀測數(shù)據(jù)檢核、重復(fù)觀測邊的檢核以及環(huán)閉合差的檢核，并且三種檢核均應(yīng)滿足設(shè)計書和現(xiàn)行GPS測量規(guī)范的精度指標(biāo)要求。

4.2.2 測量數(shù)據(jù)的后處理

預(yù)處理完畢，根據(jù)預(yù)處理所獲得的標(biāo)準化數(shù)據(jù)文件，便可進行觀測數(shù)據(jù)的平差計算。以所有獨立基線組成閉合圖形，以三維基線向量及其相應(yīng)方差協(xié)方差作為觀測信息，以一個點的WGS-84系三維坐標(biāo)作為起算依據(jù)，進行GPS網(wǎng)的三維無約束平差。在無約束平差確定的有效觀測量基礎(chǔ)上，在國家坐標(biāo)系或城市坐標(biāo)系下進行二維約束平差。當(dāng)只有一個國家點作為起算點時，可建立地方坐標(biāo)系。在建立獨立的地方坐標(biāo)系時，若測區(qū)的平均高程超過一定數(shù)量，則以這個平均高程面作為坐標(biāo)的投影面，測區(qū)離3'帶中央子午線較遠時，應(yīng)選取通過測區(qū)中心的子午線作為坐標(biāo)系的中央子午線。

4.2.3 觀測數(shù)據(jù)的誤差分析

在建立GPS地籍控制網(wǎng)時，影響控制網(wǎng)精度的主要因素是觀測數(shù)據(jù)的精度，而影響觀測數(shù)據(jù)精度的主要誤差來源可分為：（1）與信號傳播有關(guān)的誤差。（2）與信號傳播有關(guān)的誤差。（3）與接收設(shè)備有關(guān)的誤差以及地球自轉(zhuǎn)、相對論效應(yīng)等影響所造成的其它誤差。

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關(guān)鍵詞：GPS技術(shù)；地籍測繪；GPS 技術(shù)應(yīng)用探討

全球定位系統(tǒng)，把衛(wèi)星作為控制點，并掌握瞬時坐標(biāo)，對GPS衛(wèi)星和接收天線之間的距離進行觀測，確定使用者接收機相對及絕對的位置。GPS在觀測站之間不用進行通視的工作，且具有觀測時間短、精準度高的特點，進行靜態(tài)定位的實踐被縮減到幾十分鐘，動態(tài)的定位僅需要1-2分鐘。因此，GPS定位所使用的儀器與傳統(tǒng)儀器進行比較，GPS定位系統(tǒng)具有更高的自動化程度，可以全天候作業(yè)。

一、GPS技術(shù)在地籍測繪中應(yīng)用的優(yōu)勢

（一）運行的效率較高

在地形不復(fù)雜的環(huán)境下，測量半徑小于五千米的地區(qū)，只需要在地籍測繪中使用一次GPS技術(shù)便可以順利的完成測量工作。傳統(tǒng)測繪的方式與GPS技術(shù)相比，GPS技術(shù)在地籍測繪中減少了一定的勞動力，提高了工作效率，降低了工作中勞動的強度，并且也節(jié)省了地籍測繪工作的費用。

GPS技術(shù)可以精準的定位，在數(shù)據(jù)的測量時更加可靠準確，沒有誤差的累計。其中，在一定條件下，RTK技術(shù)的應(yīng)用，可以把誤差降到厘米內(nèi)。GPS技術(shù)在應(yīng)用時，沒有過多的要求，只需要電磁波通視便可以進行，受外界干擾因素較少。GPS定位系統(tǒng)具有更高的自動化程度。

（二）廣泛的應(yīng)用

使用GPS技術(shù)進行測量時，因為與控制點不需要進行通視，所以可以降低控制點的選取要求。在地籍測繪中，GPS技術(shù)由于其速度較快、布點靈活及可以全天候的工作模式，被廣泛應(yīng)用。

（三）測量誤差小

進行地籍調(diào)查的工作時，也需要進行地籍細部的測量，是為了減少調(diào)查地區(qū)數(shù)據(jù)的誤差。在地籍調(diào)查時，對界址點的誤差進行了明確的規(guī)定，這樣，GPS技術(shù)又有的高精準度便滿足了誤差規(guī)定的要求。

二、GPS技術(shù)在地籍測繪的主要應(yīng)用

GPS技術(shù)由于其具有速度快、精準度高及全天候工作的特點，不僅被廣泛的應(yīng)用到地籍測繪中，同時也使測繪工作中產(chǎn)生了巨大的改變。

（一）GPS技術(shù)在地籍控制測繪工作中的應(yīng)用

在地籍控制測繪的工作中，應(yīng)用了GPS技術(shù)，這種技術(shù)選取出的控制點需要與GPS點相符，不需要兩點之間的同時，所以也不需要增設(shè)和測量常規(guī)的三角網(wǎng)的對角線。

1、地質(zhì)控制網(wǎng)的測量

在進行地籍測繪時，需要測量全測區(qū)的工作，為地籍圖和數(shù)據(jù)的采集打好基礎(chǔ)。進行地籍控制的精度測量時需要根據(jù)視界址點及地籍圖進行，不超過測量規(guī)范所規(guī)定的誤差。在地籍測繪的控制測量工作中，主要包括基本控制的測量及地籍控制的測量。地籍控制的測量需要根據(jù)基本控制測量為基礎(chǔ)。每種測量都需要設(shè)置相應(yīng)的等級側(cè)邊及GPS網(wǎng)。

2、地籍控制的建立

地籍測繪控制測量的過程是基地地籍圖的基本控制點和根控制點設(shè)定的過程。GPS網(wǎng)在設(shè)計時需要注意方向、位置和尺度。GPS網(wǎng)在選點時對空需要通視，可以不受電磁波傳遞的影響。對空通視不要求任意兩點通視，只需要一點或者兩個方向的點同時即可。在設(shè)點時需要遠離雷達、電視塔等具有信號干擾的地點。

3、觀測數(shù)據(jù)的處理

在進行數(shù)據(jù)的預(yù)處理后，可以在進行觀測數(shù)據(jù)平差的計算時，把獲得數(shù)據(jù)的標(biāo)準值作為計算的基礎(chǔ)。

（二）GPS技術(shù)在土地測量工作中的應(yīng)用

由于GPS測量具有不同通視的特點，所以在控制點選取范圍更加的廣泛，GPS網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)在精度影響上也比較小。所以GPS技術(shù)便滿足了在城鎮(zhèn)地籍調(diào)查的規(guī)范中，要求誤差在五厘米范圍的規(guī)定。

（三）GPS技術(shù)在土地勘測定界工作中的應(yīng)用

在勘測定節(jié)點審核合格后，會被作為地籍調(diào)查和土地登記證辦理的依據(jù)。在進行勘測定界的工作時，規(guī)定了征用精度及土地整理等內(nèi)容。例如臨界線和界址線與相鄰的地物在距離誤差上小于十厘米。在勘測定界處期，常規(guī)的測量儀器精準度不高且觀測的范圍小易受到外界因素的影響，不具有自動化的特點，工作勞動強度高。但隨著GPS技術(shù)的應(yīng)用，便很好的解決了這些問題，提高了測量的精準度及效率，并保證勘測定界成果的準確性。

總結(jié)：隨著GPS技術(shù)逐漸的應(yīng)用，給測繪行業(yè)帶來了一定的技術(shù)改革。GPS技術(shù)具有一定的優(yōu)勢，并且這些優(yōu)勢都可以運用到地籍測繪的工作中。隨著GPS技術(shù)不斷的成熟，在數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓δ苌弦苍诓粩嗟倪M步，并且在數(shù)據(jù)傳輸中在可靠性、穩(wěn)定性及抗干擾性上也有了巨大的改進。數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆秶粩嗟臄U大，也使軟件系統(tǒng)在解算能力上有了一定的提高，所以，在地籍測繪工作中，GPS技術(shù)的發(fā)展空間會更加廣闊。

參考文獻：

[1]張華平，孫立恒，熊艷華.CORS 技術(shù)在農(nóng)村地籍測量中的應(yīng)用[J].江西煤炭科技，2011（4）.

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關(guān)鍵詞：GPS技術(shù)建筑變形 監(jiān)測

中圖分類號：P228.4文獻標(biāo)識碼： A 文章編號：

前言

隨著科學(xué)技術(shù)的進步和對變形監(jiān)測的要求的不斷提高，變形監(jiān)測技術(shù)也在不斷地向前發(fā)展。GPS技術(shù)由于具有定位速度快、全天候、自動化、測站之間無需通視、可同時測定點的三維坐標(biāo)及精度高等特點，對經(jīng)典大地測量以及地球動力學(xué)研究的諸多方面產(chǎn)生了極其深刻的影響，在工程及災(zāi)害監(jiān)測中的應(yīng)用也越來越廣泛。

一、GPS 在變形監(jiān)測中的應(yīng)用現(xiàn)狀

經(jīng)過近十年的迅速發(fā)展,GPS觀測邊長相對精度已經(jīng)能夠達到10-9,比傳統(tǒng)大地測量精度提高了3個量級。GPS 技術(shù)在變形監(jiān)測方面主要應(yīng)用于以下領(lǐng)域:

1利用GPS 技術(shù)解決了常規(guī)觀測中需要多種觀測的問題,觀測結(jié)果能充分反映滑坡的全方位活動性,是監(jiān)測滑坡變形、掌握滑坡發(fā)育規(guī)律的切實可行的技術(shù);2利用GPS 技術(shù)可對大型建筑物位移實時監(jiān)測,具有受外界影響小、自動化程度高、速度快、精度較高等優(yōu)點,可以全天候測量被測物體各測點的三維位移變化情況,找出被測物體三維位移的特性規(guī)律,為大型建筑物的安全營運、維修養(yǎng)護提供重要的參數(shù)和指導(dǎo);

3利用GPS 精密定位技術(shù)不僅可以滿足水庫大壩外觀變形監(jiān)測工作的精度要求,而且有助于實現(xiàn)監(jiān)測工作的自動化。

4 GPS 技術(shù)還應(yīng)用于地面、海上勘探平臺及高層建筑物等的沉陷觀測中。

二、GPS技術(shù)應(yīng)用的優(yōu)點

1自動化程度高

用GPS接收機進行測量時,僅需一人將天線準確地安置在測站上,兩側(cè)天線高,接通電源,啟動接收單元,儀器即自動開始工作。在結(jié)束測量時,只需關(guān)閉電源,受接收機便完成野外數(shù)據(jù)采集。若在一個測站上需要作長時間的連續(xù)測量,還可實行無人值守的數(shù)據(jù)采集,通過數(shù)據(jù)傳輸,將所采集的定位數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)處理中心,實現(xiàn)自動化的GPS測量和計算。

2定位精度高

短距離(15公里以內(nèi))精度可達毫米級,中、長距離(十幾公里甚至幾百公里)相對精度可達到10.7～10.8?，F(xiàn)在大型建筑物、構(gòu)筑物變形監(jiān)測,在采用特殊的觀測措施、精密星歷和適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)處理模型和軟件后,平面精度可達亞毫米級,高程精度可穩(wěn)定在1mm左右。

3可以實現(xiàn)全天候的實時動態(tài)觀測

實時動態(tài)(Real Time Kinematic,簡稱RTK)測量技術(shù),是以載波相位觀測量為根據(jù)的實時差分GPS(RTD GPS)測量技術(shù),它是GPS測量技術(shù)發(fā)展中的一個新突破。該技術(shù)可通過實時計算定位結(jié)果,便可監(jiān)測基準站與用戶站觀測成果的質(zhì)量和解算結(jié)果的收斂情況,從而可實時地判定解算結(jié)果是否成功。應(yīng)用GPS定位、導(dǎo)航,不受天氣的影響,可以全天候地工作。這一特點保證了變形監(jiān)測的連續(xù)性和自動化。對于巨型水庫大壩、重要精密的構(gòu)筑物等,需要實時掌握其穩(wěn)定狀態(tài),采用GPS技術(shù)進行實時動態(tài)監(jiān)測,是非常有效的。

4可消除或削弱系統(tǒng)誤差的影響

在變形監(jiān)測中我們關(guān)注的是兩期的變形量,而不是變形監(jiān)測點本身的坐標(biāo)。兩期變形監(jiān)測中所含的共同的系統(tǒng)誤差雖然會分別影響兩期的坐標(biāo)值,但卻不會影響所求得的變形量。即在變形監(jiān)測中,接收機天線的對中誤差、正平誤差、定向誤差、量取天線高的誤差等并不會影響變形監(jiān)測的結(jié)果,只要天線在監(jiān)測過程中能保持固定不動即可。

5可直接用大地高進行垂直變形測量

由于GPS定位系統(tǒng)測定的是大地高,而在垂直位移監(jiān)測中我們關(guān)注的只是高程變化因而完全可以在大地高系統(tǒng)中進行監(jiān)測。目前IGS提供的精密星歷足以保證大地高系統(tǒng)的穩(wěn)定性,從而避免在高程系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換過程中精度的損失。

6應(yīng)用前景廣闊

由于GPS技術(shù)不僅具有以上優(yōu)點,而且具有全球、無誤差積累等優(yōu)點。使觀測工作效率大大提高,同時也節(jié)省了大量的人力和物力。因此,GPS定位技術(shù)在變形監(jiān)測中迅速得到了推廣,成為一種新的很有前途的變形監(jiān)測方法。

三、GPS變形監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展趨勢

全球定位系統(tǒng)GPS經(jīng)過近十年的迅速發(fā)展成熟,它可以用比較低的投入就能達到比較滿意的觀測精度。目前GPS觀測邊長相對精度已經(jīng)能夠達到10 - 9的相對精度,比傳統(tǒng)大地測量精度提高了三個量級,短邊和點位精度也達到毫米級。 GPS技術(shù)在變形監(jiān)測方面主要是應(yīng)用于以下幾個領(lǐng)域:

1滑坡變形監(jiān)測,利用GPS技術(shù)解決了常規(guī)觀測中需要多種觀測的問題,觀測結(jié)果能充分反應(yīng)滑坡的全方位活動性,對監(jiān)測滑坡變形、掌握滑坡發(fā)育的規(guī)律切實可行;

2大型構(gòu)筑物位移實時監(jiān)測,該技術(shù)具有受外界影響小、自動化程度高、速度快、精度較高等優(yōu)點,可以全天候測量被測物體各測點的三維位移變化情況,找出被測物體三維位移的特性規(guī)律,為大型建筑物的安全營運、維修養(yǎng)護提供重要的參數(shù)和指導(dǎo)作用。

3水庫大壩外觀變形監(jiān)測,GPS精密定位技術(shù)不僅可以滿足大壩變形監(jiān)測工作的精度要求,而且更有助于實現(xiàn)監(jiān)測工作的自動化。另外,GPS技術(shù)還用于地面沉陷、海上勘探平臺沉陷及高層建筑物等的沉陷觀測。因此,可以說GPS技術(shù)在工程變形監(jiān)測系統(tǒng)、工程施工的自動控制系統(tǒng)是未來應(yīng)用研究的重要方向之一。

另外GPS與INSAR集成組合產(chǎn)生了GPS/ INS系統(tǒng),實現(xiàn)了兩者的優(yōu)勢互補,從離散點位測定進入到四維形變場( x,y,z,t)的整體動態(tài)精確測定,不僅使GPS變形監(jiān)測技術(shù)范圍更加廣闊,還使大地測量學(xué)又派生了一個新的分支——“影像大地測量學(xué)(Imageodesy) ”?，F(xiàn)在GPS監(jiān)測技術(shù)不僅可以應(yīng)用于水庫大壩、各種滑坡的外觀形變監(jiān)測等精密形變監(jiān)測中,而且現(xiàn)在GPS等空間測地技術(shù)已經(jīng)開始研究板塊運動、亞板塊運動等問題,這在過去是不敢想象的。GPS等空間測地技術(shù)的應(yīng)用大范圍、整體性地進行地殼運動觀測,將使地殼形變觀測在空間域的控制能力和分辨能力極大地提高,這給GPS等大型工程的變形監(jiān)測發(fā)展帶來了新的機遇,也為推進高精度變形監(jiān)測的研究注入了新的活力。

在1993年Rock Santerre和Gerhard Beutler還提出了一機多天線概念,但是這種想法只是改進接收機內(nèi)部結(jié)構(gòu),是不能降低硬件設(shè)備的費用,而且天線的數(shù)量非常有限。所謂一機多天線就是一個GPS接收機與多個簡單的GPS天線連接,只用一個接收機處理各天線接收傳送下來的GPS觀測信號。1999年DingXL提出了另一種完全不同的一機多天線的思想并成功研制了一機多天線GPS變形監(jiān)測系統(tǒng)，既不改變目前已有的GPS接收機結(jié)構(gòu),而通過一個附加的GPS信號分時器來實現(xiàn)一機多天線。這一思想在設(shè)計上是多天線陣列與接收機的連接使用一個時分單通連接開關(guān)即GPS多天線轉(zhuǎn)換開關(guān)GMS(GPSMulti antenna Switch)能與任意多個GPS天線相連,由于GMS從一天線轉(zhuǎn)換置下一天線在返回到該天線時,接收機記錄數(shù)據(jù)表現(xiàn)為失鎖,同時這種轉(zhuǎn)換是瞬時完成的當(dāng)監(jiān)測區(qū)域不大時,重捕獲的時間只需數(shù)秒,所以在兩根天線之間轉(zhuǎn)換時,應(yīng)作為一個采樣歷元的間隔停留,以便處理軟件識別和區(qū)分來自不同天線的數(shù)據(jù)。當(dāng)實踐證明,采用一機多天線GPS系統(tǒng),不僅大大節(jié)省硬件設(shè)備費用的投入,而且能夠有效地應(yīng)用于局部變形監(jiān)測之中。

結(jié)束語

GPS 技術(shù)應(yīng)用于變形監(jiān)測領(lǐng)域,已經(jīng)有了廣闊的空間,但是目前的高精度的GPS 數(shù)據(jù)處理軟件的專業(yè)化太強,需要很高的專業(yè)技術(shù),在普通的應(yīng)用中有很大的限制。因此,GPS 定位技術(shù)作為一種新的很有前途的變形監(jiān)測方法,它的發(fā)展空間還很大,將會越來越趨向于自動化、智能化、經(jīng)濟化等。

參考文獻

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[2] 吳江淮. 建筑物靜態(tài)變形監(jiān)測數(shù)據(jù)分析與處理[D]. 同濟大學(xué) 2007

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關(guān)鍵詞：低信噪比；GPS；室內(nèi)環(huán)境；高靈敏度

Abstract: The essence of the indoor environment GPS positioning technology is low SNR signal processing problems, this paper introduces the weak GPS signal acquisition, weak GPS signal code tracking, indoor environment position solution and auxiliary GPS positioning these GPS positioning technology in the indoor environment, and does some main the acquisition algorithm for GPS signal by computer simulation, puts forward some key technical improvement methods, and finally gives a high sensitivity GPS software receiver design scheme.

Key words : low signal to noise ratio; GPS; indoor environment; high sensitivity

中圖分類號: P228.4文獻標(biāo)識碼:A文章編號：2095-2104（2012）

1．引言

室內(nèi)環(huán)境GPS 定位與導(dǎo)航技術(shù)的研究實質(zhì)上是圍繞室內(nèi)環(huán)境下微弱GPS信號捕獲、跟蹤、處理及其應(yīng)用展開的，室內(nèi)環(huán)境GPS 應(yīng)用技術(shù)與接收機的弱信號捕獲和跟蹤能力、定位速度、定位精度、信號處理等方面的技術(shù)創(chuàng)新密切相關(guān)。室內(nèi)環(huán)境GPS 應(yīng)用技術(shù)的豐富內(nèi)涵與巨大的實用價值吸引了許多科研機構(gòu)及相關(guān)單位的關(guān)注，室內(nèi)環(huán)境的導(dǎo)航和定位技術(shù)已經(jīng)成為GPS研究界的一個研究熱點。因此，開展高精度GPS室內(nèi)定位技術(shù)對于實現(xiàn)室內(nèi)環(huán)境下的高精度GPS導(dǎo)航定位，擴展GPS技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域具有重要意義。

2．微弱GPS 信號捕獲技術(shù)

室內(nèi)環(huán)境弱GPS信號捕獲技術(shù)是指通過算法來提高接收機的處理增益，使其能夠捕獲一般GPS 接收機所不能捕獲的弱GPS信號，是高靈敏度GPS技術(shù)的核心。有兩個因素限制積分累積時間，其一是GPS 信號存在相位反轉(zhuǎn)情況，一般捕獲方法其積分累積時間不能超過20ms；其二是本地接收機時鐘頻率和收到的GPS信號頻率不匹配，并且積分時間的增加將大大增加需要搜索的多普勒頻點數(shù)，這也限制了積分時間。

2.1 相關(guān)累積和非相關(guān)累計

GPS 信號的捕獲過程就是一個在多普勒頻點和偽碼相位延遲上的二維搜索過程，當(dāng)累積結(jié)果大于設(shè)定的門限就表示捕獲成功，反之表明捕獲失敗。常用的改善檢測統(tǒng)計量信噪比的方法有相干積分和非相干積分。由于C/A 碼的周期是1ms，把每個C/A 碼周期的處理結(jié)果直接進行累加稱為非相關(guān)累計，通過這種方法其檢測統(tǒng)計量信噪比可以得到提升。但是，非相關(guān)累計存在所謂的“平方損失”，使信噪比的改善效果大打折扣。相關(guān)累積的方法是對輸入的信號按C/A 碼長度進行分段并對應(yīng)疊加，形成1 個C/A 碼周期長度的疊加信號，再做相關(guān)卷積。相關(guān)累積能夠顯著提高信噪比，但是，相關(guān)累積時間不能太長，原因有二：第一，由于GPS 的導(dǎo)航電文每20ms可能發(fā)生比特翻轉(zhuǎn)，在尚未確定比特起始位置時，相干累積時間不能超過20ms；第二，相關(guān)累積的結(jié)果乘有系數(shù)因子為：sin(πfT)/( πfT)，其中f 是接收信號載波與本地載波的頻率差值。在f 一定的情況下，增大T 會導(dǎo)致函數(shù)值變小，相關(guān)值衰減會更嚴重。為了能檢測到相關(guān)峰，必須將相關(guān)峰的衰減限制在可容忍的范圍內(nèi)，在滿足這個前提下增大相關(guān)累積時間T，就意味著要將實際頻差f 控制在更小的范圍內(nèi)，這樣就必須縮小頻域搜索的步長，在頻域搜索范圍不變的情況下，就必須增加頻域搜索次數(shù)，最終會大大延長搜索時間。在相關(guān)累積時間T 的選擇上，處理增益的提高與搜索時間很難兼顧。通常情況下我們可以采用相關(guān)累積結(jié)合非相關(guān)累計的方法來對GPS 信號進行捕獲。通過相關(guān)累積結(jié)合非相關(guān)累計的方法可以使GPS 信號的信噪比得到一定的改善同時也可以在一定程度上克服相關(guān)累積和非相關(guān)累計的缺點。

2.2 估計導(dǎo)航數(shù)據(jù)最佳組合的圓周相關(guān)法

圓周相關(guān)算法很適合軟件接收機，基本過程為：對1ms輸入數(shù)據(jù)尋找C/A 碼的起始點，采樣頻率為5MHz，輸出信號的中心頻率為1.25MHz，獲取方法必須保證在10KHz頻率范圍內(nèi)實現(xiàn)信號搜索，以覆蓋多普勒頻率，因此搜索的頻率范圍為1250±10KHz，分辨率是1 KHz，產(chǎn)生21 個頻率分量。用Matlab 對圓周相關(guān)算法進行仿真，得到GPS 信號捕獲結(jié)果如圖1 和圖2 所示，從圖1 中我們可以判斷出，最大相關(guān)峰值出現(xiàn)在3169 點處，該點為C/A 碼的起始點。從圖2 可以看出，最高的峰值出現(xiàn)在第15 個頻率點上。從仿真圖可以看出，圓周相關(guān)算法能夠很好的完成GPS 信號C/A 碼的捕獲工作。但圓周相關(guān)算法對弱信號的捕獲效果不是很明顯，通常情況下可以增加數(shù)據(jù)長度，在圓周相關(guān)算法基礎(chǔ)上，采用相關(guān)累積和非相關(guān)累積的方法來提高信噪比。

2.3 差分相關(guān)捕獲算法

相干累加方法的累加時間選擇問題和非相干累加方法的“平方損失”問題，導(dǎo)致它們在低信噪比應(yīng)用中存在比較大的局限性。而差分相關(guān)捕獲算法則能較好地解決上述兩個問題，既能明顯改善檢測統(tǒng)計量的信噪比，又不會顯著增長捕獲時間。與相干累加相比，差分相關(guān)捕獲算法中“差分”的處理使得算法對導(dǎo)航電文的比特翻轉(zhuǎn)不敏感，差分后的“累加”使算法對相干累加時間長度的要求降低，從而對頻差容忍度較高，捕獲時間不會顯著增長。另外，差分相關(guān)捕獲算法中相鄰樣點的噪聲共軛相乘，對噪聲的放大相對較小。因此，差分相關(guān)捕獲算法對GPS 弱信號有較好的捕獲效果。用Matlab對差分相關(guān)算法的捕獲率進行了仿真，在仿真過程中設(shè)定恒虛警率為10-4。圖3 為捕獲率隨載噪比變化曲線，圖4 為捕獲率隨累加次數(shù)變化曲線。

從圖3 中可以看到：隨著載噪比的增高，捕獲率迅速提高，并且差分相關(guān)捕獲設(shè)置門限方式在低噪比30dBHz 就有90%的捕獲率，在32dBHz 就有接近1 的捕獲率。從圖4 可以看到：捕獲率隨累加次數(shù)增加而單調(diào)上升，在累加次數(shù)在28 次時，捕獲率達到99%以上，此時性能已經(jīng)比較令人滿意了。

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關(guān)鍵詞: GPS測繪工程測量；應(yīng)用

中圖分類號：K826.16 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：

GPS 技術(shù)的出現(xiàn)，對測繪界來說無疑是一場技術(shù)革命。隨著全球定位系統(tǒng)（GPS）技術(shù)的快速發(fā)展，RTK（Real Time Kinematic）測量技術(shù)也日益成熟，RTK 測量技術(shù)逐步在測繪中得到應(yīng)用。RTK 測量技術(shù)因其精度高、實時性和高效性，使得其在測繪中的應(yīng)用越來越廣。GPS RTK 技術(shù)在測量中的應(yīng)用，使測量方法發(fā)生了質(zhì)的變化，真正實現(xiàn)了測量的單兵作業(yè)，經(jīng)濟效益是相當(dāng)可觀的。

1、RTK 技術(shù)概述

實時動態(tài)（RTK） 測量系統(tǒng)，是GPS 測量技術(shù)與數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)的結(jié)合，是GPS測量技術(shù)中的一個新突破。RTK 測量技術(shù)是以載波相位觀測量為根據(jù)的實時差分GPS 測量技術(shù)，其基本思想是： 在基準站上設(shè)置1 臺GPS 接收機，對所有可見GPS 衛(wèi)星進行連續(xù)地觀測，并將其觀測數(shù)據(jù)通過無線電傳輸設(shè)備，實時地發(fā)送給用戶觀測站。在用戶站上，GPS 接收機在接收GP S 衛(wèi)星信號的同時，通過無線電接收設(shè)備，接收基準站傳輸?shù)挠^測數(shù)據(jù)，然后根據(jù)相對定位原理，實時地解算整周模糊度未知數(shù)并計算顯示用戶站的三維坐標(biāo)及其精度。

2、RTK 技術(shù)的應(yīng)用

（1）控制測量為滿足城市建成區(qū)和規(guī)劃區(qū)測繪的需要，城市控制網(wǎng)具有控制面積大、精度高、使用頻繁等特點，城市Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ級導(dǎo)線大多位于地面，隨著城市建設(shè)的飛速發(fā)展，這些點常被破壞，影響了工程測量的進度，如何快速精確地提供控制點，直接影響工作的效率。常規(guī)控制測量如導(dǎo)線測量，要求點間通視，費工費時，且精度不均勻。GPS 靜態(tài)測量，點間不需通視且精度高，但需事后進行數(shù)據(jù)處理，不能實時知道定位結(jié)果，如內(nèi)業(yè)發(fā)現(xiàn)精度不符合要求則必須返工。應(yīng)用RTK 技術(shù)將無論是在作業(yè)精度，還是作業(yè)效率上都具有明顯的優(yōu)勢。

（2）線路中線定線RTK 測量技術(shù)用于市政道路中線或電力線中線放樣，放樣工作一人也可完成。將線路參數(shù)如線路起終點坐標(biāo)、曲線轉(zhuǎn)角、半徑等輸入RTK 的外業(yè)控制器，即可放樣。放樣方法靈活，即能按樁號也可按坐標(biāo)放樣，并可以隨時互換。放樣時屏幕上有箭頭指示偏移量和偏移方位，便于前后左右移動，直到誤差小于設(shè)定的為止。

（3）建筑物規(guī)劃放線，放線點既要滿足城市規(guī)劃條件的要求，又要滿足建筑物本身的幾何關(guān)系，放樣精度要求較高。使用RTK 進行建筑物放樣時需要注意檢查建筑物本身的幾何關(guān)系，對于短邊，其相對關(guān)系較難滿足。在放樣的同時，需要注意的是測量點位的收斂精度，如果點位收斂精度不高的情況下，強制測量則有可能帶來較大的點位誤差。在點位精度收斂高的情況下，用RTK 進行規(guī)劃放線一般能滿足要求。

（4）用地測量在建設(shè)用地勘測定界測量中，RTK 技術(shù)可實時地測定界址點坐標(biāo)，確定土地使用界限范圍，計算用地面積，在土地分類及權(quán)屬調(diào)查時，應(yīng)用RTK 技術(shù)可實時測量權(quán)屬界限、土地分類修測，提高了測量速度和精度。

（5）大比例尺地形圖測繪中，RTK 技術(shù)的應(yīng)用，使得測圖更加的方便。用RTK測圖，可不用布設(shè)圖根控制點，僅依據(jù)少量的基準點，即可直接測定地形地物點坐標(biāo)和高程數(shù)據(jù)，使用起來非常的方便和快捷，精度也高。比傳統(tǒng)的測量方法更加省時，省力，即提高了效率，又節(jié)約了人力，物力。

3、GPS在工程測繪應(yīng)用中的幾種作業(yè)方法

（1）利用GPS靜態(tài)定位技術(shù)進行首級控制測量， 用動態(tài)GPSRTK進行圖根控制加密，采用全站儀進行全數(shù)字化野外數(shù)據(jù)采集，成圖軟件電腦繪制電子圖的方法。

（2）利用GPS RTK直接進行全野外數(shù)據(jù)采集。內(nèi)業(yè)用數(shù)字化成圖軟件繪制電子圖的方法。①無需進行各級控制點和圖根點的加密，僅僅依據(jù)一定數(shù)量的基準點通過坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，便可高精度、快速測定地物點的三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)，通過編碼還可以記錄其屬性數(shù)據(jù)。②操作簡單、快捷方便效率高。在基準站設(shè)置完成開通后，整個系統(tǒng)只需一人持流動站接收機作業(yè)，另一人現(xiàn)場繪制草圖和記錄即可完成作業(yè)。

（3）利用GPS RTK放樣功能，配合圖板，現(xiàn)場繪制不同比例尺白紙圖。

這種方法僅適用于地面構(gòu)筑物比較簡單，測量范圍較小的小型市政工程測繪。這種方法和用經(jīng)緯儀配合小平板測圖的道理一樣。其具體做法是：外業(yè)時安置并設(shè)置好基準站和流動站，將規(guī)劃坐標(biāo)通過RTK電子手薄編輯輸入到所建文件目錄中，開始測量時，用線放樣功能輸入測段起止點號，此時，電子手薄上會顯示所測量的地物點是在放樣起止點的連線上、還是在連線的左邊或右邊，以及該點到起點的距離及到起止點連線的垂距信息。

4、GPS RTK在測量作業(yè)中遇到的具體問題和解決辦法

任何一種先進的儀器設(shè)備都有其弊端，GPS RTK也不例外。其主要缺點是對測量環(huán)境要求苛刻。由于影響GPS信號傳播和接收的因素較多．實地測繪時又不能像控制布網(wǎng)一樣．可以對控制點周邊環(huán)境進行選擇，所以。用GPS RTK進行碎步點采集時，很難暢快淋漓的發(fā)揮其作用。

（1）測繪地物點處無接收信號時的測量方法

GPS RTK在測量中經(jīng)常會遇到這樣的情況：測量地物時，流動站手持桿置于所測地物點上．RTK難以初始化，接收機接受不到信號或信號很弱．無法直接測量出其坐標(biāo)位置。若等待接受信號。會耗時較多并影響作業(yè)效率。遇到這種情況，我們總結(jié)出了幾種方法可以有效的測算出其平面坐標(biāo)。①平移法(或稱借距法)主要是針對矩形地物和線性地物。如樓房、圍墻等。以圍墻為例，要測出圍墻的位置．沿直圍墻兩端并垂直圍墻分別向同側(cè)平移出一段距離L，用RTK測出平移后兩端點的平面坐標(biāo)，繪出草圖、做好標(biāo)注即可。內(nèi)業(yè)制圖時，再依據(jù)草圖平移回L米恢復(fù)原位，就可繪出該圍墻。②延伸法主要是針對點狀地物。要測出地物點A點的坐標(biāo)，任選一點A1，量出A、A1兩點之間的距離L，并在A、Al的延長線上定出一點A2，然后．可用RTK測量出A1、A2兩點的坐標(biāo)。有了A1、A2兩點的坐標(biāo)和A、A1兩點之間的距離L(A、A1、A2三點在一條直線上，就可獲得A點的坐標(biāo)。這兩種方法都是將被測地物點借出一距離，在GPS RTK能夠接收到信號的地方，觀測其點位坐標(biāo)，然后通過恢復(fù)和計算獲得待定點坐標(biāo)的方法。

（2）測繪地物點不能到達時的測量方法

作業(yè)者無法到達要測量的地物點上，或者無法在所測地物點放置RTK接收機。如淹沒在水中的電線桿或煙囪等。遇到這類問題，采用交會法測量其坐標(biāo)位置非常容易。其做法是：用RTK分別在兩個對準地物點方向連線上各采集兩個坐標(biāo)點，每兩個坐標(biāo)點連線交于地物點，有了這四個坐標(biāo)就可獲得地物點的坐標(biāo)，繪出其平面位置。

5、結(jié)束語

與以往傳統(tǒng)的工程測繪方法對比，GPS 測繪更具時代性意義，同時其定位精準、成本較低、點間無需通視，更重要的是不受自然天氣因素影響，另外設(shè)備本身輕巧方便，操作科學(xué)簡單，經(jīng)過二十多年的努力實踐證明，GPS 定位系統(tǒng)是一個準確精度高、全球全天候的智能無線電導(dǎo)航，在工程測量中得到了廣泛的應(yīng)用。

參考文獻：