高中生的科技論文1500字(2)
高中生的科技論文1500字
高中生的科技論文1500字篇二
談GPS測量技術與GPS控制網優化設計
[摘要]本文以對GPS測量技術的認識為基礎，分析探討了GPS控制網優化的主要指標，指出了關于GPS控制網優化設計的的四類技術。
[關鍵詞]GPS測量技術 優化 設計
[中圖分類號] P228.4 [文獻碼] B [文章編號] 1000-405X(2014)-2-149-1
1GPS測量技術與GPS控制網測量
1.1GPS測量技術
GPS RTK(Real Time Kinematic) 技術開始于 90 年代初 ，是一種全天候、全方位的新型測量系統，稱載波相位動態實時差分技術，是目前適時、準確地確定待測點的位置的最佳方式，是基于載波相位觀測值基礎上的實時動態定位技術。GPS RTK 具有定位精度高且精度分布均勻，速度快、效率高，觀測時間短，方便靈活，測程不受限制，不受通視條件影響等優點。
1.2GPS控制網測量
GPS 控制網網形比較靈活 ，可以根據實際地理條件 ，建筑物條件以及相應的測區情況來布設。連接方式可以為點連式的、邊連式的、混連式的、中點多邊形等連接方式。GPS 控制測量點間不要求通視，圖形結構靈活， 因此選點工作要比傳統控制測量的選點簡便容易得多。GPS 點的選定不以相鄰點間的通視作為先決條件 ，給選點帶來極大的靈活性，但也有具體的要求。 點位應當保證觀測時衛星信號不能受到干擾，選點時做到點位周圍視場內最好沒有高度角大于 15°的障礙物，尤其是不能有成片的障礙物， 遠離大功率的無線發射臺和高壓電線，沒有大面積的水域或對電磁波反射(或吸收)的物體。
觀測作業的主要任務是捕獲 GPS 衛星信號對其進行跟蹤、接收和處理，以獲取所需的定位和觀測數據。開機后，等待接收機初始化完成并進行記錄數據狀態，然后每隔幾分鐘便查看一下接收機的工作是否正常。 在觀測作業中認真作到：觀測組按照計劃表規定時間作業，確保同步觀測;開機前后各量取天線高一測回，每測回從不同部位量取三次，兩測回天線高之差不大于 3mm;天線高的量取部位，按作業前的統一規定量取，并在記錄薄中詳細記錄;一個時段觀測中，不能夠關機又重新啟動、自測試、改變衛星高度角及數據采樣間隔、改變天線位置，關閉或刪除文件等;原始觀測值和記錄項目，按規定現場記錄，字跡清楚，不的涂改、轉抄;觀測期間防止接收機震動，防止人員和其他物體碰動天線或阻擋信號。
2GPS控制網的優化設計
控制網的優化設計是指在限定精度、可靠性和費用等質量標準下， 尋求網設計的最佳極值。與經典控制網相似， GPS 控制網的設計也存在優化的問題。但是， 由于 GPS 測量無論是在測量方式上，還是在構網方式上均完全不同于經典控制測量， 因而其優化設計的內容也不同于經典優化設計。
2.1GPS控制網的優化指標
(1)效率指標。GPS控制網的效率指標為Cmin，如果GPS控制網的總點數是n，用m臺接收機進行同步觀測，則該網的最小觀測期數(同步觀測的次數)為： 。
(2)可靠性指標。可靠性是指在控制網中設置一定數量的多余觀測，使其對于觀測中的粗差具有自檢能力，并限制其對目標成果的影響。對于GPS控制網中的n點，觀測基線向量參數為J必=n-1： 。每點設站次數為k，則觀測時段數為：C=n・k/m 。而m臺接收機觀測到的獨立觀測基線向量數為：j獨=C・(m-1) 。則控制網中多余的觀測基線向量參數為：j獨=C・(n-1)/(m-1) 。GPS控制網多余觀測數與獨立基線向量觀測值總數之比為： G=(J多/J獨)≥1/3。
(3)精度指標。網點坐標的協因數陣Qx包含了全網精度情況的全部信息，通常采用最優性標準 A、最優性標準 D、最優性指標E和最優性標準F作為純量精度優化標準來建立優化設計精度目標函數。實際上代表的是2點間的相對點位精度，它一般在接收機接收到信號并解算出基線向量后一起計算出。影響它的主要因素是接收時間的長短以及衛星的GDOP數據(幾何精度因子)，由基線向量協因數陣和觀測方程可以推導出GPS控制網的整體點位精度 ，從而考察GPSQx控制網的整體質量指標。
(4)經費指標。經濟指標是指用較少的人力、物力和財力實現對GPS控制網精確性與可靠性的控制。經費取決于控制網中點的總數和重復設站率，如果1臺接收機觀測1期的平均費用為T，則總費用為：F=T・Cmin。
2.2GPS控制網優化設計的分類
由于GPS控制網同經典網有諸多不同，導致了GPS 控制網的優化設計不完全等同于經典控制網的優化設計，一般可分為四級。
零級優化設計是在已知 GPS 控制網平差模型中的系數陣 A 和權陣 P 的基礎上， 求解協因數陣 Qxx的過程。這實際上是一個平差的過程， 除了一些形變觀測網和特殊網以外， 對于一般實際應用的GPS 控制網來說沒有太大的意義。
一級優化設計是在大致確定了總點數、總基線數的基礎上，通過對網形的優化設計求出數學模型中系數陣 A， 以使得Qxx達到設計要求的過程。因為 GPS 網的精度與網形和傳遞三角形的角度沒有太大的關系， 所以不改變基線的連接方式， 只單純地改變點的位置對精度的提高沒有意義。而當改變基線連接方式的時候，異步環的邊數、個數和形式就會有所改變， 這樣就對網的精度和可靠性產生了影響。因此對系數陣 A 的設計是很有意義的。
二級優化設計是在已確定網形， 即確定了系數陣 A 和未知數協因數陣 Qxx 后， 優化設計權陣 P的過程。因為 GPS 控制網中的權與基線的長度沒有直接關系， 而當確定了整周模糊度之后，再增加觀測時間也不會明顯提高觀測值的權， 因此對 GPS 控制
網進行優化設計， 尤其是不同作業模式不同精度類型的 GPS 接收機聯合作業的 GPS 控制網的優化設計中， 權陣 P 的設計也就有了一定的意義。
三級優化設計是對精度沒有達到限差要求的GPS 控制網進行網的加密和改進，使其逐漸達到精度要求，也就是對網形結構強度的優化設計。綜上所述， GPS 控制網的優化設計主要歸結為二類內容的設計 GPS 控制網基準的優化設計; GPS 控制網圖形結構強度的優化設計，包括網的精度設計、網的抗粗差能力的可靠性設計、網發現系統差能力的強度設計。
參考文獻
[1] 張勤，李家權.GPS 測量原理及應用[M].北京：科學出版社，2005.
[2]周庚福.淺議地形測量和測繪技術自動化技術.中國論文下載中心，2010，07.
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