GPS技术在交通工程应用中的若干问题研究

摘要

大量交通基础建设的投入以及工程项目技术难度的增加，对测量工作也提出了新的要求：测绘速度快、经济投入少、精度要求高。与时俱进地满足工程建设的新要求，很好地解决GPS测量技术在应用中遇到的新问题，最大化地发挥GPS技术的优势是当今测绘界的一个热点。 针对GPS技术在交通基础建设应用中遇到的问题，本文主要作了以下几方面的研究和探讨：(1)根据GPS误差特性，提出了两种提高起算点精度的方法。并对GPS三维无约束平差的基线向量选取做了探讨；(2)介绍了几种坐标转换的方法，提出了多期GPS网联合求转换参数的方法。为了削弱公共点粗差的影响，针对坐标转换平差的特点引入了稳健估计并进行了改造；(3)利用函数图形构造了有效投影区，并在有效投影区内讨论了最佳投影面和椭球的选取问题；(4)介绍了RTK的工作原理及作业方法，并通过试验得出了RTK技术的测量精度；(5)讨论了GPS测高中的高程异常获取方法。对GPS高程的精度进行试验分析，得出了一些有益的结论。

目录

文摘

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第一章绪论

1.1 GPS技术的基本原理及其发展

1.1.1 GPS技术的基本原理

1.1.2 GPS技术的发展

1.2 GPS技术在道路建设应用

1.2.1 GPS测量技术的特点

1.2.2 GPS技术在道路建设中的应用现状

1.2.3目前存在的问题

1.3本文研究的主要内容

第二章基线解算及三维无约束平差

2.1伪距观测方程及其线性化

2.1.1测码伪距观测方程

2.1.2测相伪距观测方程

2.1.3载波测相伪距方程的线性组合

2.2基线向量的解算

2.3起始点坐标偏差对基线精度的影响

2.4多起点平均法(解决起始点坐标偏差对基线影响的方法一)

2.5带有约束条件的测相伪距单点定位法(解决起始点坐标偏差对基线影响的方法)

2.6三维无约束平差

2.6.1基线向量观测方程

2.6.2位置基准方程

2.6.3法方程的组成及解算

2.6.4精度评定

2.6.5基线的选取

2.6.6基线长度的控制

2.7本章小结

第三章坐标系的转换

3.1坐标系的概述

3.1.1全球坐标系(WGS-84坐标系)

3.1.2国家坐标系

3.1.3地方独立平面直角坐标系

3.2坐标系之间的转换

3.2.1三维转换模型

3.2.2二维转换模型

3.3多期GPS控制网联合求转换参数

3.4稳健估计在坐标转换中的应用

3.4.1抗差最小二乘法原理

3.4.2坐标转换平差中权函数的特别构造

3.5本章小结

第四章投影面、中央子午线及椭球的选取

4.1三维坐标向二维坐标的变换

4.1.1空间三维直角坐标向椭球坐标的转换(归化)

4.1.2椭球面坐标投影到高斯平面(投影)

4.2归化投影的变形分析

4.2.1点间水平距离变形分析

4.2.2归化投影有效区的确定

4.3工程测量中投影面和中央子午线的选取

4.3.1国家3°高斯正形投影

4.3.2改变H确定抵偿投影面

4.3.3任意带高斯正形投影

4.3.4任意带抵偿面高斯正形投影

4.4椭球的选取

4.5本章小结

第五章RTK技术及其精度分析

5.1 RTK工作原理及特点

5.1.1 RTK的组成

5.1.2 RTK技术的特点

5.2 RTK技术误差分析及作业半径

5.2.1和距离向量有关的误差

5.2.2和测站有关的误差

5.2.3算法误差

5.2.4作业半径

5.3 RTK精度的试验检验

5.4 RTK的作业方式

5.4.1在首级GPS控制点设站

5.4.2单点定位设站

5.4.3导航定位设站

5.5 RTK技术在公路建设中的应用

5.6本章小结

第六章GPS高程精度分析

6.1高程系统概述

6.2 GPS大地高精度

6.2.1影响GPS大地高精度的因素及解决措施

6.2.2静态相对定位大地高精度试验分析

6.2.3 RTK大地高精度测试分析

6.3 GPS高程异常值的获取

6.3.1常用数学模型简述

6.3.2带权综合模型

6.4 RTK技术获取正常高精度试验分析

6.4.1试验数据获取

6.4.2统计分析和粗差剔除

6.4.3正态总体的检验

6.4.4 RTK正常高精度分析

6.4.5试验结论与讨论

6.5本章小结

第七章总结

7.1本论文的工作及结论

7.2有待解决的问题

致谢

参考文献

在学期间发表的论文