水利测绘中GPS高程测量的运用研究论文（五篇）

第一篇：水利测绘中GPS高程测量的运用研究论文

科学技术在21世纪得到了迅猛的发展，同时给国内设计技术等方面带来了不小的挑战。在高程技术测量方面，传统的控制测量方法已经渐渐地被GPS高程测量所取代。因此，该文将主要聚焦两大问题，分别是GPS高程测量技术及在水利测绘方面中的应用现状及针对制约实际操作的因素给出建设性意见。说到GPS高程测量技术，就是利用此技术对地面进行三维定位，通过接收人造卫星发出的电波和对电波的分析，测量出目标点的大地高、正常高和三维坐标值。和传统的高程测量方法相比，GPS高程测量方法能使操作更便捷和节省时间。并且，在国内外专家科研团队的研究探讨下，GPS高程测量技术的精度也有了明显提高，所以此技术方法得到了广大工作者的喜爱。GPS高程测量及其在水利测绘方面应用的现状

1.1 GPS高程测量的测量方法及误差

单点定位是GPS高程测量的主要方法。与另外两种操作方法相比来说，单点定位这种测量方法相对简单。利用卫星发出的电波计算出某一个点的三维坐标数据是单点定位的工作原理。一般情况下，4个以内的卫星信号可以被此方法接收并且加以分析，但是，此种测量方法的精度还不够高。除了单点定位之外就是相对定位，相对定位包括动态测量、静态测量和快速静态测量3种。与静态测量法的精度相比，动态测量还不如静态测量。所以，从精度要求方面对比，静态测量比较可靠。GPS高程测量的误差主要有：接收线相关误差、卫星相关误差和信号传播相关误差等。严重影响GPS测量精度的重要因素之一就是多路径误差，在测量中，目标测量对象范围内的其他区域也会反射卫星信号，使测量值出现偏差。

1.2 GPS高程测量在水利测绘方面的应用

为水利工程建设服务的专门测量就是水利测绘工程，平面高程控制测量、纵横断面测量、定线放样测量、地形测量和变形观测等是水利工程测量的主要内容。重力场模型内插法的效果显着高于传统的高程测量方法，而且精度较高，所以此方法可以被广泛地应用在水利测绘工程上。但是通过运用连续的数学曲面对大地水准面进行拟合的曲面拟合法却不能满足所有的测量要求。传统的高程测量方法不可以实现单点测量，只能通过一个已知点的高程来测量目标点，并且工作量很大，但是GPS的高程测量方法却可以，这大大提高了水利测绘工程的工作效率，并且节省了时间和人力。传统的高程测量方法是通过人工利用三脚架来瞄准，再用人眼读数的测量，我国国内有研究者通过一组实验比较了GPS高程测量与传统测量方法测量出来的数据，实验结果显示，GPS高程测量方法准确度较高，并且比三脚架的传统测量方法简便很多。

1.3 GPS高程测量在水利测绘方面的误差分析

众所周知，大气层的对流层在地面4 0 0 0 m以上的区域，GPS卫星信号在通过对流层时会发生传播路径弯曲的现象，这时的测量距离就发生了偏差，这就是所说的流层折射误差。电离层导致误差存在的原理和对流层差不多，但是电离层比对流层高。对于卫星相关的误差，表现在卫星星历误差，即卫星的实际位置和星历给出的卫星所在位置间存在误差。最后一种误差的产生原因是由接收线造成的，这种误差的原理是信号的方向和位置会影响天相相位中心的位置，观测站中心位置与接收机天线线位中心间产生的误差就是接收机位置的误差。GPS高程测量及将来会被更广泛的应用原因

2.1 GPS高程测量的注意事项

对于GPS高程测量这个技术手段，在使用时，需要工作人员注意很多事项。观测的时间段可以选取在一天的任何时候，但是在观测过程中，如果出现天气突变等情况应该立即放弃观测，因为一个时间段内，天气情况的不稳定会导致测量结果的不准确性增大。然后再在天气情况合适的条件下，重新选取一个时间段进行观测。如果观测一定要在雷雨天气下进行的话，在使用仪器测量时一定要防止雷电，避免雷击给实验带来的误差和经济损失。在观测前，一定要对机器进行严格地对中与整平，并注意相关仪器和设备的操作方法和注意事项。采用光学对电器进行对中并采用垂球进行检核，对中误差应控制在2 mm以内，天线定向标志线应指向正北。对于GPS高程测量使用的仪器，在使用之前，都应该进行仪器的检定，在使用之后都应该进行仪器的维护。项目中所必需使用的GPS接收机及天线都必须按照相关规定对其进行观测前和观测后的检验。通过检验后符合要求的机器才能在机器的有效期内进行使用。如果在使用有效期内，出现了任何问题和故障，应该立即予以检验，以保证机器的寿命和观测实验的正常进行。

2.2 GPS高程测量在水利测绘方面的前景

就水利工程来讲，大多建设在偏远地区，交通自然不顺畅，因为地形非常复杂，所以高程测量也就变得十分困难。与传统的高程测量方法相比，GPS高程测量方法有很高的利用价值。GPS高程测量方法不需要通视、拥有较低的工作强度并且效率要比传统方法高许多。通常对高程测量的要求是能够达到四等及以下几何水准，所以在这方面，GPS高程测量系统得到了广泛认可与应用，因此可以将更大的精力和资金投入到GPS高程测量中，来为我国的技术领域特别是在水利工程方面做出更大的贡献。任何事务都有两面性，有优点必然也有缺点的存在，和GPS高程测量所拥有的优点及所带来的便捷相比，GPS高程测量的缺点也就显得微不足道了。但是大家不能被优点和便捷遮住了双眼，从而忽视缺点，而应该减少缺点给测量带来的不利因素，更加地注重细节、完善每一个步骤，从而使测量变得更为准确。

2.3 根据误差分析所给出的建设性意见

考虑到对流层和电离层折射所产生的误差，为了减少这种测量距离造成的误差，可以利用同步测量数据求差的方法，也可以在天线上安装抑制板来抑制不需要的反射信号，采用同步观测和双频观测的方法可以减弱误差的存在。对于相关卫星产生的误差，可以采用对同一个卫星设置多个观测站观测的方法来减少误差的产生，由此可知，相对论效应是接收机与卫星中间在不同形态下产生的误差。在实际观测过程中，面对接收线的相关误差，就要求工作人员要有信心，更要谨慎，以尽量减少或者避免误差。结语

通过比较与论述，可以了解到GPS高程测量方法有着精度高、操作方法便捷等一系列的优点，并且能达到山区四等水准要求，因此可以判断出GPS会为将来的水利测绘方面做出更大的贡献。因为应用越来越广泛、技术越来越熟练，所以在基线的数据处理上更应该细心与认真，以保证参加高程控制拟合计算的基线全部通过两个重要的专业实验。随着GPS高程测量的普及与广泛应用，可以看出此方法的应用前景非常好，但是不要忘了，时代的脚步在不停地向前，科学技术也在不断发展，这就要求大家不应该满足于现状，应该不断地区去探索与创新，让我国的高程测量技术更上一层楼。

参考文献

[1] 杨爱明。水利水电测绘科技论文集[M].湖北：长江出版社，2003.[2] 徐绍铨。GPS测量原理及应用[M].武汉：武汉大学出版社，2002.

第二篇：GPS测量技术在电子地图测绘中的应用

GPS测量技术在电子地图测绘中的应用

前言

随着互联网、汽车电子和无线手持设备对导航系统需求的剧增, 使得中国电子地图产业得到迅猛发展。面临这些需求, 许多城市和地区出现了各类电子地图。在电子地图的制作过程中,地图数据采集约占整个工作量的70%～80%。目前, 电子地图的数据获取主要有三种方法: 扫描现有地形图资料、图像资料(航片、卫星影像等)数字化以及数字测图。其中数字测图是利用GPS、电子全站仪等在野外实测直接生成数字地图, 这一方法适合于在没有现成图纸和航片时的大比例尺的地形测图，随着GPS测量技术的发展与广泛应用, GPS 数字测图已经成为电子地图数据采集的首选方式。

1、电子地图测绘的软、硬件设备

电子地图测绘采用的是集PDA 掌上电脑技术、GPS全球卫星定位系统技术和GIS 地理信息系统技术的软、硬件为一体的公路数据采集系统, 如图1 所示。在整个系统中对硬件部分的要求是: PDA 采用的是Windows Mobile 2003 微软操作系统;中央处理器主频率CPU 为624 MHz, 内存容量RAM185M, 外加1G PDA 扩展卡容量。GPS 采用蓝牙接口, 数据更新频率1 次/s , 自动定位时间45s , 定位精度小于5 m;对软件部分要求是:e-Road For PDA 和e-Road For PC 软件操作系统。前者是将GPS 接收的信号传输到PDA 上, 后者是将PDA 的数据传输到电脑上, 并对导出的地图数据进行合并和编辑。

2、电子地图测绘的原理

全球卫星定位系统GPS 分成3 个部分: GPS 卫星星座、地面监控系统、GPS 接收机。一般在测绘中所使用的是第三部分GPS 接收机。GPS 使用测距交会的原理确定点位, 其基本定位原理是每颗太空卫星在运行时, 任一时刻的位置都用一个坐标值来表示, GPS 接收机所在的位置坐标为未知值, 而太空卫星的讯息在传送过程中存在时间差, 将此时间差值乘以电波传送速度, 就可计算出太空卫星与GPS 接收机间的距离, 如此就可依三角向量关系列出一个相关的方程式。每接收到一颗卫星就可列出一个相关的方程式, 因此, 至少同时接收到三颗卫星发出的信号后, 即可计算出平面坐标(经纬度)值, 收到四颗卫星信号则可同时测出高程值, 五颗卫星以上可大大提高其测量精度。一般来说, GPS 接收机在运动中每秒的坐标数据都是最新的, 也就是说GPS 接收机会自动不断地接收卫星讯息, 并实时地计算其所在位置的坐标数据, 同时记录下来。

在GPS 定位中, 根据其运动状态可以将GPS 定位分为静态定位和动态定位。静态定位指的是对于固定不运动的待定点,将GPS 接收机安置于其上, 观测数分钟乃至更长的时间, 以确定该点的三维坐标, 又叫绝对定位。若将2 台或2 台以上分别固定不变地安置在待定点上, 则通过一定时间的观测, 可以确定这些点之间的相对位置, 又叫静态定位。而动态定位则至少有一台接收机处于运动状态, 测定的是各观测时刻运动中的接收机的点位。在电子地图测绘系统中采用的是动态定位。GPS 以全天候、高精度、自动化、高效率等特点赢得广大测绘工作者的信赖。

3、电子地图测绘的方法

3.1 外业采集

外业采集是整个测绘的核心工作, 采集组一般由4 名成员(PDA 操作员、记录员、带路者、驾驶员)和1 台作业车组成。PDA操作员要熟练掌握PDA 操作技术, 事先对要测的路线进行编号, 对于已经有编号的路线要进行核对, 做到不重复, 不遗漏每一条路线;记录人员要求反应速度快, 能领会操作员的意图, 配合操作员进行记录, 做到不遗漏, 准确率达到100%;带路者要求熟悉当地地形, 对整个地区的路线了如指掌, 做到不走重复路,以最佳路线测绘。驾驶员要平稳、匀速驾驶作业车, 并保养维修好。另外还要确保测绘设备具有充足的电量, 避免设备自动关机, 造成数据丢失。因此, 要求在测绘之前做好各项准备工作, 只有这样才能达到最佳的效果。

准备就序后, 首先要对GPS 进行定位, 然后打开GPS 蓝牙, 将其连接到PDA 上, 待其在PDA 上显示为“3D”状态时就表示GPS 已联接上PDA, 可以开始数据采集。采集数据前还要对将其测量数据进行命名, 方式建议采用当天的时间来命名, 并存入SD 卡上, 这样方便数据的合并和校核。测绘过程中常见问题的原因及解决的办法有:

(1)测绘过程中GPS 无法定位。

GPS 无法定位的原因可能是接收不到卫星信号, 这时可到一个空旷、周围建筑物少、天线少、外界干扰小的地带进行定位,待其定位好后再进行测绘。为了减少接收干扰, GPS 不能安置在根本接收不到卫星直射讯号的地方, 如室内、地下停车场、天桥下、树木密集、四面环山及隧道中。在汽车内, 应使用有长天线的GPS , 并把天线用磁石置在汽车外。在地形复杂、建筑物多、干扰多的地方, 建议使用带有延长天线的GPS。如果碰到信号好的地带最好不要采用天线。

(2)测绘过程中GPS 信号飘逸。

GPS 信号飘逸问题有多方面原因: ①在阴雨天卫星信号较弱, 很容易造成飘逸。②当地某些地区使用了卫星信号屏蔽, 使信号飘逸。③在信号很强时还使用了延长天线, 也会造成信号的飘逸。④操作错误所造成。对于不可避免的信号飘逸可以在内业顶点编辑中进行处理。

(3)测绘过程中行车速度过快。

对于一般的车载GPS 其数据更新频率是1 次/s, 因此测绘过程中车速要保证匀速行驶, 速度不宜过快, 车速一般控制在50 km/h, 防止在测绘过程中出现GPS 接收信号中断, 而使测绘数据不准确。

(4)测绘过程中不应长时间停留在某个区域。

当正在进行路线测量时, 如果较长时间在某个区域停顿时,要求PDA 操作人员暂停测量。避免长时间停滞在这个区域造成在PDA 显示的路线发生飘逸。

(5)测绘过程中基本信息处理。

由于PDA 对路线的线形和里程是自动记录的, 为使测绘过程中保证测绘准确迅速, 要求PDA 操作员对路线的基本信息不要过多输入, 只需旁边的记录员详细记录每一条路线的基本信息以及附属设施的基本参数。对于路线的基本信息可在内业处理过程中进行补充和完善。

(6)测绘过程中跨区路线处理。

由于地形复杂, 一些路线的基本信息在同一条线上都不尽相同。对于一些路线里程比较长, 是跨省或跨市(区)或跨乡(镇)的, 要对这些路线进行分段, 对于带路者要熟悉这一区域的地形, 做到不出现任何误差。记录员要在记录本上详细记载分段情况以及分段路线的基本信息。对于跨省或跨市(区)乡(镇)的路线一定要在当天测完, 方便以后的内业处理。

3.2 内业处理

外业采集到的地图数据还需要经过整理修饰才能应用, 路线上的附属设施信息也需要完善, 因此要最后得到完美的电子地图, 内业处理工作是必不可少的。内业数据处理操作的流程如图2 所示:

内业处理是一个重要的环节需要各人员协同完成, 其具体有以下几个方面:

(1)测绘地图的数据传输。

将测绘的地形图通过数据线拷贝到PC 机的硬盘上, 启动e-Road For PC 进行数据的编辑。e-Road For PC 上的功能同PDA 上的e-Road For PDA 是一样的。因此, 可在e-RoadFor PC 上进行内业的处理。

(2)测绘地图的数据编辑。

通过e-Road For PC 在地形图上进行地图编辑。要求外业测量时的数据记录员将路线的基本信息和附属设施信息进行编辑完善, 保证不丢失任何数据。

(3)测绘地图的数据合并。

编辑完成所有的路线基本信息和附属设施信息后, 需要进行地形图的合并。合并前要选择好底图, 最好使用空底图, 这样可尽量减少路线的飘逸, 然后再进行合并, 合并时要按照外业测绘的时间顺序来合并。

(4)测绘地图的顶点编辑。

由于外业测绘过程中存在信号飘逸, 因此在内业处理中, 需要PDA 操作者对飘逸的路线进行顶点编辑, 将飘逸的顶点拉到实际位置, 对于一些重复的顶点要进行删除。

(5)测绘地图的校核。

校核时最好让熟悉地形的带路者进行校核, 这样能确保每一条路线的准确性。如果当地有其他的地形图时, 可对照测绘地图的路线有无偏差。如果路线偏差比较严重或者信号飘逸严重,为保证数据的准确性最好是进行重测。

4、结束语

随着国民经济的高速发展, 交通等领域对导航技术的需求更加迫切, 电子地图对于公路的设计和管理、公路交通的信息化都有着强大的推动作用, 推广与总结GPS 和PDA 技术在电子地图测绘中的应用势在必行, 必将会逐渐代替传统测绘技术。

第三篇：GPS测绘技术在线形工程测量中的应用

GPS测绘技术在线形工程测量中的应用

摘要：在线形工程测量中，应用GPS测绘技术不但精度有保证，而且方便、快捷，节省人力物力，本文在诉述GPS测绘技术在线形工程测量应用中GPS控制网的布设、外业测、内业差处理的同时，也阐述了各过程易出现的问题及处理方法。

关键词：GPS；长线测量；测绘

随着测绘技术的发展，GPS测绘技术已广泛应用于线形工程的方方面面，如道路、管线、长距离输水、电、气、油管路勘测等，以前按传统的控制测量、工程测量控制方法建网观测，工作量大、测绘时间长、效率低，同时在网形布设、观测方法、误差控制等方面都存在一定的问题，再加上线路狭长，周围控制点少，给测绘工作带来不便。线形工程中利用GPS测绘技术较好地解决了上述问题。1 GPS线路控制网的布设特点

用GPS技术分级建立线路控制网，线形工程长达数百千米，甚至上千千米，利用GPS技术能很好地解决这一问题，因为其布网形式灵活，与国家高等级点联测时，其边长不受限制，点间又不要求通视。控制网呈狭长状布设，每个闭合环至少含一条数千米的长边，与相邻互相通视的短边点相连，形成混合网。其网图采用分级布网，具有较高的精度及较高的可靠性，同时保证同级网点精度均匀。另外，高等级控制网统一布设，为次级加密测距导线提供高等级的控制点。2 GPS线路控制网的布设形式 2.1 线路控制网

线路控制网是由多个边连式、点连式基线形成的异步环构成的混合网。规范规定，每个独立环或附合路线不超过6条边（C级平均边长10~15 km，D级5~10 km），并与国家高等级点联测。2.2 GPS线路导线

（1）选点灵活，点位基础坚实稳定，便于安置仪器操作，便于布设通视方向，并能用常规方法扩展与联测。（2）相邻点不必都通视，只要有1对相邻点通视即可。

（3）每条GPS基线向量连同高一级GPS网点的基线向量，构成异步环作以检核。

（4）线路过长时，若跨多个投影带，可在分带交界附近布设一对互相通视的GPS点与国家控制点相连，以使测区内投影长度变形不大于2·5 cm/km。

（5）GPS控制网与附近高等级国家平面控制网点联测点不应少于3个。当控制网边长过长时，宜增加联测点，并使联测点分布均匀且能控制本控制网。

（6）低等级线路测量自成系统，不与国家高等级点联测时，其布网方式更加灵活，可采用网（1）作业组严格按调度计划，按规定时间进行同步观测。

（2）接收机启动前和作业过程中，应随时填写测量平差手簿中的项目、格式及内容。①接收机记录后，观测员及时将测站信息记录于手簿，发现异常，及时报告调度人员，采取相应措施；②接收机记录后，禁止人员或其他物体触动天线或遮挡信号，引起信号失锁；③观测期间，不得在天线附近50 m内使用电台，10 m内使用对讲机及手机以免干扰；④同一时段观测过程中，不能将接收机关闭又启动，进行自测试、改变卫星仰角限、改变天线位置、变换数据采样间隔，更不能关闭文件或删除文件等；⑤避免多路径效应误差，测站应远离大面积平静的水面（水面能反射卫星信号），测站不宜选在山坡、山谷及盆地中，测站宜远离高大建筑物（阻碍卫星信号）、高压输电线及发射台（塔）等电磁场干扰的地方。3 外业观测应注意的问题 3.1 观测计划线路控制网

编制观测计划表，对作业组按计划表下达作业调度命令。在实际作业中根据情况作出调整，做到统一指挥，协调作业，发现问题，及时解决。3.2 对观测员的要求

必须熟练掌握GPS接收机性能及作业过程，并能处理外业观测中可能出现的问题。

3.3 观测作业过程要求

测量平差手簿中的项目、格式及内容。①接收机记录后，观测员及时将测站信息记录于手簿，发现异常，及时报告调度人员，采取相应措施；②接收机记录后，禁止人员或其他物体触动天线或遮挡信号，引起信号失锁；③观测期间，不得在天线附近50 m内使用电台，10 m内使用对讲机，以免干扰；④同一时段观测过程中，不能将接收机关闭又启动，进行自测试、改变卫星仰角限、改变天线位置、变换数据采样间隔，更不能关闭文件或删除文件等；⑤避免多路径效应误差，测站应远离大面积平静的水面（水面能反射卫星信号），测站不宜选在山坡、山谷及盆地中，测站宜远离高大建筑物（阻碍卫星信号）、高压输电线及发射台（塔）等电磁场干扰的地方。4 内业平差优化处理 4.1 GPS控制网的边长精度

GPS网主要用于布设首级平面控制网，每隔数千米布设一对互相通视、边长在500~1 000 m的埋石点，这样形成长短边较悬殊的控制网。为了能有效地检核外业基线成果，网中必须形成符合网形要求、满足规范和等级要求的异步闭合环。尽管基线解算符合要求，因边长过于悬殊（几百米至几十千米），若将长短边一起参与平差，就会降低短边的精度，影响整网的精度（原因是长边系统误差明显大于短边系统误差，长边绝对误差比短边小很多）。4.2 内业平差优化处理

由于上述线路GPS网点位的特点，通过多次实践提出了一个有效的优化处理方法，将平差处理中形成异步环较长的边（10 km以上）只作为检核基线成果的解算，不纳入网平差，这样能提高GPS网点的精度。4.3 基线检验具体过程

（1）同步环闭合差检验。基线所组成的同步环应进行闭合差检验，其闭合差应符合规定：ωx≤n /5σ，ωy≤n /5σ，ωz≤n /5σ，ω≤3n /5σ。其中，ωx、ωy、ωz为坐标分量闭合差；ω为环的全长闭合差；n为闭合环的边数；σ为相应等级规定的精度。

（2）异步环闭合差检验。若干条独立边或采用不同数学模型解算的同步边组成的闭合环，其闭合差应符合规定：ωx≤3nσ，ωy≤3nσ，ωz≤3nσ，ω≤3 3nσ。

（3）重复观测基线边的检验。重复观测的基线边较差应符合规定：ds≤2σ。所有基线解应进行独立环检验，一般情况下网中不得有不参加闭合差检验的基线存在。

（4）优化处理。确定待定点传算路线，在待定点均能解算的情况下，将控制网中形成异步环的较长边删除，再进行自由网平差、三维约束平差、二维约束平差。尽管表面上网型类似支导线，基线边为点连式，但基线已进行过检核，其解算成果还是可靠的。平差作业中异常问题及处理方法

（1）单一基线解算。方差比、均方差、中误差、精度因子符合要求，而同步环坐标分量闭合差超限，数值达2×10-4~4×10-4，说明基线外业观测中存在粗差，通过异步环闭合差检核，人工剔除含有粗差基线边。（查基线详解分析，外业观测中因电信号干扰或其他情况阻挡信号，导致信号失锁，引起周跳，而周跳又没有得到修复引起粗差。）

（2）线路控制网平差。基线解算合格，同步环、异步环检验通过，平差成果中仍有几个点坐标错误。检查外业观测记录及存盘数据文件，发现一个测站点在2个观测时段内赋予了2个测站名，且与以前测站重名，基线边强制平差，产生粗差。修改测站名，重新平差，结果正确。

（3）线路控制网基线边检验。线路控制网中各基线边检验时，利用自由网平差、三维约束平差、二维约束平差成果发现有一点高程错1 m左右，检查基线解算，起算数据及平差过程，没发现异常，检查外业观测记录、测站信息、仪器高时发现有一站仪器高输错1 m，将仪器高更正，重新平差，结果正确。

（4）异常问题处理。采用独立坐标系时，以线路中任一点坐标起算，按独立系转换法平差，平差后发现控制点点位与实际位置反相，出现错误，通过检查发现，二维约束平差时，平差参数的中央子午线经度值错误，修复错误，重新平差，结果正确。连式、边连式、点连式或铰连式（指沿线路方向，布设成具有新结点，同步环与同步环相套）的布网方法。参考文献：

第四篇：GPS在测绘中的应用

GPS 在高速公路测量中的应用 随着科学技术发展，GPS技术步入公路行业。我经过对GPS测量的学习情况作以下浅谈：

一、GPS测量简介

全球定位系统GPS是美国陆海空三军联合研制的卫星导航系统，作为新一代的卫星导航和定位系统，不仅具有良好的抗干扰性和保密性，而且具有全球性、全天候、连续性、实时性的精密三维导航与定位能力，能为各类用户提供精密的三维坐标、速度和时间。单点导航定位与相对测地定位是GPS应用的两个方面，对常规测量而言相对测地定位是主要的应用方式。

全球定位系统是美国研制并投入使用的卫星导航与定位系统。在测量领域，GPS系统已广泛用于大地测量、工程测量、以及地形测量等各个方面，尤其是实时动态（RTK）定位技术在公路测量中蕴含着巨大的技术潜力。

二、GPS技术在公路测量中的应用前景

目前公路勘测中虽已采用电子全站仪等先进仪器设备，但常规测量方法受横向通视和作业条件的限制，作业强度大，且效率低，大大延长了设计周期。利用GPS测量能克服上述列举的缺陷，并提高作业的效率，减轻劳动强度，保证了各级公路测设质量。相对于以往测量来说，GPS测量主要有以下特点：

①测站之间无需通视。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。

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。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，可精确测定观测站的大地高程。

⑤操作简便。GPS测量的自动化程度很高，在观测中测量员的主要任务是安装并开关仪器、量取仪器高和监视仪器的工作状态，而其他观测工作如卫星的捕获、跟踪观测等均由仪器自动完成。

当前，公路测量的技术潜力蕴于RTK（实时动态定位）技术的应用之中，RTK技术在公路工程中的应用，有着非常广阔的前景。

三、RTK技术在公路测量中的应用

3.1实时动态（RTK）定位技术简介：是以载波相位观测值为根据的实时差分GPS（RTK）技术，它是GPS测量技术发展的一个新突破，在公路工程中有广阔的应用前景。众所周知，无论静态定位，还是动态定位等定位模式，由于数据处理滞后，所以无法实时解算出定位结果，而且也无法对观测数据进行检核，这就难以保证观测数据的质量。在实际工作中经常需要返工来重测由于粗差造成的不合格观测成果。解决这一问题的主要方法就是延长观测时间来保证测量数据的可靠性，这样一来就降低了GPS测量的工作效率。实时动态定位（RTK）

系统由基准站和流动站组成，建立无线数据通讯是实时动态测量的保证。实时动态（RTK）定位有静态定位和动态定位两种测量模式，两种定位模式相结合，在公路工程中的应用可以覆盖公路勘测、施工放样、监理和GIS（地理信息系统）前端数据采集。

3.2应用。最新的RTK技术在公路测设中具备以下几个功能和作用：

①绘制大比例尺地形图。高等级公路选线多是在大比例尺（1：1000或1：2000）带状地形图上进行。用传统方法测图，先要建立控制点，然后进行碎部测量，绘制成大比例尺地形图。这种方法工作量大，速度慢，花费时间长。用实时GPS动态测量可以完全克服这个缺点，只需在沿线每个碎部点上停留一两分钟，即可获得每点的坐标、高程。结合输入的点特征编码及属性信息，构成带状所有碎部点的数据，在室内即可用绘图软件成图。由于只需要采集碎部点的坐标和输入其属性信息，而且采集速度快，因此大大降低了测图难度，既省时又省力，非常实用。

②道路中线放样。设计人员在大比例尺带状地形图上定线后，需将公路中线在地面上标定出来。采用实时GPS测量，只需将中桩点坐标输入到GPS电子手簿中，系统软件就会自动定出放样点的点位。由于每个点测量都是独立完成的，不会产生累计误差，各点放样精度趋于一致。

③道路的横、纵断放样和土石方量计算。纵断放样时，先把需要放样的数据输入到电子手簿中，生成一个施工测设放样点文件，并储存起来，随时可以到现场放样测设；横断放样时，先确定出横断面形式（填、挖、半填半挖），然后把横断面设计数据输入到电子手簿中（如边坡坡度、路肩宽度、路幅宽度、超高、加宽、设计高），生成一个施工测设放样点文件，储存起来，并随时可以到现场放样测设。同时软件可以自动与地面线衔接进行“戴帽”工作，并利用“断面法”进行土方量计算。通过绘图软件，可绘出沿线的纵断面和各点的横断面图来。因为所用数据都是测绘地形图时采集而来的，不需要到现场进行纵、横断面测量，大大减少了外业工作。而且必要时，可用动态GPS到现场检测复合，这与传统方法相比，既经济又实用。

3.3RTK技术的优点：

①实时动态显示经可靠性检验的厘米级精度的测量成果（包括高程）。②彻底摆脱了由于粗差造成的返工，提高了GPS作业效率。

③作业效率高，每个放样点只需要停留1-2s，流动站小组作业，每小组（3-4人）可完成中线测量5-10km，其精度和效率是常规测量所无法比拟的。

④在中线放样的同时完成中桩抄平工作。

⑤应用范围广，可以涵盖公路测量（包括平、纵、横），施工放样，监理，竣工测量，养护测量，GIS前端数据采集诸多方面。

⑥如辅助相应的软件，RTK可与全站仪联合作业，充分发挥RTK与全站仪各自的优势。

第五篇：测绘10《GPS、控制测量实训》实习大纲

江西理工大学

测绘工程专业《GPS、控制测量实训》教学大纲

课程代码：3000324

专业代码：080901

一、本实践课程教学目的与教学基本要求：

野外实习工作是在校内学完了《空间定位技术及应用》的理论和方法以后，模拟或结合实际生产任务所进行的一次综合实践。通过四周左右时间的实习，应该达到以下目的：

1．巩固校内课堂所学知识，加深对空间定位技术基本理论的理解。能够用有关理论指导实践，做到理论与实践相统一。提高学生分析问题和解决问题的能力。

2．对学生进行控制测量野外作业的基本技能训练，提高动手能力。通过实习，熟悉并掌握城市(矿区)三、四等GPS控制测量的作业程序及施测方法。

3．对野外观测成果进行整理、检查和计算。掌握用GPS理论处理GPS测量成果的基本技能。

4．通过完成城市(矿区)三、四等GPS控制测量实际任务的锻炼，提高学生从事测绘工作的计划、组织和管理能力。培养同学良好的专业品质和职业道德。

二、实习教学指导书

[1]徐绍铨.GPS测量原理及应用(第三版).武汉：武汉大学出版社，2008

[2]魏二虎、黄劲松编著.GPS测量操作与数据处理.武汉：武汉大学出版社，2004

[3]CJJ T 73-2010 卫星定位城市测量技术规范

[4]GBT 12898-2009 国家三、四等水准测量规范

[5]CHT 1001-2005 测绘技术总结编写规定

[6]CHT 1004-2005 测绘技术设计规定

[7] GPS工程控制网实习教学大纲

三、考核方式及成绩评定

实习结束，指导教师应根据学生在实习中所表现的专业意识和品质、完成实际任务 的数量和质量、基本技能的熟练程度、独立工作能力的大小、实习报告的质量五个方面内容，对学生的实习成绩进行考评记分。其中专业意识和品质为%10，完成实际任务的数量和质量为10%，基本技能的熟练程度为30%，独立工作能力的大小为20%，实习报告的质量为30%。

四、其他必要的说明

1、实习时间为3周、3学分；

2、实习开出为短学期三；

3、在校外实习基地或结合具体生产任务集中组织完成实习；

4、本大纲的使用说明：本大纲作为实习的指导书；

5、撰写实习报告的格式说明；

[1]序言

实习名称、目的、时间、地点、实习任务及组织情况

[2]测区概况

测区的地理位置、交通、居民、气候、地形、地貌等概况，测区内已有测绘成果资料

情况

[3]静态GPS控制网得布设及施测

简要叙述静态GPS控制网的布设及施测中的各项主要工作：

（1）静态GPS控制网得布设方案及控制网略图；

（2）选点、埋石方法及情况；

（3）施测技术依据及施测方法；

（4）星历预报；

（5）观测成果质量分析。

[4]高程控制网的布设及施测

（1）高程控制网得布设方案及控制网略图；

（2）选点、埋石方法及情况；

（3）施测技术依据及施测方法；

（4）观测成果质量分析。

[5]水准数据处理

（1）水准点间高差观测值及距离的计算整理；

（2）水准网平差

（3）观测成果质量分析

[6]静态GPS控制网的数据处理

（1）数据准备，包括数据下载、接收机文件删除、Rvinex文件格式得转换、建立参考

椭球、建立坐标系统、建立项目等；

（2）基线解算、精度评定及调整

（3）三维自由网平差

（4）二维约束平差

（5）高程拟合（6）观测成果测量分析

[7]实习中发生得问题及处理情况

[8]实习收获、体会及建议

[9]附录（仪器鉴定资料、各种观测数据表、各种数据处理报告）

6、实习组织

参加实习的学生统一组成实习队，由指导教师、班长、团支书、大组长、小组长组成实习队委，负责、协调全队实习的领导、组织、思想教育等有关工作。为便于进行作业，实习队分为8大组，其中每大组由每6～8人组成，设大组长1名、技术员1名。每个大组

分为３个小组，设小组长1名。大组长协助教师负责组织各小组的各项实习工作, 技术员

负责解决本大组的各项技术问题。小组长负责本组仪器及资料的保管工作，并协助大组长

组织本小组的各项实习工作。

全部实习由指导教师统一指挥，各班学生干部应积极协助教师做好本班、本组的各项

工作。

五、实习内容与要求

全实习队共同完成一个GPS控制网的布设、施测及数据处理任务，并使每位学生在各项

主要工作中得到训练。具体内容及要求是：

一、踏勘、选点、埋石

1、全队由教师带领踏勘测区，了解测区情况及任务，领会建网的目的和意义；

2、在教师指导下进行分组分区实地选点，每平方公里控制点点数在4～5个左右，并

绘出点的示意图；

3、分组进行埋石(条件允许)，或在教师指导下进行埋石的讲解、演示；

4、分组进行水准路线选线，在条件可能情况下，应尽量选择GPS点兼作水准点。

二、静态GPS控制测量

1、制定测量安排表，内容有同步测量起止时间、搬站时间、每个同步环中各接收机所

在观测点，交通工具安排及调度等；

2、严格按照作业规定要求进行外业观测，并作好记录；

3、每大组按GPS E级网的要求完成一套全网的观测任务，提交一份该点的合格观测成果；

4、每小组完成一套全网的数据处理任务，提交一份合格的数据处理成果。

三、高程控制测量

1、每大组完成三台水准仪的检验和校正，提交一份完整的检验记录；

2、每大组按四等水准的要求完成一套全网的水准观测任务，提交一份合格的水准观测

手薄，其中每人至少完成两个水准点间的水准观测和记录，并负责检查记录和整理成果；

3、每小组完成一套水准网的平差计算，提交一份合格的平差计算成果。

四、内业数据处理

内业数据处理主要有静态相对测量数据处理、水准网数据处理和GPS高程拟合等。

1、上述各项测量外业工作结束后，都要及时对观测成果进行整理和检查。

2、在取得指导教师认可后，每个同学应对本大组观测成果及时进行数据处理。要求每人独立完成一份。

3、每个大组以光盘的形式提交一份完整的合格的实习数据资料。

需要说明的是：上列全部实习任务的完成，可能会受到时间和仪器条件的限制。因此，在执行本大纲时，可以酌情减免少量内容。对于必须完成的实习内容，可在大组之间平行作

业，定期对换。为此，各实习小组应该编制实习工作进程表。

批准人：罗嗣海主审人： 陈金泉主撰人：马大喜