本科毕业论文文献综述题目：GPS在工程测量中的应用及数据处理姓名：赵建平学号2009303200901 专业：地理信息系统指导教师：苗洁职称讲师中国·武汉二○一三年一月分类号密级华中农业大学本科毕业论文文献综述GPS在工程测量中的应用及数据处理GPS in Engineering Measurement and Data Processing学生姓名：赵建平学生学号：2009303200901学生专业：地理信息系统指导教师：苗洁讲师华中农业大学资源与环境学院二○一三年一月Ⅰ目录1.GPS和工程测量等相关概念21．1GPS相关概念21.1.1 GPS概念21.1.2 GPS技术21.1.3 GPS卫星测量原理31.1.4 GPS 测量的技术特点31.2 工程测量介绍42. GPS 在现代工程测量中的具体应用分析52.1实时动态(RTK>定位技术简介52.2 静态GPS在工程测量中的应用62.3 动态GPS在工程测量中的应用73.工程测量及数据处理73.1工程控制网数据处理方法73.2 GPS基线处理与质量控制83.2.1 GPS基线边的解算83.2.2 各种检核计算93.2.3 平差计算和成果分析94.分析与总结105.参考文献116.致谢11GPS工程测量及数据处理研究Ⅱ摘要：GPS测量技术具有测量时间短、技术含量高、精确度高等优点，在工程测量实践中发挥着越来越重要的作用。
本文主要通过介绍GPS的系统组成、工作原理、技术特点等基本情况，系统总结了GPS技术在工程测量中的应用情况，及其在工程测量后的数据处理方法。
Ⅲ关键词：全球定位系统； GPS测量技术；工程测量；应用。
静态测量；动态测量；数据处理1.GPS和工程测量等相关概念1．1GPS相关概念1.1.1 GPS概念GPS是英文Navigation SatelliteTiming And Ranging／Global PositioningSystem 卫星测时测距导航／全球定位系统）的简称，而其中文简称为“球位系”。
GPS是20世纪70年代由美国陆海空三军联合研制的新一代空间卫星导航定位系统。
其主要目的是为陆、海、空三大领域提供实时、全天候和全球性的导航服务，并用于情报收集、核爆监测和应急通讯等一些军事目的，是美国独霸全球战略的重要组成。
经过20余年的研究实验，耗资300亿美元，到1994年3月，全球覆盖率高达98％的24颗GPS卫星星座己布设完成。
1.1.2 GPS技术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。
当时GPS定位基本上只有一个作业模式——静态相对定位，两台或若干台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，通过观测数据的后处理，给出各待定点间的基线向量，在采用广播星历的条件下，静态定位可取得5mm＋1×10－6D<双频）或10mm＋2×10－6D<单频）基线解精度。
随着技术的发展，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测量的劳动生产率。
一对GPS测量系统<双频）在10km以内的短边上，正常接收4-5颗卫星5min左右，即可获取5-10mm＋1×10－6D的基线精度，与1-2h 甚至更长时间静态定位的结果不相上下。
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RTKGPS。
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。
20 世纪80年代以来，随着GPS定位技术的出现和不断发展完善，使测绘定位技术发生了革命性的变革，为工程测量提供了崭新的技术手段和方法。
长期以来用测角、测距、测水准为主体的常规地面定位技术，正在逐步被以一次性确定三维坐标的、高速度、高效率、高精度的GPS技术所代替；定位方法已从静态扩展到动态；定位服务领域已从导航和测绘领域扩展到国民经济建设的广阔领域。
1.1.3 GPS卫星测量原理GPS卫星定位测量是通过用户接收机接收GPS卫星发射的信号来测定所在位置的坐标的，粗略的来讲，GPS卫星信号包括测距码信号<P码和C／A码信号）、导航电文<D码，即数据码信号）和载波信号。
GPS系统是一种采用距离交会法的卫星导航定位系统。
就是在需要定位的位置p点架设GPS接收机，在某一时刻同时接收了3颗<a、b、c）以上的GPS卫星所发出的导航电文，通过一系列数据处理和计算可求得该时刻GPS接收机至GPS卫星的距离Sap、Sbp、Scp，同样通过接收卫星星历可获得该时刻这些卫星在空间的位置<三维坐标）。
从而用距离交会的方法求得p点的三维坐标<Xp，Yp，Zp），其数学式为：Sap2＝［<Xp－Xa）2＋<Yp－Ya）2＋<Zp＋Za）2］Sbp2＝［<Xp－Xb）2＋<Yp－Yb）2＋<Zp＋Zb）2］Scp2＝［<Xp－Xc）2＋<Yp－Yc）2＋<Zp＋Zc）2］ <1）式<1）中<Xa，Ya，Za），<Xb，Yb，Zb），<Xc，Yc，Zc）分别为卫星a，b，c在t时刻的空间直角坐标。
在GPS测量中通常采用两类坐标系统，一类是在空间固定的坐标系统，另一类是与地球体相固联的坐标系统，称地固坐标系统，在公路工程控制测量中常用地固坐标系统。
<如：WGS－84世界大地坐标系和1980年西安大地坐标系）在实际使用中需要根据坐标系统间的转换参数进行坐标系统的变换，来求出所使用的坐标系统的坐标。
这样更有利于表达地面控制点的位置和处理GPS 观测成果，因此在测量中被得到了广泛的应用。
1.1.4 GPS 测量的技术特点相对于常规的测量方法，GPS测量拥有诸多优势特点。
<1）测站之间无需通视：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+1×D，而红外仪标称精度为5mm+5×D，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：采用GPS布设控制网时每个测站上的观测时间一般在30～40min左右，采用快速静态定位方法，观测时间更短。
<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高程。
<5）操作简便：GPS 测量的自动化程度较高。
目前，GPS接收机已趋小型化和操作傻瓜化，观测人员只需将天线对中、整平，量取天线高打开电源即可进行自动观测，利用数据处理软件对数据进行处理即求得测点三维坐标。
<6）全天候作业：GPS观测可在任何地点、时间连续地进行，一般不受天气状况的影响。
在中国GPS定位技术的应用已深入各个领域，国家大地网、城市控制网、工程控制网的建立与改造已普遍地应用GPS 技术。
在石油勘探、高速公路、通信线路、地铁、隧道贯通、建筑变形等也已广泛的使用GPS技术。
GPS技术不是万能的,系统本身的特点决定了其在工程测量应用的局限性。
应用的场合不同，局限性的表现形式也不同。
<1）一些带有隐蔽性和遮挡性地区无法使用GPS技术在进行地下工程、隧道控制测量中，地面首级网可以采用GPS技术，然而在地下施工控制方案中却无法采用，因为地下没有GPS信号。
在大森林中布设控制网，如果道路较窄而道两旁的树木茂盛，GPS信号就会被树木遮挡而呈现断断续续，很难解算出符合精度要求的基线向量。
建立工业区十字控制网，采用GPS技术远没有应用全站仪方便。
(2>碎部测量与放样不适合使用GPS技术目前，大面积地形测量多采用摄影测量方案。
小区域1：500地形图、补图采用解读法测图，这些测图区域，多数为城建区，不是建筑物高大、就是民房密集。
高大的建筑物会遮挡GPS信号，使得观测值产生周跳，破坏了整周计数的连续性，需要重新确定初始周未知数。
这样,不但影响观测工作的效率，也影响了工作人员的情绪。
如果这种现象频繁出现，将造成记录的支离破碎,影响成图精度，甚至会发生错误。
(3>应用GPS定位技术不能直接得到地面点的正常高应用GPS定位技术不能直接得到地面点的正常高，而只能得到大地高。
采用GPS定位技术确定地面点的正常高，必须要知道地面点的高程异常，这就限制了GPS技术在高程测量方面的作为。
对于一个区域而言，GPS高程的常用方案是，用水准测量的方法联测部分GPS点，建立高程异常模型。
当知道任一点大地高时，由地面高程模型即可推算出该点的正常高。
(4>GPS定位技术不适用于变形监测对于常规工程的变形监测，水准测量容易达到毫M级精度，而且工作组织简单、操作方便。
特别是数字水准仪的使用,更减轻了记录的工作量，使得水准测量工作速度快、精度高。
应用GPS技术，如果不采用特殊的观测和数据处理方法,高程精度不像水准测量那样容易达到监测精度要求，而且组织复杂。
1.2工程测量介绍工程测量的主要工作为小区域大比例尺地形图测绘，施工测量，变形监测等。
其特点是工作场所多变、环境复杂、干扰因素多。
随着社会的发展和科学技术的进步，工程测量的对象进一步向宏观和微观发展，精度要求也愈来愈高，所使用的仪器也趋于电子化、数字化、自动化。
工程测量通常使用的仪器有：经纬仪，水准仪，测距仪，全站仪，数字水准仪，GPS接收机。
目前，经纬仪正在被逐步淘汰，单一功能的测距仪愈来愈少；常规水准仪商品价格低、精度可靠，因而常规水准仪将在一个较长的时间内采用；全站仪的自动化、数字化程度高，可以同时完成经纬仪、测距仪的工作，也可以完成水准仪的部分工作，但是，全站仪仍然摆脱不了对于工程控制的依赖，在未来的“数字城市”环境下，难于直接融入社会的技术环境。
应用GPS卫星定位技术进行定位和导航，具有自动化程度高、定位精度高以及全天候观测等优点，因而已广泛应用于大地测量、海陆空导航、气象预报、自动控制等国民经济的各个方面。
对于测绘行业而言，GPS定位技术已普遍应用于：大地测量、地壳板块运动监测、建立各种工程控制网、监测网和进行各种工程测量等。
特别是在“数字城市”的环境下，城市具有区域差分网，在差分基站的支持下，单台GPS接收机可以方便地进行碎部测量和放样，因而鼓舞了GPS应用领域的扩展。
GPS的广泛应用，出现了各种测绘工作都试图采用这一技术的趋势，很少有人关注GPS技术的局限性。