GPS技术在桥梁工程测量中的应用

时间:2024-01-12 点赞:46512 浏览:91509 作者原创标记本站原创

本文是一篇桥梁工程测量论文范文,桥梁工程测量类有关电大毕业论文,关于GPS技术在桥梁工程测量中的应用相关在职研究生毕业论文范文。适合桥梁工程测量及工程测量及误差方面的的大学硕士和本科毕业论文以及桥梁工程测量相关开题报告范文和职称论文写作参考文献资料下载。

【摘 要】在工程测量中,要求施工部门必须要有全站仪,并用于施工控制测量和检测,以保证控制测量和施工放样的精度,满足工程质量要求.而GPS定位系统因其所具有的优势,被广泛应用于大地测量、工程测量、地籍测量、物探测量及各种类型的变形监测等.本文分析了GPS定位原理及其在工程测量中的应用.

【关 键 词】GPS定位技术;工程测量;应用

1.GPS定位原理

GPS系统是一种采用距离交会法的卫星导航定位系统,其是以GPS卫星和用户接收天线之间的几何距离观测量为ρ基础,根据已知的卫星瞬时坐标(XS、YS、ZS),确定用户天线所对应的位置,即观测站的位置.设接收机天线的相位中心坐标为(X、Y、Z),则卫星的瞬时坐标(XS、YS、ZS)可根据导航电文获得,所以式中只有X、Y、Z三个未知量,只要同时接收3颗GPS卫星,就能解出测站点坐标(X、Y、Z).可以看出,GPS单点定位的实质就是空间距离的后方交会.

2.GPS测量的技术特点

相对于常规的测量方法来讲,GPS测量有以下特点:

(1)测站之间无需通视,使得测量时选点非常灵活,不需建造觇标,作业成本低,大大降低了费用.但测站上空必须开阔,以使接收GPS卫星信号不受干扰.

(2)GPS定位精度高.一般双频GPS接收机基线解精度为5mm+1ppm,红外仪标称精度为5mm+5ppm,GPS定位精度与红外仪的精度相当.且GPS作业不受环境和距离限制,非常适合于地形条件困难地区、局部重点工程地区等.实践证明,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.采用GPS布设控制网时每个测站上的观测时间一般在1~2h左右.为了进一步缩短观测时间,提高作业速度,采用快速静态定位法,其观测时间只需1~2min.

(4)GPS定位技术可实时提供所在位置的三维坐标.GPS测量中,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高程.这种技术非常适合路线、桥、隧勘察.它可以直接进行实地实时放样、中桩测量、点位测量等.

(5)GPS接收机性能稳定,可在任何地点进行全天候工作,一般不受天气状况的影响,大大方便了测量作业,有利于按时、高效地完成控制网的布设.

(6)GPS定位测量系统可实现自动记录数据、自动平差计算、跟踪观测等均由仪器自动完成,操作简单,可大大提高工作及成果质量.

3.GPS定位系统在桥梁工程测量中的应用

3.1设计精度

根据工程需要和测区情况,选择城市或工程二级GPS网作为测区首级控制网.要求平均边长小于1km,最弱边相对误差小于1/10000,GPS接收机标称精度的固定误差a≤15mm,比例误差系数b≤20×10-6.

3.2设计基准和网形

控制网共12个点,其中联测已知平面控制点2个,高程控制点5个.采用3台GPS接收机观测,网形布设成边连式.

3.3选择最佳观测时段

根据卫星可见预报和天气预报选择最佳观测时段(最佳卫星图形)和大于15°的卫星仰角.卫星的几何分布越好,定位精度就越高.卫星的分布情况可用GPS平差软件查看多项预测指标,当卫星多于4颗,且分布均匀,PDOP值<6的情况下,合理编排作业调度表,以达到特殊工作的要求和目的.对于个别有较多或较大障碍物的测站,需评估障碍物对GPS观测可能产生的不良影响.

3.4选点

GPS测量测站点之间无需通视,使得测量选点较为灵活,布网方便,基本不受通视、网形的限制,特别是在地形复杂、通视困难的测区,更显其优越性.但考虑GPS测量的特殊性,在选点时还应考虑以下几个因素:

(1)每点最好与某一点通视.

(2)点应选择在上空开阔、有利扩展、易于保存、视场内周围障碍物的高度角小于15°、无树木遮挡、无强电磁干扰、多路径误差影响小的点位上,以免信号被遮挡或吸收,从而影响对卫星的观测及信号的质量.

(3)点位要远离大功率无线电发射源、高压电线等,其距离应大于200m,以免电磁场对信号的干扰.

(4)点位附近不应有大面积水域或对电磁波反射(或吸收)强烈的物体,以减弱多路径效应的影响.当选点结束后,按要求埋设标石,并填写点之记.

3.5观测

根据GPS作业调度表安排进行观测,采取静态相对定位,卫星高度角15°,时段长度45min,采样间隔10s.在3个点上同时安置3台接收机天线(对中、整平、定向),量取天线高,测量气象数据,开机观察,当各项指标达到要求时,按接收机的提示输入相关的观测数据,则接收机自动记录,观测者填写测量手簿.然后根据所得的外业数据及时进行处理,解算出基线向量,并对由合格的基线向量所构建成的GPS基线向量网进行平差解算,从而得出网中各点的坐标成果.在测量的过程中,为避免出现测量误差,应严格限制高频及对讲机等无线电波的使用,避免环境对信号的干扰,从而提高GPS本身的定位精度.

4.GPS定位的误差分析

4.1空间卫星的误差

主要有卫星星历误差、卫星钟的误差、卫星轨道误差和卫星设备延迟误差.其中,卫星轨道误差是当前GPS定位测量的主要误差来源之一.

在具体的测量中,减小卫星轨道误差的方法有:①忽略轨道误差:该法是以从导航电文中所获得的卫星轨道信息为准,不再考虑卫星轨道实际存在的误差,用于精度较低的实时单点定位工作中;②采用轨道改进法处理观测数据:该法是在数据处理中引入表征卫星轨道偏差的改正参数,并假设在短时间内这些参数为常量,将其与其他未知数一并求解;③同步观测值求差:该法是利用在2个或多个观测点,对同一卫星的同步观测值求差,以减弱卫星轨道误差的影响,适用于高精度的相对定位.

4.2卫星信号传播误差

主要有电离层传播延迟、对流层折射误差、多路径效应误差等.其中,由于多路径效应误差对测相伪距的影响可达到厘米级,常导致所接收的卫星信号失锁和使载波相位观测量产生周跳,因此,多路径效应误差是不容忽视的.在具体的测量中,减小多路径效应误差的方法有:①选择合适的基线范围(小于7km)、卫星高度角,避开较强的反射面,如水面、平坦光滑的地面以及平整的建筑物表面等;②在测量的过程中选择适宜且屏蔽良好的天线,避免环境对信号的干扰,从而提高GPS本身的定位精度;③适当延长观测时间;④在接收机天线下配置抑径板,以减弱多路径效应的影响.

4.3接收机误差

主要有观测误差(观测分辨误差、接收机天线相对观测点的安置误差)、接收机钟差、天线的相位中心位置误差和载波相位观测的整周不定性误差.

4.4施工本身所导致的误差

在施工中,电脑操作人员与前方的作业人员配合不默契,以及测量时操作程序不规范,致使出现天线对中误差、天线相位中心偏差、定位精度指标CQ值等误差.

5.结束语

综上所述,GPS定位系统应用于桥梁工程测量中,具有无需通视、定位精度高、观测时间短、可全天候工作、可提供三维坐标及操作简单等优点,大大提高了工作效率,保证了桥梁工程测量的精度.目前,随着卫星定位服务系统(CORS)的建立和GPS软硬件的不断更新,GPS定位系统在桥梁工程测量中有着广阔的应用前景,为桥梁工程测量质量提供了有利的保障,具有明显的经济和社会效益.[科]

【参考文献】

[1]张春雨.GPS定位原理及其在桥梁工程测量中的应用[J].中小企业管理与科技,2007(10).

[2]张延安,段常在.GPS定位原理及误差分析概述[J].内蒙古水利,2006(2).

相关论文

GPS技术在桥梁工程测量中的应用

本文是一篇桥梁工程测量论文范文,关于桥梁工程测量类自考毕业论文开题报告,关于GPS技术在桥梁工程测量中的应用相关毕业论文参考文献格式范。

GPS定位技术在精密工程测量中的应用

本文是一篇精密工程测量论文范文,关于精密工程测量类硕士毕业论文,关于GPS定位技术在精密工程测量中的应用相关专升本毕业论文范文。适合精。

GPS测量技术其在工程测量中的应用

本文是一篇工程测量论文范文,关于工程测量本科毕业论文,关于GPS测量技术其在工程测量中的应用相关开题报告范文。适合工程测量及科技创新及。

GPS测量技术其在工程测量中的应用

本文是一篇工程测量论文范文,工程测量相关硕士毕业论文,关于GPS测量技术其在工程测量中的应用相关毕业论文格式模板范文。适合工程测量及工。

GPS技术在桥梁测量控制中的应用

本文是一篇桥梁测量论文范文,桥梁测量有关学年毕业论文,关于GPS技术在桥梁测量控制中的应用相关研究生毕业论文开题报告范文。适合桥梁测量。