GPS在工程测绘上的应用与发展

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科学之友 Friend of Science Amateurs 201 1年07月
GPS在工程测绘上的应用与发展
吴清
(广西第一测绘院，广西南宁530021)
摘要：文章介绍了GPS测量的基本原理和特点，并且对GPS在工程测绘中的应用及
实施进行了分析。
关键词：GPS；工程测绘；GPS测量
中图分类号：P228．4 文献标识码：A 文章编号：1000—8136(2011)21—0049—02
全球定位系统(Global Positioning System，简称GPS)，是
美国从20世纪70年代开始研制的用于军事目的的新一代卫星
导航与定位系统。随着GPS系统的不断成熟和完善，其在工程
测绘领域得到广泛运用。测绘界已普遍采用了GPS技术，极大
提高了测绘工作效率和控制网布网的灵活性。
1 GPS在工程测绘中的应用原理
GPS采用交互定位的原理。已知几个点的距离，则可求出
未知所处的位置。对GPs而言，已知点是空间的卫星，未知点
是地面某一移动目标。卫星的距离由卫星信号传播时间来测定，
将传播时间乘上光速可求出距离：R=vt。其中，无线信号传输
速度为v=3×10 m／s，卫星信号传到地面时间为t(卫星信号
传送到地面大约需要0．06 S o最基本的问题是要求卫星和用户
接收机都配备精确的时钟。由于光速很快，要求卫星和接收机
相互间同步精度达到纳秒级(10—6 S)，由于接收机使用石英钟，
因此测量时会产生较大的误差，不过也意味着在通过计算机后
可被忽略。这项技术已经用惯性导航系统(INS)增强而开发出
来了。工程中要测量的地图或其他种类的地貌图，只需让接收
机在要制作地图的区域内移动并记录一系列的位置便可得到。
2 GPS在工程测绘上的应用
GPS的出现给测绘领域带来了根本性的变革，具体表现为：
在工程测量方面，GPS定位技术以其精度高、速度快、费用省、
操作简便等优良特性被广泛应用于工程控制测量中。时至今日，
可以说GPS定位技术已完全取代了用常规测角、测距手段建立
的工程控制网。在工程测量领域，GPS定位技术正在日益发挥
其巨大作用。如，利用GPS可进行各级工程控制网的测量、GPS
用于精密工程测量和工程变形监测、利用GPS进行机载航空摄
影测量等。在灾害监测领域，GPS可用于地震活跃区的地震监
测、大坝监测、油田下沉、地表移动和沉降监测等，此外还可
用来测定极移和地球板块的运动。
3 GPS测量的特点
GPS可为各类用户连续提供动态目标的三维位置、三维速
度及时间信息。
3．1 功能多、用途广
GPS系统不仅可以用于测量、导航，还可以用于测速、测时。
3-2 定位精度高
在实时动态定位(RTK)和实时差分定位(RTD)方面，
定位精度可达到厘米级和分米级，能满足各种工程测量的要求。
3．3 实时定位
利用全球定位系统进行导航，即可实时确定运动目标的三
维位置和速度，可实时保障运动载体沿预定航线运行，亦可选
择最佳路线。
3．4 观测时间短
利用GPS技术建立控制网，可缩短观测时间，提高作业效益。
3．5 观测站之间无需通视
而GPS测量只要求测站150以上的空间视野开阔，与卫星
保持通视即可，并不需要观测站之间相互通视，因而不再需要
建造觇标
3．6 操作简便。GPS测量的自动化程度很高
GPS用户接收机一般重量较轻、体积较小、自化程度较高，
野外测量时仅“一键”开关，携带和搬运都很方便。
3．7 可提供全球统一的三维地心坐标
在精确测定观测站平面位置的同时，可以精确测量观测站
的大地高程。
3．8 全球全天候作业
GPS卫星较多，且分布均匀，保证了全球地面被连续覆盖，
使得在地球上任何地点、任何时候进行项观测工作。
4 GPS应用于工程测绘的实施
GPS测量的外业工作主要包括选点、建立观测标志、野外
观测以及成果质量检核等；内业工作主要包括GPS测量的技术
设计、测后数据处理以及技术总结等。如果按照GPS测量实施
的工作程序，则可分为技术设计、选点与建立标志、外业观测、
成果检核与处理等阶段。
4．1 GPS网的技术设计
GPS网的技术设计是一项基础性工作。这项工作应根据网
的用途和用户的要求来进行，其主要内容包括精度指标的确定
和网的图形设计等。
4．1．1 GPS测量的精度指标
精度指标的确定取决于网的用途，设计时应根据用户的实
际需要和可以实现的设备条件，恰当地确定GPS网的精度等级。
4．1．2 网形设计
常规控制'坝4量中，控制网的图形设计十分重要。GPS网设计
主要考虑以下几个问题：网的可靠性设计。在图形设计时应重点
考虑成果的准确性和可靠的检验方法。GPS网一般应通过独立观
测边构成闭合图形，以增加检核条件，提高网的可靠性。针对
GPS点，要求控制点至少与一个控制点通视，或者在控制点附近
300 m外布设一个通视良好的方位点，以便建立连测方向。为了
求定GPS网坐标与原有地面控制网坐标之间的坐标转换参数，
要求至少有三个GPS控制网点与地面控制网点重合。为了利用
GPS进行高程测量，在测区内GPS点应尽可能与水准点重合，
或者进行等级水准连测。GPS点尽量选在天空视野开阔、交通地
点方便，并要远离高压线、变电所及微波辐射干扰源。
4．2 选点与建立标志
由于GPS测量观测站之间不要求通视，而且网形结构灵活，
故选点工作远较常规大地测量简便；且省去了建立视标的费用，
降低了成本。但GPS测量又有其自身的特点，因此选点时，应
满足以下要求：点位应选在交通方便、易于安置接收设备的地
方，且视野开阔，以便于与常规地面控制网的联测；GPS点应
避开对电磁波接收有强烈吸收、反射等干扰影响的金属和其他
障碍物体，如高压线、电台、电视台、高层建筑、大范围水面
等。点位选定后，应按要求埋置标石，以便保存。最后，应绘
制点之记、GPS网选点图，作为提交的选点技术资料。
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科学之友 Friend of Science Amateurs 201 1年07月
浅谈电缆导体电阻测量
莫峰
(茂名市质量计量监督检测所，广东茂名525000)
摘要：电线、电缆是国民经济各部门不可缺少的重要配套产品，从超高压输电线路到
各种微电机，人们生产和生活的各个环节都离不开电线电缆。文章针对电线电缆导体线
芯直流电阻试验进行了分析。
关键词：电线电缆；导体线芯；电阻检测
中图分类号：TM206 文献标识码：A 文章编号：1000—8136(2011)21—0050—02
随着社会经济的快速发展，国家对电线、电缆的标准要求
越来越严格。但由于电线、电缆的生产厂家较多，目前国内电
线、电缆的质量水平明显低于国外，且劣质的电线、电缆充斥
市场。目前市场上的电线、电缆，其不合格项目涉及标准要求
的各个方面，主要是电性能试验，特别是直流电阻和绝缘电阻；
另外其外形尺寸和标志的不合格率亦很高。
1 导电线芯直流电阻试验
导电线芯直流电阻是电气装备用电线、电缆电性能很重要
的指标之一。一般要求导线电阻小，以减少线路损耗。个别特
殊产品要求电阻在某一范围内(如高压阻尼点火线)，也有的产
品没有严格的电阻要求(矿工帽灯线、爆破线等)。导线的电阻
在标准中规定为直流电阻不大于某一个值或直流电阻率不大于
规定值。
2 测量线路和试验方法
电线、电缆导电线芯直流电阻的测量仪器，视其测量范围
可用各种类型的双臂电桥。测量电阻在100 n及以上的，可采
用单臂电桥。
测量用电桥的精度以不低于0．2为宜，标准电阻的准确度
不低于0．1级。在用双臂电桥测量时，标准电阻与被测电阻间
的连接线的电阻应不大于标准电阻。
在测量前，试样应在试验环境中放置一定时间，使其达到
温度平衡，在试样放置和试验过程中环境温度的变化应尽可能
小。为了不引起导体温升，测量时的电流密度不宜太大。在测
量小电阻时(小于0．1 Q )要用相反方向的电流再测量一次，
取其平均值。
3 试验结果的计算
在标准状态下，用单臂电桥测量时，试样电阻咫按下式计算：
R =R ×R1／R2
式中，见：标准电阻，Q；
R1、 2：电桥平衡时的桥臂电阻，n；
实际操作中，用单臂电桥测量，试样电阻Rx(Q)可按下
式计算：
Rx=R3 X l 2
式中，R1、R2、R3为电桥平衡时的桥臂电阻，Q。
4．3 外业观测
外业观测是指利用GPS接收机采集来自GPS卫星的导航
信号，其作业过程大致可分为天线安置、接收机操作和观测记
录。外业观测应严格按照技术设计时所拟定的观测计划进行实
施。为了顺利地完成观测任务，在外业观测之前，还必须对所
选定的接收设备进行严格的检验。天线的妥善安置是实现精密
定位的重要条件之一，其具体内容包括：对中、整平、定向并
量取天线高。目前GPS接收机的自动化程度相当高，一般仅需
按动若干功能键，就能顺利地自动完成测量工作；并且每做一
步工作，显示屏上均有提示，应做到实时记录，减少外作用操
作量。观测记录的形式一般有两种：一种由接收机自动形成，
并保存在机载存储器中，供随时调用和处理，这部分内容主要
包括接收到的卫星信号、实时定位结果及接收机本身的有关信
息。另一种是测量手箨，工作量大，需要有人随时记录，其中
包括观测时的气象元素等其他有关信息。观测记录是GPS定位
的原始数据，也是进行后续数据处理的惟一依据，必须妥善保管。
4．4 成果检核与数据处理
观测成果的外业检核是确保外业观测质量、实现预期定位
精度的重要环节，所以，当观测任务结束后，必须在测区及时
对外业观测数据进行严格的检核；并根据情况采取淘汰或必要
的重测、补测措施。只有按照《规范》要求，对各项检核内容
严格检查，确保准确无误，才能进行后续的平差计算和数据处
理。GPS测量采用连续同步观测的方法，一般15 S自动记录一组
数据，其信息量之大是常规测量方法无法比拟的；同时，采用
的数学模型、算法等多种形式，数据处理的过程相当复杂。在
实际工作中，借助于计算机，使得数据处理工作的自动化达到
了相当高的程度，这也是GPS能够被广泛使用的重要原因之一。
GPS为工程测绘提供最科学的数据分析，相信在不久的将
来，这项技术能够被更好地、更广泛地应用，发展更加壮大，
更好的为社会服务。
GPS Mapping in the Proj ect Application and Development
W u Qing
Abstract：This paper introduces the basic principles of GPS measurements and characteristics，and the GPS mapping application in the
engineering and implementation were analyzed．
Key words：GPS；engineering surveying and mapping；GPS measurements
一 50 —
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2014-9-29 19:29 上传

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