隨著新技術(shù)革命的發(fā)展，科技已經(jīng)成為當(dāng)今世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主旋律，下面小編給大家分享科技論文1500字，大家快來跟小編一起欣賞吧。

　　科技論文1500字篇一

　　GPS的應(yīng)用探究

　　摘要：全球定位系統(tǒng)(Global Positioning System，簡(jiǎn)稱GPS)是美國(guó)從20世紀(jì)70年代開始研制的用于軍事部門的新一代衛(wèi)星導(dǎo)航與定位系統(tǒng)，歷時(shí)20年，耗資200多億美元，分三階段研制，陸續(xù)投入使用，并于1994年全面建成。GPS是以衛(wèi)星為基礎(chǔ)的無線電衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)，它具有全能性、全球性、全天候、連續(xù)性和實(shí)時(shí)性的精密三維導(dǎo)航與定位功能，而且具有良好的抗干擾性和保密性。因此，GPS技術(shù)率先在大地測(cè)量、工程測(cè)量、航空攝影測(cè)量、海洋測(cè)量、城市測(cè)量等測(cè)繪領(lǐng)域得到了應(yīng)用.

　　關(guān)鍵詞:GPS定位系統(tǒng);公路工程;控制測(cè)量

　　一、引言

　　目前，GPS精密定位技術(shù)已廣泛的滲透到經(jīng)濟(jì)建設(shè)和科學(xué)技術(shù)的許多領(lǐng)域，尤其在我國(guó)公路的應(yīng)用上發(fā)揮的了積極的作用。我們先了解一下GPS系統(tǒng)的組成，工作原理以及在測(cè)量領(lǐng)域的應(yīng)用特點(diǎn)。

　　1.1GPS系統(tǒng)的組成

　　GPS全球定位系統(tǒng)由空間衛(wèi)星群和地面監(jiān)控系統(tǒng)兩大部分組成，除此之外，測(cè)量用戶當(dāng)然還應(yīng)有衛(wèi)星接收設(shè)備。

　　1.1.1 空間衛(wèi)星群 GPS的空間衛(wèi)星群由24顆高約20萬(wàn)公里的GPS衛(wèi)星群組成，并均勻分布在6個(gè)軌道面上，各平面之間交角為60o，軌道和地球赤道的傾角為55o，衛(wèi)星的軌道運(yùn)行周期為11小時(shí)58分，這樣可以保證在任何時(shí)間和任何地點(diǎn)地平線以上可以接收4到11顆GPS衛(wèi)星發(fā)送出的信號(hào)。

　　1.1.2 GPS的地面控制系統(tǒng) GPS的地面控制系統(tǒng)包括一個(gè)主控站、三個(gè)注入站和五個(gè)監(jiān)測(cè)站，主控站的作用是根據(jù)各監(jiān)控站對(duì) GPS的觀測(cè)數(shù)據(jù)計(jì)算衛(wèi)星的星歷和衛(wèi)星鐘的改正參數(shù)等并將這些數(shù)據(jù)通過注入站注入到衛(wèi)星中去;同時(shí)還對(duì)衛(wèi)星進(jìn)行控制，向衛(wèi)星發(fā)布指令，調(diào)度備用衛(wèi)星等。監(jiān)控站的作用是接收衛(wèi)星信號(hào)，監(jiān)測(cè)衛(wèi)星工作狀態(tài)。注入站的作用是將主控站計(jì)算的數(shù)據(jù)注入到衛(wèi)星中去。GPS地面控制系統(tǒng)主要設(shè)立在大西洋、印度洋、太平洋和美國(guó)本土。

　　1.1.3 GPS的用戶部分由GPS接收機(jī)、數(shù)據(jù)處理軟件及相應(yīng)的用戶設(shè)備如計(jì)算機(jī)、氣象

　　儀器等組成，其作用是接收GPS衛(wèi)星發(fā)出的信號(hào)，利用信號(hào)進(jìn)行導(dǎo)航定位等。在測(cè)量領(lǐng)域，隨著現(xiàn)代的科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，體積小、重量輕便于攜帶的GPS定位裝置和高精度的技術(shù)指標(biāo)為工程測(cè)量帶來了極大的方便。

　　1.2GPS的工作原理

　　GPS系統(tǒng)是一種采用距離交會(huì)法的衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)。如圖 l示：在需要的位置P點(diǎn)架設(shè)GPS接收機(jī)，在某一時(shí)刻ti同時(shí)接收了3顆(A、B、C)以上的GPS衛(wèi)星所發(fā)出的導(dǎo)航電文，通過一系列數(shù)據(jù)處理和計(jì)算可求得該時(shí)刻GPS接收機(jī)至GPS衛(wèi)星的距離SAP、SBP、SCP，同樣通過接收衛(wèi)星星歷可獲得該時(shí)刻這些衛(wèi)星在空間的位置(三維坐標(biāo))。從而用距離交會(huì)的方法求得 P點(diǎn)的維坐標(biāo)( x , y, z)，其數(shù)學(xué)式為：

　　SAP2 = ( X-XA )2+(Y-YA) 2+(Z-ZA) 2

　　SBP2 = (X-XB)2+(Y-YB) 2+ (Z-ZB) 2

　　SCP2 = ( X-XC)2+(Y-YC) 2+(Z-ZC) 2

　　式中(XA，YA，ZA), (XB，YB，ZB), (XC，YC，ZC)分別為衛(wèi)星A，B，C 在時(shí)刻踢的空間直角坐標(biāo)。在GPS測(cè)量中通常采用兩類坐標(biāo)系統(tǒng)，一類是在空間固定的坐標(biāo)系統(tǒng)，另一類是與地球體相固聯(lián)的坐標(biāo)系統(tǒng)，稱地固坐標(biāo)系統(tǒng)，我們?cè)诠饭こ炭刂茰y(cè)量中常用地固坐標(biāo)系統(tǒng)。(如： WGS-84世界大地坐標(biāo)系和1980年西安大地坐標(biāo)系。)在實(shí)際使用中需要根據(jù)坐標(biāo)系統(tǒng)間的轉(zhuǎn)換參數(shù)進(jìn)行坐標(biāo)系統(tǒng)的變換，來求出所使用的坐標(biāo)系統(tǒng)的坐標(biāo)。這樣更有利于表達(dá)地面控制點(diǎn)的位置和處理GPS觀測(cè)成果，因此在測(cè)量中被得到了廣泛的應(yīng)用。

　　二. GPS測(cè)量的技術(shù)特點(diǎn)

　　相對(duì)于常規(guī)的測(cè)量方法來講，GPS測(cè)量有以下特點(diǎn)：

　　2.1 測(cè)站之間無需通視。測(cè)站間相互通視一直是測(cè)量學(xué)的難題。GPS這一特點(diǎn)，使得選點(diǎn)更加靈活方便。但測(cè)站上空必須開闊，以使接收GPS衛(wèi)星信號(hào)不受干擾。

　　2.2 定位精度高。一般雙頻GPS接收機(jī)基線解精度為5mm+1ppm，而紅外儀標(biāo)稱精度為5mm+5ppm，GPS測(cè)量精度與紅外儀相當(dāng)，但隨著距離的增長(zhǎng)，GPS測(cè)量?jī)?yōu)越性愈加突出。大量實(shí)驗(yàn)證明，在小于50公里的基線上，其相對(duì)定位精度可達(dá)12×10-6，而在100～500公里的基線上可達(dá)10-6～10-7。

　　2.3 觀測(cè)時(shí)間短。 觀測(cè)時(shí)間短采用GPS布設(shè)控制網(wǎng)時(shí)每個(gè)測(cè)站上的觀測(cè)時(shí)間一般在30～40min左右，采用快速靜態(tài)定位方法，觀測(cè)時(shí)間更短。例如使用Timble4800GPS接收機(jī)的RTK法可在5s以內(nèi)求得測(cè)點(diǎn)坐標(biāo)。

　　2.4 提供三維坐標(biāo)。GPS測(cè)量在精確測(cè)定觀測(cè)站平面位置的同時(shí)，可以精確測(cè)定觀測(cè)站的大地高程。

　　2.5 操作簡(jiǎn)便。GPS測(cè)量的自動(dòng)化程度很高。目前GPS接收機(jī)已趨小型化和操作傻瓜化，觀測(cè)人員只需將天線對(duì)中、整平，量取天線高打開電源即可進(jìn)行自動(dòng)觀測(cè)，利用數(shù)據(jù)處理軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理即求得測(cè)點(diǎn)三維坐標(biāo)。而其它觀測(cè)工作如衛(wèi)星的捕獲，跟蹤觀測(cè)等均由儀器自動(dòng)完成。

　　2.6 全天候作業(yè)。GPS觀測(cè)可在任何地點(diǎn)，任何時(shí)間連續(xù)地進(jìn)行，一般不受天氣狀況的影響。

　　三、實(shí)時(shí)GPS測(cè)量在公路建設(shè)中的應(yīng)用

　　GPS測(cè)量具有高精度、高效率的優(yōu)點(diǎn)，在控制測(cè)量領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。隨著GPS接收機(jī)性能和數(shù)據(jù)處理技術(shù)逐漸完善，GPS應(yīng)用領(lǐng)域也不斷拓寬。實(shí)時(shí)GPS測(cè)量在公路工程中可完成多種工作。

　　3.1 繪制大比例尺地形圖

　　高等級(jí)公路選線多是在大比例尺(通常是1：2000或1：1000)帶狀地形圖上進(jìn)行，用傳統(tǒng)方法測(cè)圖，先要建立控制網(wǎng)，然后進(jìn)行碎部測(cè)量，繪制大比例尺地形圖。其工作量大速度慢，花費(fèi)時(shí)間長(zhǎng)。用實(shí)時(shí)GPS動(dòng)態(tài)測(cè)量，構(gòu)成碎部點(diǎn)的數(shù)據(jù)。在室內(nèi)即可由繪圖軟件成圖，由于只需要采集碎部點(diǎn)的坐標(biāo)和輸入其屬性信息，而且采集速度快，大大降低了測(cè)圖的難度，既省時(shí)又省力。

　　3.2 工程控制測(cè)量

　　用GPS建立控制網(wǎng)，最精密的方法應(yīng)屬靜態(tài)測(cè)量。對(duì)于大型建筑物，如特大橋、隧道、互通式立交等進(jìn)行控制。宜用靜態(tài)測(cè)量。而一般工程的控制測(cè)量，則可采用實(shí)時(shí)GPS動(dòng)態(tài)測(cè)量。利用這種方法在測(cè)量達(dá)到要求的點(diǎn)位精度，即可停止觀測(cè)，大大提高了作業(yè)效率。由于點(diǎn)與點(diǎn)之間不要求必須通視，使得測(cè)量更簡(jiǎn)便易行。

　　3.3 公路中線測(cè)設(shè)

　　設(shè)計(jì)人員在大比例尺帶狀地圖上定線后，需將公路在地面標(biāo)定出來。采用實(shí)時(shí)GPS測(cè)量，只需將中線樁點(diǎn)的坐標(biāo)輸入GPS接收機(jī)中，系統(tǒng)就會(huì)定出放樣的點(diǎn)位。由于每個(gè)點(diǎn)位的測(cè)量都是獨(dú)立完成的，不會(huì)產(chǎn)生累積誤差，各點(diǎn)放樣精度趨于一致。

　　3.4 公路縱、橫斷面測(cè)量

　　公路中線確定后，利用中線樁點(diǎn)坐標(biāo)，通過繪圖軟件，即可繪出路線縱斷面和各樁點(diǎn)的橫斷面。由于所用數(shù)據(jù)都是測(cè)繪地形圖時(shí)采集來的，因此不需要再到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行縱、橫斷面測(cè)量。從而大大減少了外業(yè)工作。如果需要進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)斷面測(cè)量時(shí)，也可采用實(shí)時(shí)GPS測(cè)量。與傳統(tǒng)方法相比，在精度、經(jīng)濟(jì)、實(shí)用各方面都有明顯的優(yōu)勢(shì)。

　　3.5 施工測(cè)量

　　實(shí)時(shí)GPS系統(tǒng)既有良好的硬件，也有極豐富的軟件可選擇。施工中對(duì)點(diǎn)、線、面以及坡度等放樣均很方便、快捷。精度可達(dá)到厘米級(jí)。

　　小結(jié)：

　　GPS在公路勘測(cè)中的應(yīng)用，對(duì)高等級(jí)公路的勘測(cè)手段和作業(yè)方法產(chǎn)生了革命性的變革，極大地提高了勘測(cè)精度和勘測(cè)效率，特別是實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)(RTK)定位技術(shù)將在公路勘測(cè)、施工和后期養(yǎng)護(hù)、管理方面有著廣闊的應(yīng)用前景。

　　參考文獻(xiàn):

　　[1] 徐紹栓，張華海，楊志強(qiáng)，王澤民編著《GPS測(cè)量原理及應(yīng)用》武漢測(cè)繪科技大學(xué)出版社，1998.

　　[2] 陳明德，劉立山.GPS技術(shù)在公路路橋測(cè)量中的應(yīng)用[J].中華建設(shè)，2008.

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