GPS原理及其技術(shù)概述

GPS即全球定位系統(tǒng)，是一種以衛(wèi)星為基礎(chǔ)的無線電導(dǎo)航系統(tǒng)，這一定位系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)導(dǎo)航定位目的，能夠?qū)崿F(xiàn)定位的全球性、全天候及連續(xù)性和實時性，這種先進的全球定位系統(tǒng)能夠提供準(zhǔn)確且精密的三維坐標(biāo)、速度及時間，現(xiàn)階段在各個領(lǐng)域都有所應(yīng)用，已經(jīng)被各類用戶所喜愛。一個完整的GPS系統(tǒng)由三個部分組成，分別是空間部分、地面控制部分和用戶設(shè)備部分。

空間部分是指GPS衛(wèi)星星座，地面控制部分主要是地面監(jiān)控系統(tǒng)，而用戶設(shè)備部分也就是GPS信號接收機，這三部分功能各異作用不同，這三部分的協(xié)調(diào)統(tǒng)一才能實現(xiàn)定位的精確。經(jīng)過近二十多年的發(fā)展，衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)已經(jīng)得到了升級換代，現(xiàn)在這種成熟的技術(shù)已經(jīng)被廣泛的采用和推廣。現(xiàn)在其應(yīng)用的領(lǐng)域非常廣，而且應(yīng)用前景也十分樂觀，這種發(fā)展趨勢已經(jīng)大大超出了設(shè)想者的預(yù)想，實現(xiàn)了飛躍式的發(fā)展。目前，幾乎所有的領(lǐng)域中，這一技術(shù)都有所涉及，在導(dǎo)航定位上已經(jīng)發(fā)展成為一項非常重要的技術(shù)手段和方法，而在電力工程測繪領(lǐng)域中，這一技術(shù)的應(yīng)用也比較早，在各種類型的測量控制網(wǎng)中都有涉及。

電力工程中GPS技術(shù)應(yīng)用情況

電力工程的測量工作已經(jīng)成為電力工程建設(shè)中的重要內(nèi)容，電力工程的測量涉及的內(nèi)容較多，從電力工程測量的作業(yè)服務(wù)對象角度看，這一測量工作包括廠站地形測量、送電線路測量及施工控制和放樣測量等內(nèi)容。隨著GPS技術(shù)的不斷發(fā)展及應(yīng)用，其在電力工程測量工作中已經(jīng)得到了全面的發(fā)展，在電力工程測量的各個領(lǐng)域都有所涉及。

在發(fā)電廠工程的前期勘測中，運用全球定位系統(tǒng)能夠很好的實現(xiàn)廠區(qū)整體布局及土地的精確測量，這為實現(xiàn)廠區(qū)的整體規(guī)劃、及土地征用工作的順利開展極為有利，技術(shù)的運用能夠?qū)崿F(xiàn)大規(guī)模的工程數(shù)據(jù)計算，還能對后續(xù)施工放樣起到很重要的作用，所以一定要做好這一技術(shù)的運用，實現(xiàn)平高控制網(wǎng)及地形圖測量系統(tǒng)的建立及運用。GPS技術(shù)在測量中的優(yōu)勢就是，不收空間距離的影響實現(xiàn)數(shù)據(jù)的檢測。

在國家控制點的檢測中，這一技術(shù)能夠在GPS控制網(wǎng)中盡可能地納入國家控制點，通過采用GPS測量方式來實現(xiàn)起算數(shù)據(jù)和約束條件點的檢查，這能夠?qū)崿F(xiàn)國家控制點檢測工作的的精度和可靠性。在檢核的內(nèi)容上，以點間距離為主可通過兩種方法來實現(xiàn)長度的計算。一種是將GPS觀測值解算得到的點間弦長改化至國家控制點所采用的參考橢球面，另一種是利用國家控制點的坐標(biāo)成果反算至GPS觀測成果。

在廠區(qū)的建設(shè)中，需要構(gòu)建多種附屬設(shè)施，還要實現(xiàn)這些系統(tǒng)的有機聯(lián)系，所以在廠區(qū)GPS控制測量中，需要將城建規(guī)劃系統(tǒng)、國家坐標(biāo)高程等進行充分的系統(tǒng)聯(lián)系，這就要求設(shè)計專業(yè)在向測量專業(yè)提出任務(wù)書時，就要嚴(yán)格進行國家坐標(biāo)高程系統(tǒng)的選定。但是值得注意的是，國家坐標(biāo)系采用的是高斯平面坐標(biāo)系統(tǒng)，作為正形投影的一種，這一正形投影在離開中央子午線的地方都會產(chǎn)生投影變形，所以為了滿足廠區(qū)控制測量的精度，就要求在設(shè)備安裝的過程中國做好施工放樣的測量。

高程控制網(wǎng)中，運用GPS技術(shù)能夠根據(jù)已知點的高程異常值來實現(xiàn)測區(qū)的高程異常的等值線圖的測繪，GPS能夠測定待定點的平面位置。在等值線圖的繪制上能夠達(dá)到很高的精確。高程擬合法作為一種幾何模型的建立方法，它能夠根據(jù)測區(qū)的具體情況,實現(xiàn)局部地區(qū)的似大地水準(zhǔn)面用平面或二次曲面的函數(shù)表達(dá)。在這一方法的運用中，可以將較小范圍的平坦或低丘地區(qū)直接當(dāng)成是平面，但是如果測區(qū)的范圍廣闊且，地形也比較復(fù)雜的情況，就應(yīng)該采用二次曲面來擬合，這樣能夠保證測量工作的精度。

在測量的實踐中，如果控制網(wǎng)存在高程異常變化平緩，所要控制的面積也比較小的時候，可以采用GPS高程擬合法，這樣能夠?qū)崿F(xiàn)GPS海拔高程的測量精度接近或達(dá)到四等三角測高的精度。大地水準(zhǔn)面模型法本質(zhì)上說是一種數(shù)字化的等值線圖,能夠?qū)崿F(xiàn)特定地區(qū)或整個地球的大地水準(zhǔn)面的數(shù)學(xué)描述。在一些較為狹長形狀的測區(qū)，存在跨度和地勢起伏較大的特點,如果此時采用高程擬合法就容易造成較大的誤差，而使用大地水準(zhǔn)模型法就能夠便于高程的變換，精度也比較高，所以在實踐中對于狹長測區(qū)中經(jīng)常采用大地水準(zhǔn)面模型法。

GPS測高的注意要點

GPS技術(shù)作為一種先進的定位系統(tǒng)，提應(yīng)用能夠為用戶提供優(yōu)質(zhì)的測量服務(wù)，在電力工程勘測領(lǐng)域中運用，還能夠減少人力物力投入，實現(xiàn)勘測效率的提高。為了保證GPS測高的精度，在實踐中也許注意此技術(shù)的運用要點。要保證GPS野外數(shù)據(jù)采集和基線解算向量的質(zhì)量，這樣才能實現(xiàn)GPS平面控制測量的精度，保證GPS水準(zhǔn)高程擬合精度的提高，還要保證適當(dāng)數(shù)量的已知點數(shù)，還要根據(jù)具體情況進行擬合方法的選擇，這樣才能實現(xiàn)測量的準(zhǔn)確性。

總而言之，在電力工程勘測領(lǐng)域中，運用先進的GPS技術(shù)能夠有有效的提高測量精度，還能減少測量中人力物力的投入，為此要加大全球定位系統(tǒng)的研究和運用，實現(xiàn)電力工程勘測領(lǐng)域中測量精度和可靠性的提高。隨著全球定位系統(tǒng)的不斷完善，這一技術(shù)必將在電力工程勘測實踐中發(fā)揮越來越重要的作用。

本文作者：王 梓 工作單位：北京衛(wèi)星導(dǎo)航中心