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(shù)與GPS控制網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)
[摘要]本文以對(duì)GPS測量技術(shù)的認(rèn)識(shí)為基礎(chǔ)，分析探討了GPS控制網(wǎng)優(yōu)化的主要指標(biāo)，指出了關(guān)于GPS控制網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)的的四類技術(shù)。
[關(guān)鍵詞]GPS測量技術(shù) 優(yōu)化 設(shè)計(jì)
[中圖分類號(hào)] P228.4 [文獻(xiàn)碼] B [文章編號(hào)] 1000-405X(2014)-2-149-1
1GPS測量技術(shù)與GPS控制網(wǎng)測量
1.1GPS測量技術(shù)
GPS RTK(Real Time Kinematic) 技術(shù)開始于 90 年代初 ，是一種全天候、全方位的新型測量系統(tǒng)，稱載波相位動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)差分技術(shù)，是目前適時(shí)、準(zhǔn)確地確定待測點(diǎn)的位置的最佳方式，是基于載波相位觀測值基礎(chǔ)上的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位技術(shù)。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(shí)間短，方便靈活，測程不受限制，不受通視條件影響等優(yōu)點(diǎn)。
1.2GPS控制網(wǎng)測量
GPS 控制網(wǎng)網(wǎng)形比較靈活 ，可以根據(jù)實(shí)際地理?xiàng)l件 ，建筑物條件以及相應(yīng)的測區(qū)情況來布設(shè)。連接方式可以為點(diǎn)連式的、邊連式的、混連式的、中點(diǎn)多邊形等連接方式。GPS 控制測量點(diǎn)間不要求通視，圖形結(jié)構(gòu)靈活， 因此選點(diǎn)工作要比傳統(tǒng)控制測量的選點(diǎn)簡便容易得多。GPS 點(diǎn)的選定不以相鄰點(diǎn)間的通視作為先決條件 ，給選點(diǎn)帶來極大的靈活性，但也有具體的要求。 點(diǎn)位應(yīng)當(dāng)保證觀測時(shí)衛(wèi)星信號(hào)不能受到干擾，選點(diǎn)時(shí)做到點(diǎn)位周圍視場內(nèi)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(yuǎn)離大功率的無線發(fā)射臺(tái)和高壓電線，沒有大面積的水域或?qū)﹄姶挪ǚ瓷?或吸收)的物體。
觀測作業(yè)的主要任務(wù)是捕獲 GPS 衛(wèi)星信號(hào)對(duì)其進(jìn)行跟蹤、接收和處理，以獲取所需的定位和觀測數(shù)據(jù)。開機(jī)后，等待接收機(jī)初始化完成并進(jìn)行記錄數(shù)據(jù)狀態(tài)，然后每隔幾分鐘便查看一下接收機(jī)的工作是否正常。 在觀測作業(yè)中認(rèn)真作到：觀測組按照計(jì)劃表規(guī)定時(shí)間作業(yè)，確保同步觀測;開機(jī)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(yè)前的統(tǒng)一規(guī)定量取，并在記錄薄中詳細(xì)記錄;一個(gè)時(shí)段觀測中，不能夠關(guān)機(jī)又重新啟動(dòng)、自測試、改變衛(wèi)星高度角及數(shù)據(jù)采樣間隔、改變天線位置，關(guān)閉或刪除文件等;原始觀測值和記錄項(xiàng)目，按規(guī)定現(xiàn)場記錄，字跡清楚，不的涂改、轉(zhuǎn)抄;觀測期間防止接收機(jī)震動(dòng)，防止人員和其他物體碰動(dòng)天線或阻擋信號(hào)。
2GPS控制網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)
控制網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)是指在限定精度、可靠性和費(fèi)用等質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)下， 尋求網(wǎng)設(shè)計(jì)的最佳極值。與經(jīng)典控制網(wǎng)相似， GPS 控制網(wǎng)的設(shè)計(jì)也存在優(yōu)化的問題。但是， 由于 GPS 測量無論是在測量方式上，還是在構(gòu)網(wǎng)方式上均完全不同于經(jīng)典控制測量， 因而其優(yōu)化設(shè)計(jì)的內(nèi)容也不同于經(jīng)典優(yōu)化設(shè)計(jì)。
2.1GPS控制網(wǎng)的優(yōu)化指標(biāo)
(1)效率指標(biāo)。GPS控制網(wǎng)的效率指標(biāo)為Cmin，如果GPS控制網(wǎng)的總點(diǎn)數(shù)是n，用m臺(tái)接收機(jī)進(jìn)行同步觀測，則該網(wǎng)的最小觀測期數(shù)(同步觀測的次數(shù))為： 。
(2)可靠性指標(biāo)?？煽啃允侵冈诳刂凭W(wǎng)中設(shè)置一定數(shù)量的多余觀測，使其對(duì)于觀測中的粗差具有自檢能力，并限制其對(duì)目標(biāo)成果的影響。對(duì)于GPS控制網(wǎng)中的n點(diǎn)，觀測基線向量參數(shù)為J必=n-1： 。每點(diǎn)設(shè)站次數(shù)為k，則觀測時(shí)段數(shù)為：C=n・k/m 。而m臺(tái)接收機(jī)觀測到的獨(dú)立觀測基線向量數(shù)為：j獨(dú)=C・(m-1) 。則控制網(wǎng)中多余的觀測基線向量參數(shù)為：j獨(dú)=C・(n-1)/(m-1) 。GPS控制網(wǎng)多余觀測數(shù)與獨(dú)立基線向量觀測值總數(shù)之比為： G=(J多/J獨(dú))≥1/3。
(3)精度指標(biāo)。網(wǎng)點(diǎn)坐標(biāo)的協(xié)因數(shù)陣Qx包含了全網(wǎng)精度情況的全部信息，通常采用最優(yōu)性標(biāo)準(zhǔn) A、最優(yōu)性標(biāo)準(zhǔn) D、最優(yōu)性指標(biāo)E和最優(yōu)性標(biāo)準(zhǔn)F作為純量精度優(yōu)化標(biāo)準(zhǔn)來建立優(yōu)化設(shè)計(jì)精度目標(biāo)函數(shù)。實(shí)際上代表的是2點(diǎn)間的相對(duì)點(diǎn)位精度，它一般在接收機(jī)接收到信號(hào)并解算出基線向量后一起計(jì)算出。影響它的主要因素是接收時(shí)間的長短以及衛(wèi)星的GDOP數(shù)據(jù)(幾何精度因子)，由基線向量協(xié)因數(shù)陣和觀測方程可以推導(dǎo)出GPS控制網(wǎng)的整體點(diǎn)位精度 ，從而考察GPSQx控制網(wǎng)的整體質(zhì)量指標(biāo)。
(4)經(jīng)費(fèi)指標(biāo)。經(jīng)濟(jì)指標(biāo)是指用較少的人力、物力和財(cái)力實(shí)現(xiàn)對(duì)GPS控制網(wǎng)精確性與可靠性的控制。經(jīng)費(fèi)取決于控制網(wǎng)中點(diǎn)的總數(shù)和重復(fù)設(shè)站率，如果1臺(tái)接收機(jī)觀測1期的平均費(fèi)用為T，則總費(fèi)用為：F=T・Cmin。
2.2GPS控制網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)的分類
由于GPS控制網(wǎng)同經(jīng)典網(wǎng)有諸多不同，導(dǎo)致了GPS 控制網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)不完全等同于經(jīng)典控制網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，一般可分為四級(jí)。
零級(jí)優(yōu)化設(shè)計(jì)是在已知 GPS 控制網(wǎng)平差模型中的系數(shù)陣 A 和權(quán)陣 P 的基礎(chǔ)上， 求解協(xié)因數(shù)陣 Qxx的過程。這實(shí)際上是一個(gè)平差的過程， 除了一些形變觀測網(wǎng)和特殊網(wǎng)以外， 對(duì)于一般實(shí)際應(yīng)用的GPS 控制網(wǎng)來說沒有太大的意義。
一級(jí)優(yōu)化設(shè)計(jì)是在大致確定了總點(diǎn)數(shù)、總基線數(shù)的基礎(chǔ)上，通過對(duì)網(wǎng)形的優(yōu)化設(shè)計(jì)求出數(shù)學(xué)模型中系數(shù)陣 A， 以使得Qxx達(dá)到設(shè)計(jì)要求的過程。因?yàn)?GPS 網(wǎng)的精度與網(wǎng)形和傳遞三角形的角度沒有太大的關(guān)系， 所以不改變基線的連接方式， 只單純地改變點(diǎn)的位置對(duì)精度的提高沒有意義。而當(dāng)改變基線連接方式的時(shí)候，異步環(huán)的邊數(shù)、個(gè)數(shù)和形式就會(huì)有所改變， 這樣就對(duì)網(wǎng)的精度和可靠性產(chǎn)生了影響。因此對(duì)系數(shù)陣 A 的設(shè)計(jì)是很有意義的。
二級(jí)優(yōu)化設(shè)計(jì)是在已確定網(wǎng)形， 即確定了系數(shù)陣 A 和未知數(shù)協(xié)因數(shù)陣 Qxx 后， 優(yōu)化設(shè)計(jì)權(quán)陣 P的過程。因?yàn)?GPS 控制網(wǎng)中的權(quán)與基線的長度沒有直接關(guān)系， 而當(dāng)確定了整周模糊度之后，再增加觀測時(shí)間也不會(huì)明顯提高觀測值的權(quán)， 因此對(duì) GPS 控制
網(wǎng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)， 尤其是不同作業(yè)模式不同精度類型的 GPS 接收機(jī)聯(lián)合作業(yè)的 GPS 控制網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)中， 權(quán)陣 P 的設(shè)計(jì)也就有了一定的意義。
三級(jí)優(yōu)化設(shè)計(jì)是對(duì)精度沒有達(dá)到限差要求的GPS 控制網(wǎng)進(jìn)行網(wǎng)的加密和改進(jìn)，使其逐漸達(dá)到精度要求，也就是對(duì)網(wǎng)形結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的優(yōu)化設(shè)計(jì)。綜上所述， GPS 控制網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)主要?dú)w結(jié)為二類內(nèi)容的設(shè)計(jì) GPS 控制網(wǎng)基準(zhǔn)的優(yōu)化設(shè)計(jì); GPS 控制網(wǎng)圖形結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的優(yōu)化設(shè)計(jì)，包括網(wǎng)的精度設(shè)計(jì)、網(wǎng)的抗粗差能力的可靠性設(shè)計(jì)、網(wǎng)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)差能力的強(qiáng)度設(shè)計(jì)。
參考文獻(xiàn)
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[2]周庚福.淺議地形測量和測繪技術(shù)自動(dòng)化技術(shù).中國論文下載中心，2010，07.
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