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摘 要：GPS全球定位系统是一个利用定位卫星在全球范围内进行导航、定位的系统,具有自动测量、精度准、全天候等特点,广泛应用到航空、军事、汽车交通、物流、农业、交通管理等领域,逐步深入到人们的生活.该文主要研究分析GPS在科学研究及测绘工程技术中的应用.
关键词：GPS 科学研究 测绘工程 应用
中图分类号：P228.4 文献标识码：A 文章编号：1674-098X(2014)01(a)-0015-02
GPS定位导航系统以24颗人造定位卫星为基础,向全球各地随时提供三维速度、三维位置等信息,是一个无线电定位导航系统.GPS由地面控制部分、空间部分和用户装置部分构成.地面控制部分由监测站、通讯辅助系统、地面天线和主控站组成.空间部分就是24颗卫星,3颗备用星和21颗工作星分布在6个轨道上.用户装置系统由论文范文和GPS接收机组成.
1.GPS在军事中的应用
1.1 GPS导弹定位导航系统
随着各国军事化力量的不断加强,GPS被广泛应用到陆地、航海、航空的导弹定位导航系统中.GPS和电子地图相结合可以规划行驶线路、估算行驶时间、显示移动的平台航迹,提高部队的反应能力和作战能力.GPS的定位导航作用和短报文数字通信功能相结合,可以将作战目标的位置信息等传送到指挥所,可以通过计算机屏幕显示作战目标的动态,指挥所可以监控各个作战平台.GPS可以实现单兵作战,为单兵提供时间信息和位置信息,同时将单兵的位置信息及时传送到指挥所,使单兵和指挥所之间及时传送指令,提高单兵的应变能力和作战能力.图一为战斧Block3型巡航导弹示意图1.
1.2 提高制导和命中率精度
GPS可以提高制导导弹、空地导弹、巡航导弹和弹道导弹等各种打击武器的制导精度和命中率精度.GPS为各种武器导航后的命中精度比导航前提高2倍,弹头TNT当量提高8倍.近年来,GPS成为各种武装力量的倍增器和支撑系统.海陆空巡航导弹、导弹导航和作战平台都开始装备GPS/INS或GPS导航系统,提高命中精度和制导精度,改变传统的作战方式.
1.3 星载GPS技术
由于太阳辐射压摄动和大气阻力较难模拟,用于海洋测高、气象和遥感的低轨道卫星很难用动力法确定卫星轨道.随着卫星高度的不断降低,地面跟踪技术的动力法如多普勒、雷达、激光等,对卫星的定轨误差不断增大,定轨误差甚至达到几十米、百米,误差较大的定轨不能满足高精度应用对卫星轨道的要求.地球观测系列卫星EOS-A和EOS-B、地面高度为250～300km的航天飞机、国外TOPEX卫星等都采用星载GPS技术,GPS可以不受太阳辐射压和大气阻力的影响,实现精密卫星定轨.
2.GPS在海陆空定位导航中的应用
GPS可以实现三维导航,步行者、陆地车辆、轮船和飞机等都可以采用GPS进行导航,汽车导航系统包括车速传感器、CD-ROM驱动器、自律导航、GPS导航、LCD显示器、微处理机和陀螺传感器构成.出租车、物流配送车等可以通过GPS技术与计算机车辆管理信息系统、无线电通信网络和电子地图等有机结合,实现交通管理和车辆跟踪等功能,使出租车、物流配送车等在城市各个地点合理分布,更好的满足城市居民的乘车需要,减少能源损耗,节约时间和成本.大部分城市都运用GPS技术建立交通数字化电台,及时发布城市交通拥堵信息,为驾驶员选择路径提供方便,实现自主定位导航.利用GPS技术对海上的船只进行高精度、连续的实时定位,有助于船舶按规定航线航行,避免发生船舶碰撞而造成不必要的损失,提高航行安全性.
3.GPS在大地测量中的应用
大地控制网包括高程控制网和水平控制网.高程控制网是对高程的基本控制,用水准测量建立,结合重力测量和天文测量,推算出各个地点的高程,水平控制网是对水平位置的基本控制,用导线测量和三角测量建立,结合天文测量、重力测量和高程测量,推算出各个地点的大地坐标.通过高程控制网和水平控制网建立坐标参考体系,定量描述地球各个物体的位置,便于测绘工作顺利进行.
我国运用GPS技术建立了国家高精度GPS 论文范文网和GPS B级网.国家总参测绘局运用GPS技术在全国布测高精度GPS网、高精度GPS测量控制网、区域性的地壳形变监测网和中国地壳形变监测网等[1].
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4.GPS在测绘技术中的应用
GPS技术主要应用于测绘工程中流动站接收机、数据链和基准站接收机三个方面,在测绘工程已知极点中安装GPS接收机,将基准站看成高等极点,通过GPS接收机观测可见范围中的卫星,将观测数据通过无线电形式传送给流动站GPS接收机,根据定位原理计算GPS流动站的三维坐标.
4.1 GPS像控点测量
航空摄影测量工作中需要对像控点进行测量,传统的测量方法是通过设置导线测量平高点,采用GPS技术进行像控点测量可以提高作业效率,缩短测量时间.GPS像控点测量需要在测量范围内设置高等级基准站,然后在流动站测量各个像控点的高程及平面坐标.GPS像控点测量的作业时间在2天之内,大大缩短了传统测量时间,测量效率也比传统测量方式提高了3倍,还能达到像片定向要求的精度.
4.2 GPS道路中线放样
GPS可以应用到城市中道路中线放样工作中,实现一人完成放样工作,提高中线放样工作的工作效率.将城市道路中的曲线转角、半径、线路起点坐标和终点坐标等各项参数输入到GPS外业控制器,可以根据坐标进行放样,也可以根据桩号进行放样.放样工作屏幕上可以显示偏移量和偏移坐标,可以进行各个方向的移动,减小误差,使误差控制在设定量之内.
4.3 GPS控制测量
传统的测绘是由导线控制测量,随着城市中规划区和建成区的不断扩大,测绘工作量越来越大,传统的测绘工作速度越来越慢,测量精度较不均匀、较不准确.GPS测量方法可以做到点间通视,可以有效的控制测量,提高测量工作效率,使测量结果更精确[2].
4.4 GPS用地测量
GPS技术可以广泛应用于地勘测定界测量、管线测量、水域测量、房产测量和地形测量工作中.GPS技术可以对界址点的位置坐标进行实时测定,测量土地的使用范围.GPS技术可以用于测量用地分类和面积,对用地进行土地分析和权属实时界限测量,极大的提高用地测量工作的效率和测量精度.在地形、水域的测量中,GPS技术可以自动导航,实时、精确的测量三维坐标[3].
5.结语
随着GPS技术的不断改革和发展,全球已经建立了四大导航系统,分别是美国全球定位系统、俄罗斯“格洛佩斯”系统、欧洲“伽利略”系统和中国“北斗”系统.如今在测绘工程、交通、农业、邮递业和渔业等行业,处处可见GPS技术的身影,GPS已经应用到国民生产生活的各个方面.由于测量时间短、定位精度高、操作简单、全天候观测、无需通视等诸多优点,GPS更是作为一种高新技术国际性产业朝着多领域、多模式、多用途、多机型全面发展,相信在未来社会的发展和人们生产生活中,GPS能更好的提高生产经营效率和人们生活质量,促进社会经济发展[4].
参考文献
[1] 翟战强,蔡少华.基于GPRS/GPS/GIS的车辆导航与监控系统[J].测绘通报,2012(12).
[2] 袁修孝,高宇,邹小容.GPS辅助空中三角测量在低空航测大比例尺地形测图中的应用[J].武汉大学学报(信息科学版),2013(8).
[3] 覃新贤,姚相振,黄旭方.提高GPS接收机多普勒频移估计精度的精捕获算法[J].计算机应用与软件,2013(3).
[4] 王敏,张祖胜,许明元,等.2000国家GPS大地控制网的数据处理和精度评估[J].地球物理学报,2012(19).
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