全球定位系统(GPS)在高速公路测量中的应用

全球定位系统（GPS）在高速公路测量中的应用

【摘 要】：本文简述了GPS测量技术的发展状态，并列出了GPS用于测量所具有的特点，重点介绍了GPS测量用于公路测设中的国家大地点加密、隧道控制测量、特大桥控制测量、导线测量、航测像控点测量、密林密灌地区的路线控制测量、线路中桩实时放样测量、GPS测量与水准测量资料相结合进行高程控制测量的实际应用成果，最后对GPS测量作出了展望。 【关键词】：全球定位系统 高速公路测量应用

1 概述

1.1GPS测量简介 全球定位系统（GPS）是美国国防部主要为满足军事部门对海上、陆地和空中设施进行高精度导航和定位的要求而建立的。该系统从本世纪70年代初开始设计、研制。根据最初设计思想，利用接收卫星发射的伪随机噪声码（P码）为美军及北大西洋组织的盟军提供米级导航定位，同时将定位精度为数十米的C/A码伪距提供民用导航定位。 GPS作为新一代卫星导航与定位系统，不仅具有全球性、全天候、连续的精密三维导航与定位能力，而且具有良好的抗干扰性和保密性。全球定位系统的迅速发展，引起了各国军事部门和广大民用部门普遍关注。GPS定位技术的高度自动化及其所达到的高精度和具有的潜力，也引起了广大测量工作者的极大兴趣。 70年代末至80年代初，许多学者的研究表明GPS卫星的载波信号也可以用于定位，并提供比伪距定位高得多的精度。特别是载波相位差分定位技术得出现，推动了早期测量型商品接收机得研制。当时GPS定位基本上只有一个作业模式——静态相对定位，两台或多台GPS接收机安置在待定点上，连续同步观测同一组卫星1~2h，或更长一些时间，通过观测数据得后处理，给出各待定点间得基线向量，在采用广播星历得条件下，静态定位不难取得5mm+1ppm（双频）或10mm+2ppm（单频）基线解精度。 80年代末，建立在FARA（整周未知数快速逼近技术）基础上得快速静态定位为短基线测量作业闯出了一条新路，大大提高了GPS测量得劳动生产率。一对GPS测量系统（双频）在10km以内得短边上，正常接收4~5颗卫星5min左右，即可获取5~10mm+1ppm得基线精度，与1~2h甚至更长时间静态定位得结果不相上下。近几年，特别是1993年Leica公司开发了AROF（Ambigiguity Resulation on the Fly）定位技术，首先实现了动态环境下整周未知数初始化这个实时GPS测量关键技术得商品化。各个GPS测量厂商看好这个大趋势，纷纷推出各自的GPS测量新产品。有的把这种新型产品称之为GPS全站仪，有的称之为RTK（实时动态测量），有的称之为RTGPS。 总之，GPS测量理论与设备的不断发展，使得GPS测量技术日趋成熟，GPS测量功能更加完善，GPS测量应用面更广，并且GPS测量设备价格变得低廉，操作更加简便，使GPS测量更加实用化和自动化。

1.2GPS测量得特点 相对于经典测量学来说，GPS测量主要有以下特点： （1）测站之间无须通视。测站间相互通视一直是测量学的难题。GPS这一特点，使得选点更加灵活方便。但测站上空必须开阔，以使接收GPS卫星信号不受干扰。 （2）定位精度高。一般双频GPS接收机基线解精度为5mm+1ppm，而红外仪标称精度为5mm+5ppm，GPS测量精度与红外仪相当，但随着距离的增长，GPS测量优越性愈加突出。大量试验证明，在小于50km的基线上，其相对定位精度可达12×10-6，而在100~500km的基线上可达10-6~10-7。 （3）观测时间短。在小于20km的短基线上，快速相对定位一般只需5min观测时间即可。 （4）提供三维坐标。GPS测量在精确测定观测站平面位置的同时，可以精确测定观测站的大地

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