GPS在南水北調中的應用

2011年第09期科技向導◇科技論壇◇GPS在南水北調中的應用中國水利水電第十三工程局有限公司第四分公司山東德州253014)【摘要】在南水北調中線(xiàn)千渠施工過(guò)程中,GPS的強大優(yōu)勢得以顯現。特別是在施工制網(wǎng)復測及加密和現場(chǎng)施工測量中這種優(yōu)勢尤為突出?！娟P(guān)鍵詞】GPS測量;施工測量0概述≤10海軍導航衛星系軌的小Sm即全球衛星定位系統它是在美國GPS(Global Positionin上的第二代衛星導航系統?！?0由于GS其強大的優(yōu)勢,在空間技術(shù)、地球科學(xué)、地球動(dòng)力學(xué)、天文學(xué)、大地測量、資源勘察、氣象、導航、遙感、通訊、軍事科學(xué)得到了廣泛的應用。特別在測繪領(lǐng)域中,GFS技術(shù)已經(jīng)用于建立全國性的大地表2GPS網(wǎng)中相鄰點(diǎn)之間的平均距離km量控制網(wǎng),測定全球性的地球動(dòng)態(tài)參數,成為建立控制網(wǎng)和施工放級別樣的主要手段。C1GPS的組成GFS有三部分組成,即空間部分地面監控部分和用戶(hù)設備部分。平均距離10003010-155-100.2-5空間部分3.1.3觀(guān)測計劃GPS的工作衛星星座由24顆衛星組成。其中21顆為工作衛星,3根據GFS衛星的可見(jiàn)預報圖和幾何圖形強度,選擇最佳觀(guān)測時(shí)顆備用衛星。GPS衛星均勻覆蓋著(zhù)地球,可以保證地球上所有地點(diǎn)任段編排作業(yè)調度表何時(shí)刻都能看到4顆GPS衛星。3.2GFS測量的外業(yè)實(shí)施12地面監控部分GPS的外業(yè)實(shí)施包括選點(diǎn)和靜態(tài)測量?jì)纱蟛糠諫PS衛星的地面監控部分由一個(gè)主控站,三個(gè)注入站和五個(gè)監測32.1選點(diǎn)站組成GPS測量測站點(diǎn)之間不要求一定通視,圖形結構也比較靈活,因13用戶(hù)部分此,點(diǎn)位選擇比較方便。但考慮GPS測量的特殊性,并顧及后續測量GPS的用戶(hù)部分是由GPS接收機硬件和相應的數據處理以及處選點(diǎn)時(shí)應著(zhù)重考慮理機及其終端設備組成。①每點(diǎn)最好與某一點(diǎn)通視,以便后續測量工作的使用2GPs定位原理②點(diǎn)位周?chē)鷳阌诎仓媒邮赵O備和操作,視野盡量開(kāi)闊,點(diǎn)周?chē)鶪PS采用高軌測距體制,以觀(guān)測站和GFS衛星之間的距離作為障礙物高度角不宜超過(guò)15°,以免信號被遮擋或吸收基本觀(guān)測量。為了獲得距離觀(guān)測量,主要采用兩種方法:一是偽距測③點(diǎn)位要遠離大功率無(wú)線(xiàn)電發(fā)射源、高壓電線(xiàn)等,以免電磁場(chǎng)對量。二是載波相位測量。采用偽距觀(guān)測量定位速度快但精度不高。采信號的干擾,并盡量避免大面積水域,已減弱多路徑誤差的影響用載波相位觀(guān)測量定位精度最高。通過(guò)4顆或4顆以上的衛星同時(shí)進(jìn)④點(diǎn)位應選在交通方便、有利擴展、易于保存的地方,以便觀(guān)測和行偽距或相位的測量即可推算出接收機的三維位置。3工程應用實(shí)例⑤選點(diǎn)結束后,按要求埋設標石,并填寫(xiě)點(diǎn)之記南水北調中線(xiàn)一期工程輝縣段第六標段為我公司承建標段,設計32.2靜態(tài)測量樁號為ⅣV101+230-V108+00,|段長(cháng)度為677km。標段內干渠穿過(guò)我們所說(shuō)的靜態(tài)測量實(shí)際上就靜態(tài)相對定位,就是在同一時(shí)段內百泉風(fēng)景區和大藝風(fēng)光兩個(gè)旅游景點(diǎn),北側毗鄰蘇門(mén)山,最大挖深為利用至少三臺接收機同步觀(guān)測共視衛星,從而構成同步觀(guān)測網(wǎng)。42米。渠道內有大量林地和居民區,樹(shù)木茂盛,人口密集。有少量農我部采用三臺接收機同時(shí)開(kāi)機觀(guān)測,在達到規范要求時(shí)間后便形田,田農多種植高秸經(jīng)濟作物。以上特殊的地理條件和自然環(huán)境給測成了一個(gè)三角形狀的同步觀(guān)測網(wǎng)。然后兩臺接收機固定不動(dòng),流動(dòng)其量工作造成了比較大的困難。運用傳統的測量手段在前期控制測量時(shí)中一臺向前推進(jìn),達到共同觀(guān)測時(shí)間后又形成了第二個(gè)同步觀(guān)測網(wǎng)難度增加且測量精度難以保證,故采用GPS進(jìn)行施工測量。根據項目的施工需要首先要建立施工控制網(wǎng)我標段內設計院提網(wǎng)。以下幾點(diǎn)也需注意供建筑物的控制坐標,精度為D級?？偢汕峁┛刂谱鴺撕苌?且①接收機在測量狀態(tài)前應嚴格對中、整平,架設必須牢固。架設延渠道分布,平均約2km一個(gè),精度為C級。我部擬采用本標段內的度要適中,便于量取儀器高C級控制網(wǎng)作為首級控制網(wǎng),聯(lián)測其他標段的C級控制點(diǎn),復測本標②開(kāi)始觀(guān)測時(shí)必須嚴格檢査接收機是否處于正常信息采集狀態(tài)段內的D級控制點(diǎn),并在適合位置適當加密有價(jià)值的控制點(diǎn)按規定時(shí)間打開(kāi)GPS接收機,準確記錄測站名程,觀(guān)測時(shí)間等3.IGPS測量的技術(shù)設計③觀(guān)測時(shí)間不得短于規范要求,而且必須是同步觀(guān)測時(shí)間。④觀(guān)測中必須有專(zhuān)人全程看管,防止接收機震動(dòng)或移動(dòng)。防止其GF測量的技術(shù)設計主要依據《全球定位系統PS)測量規范》他人員或物體碰動(dòng)天線(xiàn)或阻擋信號。GB/T18314-2001和1997年建設部發(fā)布的行業(yè)標準《全球定位系統⑤儀器高的量取應該在觀(guān)測前后各一次,兩次量取差不得大于城市測量技術(shù)規程》3mm,取平均值作為最后儀器高3.1.2設計精度33GPS測量的內業(yè)處理根據工程需要和測區情況,選擇C級GFS網(wǎng)作為測區首級控制GPS靜態(tài)測量數據的處理,一般均可以借助于相應的后處理軟件網(wǎng)。各項技術(shù)指標見(jiàn)表1,表2自動(dòng)完成,但是不同廠(chǎng)家不同型號的GFS內業(yè)處理可能會(huì )出現或多表1精度分級或少的差異,但其基本過(guò)程和內容如下所述3.3.1觀(guān)測數據的預處理固定誤差比例誤差系數預處理的≤001產(chǎn)生各種專(zhuān)YHa中國煤化工加工與整理,分流并≤0.1①數據傳CNMHG據傳輸電腦上的固定軟件中②統一數據文件格式把不同型號的接收機的數(下轉第165頁(yè))◇教學(xué)研討◇科技向導2011年第09期的、沸騰的、多彩多姿的精神生活?！钡L(cháng)期以來(lái),在教育領(lǐng)域中受應試教師要根據學(xué)生的學(xué)習心理規律和學(xué)習過(guò)程認知規律來(lái)設計教教育的影響,在教學(xué)過(guò)程中形成了以教師為中心,以滿(mǎn)堂灌輸的方式學(xué)活動(dòng),關(guān)注促進(jìn)學(xué)生自主學(xué)習,在組織安排教學(xué)過(guò)程時(shí),不是把大量傳授書(shū)本知識,忽視了學(xué)生的主體地位,忽視了對學(xué)生能力與情操的的時(shí)間用于組織和講解教案上,而是為學(xué)生提供學(xué)習所需要的大膽質(zhì)培養。在教育信息化環(huán)境下的課堂強調以學(xué)生的發(fā)展為中心,教師的疑、自主合作、討論研究的課堂空間。把教材與其他學(xué)習資源作為學(xué)生教就是為學(xué)生的“學(xué)”服務(wù)的,教學(xué)應該圍繞學(xué)生“學(xué)什么”與“怎么進(jìn)行分析、思考、探索、發(fā)現的對象,以幫助學(xué)生理解教材抽象原理,并學(xué)這兩大問(wèn)題來(lái)設計。教師在教學(xué)設計中如果忽視了學(xué)生,那么就會(huì )掌握分析和解決問(wèn)題的步驟。培養學(xué)生自主學(xué)習的能培養學(xué)生善于發(fā)導致教學(xué)活動(dòng)事倍功半,教師辛辛苦苦地教過(guò)了,而學(xué)生所學(xué)所得無(wú)現問(wèn)題和提出問(wèn)題,學(xué)會(huì )問(wèn)題研究并利用資源材料解決問(wèn)題。這就需要發(fā)揮現代教育技術(shù)的優(yōu)勢,把現代計算機多媒體信息技術(shù)轉化為學(xué)3.1重視研究性學(xué)習活動(dòng)的設計,讓學(xué)生獲取最直接的體驗生的認知工具,利用大容量存儲技術(shù),提供多樣化的學(xué)習資源,也可以在當今世界許多發(fā)達國家,研究性學(xué)習的應用已十分普遍。我國利用網(wǎng)絡(luò )系統共享資源,利用各種信息資源來(lái)支持建造良好的教育部門(mén)也就越來(lái)越重視研究性學(xué)習,注重培養有創(chuàng )新精神和創(chuàng )造能自主學(xué)習環(huán)境。信息技術(shù)激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習興趣,調動(dòng)了學(xué)生的積極力的新型人才以適應時(shí)代發(fā)展和社會(huì )需求。早在2001年4月國家教性,培養學(xué)生自主學(xué)習能力,使他們能愉快地創(chuàng )造性地學(xué)習育部就頒布了《普通高中“研究性學(xué)習”實(shí)施指導(試行)》條例,把研究33師生互動(dòng)、組織學(xué)生進(jìn)行理論聯(lián)系實(shí)際的課堂討論活動(dòng),做到性學(xué)習作為必修課程列入《全日制普通高級中學(xué)課程計劃(試驗修訂學(xué)與用的統稿》中。但是,如果脫離課堂教學(xué),脫離全日制普通高級中學(xué)課程基礎思想政治的經(jīng)濟學(xué)理論、哲學(xué)理論與政治學(xué)理論都是抽象的,要知識,素質(zhì)教育與研究性學(xué)習就失去了有效的載體。對如何利用課堂使理論性的東西通俗易懂,理論聯(lián)系實(shí)際的學(xué)習環(huán)節必不可少。理論開(kāi)展研究性學(xué)習?如何從課堂、書(shū)本延伸到了自然歷史、社會(huì ),真正注聯(lián)系實(shí)際的活動(dòng)不僅僅只在課外體現,也可以在課堂上就做到學(xué)理論重了學(xué)生知識視野的開(kāi)拓,思考問(wèn)題和解決問(wèn)題能力的培養和人文素與用理論的統一。在教師的指導下,學(xué)生互相合作、主動(dòng)參與、探究知養的提高?這就需要我們循著(zhù)“以學(xué)生發(fā)展為本”的思想,重新審視、定識的“課堂討論”,是體現學(xué)生主動(dòng)性,培養時(shí)代意識和“團隊精神的重位我們的政治教學(xué),注意研究性學(xué)習的特點(diǎn),把“研究性學(xué)習”與常規要方面,是激發(fā)學(xué)生學(xué)習興趣,引發(fā)學(xué)生思考、探索、研究的重要教學(xué)課堂教學(xué)相結合,創(chuàng )設和運用硏究性課堂教學(xué)模式。在教學(xué)設計抓住環(huán)節,也是對教材理論內容的擴展、延伸與應用,往往起到畫(huà)龍點(diǎn)睛的研究性學(xué)習社會(huì )實(shí)踐活動(dòng)這個(gè)載體,課外實(shí)踐探究與課內學(xué)習探究相效應合,向課外拓展與延伸,實(shí)現由知識向能力的轉化。重視研究性學(xué)習教學(xué)設計是教師的課堂藍圖。一節課能否上好不是偶然的,它在活動(dòng)的設計,既是課堂教學(xué)的深化,又有助于指導學(xué)生開(kāi)展自我研究很大程度上取決于教師的教學(xué)設計。教師要加強學(xué)習,提高自己的信性學(xué)習,培養有創(chuàng )新精神和創(chuàng )造能力的新型人才,教學(xué)效果真可謂是息素養,樹(shù)立正確信息意識,學(xué)會(huì )熟練操作信息技術(shù),以信息化促進(jìn)以箭雙雕。讓學(xué)生獲取最直接的體驗,學(xué)生在感知、概括、應用的思維學(xué)生發(fā)展為中心的教學(xué)設計創(chuàng )新變革,在教材處理、課堂師生互動(dòng)等程中發(fā)現真理,揭示規律,掌握知識。學(xué)生在活動(dòng)過(guò)程中思維得到訓各方面優(yōu)化了教學(xué)結構,實(shí)現現代信息化課堂上師生的自主探索練,能力得到發(fā)展,行為習慣得以養成。這與新課程標準提出的強調通重交互、情境創(chuàng )設、合作學(xué)習、資源共享,實(shí)現多向交流與綜合交流相過(guò)“活動(dòng)”、“操作”、“實(shí)踐”、“考察”、“調查”等活動(dòng)讓學(xué)生獲取些直接結合,多渠道、多層次、多方位、多手段的綜合課堂信息的傳遞,實(shí)現立經(jīng)驗的體驗日標是相吻合的。例如我在上《農業(yè)是國民經(jīng)濟的基礎》研體化、信息化的現代教學(xué),使課堂的教學(xué)結構發(fā)生根本改變,學(xué)生的團究課時(shí),先組織學(xué)生分組對本地農業(yè)進(jìn)行社會(huì )調查學(xué)習其中一個(gè)小隊精神創(chuàng )新精神與實(shí)踐能力培養也就真正落到了實(shí)處。組研究《對昭平茶產(chǎn)業(yè)的發(fā)展經(jīng)營(yíng)模式的研究》從考察茶園基地到采方縣長(cháng),收獲很大。在課堂,我把10分鐘的時(shí)間交給學(xué)生展示自己的【參考文獻研究結果,通過(guò)學(xué)生的研究性學(xué)習發(fā)現與課堂合作學(xué)習發(fā)現又進(jìn)行比1]祝智庭教育信息化與教育改革華東師范大學(xué)教育科學(xué)學(xué)院較學(xué)習,不僅優(yōu)化教學(xué)結構還獲得意想不到的課堂教學(xué)效果。[2]何克抗信息技術(shù)與課程的深層次整合北京師范大學(xué)32關(guān)注學(xué)生自主學(xué)習,給予學(xué)生大膽質(zhì)疑,自主合作,討論研究[3教育部關(guān)于推進(jìn)教師教育信息化建設的意見(jiàn)20的課堂空間[4]國家教育部的《普通高中“研究性學(xué)習”實(shí)施指導(試行》條例0014③數據分流。從原始記錄中,通過(guò)各種分類(lèi)整理,剔除無(wú)效值和冗及發(fā)射天線(xiàn)和12V60直說(shuō)凌及接收機天線(xiàn)、無(wú)線(xiàn)電數據鏈電臺(上接第172頁(yè))據記錄統一到一起。余信息流動(dòng)站—流動(dòng)站GFS接收機及接收天線(xiàn)、無(wú)線(xiàn)電數據鏈接收機332平差計算及天線(xiàn)和TSC2控制器及軟件。根據以上的觀(guān)測數據預處理所獲得的標準化數據文件,進(jìn)行數據34.3GFS-RTK系統工作流程的平差計算。(1)首先必須把GPS測量的內業(yè)處理后完全平差的控制網(wǎng)成果①基線(xiàn)向量或多站網(wǎng)平差計算。以dc的形式導入到TSC2手簿中從而建立具有參數的新任務(wù),并命名②GFS網(wǎng)平差計算這個(gè)任務(wù)。這個(gè)任務(wù)可以任意復制,復制后又可以不同命名。因為只有③坐標的轉換或與地面網(wǎng)的聯(lián)合平差在這個(gè)任務(wù)之下才能使我們的現場(chǎng)施工測量才能完成34GPS-RTK在施工測量中的應用(2)把曲線(xiàn)要素鍵入到在TC2手簿中,并給以命名RTK( Real Time Kinematic技術(shù)是GPs實(shí)時(shí)載波相位分差的簡(jiǎn)稱(chēng)(3)打開(kāi)TsC2電子手簿運行 Trimble survey contorller軟件,新建是一種將GFS與傳輸技術(shù)相結合,實(shí)時(shí)解算進(jìn)行數據處理,在1-2的(復制以de的形式導入手簿的這個(gè)任務(wù))放樣工作任務(wù)時(shí)間內得到高精度位置信息的技術(shù)。(4)在當前放樣任務(wù)中鍵入已知點(diǎn)或設計的放樣線(xiàn)路(即第二步34.GS-RTK的工作原理所鍵入的曲線(xiàn)要素的任務(wù))。RTK的工作原理是將一臺接收機置于基準站上,另一臺或幾臺接5在已知點(diǎn)上架設GPS接收機,確認基站向外發(fā)送差分信號,啟收機置于載體上,基準站和流動(dòng)站冋時(shí)接收冋一時(shí)間相冋GS衛星動(dòng)流動(dòng)站GF接收杋,在TRK路線(xiàn)敚樣模式下進(jìn)行放樣。在放樣的前發(fā)射的信號,基準站獲得的觀(guān)測值與已知位置信息進(jìn)行比較,得到后和放樣過(guò)程中必須在已知點(diǎn)上進(jìn)行檢測和符合GF差分改正值。然后將這個(gè)改正值及時(shí)地通過(guò)無(wú)線(xiàn)電數據連接電臺4結束語(yǔ)傳遞給共視衛星的流動(dòng)站,以精化其GPS觀(guān)測值,得到經(jīng)差分改正后實(shí)踐證明GPS中國煤化工量中都能滿(mǎn)足規流動(dòng)站較準確的實(shí)時(shí)位置范設計要求,并且工34.2GPS-RTK系統組成苦,繁瑣計算的測119CNMHG得本來(lái)枯燥辛既為工程提供RTK系統由基準站和流動(dòng)站兩部分組成。了有力的技術(shù)保證和支持也取得了良好的經(jīng)濟效益165