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GPS技术在生活中的应用|
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GPS测量技术在工程测绘中的应用及特点
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公路桥梁测量中GPS技术的应用
&&&&&&本期共收录文章20篇
　　摘 要：随着设计科技的不断发展，GPS技术于我国公路测量领域正式引进之后，从GPS技术相对静态的定位系统一直发展到实时动态的定位系统（GPS-RTK），从实际公路路线、大中型桥梁以及隧道建筑施工工程的控制测量，再到桥梁公路路线的中线三维进行放样测量，由此可见对于GPS技术的应用可谓是方兴未艾。文章中作者有针对性地分析和探讨了当前GPS技术于公路工程以及桥梁工程施工测量作业中的具体应用，仅供同行参考。 中国论文网 /1/view-6320737.htm　　关键词：GPS技术；GPS-RTK系统；公路桥梁；精度测量 　　在桥梁和公路工程施工建设的各个阶段均离不开施工和测量作业，那么其测量作业的精度以及速度又是影响着整个工程施工质量以及进度的关键之处，伴随现代施工建筑中GPS技术的快速发展，其在桥梁公路与工程测量作业中的应用能够解决上述两个关键性的问题，同时GPS技术也是公路外业测量作业的一项重大性技术革命。因此在文章中作者主要分析和介绍了GPS技术（换言之，实时动态定位技术）在现代公路工程测量作业中的特点及其具体应用，希望能够使其主要作用更加深入人心。 　　1 GPS技术概述 　　全球定位系统技术，也就是GPS技术（Global Positioning System）。GPS技术是当前美国陆海空三军共同研制的卫星导航定位系统，因此具有精确性、全球性、全天候、连续性、实时性导航定位功能以及定时功能，因此GPS技术能够为实践中的各类用户提供非常精密的三维坐标定位、速度定位以及时间定位技术。单点导航定位技术和相对测地定位技术是当前GPS应用过程中的两个主要方面；对于实践中常规测量作业而言，其相对于测地定位是较为主要的应用形式。那么运用GPS技术进行定位的根本原理，也就是以GPS定位卫星以及实际用户接收机天线间的距离（或者是距离差）的观测作为基础，并且依据已知的卫星瞬时定位坐标来最终确定出该用户接收机天线所对应的相关点位坐标，那么也就是待定点的具体三维坐标（x，y，z）。因此可以了解到，GPS技术定位的关键所在，也就是精确测定出相关用户的接收机天线一直至GPS定位卫星之间的实际距离。为了能够满足测量高精度的基本需要，当前广泛运用的是GPS技术相对定位法。GPS技术相对定位，也就是若干台接收机同步进行跟踪，那么跟踪相同的GPS定位卫星以最终能够确定出各个接收机间实际位置的一种手段。在GPS技术的绝对定位功能应用中，其测量结果通常会受到卫星轨道的误差、钟差以及信号传播等方面误差产生的影响，但是上述误差对于定位观测量产生的影响具备一定的关联性，所以，若是运用这些观测量到的不同线性组合进行GPS技术相对定位，可以有效地消除或者是减弱这些误差产生的影响，最终能够显著提高GPS技术定位的精度。 　　2 GPS技术在公路桥梁施工测量中的优势 　　对于GPS技术的控制网，不仅对其边长方面具有相对严格的规定，同时对于网形也具有很大程度的限制。在实际《工程测量规范》中已经写明，在GPS技术定位的三角网中三角形，该三角形的内角一定要始终大于30°，那么即使是在测量中受到了地形方面的限制，该三角形的内角也必须要保证于大于25°的区间之内。但是在实际上，有一些工程测量项目因为之前受到过比较大的地理环境因素影响，其三角形网形根本无法符合上述规范中的要求，因此就能够考虑使用GPS技术全球定位系统来进一步代替常规的定位和测量方法。现阶段GPS技术拥有着全天候及其直接测量待定点的三维坐标等优势特性，因此其用于公路桥梁的建筑施工测量中，也就正好能够发挥出其自身拥有的这些非常得天独厚的技术性优势。 　　3 GPS定位系统在桥梁施工中的应用 　　在目前的公路桥梁施工作业中，测量作业所担负起的关键任务是对于控制网的精确布设、测量、检核以及结构物的放样作业。在传统的桥梁施工作业中，其施工测量控制网通常需要布设成三角网或者是导线网，因此运用经纬仪配合着测距仪或者是运用全站仪进行室外作业的数据采集，通常需要耗费非常大量的人力与物力。 　　3.1 在控制测量中的应用 　　因为公路和桥梁自身方面的特点，公路桥梁施工控制网边长通常比较长，尤其是跨越一些大江大河时使用到的特大型公路和桥梁，其更是具有跨度非常大的主要特点，那么这个特点也就给相对传统的测量方法增加了很大难度。伴随跨海大桥的研发和出现，GPS技术更能够体现其不可替代的优越性，因此运用GPS定位方法要比用传统定位方法进行测量作业更加具有优势。运用GPS定位技术的静态定位法，在进行公路桥梁控制网的测量作业中，因为其并不受到外界环境的干扰，因此可以大大缩短了室外作业的观测时间，最终显著提高了工作效率。 　　3.2 在施工测量中的应用 　　3.2.1 水中墩交会定位 　　依照相对传统的施工技术手段，对于水中墩的定位测量通常需要采用前方交会技术进行。但是对于一些有的大桥，其中一些桥址所处的江面比较开阔，因此这会无形中给交会测量带来了比较大的困难。那么在这种情况之下，采用GPS动态定位技术（RTK技术）便能够很好地发挥出了其不可估量的显著优势。 　　在此基础上，RTK（RealTimeKinematic）定位技术是现阶段一种实时动态的测量与定位技术，其是以载波相位观测量技术为依据的实时差分GPS定位技术。在公路与桥梁测量作业中采用上述方法，需要在水中墩定位之时于基准站上安置好一台GPS定位接收机，对于其所有能够观测到的GPS定位卫星还需要进行连续观测，并且将其观测到的数据最终通过无线电传输到设备中，实时地发送到在定位船上进行移动观测（1～3s），最终再传至GPS接收机中，这样也就可以实时得出了该点的三维定位坐标，其精度可以达到2～5cm。 　　3.2.2 在塔柱施工中的应用 　　伴随当前建筑工程中大型斜拉桥的逐渐出现，因为其造型方面的美观和轻巧更加能够适应现代化社会发展的需求，因此越来越多的斜拉桥建筑工程应运而生。但是伴随而来的建筑施工难度也大大地增加了，这也是当前一个亟待解决的问题。现阶段公路桥梁建筑施工技术日新月异，那么斜拉桥塔柱建筑的高度也正在不断地增长，这时究竟怎样控制好塔柱的斜率，也便成为了一个非常重要的问题。 　　3.3 GPS高程控制测量 　　GPS定位技术可以使用高精度来最终获取点与点之间的大地高度之差。再一次将它们转化成为适合于当前施工测量作业的正高度差过程中，作业人员还需要重点注意大地水准面的异常性更改现象。这类转换由于其重力测量信息等方面因素的影响，一般都采取了GPS水准法，运用同名点中的相应正高以及GPS大地高，通过一系列数学计算模型取得其相互之间的高度差转换关系。 　　4 结束语 　　现如今，公路桥梁建设施工技术及其施工测量工艺已经越来越先进，由于大桥建设地点的附近地理环境又颇为复杂，因此相对传统和经典的定位与测量技术己经较难真正满足桥梁建设作业的需要。伴随当前GPS定位技术的迅猛发展，为公路和桥梁控制测量作业也提供了更加先进而高效的测量手段。目前将GPS相对定位测量技术应用在桥梁的高度控制测量作业中，不仅能够极大的促进了GPS技术自身的发展进程，同时对于公路桥梁的施工作业和控制测量发展也具有很大的意义。 　　参考文献 　　[1]王守彬，王新洲，树良.GPS在公路桥梁施工控制测量中的应用[J].中国公路学报，2001（3）. 　　[2]舒国明，郭磊.GPS定位技术在桥梁施工测量中的应用[J].交通标准化，2006（5）. 　　[3]刘双海.GPS定位技术在桥梁施工测量中的应用[J].城市建设理论研究（电子版），2011（6）.
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卫星导航定位：加速交通现代化--访中国全球卫星定位系统技术应用协会秘书长黄云康
　　卫星导航定位系统已逐渐渗透到了社会和经济生活的几乎每一个角落。那么，我国卫星导航定位技术和产品的开发、应用情况如何？存在哪些问题？市场前景怎样？近日，记者采访了中国全球卫星定位系统技术应用协会秘书长黄云康。
　　记者：请介绍一下协会成立的背景、意义及其在业内发挥的作用。
　　黄云康：1995年，美国的GPS技术和产品在国际上已经比较成熟，俄罗斯的GLONASS及我国的双星系统都将相继投入应用，其应用领域在不断扩大。考虑到我国卫星导航定位在空间定位方面的需要及其他领域也逐步显现出的市场需求，由国国务院十几个部委共同发起，国家测绘局牵头成立了中国全球卫星定位系统技术应用协会。
　　协会的成立是迎合了时代需要，作为中介组织，其任务一是完成政府职能的转化，做好企业和政府之间的桥梁和纽带，二是成为行业内企业、研究部门、设计部门了解卫星导航定位产业和市场信息，交流经验的一个窗口和自律组织，使市场机制更加完善。第三是接受国家测绘局的委托，开展一些技术和产品的研发，把各行业的专家聚集在一起，就卫星导航定位产业的发展进行研讨交流，并制定相关的规范和标准。协会的业务主管部门是国家测绘局，目前，协会拥有会员单位300多个。
　　记者：目前，以美国的GPS为代表的卫星导航定位系统技术已广泛应用到许多部门和行业。请谈一谈我国这方面的技术和产品的应用、产品研发情况和市场前景。
　　黄云康：GPS的应用范围已经十分广泛，有句话说得好，GPS的应用只会受到人们想象的限制，只要人们想到的领域都可能得到应用。作为信息化的一个重要组成部分，GPS的技术应用进入了一个高速增长期。除去在大地测量、地质勘探、石油开采、地震及气象检测领域外，数字化城市建设、基础工程、环保工程、精细农业、车辆导航、交通监控、车辆跟踪监控、个人紧急呼救等方面的应用和服务有了较大的发展。GPS高精度定位还用于实时监控大型工程建筑在实际负荷条件下的变形，如大桥、高塔和水坝在实际交通、风荷和水流作用下的状态，达到cm级精度。例如，1998年GPS在我国防洪中，在隔河岩大坝的监控方面是立了大功的。又比如，我国正在利用GPS网对大地测量控制网中5万多个测量点进行改造，使得该网的精度和稳定性都提高了。
如今我国应用GPS技术和产品开发商的数量还没有进行过统计，但仅从加入协会的成员单位已有300多家来看，用为数众多来形容是不过分的。现在，我国的GPS企业生产的GPS产品其核心技术----芯片，还依赖于进口，希望不久的将来能在自主研制方面有所突破。
　　记者：GPS在我国的发展曾经经历了一&战国时代&，经过大浪淘沙，可以说正在步入良性循环的轨道。但就整体而言，我国发展GPS的客观环境仍不容乐观，存在一些制约因素，请谈谈您的看法。技术和产品的行业标准是规范和促使一个产业健康发展的有利砝码。GPS行业的情况如何？
　　黄云康：我国GPS技术的应用确实是经历了一段起伏，特别是和人民大众密切相关的车辆导航，从1994年始经过几起几落的艰难里程，1998末出现了快速增长的势头。尤其是2002年初，国家计委提出了&卫星导航应用产业化专项&国家给予资金支持，更为卫星导航产业化起到了巨大的推动作用。
　　我认为目前在车辆导航电子地图制作方面有点乱，乱的表现是大家一哄而上，争抢这个大蛋糕。十几家都在作，但大多是不能出版的，因为生产地图产品及电子地图产品是需要有国家认可的测绘资格。一些没有取得相应测绘资格的单位生产地图产品在某种意义上是不合法的。此外，还有地图保密问题。因此，国家测绘局委托协会做了《建立我国车辆定位导航电子地图服务体系的政策研究》，要解决的问题是，保密问题怎样解决？谁来生产，谁来发布？目前，我国车载导航电子地图的标准正在制定中，是按照国际标准并结合我国国情开展的，制定工作由协会来组织完成，按计划于今年年底出台。有了标准后，我们将组织生产单位学习掌握，生产出符合要求的车辆导航用电子地图。
　　另外，车辆导航用的车载单元设备，如何鉴定其性能，本着对用户负责的态度协会成立了专家组，将商讨制定产品的行业标准，并在条件成熟时对车载单元设备进行测评。
　　今后，协会将根据卫星导航产业发展的需要，在产业规范、企业资质审核等方面配合政府有关部门做深入的工作。
　　记者：欧盟&伽利略&导航卫星系统的启动，使得国际社会在该领域呈鼎足之势，请问中国是否有必要建立自己的卫星定位系统？
　　黄云康：以美国的GPS技术和俄罗斯的GLONASS为代表的卫星导航定位系统在世界范围内得到了广泛的认可与应用，尤其是美国为保持这一领域的垄断地位，一方面取消限制政策，一方面改进GPS系统性能。为打破美国的垄断，今年3月份，欧盟正式启动了&伽利略&导航卫星系统计划，该系统预计2008年将建成投入使用。目前，我国由国家科技部组织专家与欧盟进行谈判并对&伽利略&系统进行考察，寻求最好的合作方式。另外，我国的双星系统已投入使用，这是我国的第一代卫星导航定位系统，该系统也是具有全天侯、高精度、快速实时特点的区域性导航定位系统，同时又兼有简短数字报文通信与授时功能，主要用于我国大陆、台湾、南沙及其它岛屿、中国海、日本海、太平洋部分海域及周边部分地区中低动态及静态用户提供快速定位、简短数字报文通信和授时服务。
　　记者：GPS在交通领域的应用业界比较看好，如不少城市的出租车开始批量配备GPS车载终端，交通运输企业运用GPS技术进行车辆的管理和货物的监控等。您认为GPS在交通领域的应用前景如何？
　　黄云康：陆地运输是当前GPS最大的应用领域，特别是在车辆导航和跟踪应用方面。从国际上看，全球从1996年-2000年在汽车导航方面GPS产品的销售额始终占测量、OEM、GIS、航空、航海、军用、诸门类之首，且逐年递增，1999年已达38%，这类系统服务于驾驶员、商用车队、轿车、运输车、紧急援救部门，显示出巨大的市场需求。2000年底估计全国累计约有近300个车辆跟踪网络，入网车辆约5-6万辆。下一步将从特种车辆应用扩展到私家车，特别是长途运输车辆。未来几年内，可能达到10万辆以上的装车辆，相关产值将达到7-10个亿。现在不少大城市的租赁车公司大多利用GPS进行导航和道路引导系统，豪华轿车也都纷纷装上了GPS道路辅助系统和车辆系统，并逐步演变为车辆的标准配置。铁路当局也将GPS作为列车位置控制管理的应用工具。世界上有数以百万计的游船、渔船、摆渡船、客船、货船和加油船均得益于GPS。与此同时，GPS消费品也将成为今后5-10年内主要的爆发性增长的市场。
　　记者：物流也作为一个新的经济增长点，越来越引起全社会的关注。请问GPS在物流领域会有什么作为？
　　黄云康：随着城市经济建设的高速发展，机动车数量快速增长，给道路交通管理带来了巨大的压力。近十几年来，我国在公路及相关产业上的投资已达到上万亿元，但利用率不高。与发达国家相比，货运的空载率高达60%，仓储量则是美国的五倍，在我国人力成本相对低廉的条件下，物流成本仍居高不下，究其原因，在基础设施一定的情况下，信息交流不畅，货源、信息的自我封闭成为制约现代物流技术应用的要害问题。
　　为此，人们提出了GPS车辆监控系统的概念，即把运输管理系统的车辆跟踪功能建在GPS、GIS 、GSM通信网络、internet等平台上，随时跟踪车辆的当前位置和状态、货物情况、历史行程记录、历史货运记录等车辆当前信息，并以可视化的图形界面展现给用户，最终最大限度地发挥信息化的综合优势，在物流运营过程中，尽可能降低成本，使商家最大幅度让利于消费者。这种服务必然形成巨大的社会需求。
　　黄云康强调说，卫星导航定位技术是一个新兴的具有发展前景的产业，特别是在中国具有广大的发展空间和市场，中国全球卫星定位系统技术应用协会将一如既往地为发展我国的卫星导航产业尽职尽责。
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