發(fā)布時(shí)間：2023-03-16 15:54:25
序言：寫(xiě)作是分享個(gè)人見(jiàn)解和探索未知領(lǐng)域的橋梁，我們?yōu)槟x了8篇的gps技術(shù)論文樣本，期待這些樣本能夠?yàn)槟峁┴S富的參考和啟發(fā)，請(qǐng)盡情閱讀。
一、gps系統(tǒng)組成及優(yōu)點(diǎn)
GPS定位系統(tǒng)主要是由工作衛(wèi)星的空間部分、地面監(jiān)控部分及用戶部分組成的。這三部分分別具有獨(dú)立的功能和作用，同時(shí)各部分之間又有機(jī)的結(jié)合在一起形成一套完整的定位系統(tǒng)。
GPS地面接收機(jī)接受天上四顆以上的定位衛(wèi)星的電磁信號(hào)，接收機(jī)可根據(jù)所接受到不同衛(wèi)星之間信號(hào)的時(shí)間差，準(zhǔn)確的計(jì)算出接收機(jī)該時(shí)距離各衛(wèi)星的距離。由于GPS衛(wèi)星在空中位置可知，因此可通過(guò)一定的計(jì)算公式將衛(wèi)星位置和已測(cè)出的距離進(jìn)行換算，確定接收機(jī)在地球上的位置，包括經(jīng)緯度、海拔等地理信息。目前，GPS導(dǎo)航系統(tǒng)已開(kāi)始應(yīng)用于考古測(cè)繪、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、城市交通及國(guó)際戰(zhàn)爭(zhēng)中。如在黑龍江的三江平原地區(qū)，因其是漢魏遺址，所以是考古重要地點(diǎn)，文物保護(hù)部門(mén)利用該定位專業(yè)技術(shù)，對(duì)遺址進(jìn)行精確定位，并將遺址群繪制成為平面彩色圖系，不僅使數(shù)據(jù)精確，更節(jié)省了人力物力；城市交通上以上海為首，歷史性的跨入了“衛(wèi)星時(shí)代”，交通部門(mén)可通過(guò)衛(wèi)星定位對(duì)城市車(chē)輛進(jìn)行定位，方便政府部門(mén)的管理，更便捷了百姓生活；國(guó)際戰(zhàn)爭(zhēng)上，利用衛(wèi)星定位系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確計(jì)算敵方陣營(yíng)及重要部署，能順利開(kāi)展戰(zhàn)爭(zhēng)，給敵方造成致命突襲，有力把握住戰(zhàn)爭(zhēng)局勢(shì)。
現(xiàn)采用的最新GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)，能對(duì)發(fā)生的各種復(fù)雜變更情況較快適應(yīng)，節(jié)省時(shí)間，避免人力損耗，能克服傳統(tǒng)測(cè)量方法所存在的弊端，對(duì)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)過(guò)程能夠真正實(shí)現(xiàn)數(shù)值化和信息化。在工程測(cè)量實(shí)際測(cè)繪過(guò)程中，GPS系統(tǒng)不只可以用于測(cè)量和導(dǎo)航，同時(shí)可用于測(cè)速及測(cè)時(shí)。GPS定位系統(tǒng)在測(cè)量過(guò)程中具有如下優(yōu)點(diǎn)：
1.測(cè)站間的相互通視是傳統(tǒng)測(cè)量學(xué)中一個(gè)較難解決的問(wèn)題，但在利用GPS定位系統(tǒng)過(guò)程中，避免了測(cè)站間的通視問(wèn)題，能夠使選點(diǎn)更加方便靈活，并使造標(biāo)費(fèi)用大大節(jié)省。
2.定位精度較高。GPS測(cè)量的優(yōu)越性能隨距離的增長(zhǎng)而愈顯突出。在一份對(duì)北京土地開(kāi)發(fā)項(xiàng)目實(shí)施中，所要開(kāi)發(fā)地區(qū)涉及10個(gè)邊遠(yuǎn)郊縣，而且多數(shù)位于山區(qū)地帶，工作人員進(jìn)入該地區(qū)后，易迷失方向，難以定位。通過(guò)GPS測(cè)繪專業(yè)技術(shù)的使用，可在50km以下的基線上，相對(duì)定位精度達(dá)到百萬(wàn)分之一上，在100km以上的基線上，定位精度達(dá)到千萬(wàn)分之一，輕松解決定位難問(wèn)題。
3.定位迅速。利用該定位系統(tǒng)進(jìn)行靜態(tài)相對(duì)定位時(shí)，對(duì)20km以下的基線，快速相對(duì)定位通常只需20分鐘；在動(dòng)態(tài)相對(duì)定位時(shí)，完成初始化工作以后，可任意時(shí)刻對(duì)流動(dòng)站進(jìn)行定位，觀測(cè)時(shí)間僅需幾秒。
4.全天候工作。利用該專業(yè)技術(shù)進(jìn)行觀測(cè)定位的過(guò)程中，不受時(shí)間、地點(diǎn)限制，也不會(huì)因天氣狀況影響觀測(cè)效果。在平面控制測(cè)量的過(guò)程中通常以導(dǎo)線如結(jié)點(diǎn)、閉合導(dǎo)線的形式進(jìn)行測(cè)量；在重要構(gòu)造物測(cè)量時(shí)，通常布設(shè)成線形鎖、三角網(wǎng)的形式。
二、工程測(cè)繪過(guò)程中GPS專業(yè)技術(shù)實(shí)施
1.工程測(cè)繪選點(diǎn)與標(biāo)志的建立
在選點(diǎn)的過(guò)程中要注意以下要求：點(diǎn)位應(yīng)選在交通便利的地帶，同時(shí)保證該地帶視場(chǎng)要開(kāi)闊；在對(duì)電磁波有干擾的地帶不宜選點(diǎn)，如高壓線、電視臺(tái)及大面積的水域地帶都將干擾電磁波的接收，在選點(diǎn)時(shí)不容忽視。
2.工程測(cè)繪外業(yè)的觀測(cè)
GPS的對(duì)外觀測(cè)作業(yè)主要有天線的安置、實(shí)時(shí)觀測(cè)及對(duì)觀測(cè)結(jié)果的記錄等。
2.1安置天線
安置天線過(guò)程中主要注意對(duì)中、定向、整平和對(duì)天線高的量測(cè)。在靜態(tài)相對(duì)定位的過(guò)程中，要把天線架設(shè)在三腳架上，并在標(biāo)志中心的上方進(jìn)行對(duì)中，同時(shí)保持基座上的水準(zhǔn)氣泡在居中位置。調(diào)整天線定向過(guò)程中，要確保定向標(biāo)準(zhǔn)線正向北方，誤差小于5度。測(cè)量天線高時(shí)，應(yīng)從相位中心量起，直至觀測(cè)點(diǎn)的標(biāo)志中心，此段垂直距離即為天線的垂直高度。
2.2觀測(cè)作業(yè)
在進(jìn)行作業(yè)觀測(cè)任務(wù)時(shí)，及時(shí)捕獲衛(wèi)星的信號(hào)，并實(shí)時(shí)跟蹤處理，獲得定位所需的信息和數(shù)據(jù)，在安置完天線以后，為確保電源和接收機(jī)的正常開(kāi)通，要將接收機(jī)安置在離天線不遠(yuǎn)的安全區(qū)域內(nèi)，在開(kāi)啟電源進(jìn)行觀測(cè)時(shí)，要保證系統(tǒng)已檢查無(wú)誤。
2.3數(shù)據(jù)處理與成果校核
為了保證對(duì)外觀測(cè)的質(zhì)量和預(yù)期定位精度的實(shí)現(xiàn)，對(duì)觀測(cè)成果的校核成為一重要環(huán)節(jié)。在結(jié)束觀測(cè)任務(wù)以后，要對(duì)獲得的觀測(cè)數(shù)據(jù)及時(shí)進(jìn)行分析、校核，對(duì)出現(xiàn)的不合格的觀測(cè)結(jié)果要及時(shí)采取補(bǔ)測(cè)措施，經(jīng)確認(rèn)數(shù)據(jù)無(wú)誤后，方可對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。
三、GPS工程測(cè)繪實(shí)施實(shí)例
1.GPS用于大橋的控制測(cè)量
作為對(duì)長(zhǎng)江兩岸鄂州市和黃岡市起連接作用的鄂黃長(zhǎng)江公路大橋，在建造初期為使施工及設(shè)計(jì)便利，采用GPS專業(yè)技術(shù)對(duì)首選方案Ⅲ、Ⅳ橋位進(jìn)行Ⅲ等平面控制測(cè)量。以雙大地四邊形布網(wǎng)作為設(shè)計(jì)方案。與江面垂直的長(zhǎng)邊約為1200m，平行的短邊約為500m。雙大地四邊形與兩個(gè)國(guó)家Ⅱ等以上大地點(diǎn)聯(lián)測(cè)。
在平差處理以后，控制網(wǎng)的精度通常為：誤差在最弱點(diǎn)位中為1.93cm，在最弱邊長(zhǎng)相對(duì)為1/113000，使Ⅲ等平面控制測(cè)量的精度要求得以了滿足。
2.GPS測(cè)量用于導(dǎo)線控制測(cè)量
在河北境高邑至邢臺(tái)段的京深高速公路地處華北平原，地勢(shì)坦蕩平整，最大相對(duì)高差在20m左右，平均海拔大約在50m，境內(nèi)分布較多村莊。植被多為小麥及田間行樹(shù)并密集分布著機(jī)耕道和公路。
在導(dǎo)線測(cè)量過(guò)程中，采用三臺(tái)Wild 200 GPS接收機(jī)，采用點(diǎn)連接方式開(kāi)始作業(yè)，三臺(tái)接收機(jī)同時(shí)作業(yè)。完成作業(yè)后，使其向前滾動(dòng)。
3.GPS測(cè)量用于密林、密灌地區(qū)路線控制測(cè)量
關(guān)鍵詞：GPS建筑變形，監(jiān)控
近年來(lái)，伴隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的高速發(fā)展，高層建筑在形體和結(jié)構(gòu)上顯得日益復(fù)雜，加之施工工藝不斷改進(jìn)，這就對(duì)建筑物的變形監(jiān)測(cè)提出了很多新的要求。由于高層建筑物有很多不利的監(jiān)測(cè)環(huán)境，而施工工藝的改進(jìn)又對(duì)形變監(jiān)測(cè)工作提出了快速、高精度的要求，這些都讓傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)方法工作時(shí)顯得力不從心，所以利用新的技術(shù)手段和研究新的監(jiān)測(cè)方法尤顯重要。GPS系統(tǒng)由衛(wèi)星星座、接受機(jī)和地面控制站三大部分組成。作為20世紀(jì)一項(xiàng)高新技術(shù)，它因速度快、全天候、自動(dòng)化、測(cè)站間無(wú)需通視、可同時(shí)測(cè)定點(diǎn)的三維坐標(biāo)及精度高等優(yōu)點(diǎn)，而獲得了廣泛應(yīng)用。
1 GPS與傳統(tǒng)測(cè)定方法的比較
1.1傳統(tǒng)方法測(cè)定高層建筑動(dòng)態(tài)變形的特點(diǎn)
在測(cè)定高層建筑變形量時(shí)，傳統(tǒng)的測(cè)定方法有加速度傳感器法、激光鉛直儀法、全站儀法、近景攝影測(cè)量技術(shù)等。論文寫(xiě)作，GPS建筑變形。
加速度傳感器法所測(cè)得的位移誤差較大。激光鉛直儀法只能提供建筑物局部的、相對(duì)的變形信息，測(cè)量精度較低，易受氣候、風(fēng)等因素影響。對(duì)較低的建筑物較為適用，對(duì)于高大建筑物(高度300 m以上)，精度會(huì)受到較大的影響。全站儀法測(cè)定的是建筑物的絕對(duì)變形信息，可用于各類建筑物，但在惡劣氣候條件(如臺(tái)風(fēng)、大雨等)下，因激光跟蹤目標(biāo)困難，所以使用受到限制。近景攝影測(cè)量技術(shù)由于攝影距離不能過(guò)遠(yuǎn)，大多數(shù)的測(cè)量部門(mén)不具備攝影測(cè)量所需的儀器設(shè)備，因此，尚不能普及應(yīng)用。
所以不難看出，加速度傳感器法、激光鉛直儀法、全站儀法、近景攝影測(cè)量技術(shù)等觀測(cè)技術(shù)，在精確度、自動(dòng)化程度等方面，已不能滿足高層建筑的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)要求。
1.2 GPS測(cè)定高層建筑動(dòng)態(tài)變形的優(yōu)勢(shì)
隨著軍用技術(shù)轉(zhuǎn)民用的限制逐漸降低和高速發(fā)展的硬件和軟件技術(shù)，GPS技術(shù)的優(yōu)勢(shì)已經(jīng)越來(lái)越明顯。
(1)可以全天候觀測(cè)。實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)(簡(jiǎn)稱RTK)測(cè)量技術(shù)是以載波相位觀測(cè)量為根據(jù)的實(shí)時(shí)差分GPS(RTD GPS)測(cè)量技術(shù)?？赏ㄟ^(guò)實(shí)時(shí)計(jì)算定位結(jié)果，便可監(jiān)測(cè)基準(zhǔn)站與用戶站觀測(cè)成果的質(zhì)量和解算結(jié)果的收斂情況，從而可實(shí)時(shí)地判定解算結(jié)果是否成功。
(2)儀器精度高。GPS相對(duì)定位精度在50 km內(nèi)達(dá)； 100～500 km達(dá)，1000km以上可達(dá)。且獨(dú)立布點(diǎn)不會(huì)有誤差積累，測(cè)量過(guò)程自動(dòng)進(jìn)行，不會(huì)有人為因素造成的錯(cuò)誤，測(cè)量數(shù)據(jù)穩(wěn)定可靠。
(3)自動(dòng)化程度高。用GPS接收機(jī)進(jìn)行測(cè)量時(shí)，僅需一人將天線準(zhǔn)確地安置在測(cè)站上，量測(cè)天線高，接通電源，啟動(dòng)接收機(jī)，儀器即自動(dòng)開(kāi)始工作。在結(jié)束測(cè)量時(shí)，只需關(guān)閉電源，收起接收機(jī)，便完成野外數(shù)據(jù)采集。
(4)可減少誤差。在變形監(jiān)測(cè)中，只要天線在監(jiān)測(cè)過(guò)程中能保持固定不動(dòng)，接收機(jī)天線的對(duì)中誤差、整平誤差、定向誤差、量取天線高的誤差等并不會(huì)影響變形監(jiān)測(cè)的結(jié)果。
(5) 操作方便。儀器體積小，重量輕，容易攜帶搬運(yùn)，勞動(dòng)強(qiáng)度小，外業(yè)工作量小。
(6)應(yīng)用前景廣。GPS技術(shù)具有全球、無(wú)誤差積累等優(yōu)點(diǎn)。使觀測(cè)工作效率大大提高，同時(shí)也節(jié)省了大量的人力和物力。
2GPS變形監(jiān)測(cè)技術(shù)
2.1 GPS變形監(jiān)測(cè)模式
GPS用于變形監(jiān)測(cè)的作業(yè)模式可概括為周期性和連續(xù)性兩種。當(dāng)變形體的變形速率相當(dāng)緩慢，在局部時(shí)間域和空間域內(nèi)可以認(rèn)為穩(wěn)定不動(dòng)時(shí)，可利用GPS進(jìn)行周期性變形監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)頻率可為數(shù)月、一年或甚至更長(zhǎng)時(shí)間。連續(xù)性變形監(jiān)測(cè)采用固定監(jiān)測(cè)儀器進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的數(shù)據(jù)采集，獲得變形數(shù)據(jù)系列，此時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)是連續(xù)的，具有較高的時(shí)間分辨率。周期性監(jiān)測(cè)模式一般采用靜態(tài)相對(duì)定位測(cè)量方法。論文寫(xiě)作，GPS建筑變形。連續(xù)性監(jiān)測(cè)模式，適用于對(duì)自動(dòng)化要求高，數(shù)據(jù)采集周期短的監(jiān)測(cè)項(xiàng)目。在數(shù)據(jù)處理方法上，可選擇靜態(tài)相對(duì)定位和動(dòng)態(tài)相對(duì)定位兩種方法。在一些高層建筑物等工程的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)中，可運(yùn)用GPS連續(xù)監(jiān)測(cè)模式。論文寫(xiě)作，GPS建筑變形。該模式實(shí)現(xiàn)24小時(shí)的連續(xù)觀測(cè)，使監(jiān)測(cè)、監(jiān)控、決策實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離控制，但該模式要求GPS接受設(shè)備必須永久固定在變形點(diǎn)上成本較高。
2.2 GPS在變形監(jiān)測(cè)中的測(cè)量方法
按監(jiān)測(cè)對(duì)象及要求不同，GPS在變形監(jiān)測(cè)中可選擇靜態(tài)測(cè)量法，快速靜態(tài)測(cè)量法和動(dòng)態(tài)測(cè)量法三種。
1)靜態(tài)測(cè)量法：靜態(tài)測(cè)量法，就是把多于3臺(tái)GPS接收機(jī)同時(shí)安置在觀測(cè)點(diǎn)上同步觀測(cè)一定時(shí)段，一般為1小時(shí)至2小時(shí)不等，用邊連接方法構(gòu)網(wǎng)，用后處理軟件解算基線，經(jīng)平差計(jì)算求定觀測(cè)點(diǎn)三維坐標(biāo)。這種方法定位精度高，適用于長(zhǎng)邊，測(cè)邊相對(duì)精度可達(dá)。論文寫(xiě)作，GPS建筑變形。論文寫(xiě)作，GPS建筑變形。
2)快速靜態(tài)測(cè)量法：這種方法尤其適用于對(duì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的觀測(cè)。其工作原理是：把兩臺(tái)GPS接收機(jī)安置在基準(zhǔn)點(diǎn)上固定不動(dòng)連續(xù)觀測(cè)，另1～4臺(tái)接收機(jī)在監(jiān)測(cè)點(diǎn)上移動(dòng)，每次觀測(cè)5～10分鐘(采樣間隔為2秒)，經(jīng)事后處理，解算出各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的三維坐標(biāo)。
3)動(dòng)態(tài)測(cè)量法：該方法又分準(zhǔn)動(dòng)態(tài)測(cè)量方法和實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量法。實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量方法原理是：在基準(zhǔn)站上安置一臺(tái)GPS接收機(jī)，對(duì)所有可見(jiàn)GPS衛(wèi)星進(jìn)行連續(xù)觀測(cè)，并將觀測(cè)數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線電傳輸設(shè)備，實(shí)時(shí)地發(fā)送給在各監(jiān)測(cè)點(diǎn)上移動(dòng)觀測(cè)(1～3秒鐘)的GPS接收機(jī)，移動(dòng)GPS接收機(jī)在接收GPS信號(hào)的同時(shí)，通過(guò)無(wú)線電接收設(shè)備基準(zhǔn)的觀測(cè)數(shù)據(jù)，再根據(jù)差分定位原理，實(shí)時(shí)計(jì)算出監(jiān)測(cè)點(diǎn)三維坐標(biāo)及精度。
一般基準(zhǔn)網(wǎng)應(yīng)采用靜態(tài)測(cè)量方法，當(dāng)基準(zhǔn)網(wǎng)的邊長(zhǎng)超過(guò)10 km，要考慮基準(zhǔn)網(wǎng)的起算點(diǎn)與國(guó)際IGS站聯(lián)測(cè)，基線向量解算時(shí)采用精密星歷，保證基線解算的精度。對(duì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量時(shí)，可采用快速靜態(tài)測(cè)量法。在橋梁監(jiān)測(cè)時(shí)，可選擇實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量，如果距離近，基準(zhǔn)點(diǎn)與監(jiān)測(cè)點(diǎn)有5顆以上共視GPS衛(wèi)星時(shí)，精度可達(dá)1～2 cm。
3 GPS測(cè)量數(shù)據(jù)處理
GPS數(shù)據(jù)處理過(guò)程可劃分為基線解算和網(wǎng)平差兩個(gè)階段。
GPS基準(zhǔn)網(wǎng)的基線解算，應(yīng)采用GAMIT或Bernese軟件和IGS精密星歷。平差計(jì)算應(yīng)采用PowerADJ科研辦軟件。對(duì)高精度GPS的數(shù)據(jù)處理分為兩個(gè)主要方面：一是對(duì)GPS原始數(shù)據(jù)進(jìn)行處理獲得同步觀測(cè)網(wǎng)的基線解；二是對(duì)各同步網(wǎng)進(jìn)行整體平差和分析，獲得GPS網(wǎng)的整體解。這些軟件數(shù)據(jù)處理的重點(diǎn)都在于同步網(wǎng)的基線處理，而在網(wǎng)平差分析方面，特別是多個(gè)子網(wǎng)的系統(tǒng)誤差分析、粗差分析及隨機(jī)誤差處理方面，暫無(wú)好的處理方法。
4 結(jié)語(yǔ)
GPS這種全新的定位手段，在工程實(shí)踐中已逐步得到認(rèn)同。目前，我國(guó)正處于經(jīng)濟(jì)發(fā)展的歷史性的發(fā)展時(shí)期，各種基礎(chǔ)設(shè)施的大量建設(shè)，各種新材料、新技術(shù)的采用，使建筑工程這一傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)勃勃生機(jī)。論文寫(xiě)作，GPS建筑變形。隨著GPS技術(shù)的進(jìn)一步開(kāi)發(fā)，特別是有關(guān)高層建筑施工領(lǐng)域的應(yīng)用技術(shù)包括基礎(chǔ)理論的研究、實(shí)踐方法的探索、信號(hào)接受手段的更新、信號(hào)處理方法和軟件的開(kāi)發(fā)等的發(fā)展，再加上若干工程的應(yīng)用、積累和提高，GPS技術(shù)將成為在高層及超高層建筑方面廣泛使用的方法。
參考文獻(xiàn)
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關(guān)鍵詞：GPS技術(shù)，橋梁，變形監(jiān)測(cè)，應(yīng)用
1.引言
由于GPS技術(shù)具有定位精度高、作業(yè)速度快、費(fèi)用節(jié)省、相鄰點(diǎn)間毋需通視、不受天氣條件影響等常規(guī)測(cè)量技術(shù)不可比擬的優(yōu)點(diǎn)。因而它在測(cè)量領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。同樣地，在工程測(cè)量領(lǐng)域的大橋變形觀測(cè)中，用這種高新技術(shù)來(lái)建立其監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，已成為一種重要的手段和方法。
2.橋梁變形監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的建立
2.1橋梁變形監(jiān)測(cè)的概念及其意義
大型橋梁的建設(shè)和維護(hù)是一個(gè)國(guó)家基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的重要部分，橋梁變形監(jiān)測(cè)就是運(yùn)用現(xiàn)代傳感與通信技術(shù)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)橋梁運(yùn)營(yíng)階段在各種環(huán)境條件下的結(jié)構(gòu)響應(yīng)與行為，獲取反映結(jié)構(gòu)狀況和環(huán)境因素的各種信息，由此分析結(jié)構(gòu)健康狀態(tài)、評(píng)估結(jié)構(gòu)的可靠性，為橋梁的管理與維護(hù)決策提供科學(xué)依據(jù)。
其意義在于可以實(shí)時(shí)掌握橋梁現(xiàn)場(chǎng)的交通狀況，有利于橋梁管理部門(mén)進(jìn)行合理的交通管制，及早發(fā)現(xiàn)橋梁病害，確定橋梁損傷部位并進(jìn)行定性和定量分析，在突發(fā)事件之后還可以評(píng)估橋梁的剩余壽命，為維修養(yǎng)護(hù)和管理決策提供依據(jù)和指導(dǎo)，在橋梁運(yùn)營(yíng)狀況嚴(yán)重異常時(shí)觸發(fā)預(yù)警信號(hào)，有效預(yù)防安全事故，保障人民
生命財(cái)產(chǎn)的安全。
2.2 GPS變形網(wǎng)的優(yōu)點(diǎn)
與傳統(tǒng)的形變網(wǎng)相比,GPS形變網(wǎng)有如下優(yōu)點(diǎn):
(1)GPS形變網(wǎng)的觀測(cè)精度與網(wǎng)的圖形結(jié)構(gòu)關(guān)系不明顯;
(2)當(dāng)整周模糊度確定之后,觀測(cè)量的權(quán)與觀測(cè)時(shí)間的增加不成正比;
(3)網(wǎng)中的每一條基線都含有長(zhǎng)度和方位信息;
(4)當(dāng)觀測(cè)儀器和作業(yè)模式確定之后,基線解的精度與觀測(cè)時(shí)刻緊密相連。即與觀測(cè)時(shí)刻的RDO P(相對(duì)位置精度因子)有直接關(guān)系。
2.3GPS變形監(jiān)測(cè)網(wǎng)的建立與實(shí)施
對(duì)大型橋梁來(lái)說(shuō),GPS變形監(jiān)測(cè)網(wǎng)一般由一個(gè)或若干個(gè)獨(dú)立觀測(cè)環(huán)構(gòu)成,以三角形和大地四邊形組成的混合網(wǎng)的形式布設(shè).一般來(lái)說(shuō),實(shí)地選點(diǎn)時(shí)要注意以下幾點(diǎn):(1)點(diǎn)位的基礎(chǔ)應(yīng)做到堅(jiān)實(shí)穩(wěn)固,并易于長(zhǎng)期保存,不能選在夏季洪水易淹沒(méi)的地方;(2)點(diǎn)位視場(chǎng)內(nèi)障礙物的高度角不能超過(guò)15°,以減少衛(wèi)星信號(hào)被遮擋;(3)點(diǎn)位應(yīng)遠(yuǎn)離大功率無(wú)線電發(fā)射源,其距離不得小于200 m,并遠(yuǎn)離高壓輸電線和微波無(wú)線電信號(hào)傳輸通道,其距離不得小于50 m,以避免電磁場(chǎng)對(duì)衛(wèi)星信號(hào)的干擾;(4)點(diǎn)位離江(河)應(yīng)有一定的距離,附近不能有大面積水域,以減弱多路徑效應(yīng)的影響;(5)點(diǎn)位離大橋的距離至少在200 m以上,減少大橋行車(chē)時(shí)對(duì)點(diǎn)位本身和GPS觀測(cè)時(shí)的影響;(6)點(diǎn)位的數(shù)量視橋型大小而定,一般來(lái)說(shuō),在江(河)兩岸橋梁的兩側(cè)至少各有一個(gè)點(diǎn),大型橋梁應(yīng)適當(dāng)增加,還應(yīng)聯(lián)測(cè)國(guó)家已知點(diǎn)或施工控制網(wǎng)的點(diǎn).
2.4監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)處理
橋梁結(jié)構(gòu)變形監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，要進(jìn)行的數(shù)據(jù)處理與分析主要包括:WGS一84坐標(biāo)到橋梁局部坐標(biāo)系變換、風(fēng)對(duì)大橋位移的影響、溫度對(duì)大橋豎向位移的影響、輛對(duì)豎位的影響、頻析、監(jiān)測(cè)據(jù)壓縮儲(chǔ)。
2.4.1監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)預(yù)處理
對(duì)于任何一個(gè)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)中或多或少會(huì)存在一些奇異值，尤其是GPS接收信號(hào)存在噪聲，在用作演示前要進(jìn)行監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的平滑處理，在變形分析的開(kāi)始，有必要將該奇異值進(jìn)行剔除。該系統(tǒng)是無(wú)人值守24小時(shí)連續(xù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，在傳輸過(guò)程中也難免會(huì)出現(xiàn)一些數(shù)據(jù)丟失的現(xiàn)象，這時(shí)應(yīng)根據(jù)丟失點(diǎn)的前后數(shù)據(jù)通過(guò)插補(bǔ)得到該數(shù)據(jù)，以保證監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)序列的連續(xù)性。
2.4.2坐標(biāo)變換
由于GPS位移實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)獲得的監(jiān)測(cè)點(diǎn)的坐標(biāo)是WGS一84坐標(biāo)系下的坐標(biāo)，為了便于分析橋梁的變形，通常應(yīng)將所得到的WGS一84坐標(biāo)按高斯投影變成平面坐標(biāo)，然后變換成橋梁局部坐標(biāo)系下的坐標(biāo)。在監(jiān)測(cè)站，接收來(lái)自衛(wèi)星的信號(hào)和來(lái)自基準(zhǔn)站的信息，采用GPS軟件進(jìn)行實(shí)時(shí)差分處理，可得到監(jiān)測(cè)站的三維坐標(biāo)，并以一定的采樣率發(fā)送到監(jiān)控中心;監(jiān)控中心接收各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的監(jiān)測(cè)結(jié)果，并通過(guò)數(shù)據(jù)處理軟件作進(jìn)一步的處理與分析，可以得到結(jié)構(gòu)在特定方向上的位移、旋轉(zhuǎn)角等參數(shù)。
2.4.3.風(fēng)載溫度車(chē)輛荷載對(duì)橋梁位移的影響
實(shí)時(shí)記錄橋梁所在位置的風(fēng)速、風(fēng)向，根據(jù)GPS所得測(cè)點(diǎn)的對(duì)橋身、塔頂、主纜的三軸向位移資料，可對(duì)大橋進(jìn)行風(fēng)力將就監(jiān)測(cè)及結(jié)構(gòu)的抗風(fēng)振驗(yàn)算復(fù)核。GPS監(jiān)測(cè)系統(tǒng)長(zhǎng)時(shí)間監(jiān)測(cè)大橋整體結(jié)構(gòu)的位移變化，可引證因環(huán)境溫度而引發(fā)的日夜和季節(jié)性的位移變化周期。對(duì)一般大跨度橋梁而言，交通擠塞是交通(車(chē)輛)荷載的主要設(shè)計(jì)考慮因素。測(cè)量和論證交通荷載設(shè)計(jì)假設(shè)和參數(shù)的有效性是大跨橋交通荷載監(jiān)測(cè)的主要項(xiàng)目。論文參考。從GPS監(jiān)測(cè)系統(tǒng)得出的橋身、塔頂、主纜的三軸向位移資料，可與交通荷載分布狀況的監(jiān)測(cè)資料互相驗(yàn)證，協(xié)助進(jìn)一步制定橋梁結(jié)構(gòu)的各級(jí)應(yīng)力階段，并用作大橋主要構(gòu)件的疲勞估算。論文參考。繪出位移時(shí)程曲線圖，對(duì)照相應(yīng)時(shí)間內(nèi)的風(fēng)速、環(huán)境溫度、車(chē)輛荷載等，便可很直觀地顯示出橋梁位移隨風(fēng)速、溫度和車(chē)輛荷載變化而變化的趨勢(shì)，定量地分析出在某一溫度、某一風(fēng)速、某種荷載時(shí)橋梁前產(chǎn)生的最大位移，最后由這些成果來(lái)分析風(fēng)速、溫度和車(chē)輛荷載對(duì)橋梁位移的影響程度。
2.4.4.頻譜分析
通過(guò)分析監(jiān)測(cè)點(diǎn)位移時(shí)程曲線，可以得到橋梁的震動(dòng)頻率和振幅。利用快速傅立葉變換的方法，通過(guò)頻譜分析可以得到監(jiān)測(cè)點(diǎn)功率譜曲線，與設(shè)計(jì)的理論值或不同時(shí)段的功率譜曲線進(jìn)行比較，以診斷橋梁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。論文參考。
2.4.5.監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)壓縮存儲(chǔ)
橋梁動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是一個(gè)長(zhǎng)期的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，因而從監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中采集的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)是海量的，以至很難采用傳統(tǒng)的文件形式管理監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，必須采用一定的措施。此外，對(duì)來(lái)自監(jiān)測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理與分析子系統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)、處理和分析結(jié)果也應(yīng)該進(jìn)行有效的管理。數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)是管理海量數(shù)據(jù)的有利工具，而且采取一定的數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)，會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)更為有利。最為有效的辦法是對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)建立動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)，并能進(jìn)行監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的定期更新、備份和恢復(fù)。
3.結(jié)束語(yǔ)
GPS技術(shù)可以克服傳統(tǒng)的橋梁結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)方法的缺點(diǎn),測(cè)定位移值的精度可以達(dá)到厘米級(jí)(R T K)甚至毫米級(jí)(相對(duì)靜態(tài))的精度.GPS可以實(shí)時(shí)地得到監(jiān)測(cè)點(diǎn)的三維坐標(biāo),特別是可實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)同步觀測(cè),受外界影響小,數(shù)據(jù)采集方便,可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)性、自動(dòng)化管理. 因此可較好的應(yīng)用于大橋運(yùn)營(yíng)的安全性管理上, 國(guó)內(nèi)外的多項(xiàng)實(shí)例也表明,GPS技術(shù)在大型橋梁變形監(jiān)測(cè)中具有廣闊的應(yīng)用前景.
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關(guān)鍵詞：RTK，CORS，電臺(tái)，GPRS
RTK(Real Time Kinematics)是一種基于載波相位觀測(cè)值的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位技術(shù),它能夠?qū)崟r(shí)地提供測(cè)站點(diǎn)在指定坐標(biāo)系中的三維定位結(jié)果,并達(dá)到厘米級(jí)精度。論文格式，CORS。自20世紀(jì)90年代初，RTK技術(shù)一經(jīng)問(wèn)世，就以其高精度、高效率的優(yōu)點(diǎn)，極大地拓展了GPS的使用空間，被廣泛應(yīng)用于控制測(cè)量、地形地籍測(cè)量、工程測(cè)量等領(lǐng)域。論文格式，CORS。
在RTK作業(yè)模式下,基準(zhǔn)站通過(guò)無(wú)線電數(shù)據(jù)鏈將其觀測(cè)值和測(cè)站坐標(biāo)信息一起傳送給流動(dòng)站。流動(dòng)站不僅接收來(lái)自基準(zhǔn)站的載波相位信息,還要接收來(lái)自于GPS衛(wèi)星的載波相位信息,并組成相位差分觀測(cè)值進(jìn)行實(shí)時(shí)定位。目前生產(chǎn)中常用的RTK作業(yè)模式由電臺(tái)模式、GPRS模式和CORS模式，下面就這三種常用作業(yè)模式的原理和優(yōu)缺點(diǎn)加以淺析。
1、常規(guī)（電臺(tái)）模式1.1、系統(tǒng)組成及原理常規(guī)RTK系統(tǒng)主要由一個(gè)參考站（基準(zhǔn)站）、若干個(gè)流動(dòng)站及數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)（電臺(tái)）組成。在常規(guī)RTK作業(yè)模式下，一個(gè)臨時(shí)建立的基準(zhǔn)站對(duì)所有可見(jiàn)的GPS衛(wèi)星進(jìn)行連續(xù)觀測(cè)，并通過(guò)數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)將其觀測(cè)值和測(cè)站坐標(biāo)信息直接傳送給流動(dòng)站，流動(dòng)站采集GPS觀測(cè)數(shù)據(jù)的同時(shí)，通過(guò)數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)接收來(lái)自基準(zhǔn)站的信息，并組成差分觀測(cè)值進(jìn)行實(shí)時(shí)處理，得到厘米級(jí)定位結(jié)果。
1.2、工作流程1)、基準(zhǔn)站獲得用戶輸入的測(cè)站坐標(biāo)信息，采集GPS觀測(cè)數(shù)據(jù)，并將二者通過(guò)數(shù)據(jù)鏈直接向流動(dòng)站發(fā)送。
2)、流動(dòng)站采集GPS觀測(cè)數(shù)據(jù)，同時(shí)接收基準(zhǔn)站發(fā)送的信息。
3)、流動(dòng)站組成差分觀測(cè)值進(jìn)行實(shí)時(shí)處理，得到厘米級(jí)定位結(jié)果。
1.3、作業(yè)方式常規(guī)RTK作業(yè)時(shí)利用2臺(tái)以上GPS接收機(jī)同時(shí)接收衛(wèi)星信號(hào)，其中一臺(tái)安置在視野開(kāi)闊、已知坐標(biāo)且點(diǎn)位精度較高的控制點(diǎn)上作為基準(zhǔn)站，另外的GPS接收機(jī)用來(lái)測(cè)定未知點(diǎn)的坐標(biāo)（流動(dòng)站）?；鶞?zhǔn)站將GPS觀測(cè)值和設(shè)站點(diǎn)的坐標(biāo)信息通過(guò)數(shù)據(jù)通訊鏈傳送給流動(dòng)站，流動(dòng)站根據(jù)所接收的信息和本身所采集的觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理得到未知點(diǎn)的坐標(biāo)。
1.4、作業(yè)優(yōu)缺點(diǎn)相比傳統(tǒng)測(cè)量技術(shù)，常規(guī)RTK技術(shù)存在以下優(yōu)點(diǎn)：
1)、觀測(cè)時(shí)間短，有效地提高了工作效率，縮短野外作業(yè)時(shí)間，大大減少了勞動(dòng)強(qiáng)度。論文格式，CORS。
2)、定位精度高。只要滿足RTK的基本工作條件，在一定的作業(yè)半徑范圍內(nèi)（一般為8km），RTK的平面精度和高程精度都能達(dá)到厘米級(jí)，這是普通測(cè)量方法很難達(dá)到的精度。
3)、全天候作業(yè)。RTK測(cè)量不要求基準(zhǔn)站、移動(dòng)站間光學(xué)通視，只要求滿足“電磁波”通視，因此和傳統(tǒng)測(cè)量相比，RTK測(cè)量受通視條件、能見(jiàn)度、氣候、季節(jié)等因素的影響和限制小，在傳統(tǒng)測(cè)量看來(lái)難于開(kāi)展作業(yè)的地區(qū)，只要能滿足RTK的基本工作條件，它也能進(jìn)行快速高精度定位，有利于按時(shí)、高效地完成外業(yè)測(cè)量工作。
4)、RTK測(cè)量自動(dòng)化、集成化程度高，數(shù)據(jù)處理能力強(qiáng)。RTK可進(jìn)行多種內(nèi)、外業(yè)測(cè)量工作。移動(dòng)站利用自帶軟件，無(wú)需人工干預(yù)便可自動(dòng)實(shí)現(xiàn)多種測(cè)繪功能，減少了輔助測(cè)量工作和人為誤差，保證了作業(yè)精度。但常規(guī)RTK技術(shù)本身也存在一定的局限性，使得其在應(yīng)用中受到限制，主要表現(xiàn)為：
1)、用戶需要架設(shè)本地的參考站；
2)、誤差隨距離增長(zhǎng)，可靠性和可行性隨距離加大而降低；
3)、誤差增長(zhǎng)使流動(dòng)站和參考站距離受到限制。
4)、常規(guī)RTK數(shù)據(jù)通訊通常采用無(wú)線電技術(shù)（常規(guī)電臺(tái)），流動(dòng)站和參考站距離受到基準(zhǔn)站電臺(tái)天線高低及障礙物影響限制較大。
2、GPRS模式2.1、工作原理及方式GPRS模式的系統(tǒng)組成、原理及工作方式和常規(guī)RTK類似，只是數(shù)據(jù)通訊方式的不同，這種作業(yè)方式使用GSM、GPRS／CDMA模塊或帶串口線的手機(jī)（具備藍(lán)牙功能的GPS主機(jī)可直接使用藍(lán)牙手機(jī)），參考站信號(hào)以GSM或GPRS／CDMA的方式通過(guò)移動(dòng)通訊的發(fā)射基站實(shí)時(shí)播發(fā)，流動(dòng)站以相應(yīng)方式接收差分?jǐn)?shù)據(jù)。
作業(yè)時(shí)通過(guò)GPS生產(chǎn)廠商或服務(wù)商提供用戶的服務(wù)器IP地址及端口號(hào)登陸，基站啟動(dòng)后數(shù)據(jù)會(huì)自動(dòng)通過(guò)服務(wù)器轉(zhuǎn)發(fā)，移動(dòng)站與其綁定即可獲得基站數(shù)據(jù)。論文格式，CORS。
2.2、作業(yè)優(yōu)缺點(diǎn)相比常規(guī)電臺(tái)通訊，由于減少了常規(guī)電臺(tái)及相關(guān)設(shè)備，故儀器配置簡(jiǎn)單，攜帶方便，減輕了野外作業(yè)的勞動(dòng)強(qiáng)度，且作業(yè)距離有較大改觀，特別是在城區(qū)，建筑物嚴(yán)重影響常規(guī)電臺(tái)作業(yè)距離，而GSM或GPRS／CDMA是借助于移動(dòng)通訊的發(fā)射基站，能保證有手機(jī)信號(hào)的地方均能接收到來(lái)自基站的差分信息，測(cè)量范圍更加廣泛。此外，基準(zhǔn)站位置的選擇更加不受限制，無(wú)需架設(shè)在高點(diǎn)。但采用GSM或GPRS／CDMA通訊的穩(wěn)定性較差，容易受一些外部電磁信號(hào)干擾，作業(yè)范圍取決于移動(dòng)通訊的網(wǎng)絡(luò)覆蓋度。一般來(lái)說(shuō)，因地理區(qū)域不同穩(wěn)定性差異很大，經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)信號(hào)穩(wěn)定較好，行政區(qū)域交界處移動(dòng)通訊網(wǎng)際切換頻繁而導(dǎo)致穩(wěn)定性較差。對(duì)于需持續(xù)采集點(diǎn)位、穩(wěn)定性要求較高的作業(yè)如水下地形測(cè)量定位，受影響較大。采用GSM或GPRS／CDMA通訊還會(huì)產(chǎn)生費(fèi)用，尤其是以GSM通訊，按照移動(dòng)通話的標(biāo)準(zhǔn)收費(fèi)，跨區(qū)域作業(yè)時(shí)還存在漫游費(fèi)。
3、CORS（網(wǎng)絡(luò)RTK）模式3.1、CORS系統(tǒng)組成及原理為了解決常規(guī)RTK技術(shù)存在的缺陷，實(shí)現(xiàn)大區(qū)域范圍內(nèi)厘米級(jí)、精度均勻的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位，網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。網(wǎng)絡(luò)RTK也稱多基準(zhǔn)站RTK，是近年來(lái)在常規(guī)RTK、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通訊網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位新技術(shù)。論文格式，CORS。它由基準(zhǔn)站網(wǎng)、數(shù)據(jù)處理中心、數(shù)據(jù)通訊鏈路和用戶部分組成。論文格式，CORS。
3.2、作業(yè)方式采用CORS模式的作業(yè)方式非常簡(jiǎn)單，只需一臺(tái)有GPRS模塊（或具有WAP上網(wǎng)功能的藍(lán)牙手機(jī)）的流動(dòng)站主機(jī)、一個(gè)控制手簿、一根對(duì)中桿，登陸當(dāng)?shù)氐腃ORS系統(tǒng)就可以作業(yè)了。為此要做以下準(zhǔn)備：
1)、從當(dāng)?shù)谻ORS系統(tǒng)管理部門(mén)獲取IP地址、端口號(hào)、源列表、用戶名和密碼等信息；
2)、辦理一張手機(jī)卡，并開(kāi)通GPRS net 流量，可以采用包月的方式，一般兩小時(shí)的GPRS 流量為一兆，可以根據(jù)每月的作業(yè)時(shí)間計(jì)算總流量，包月套餐。
3.3、CORS系統(tǒng)優(yōu)缺點(diǎn)CORS系統(tǒng)徹底改變了傳統(tǒng)RTK測(cè)量作業(yè)方式，其主要優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在：
1)、改進(jìn)了初始化時(shí)間、擴(kuò)大了有效工作的范圍；
2)、采用連續(xù)基站，用戶隨時(shí)可以觀測(cè)，使用方便，提高了工作效率；
3)、采用了多個(gè)參考站的聯(lián)合數(shù)據(jù)，可以有效地消除系統(tǒng)誤差和周跳，大大提高了可靠性；
4)、用戶不需架設(shè)參考站，真正實(shí)現(xiàn)單機(jī)作業(yè)，提高了儀器使用效率；
5)、使用固定可靠的數(shù)據(jù)鏈通訊方式，減少了噪聲干擾；
6)、提供遠(yuǎn)程INTERNET服務(wù)，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的共享；
7)、擴(kuò)大了GPS在動(dòng)態(tài)領(lǐng)域的應(yīng)用范圍，更有利于車(chē)輛、飛機(jī)和船舶的精密導(dǎo)航。
CORS模式除了具有GPRS模式的缺點(diǎn)外，還有以下不利之處：
1)、由于目前各種方法都不是十分成熟，技術(shù)上還沒(méi)有統(tǒng)一的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)；
2)、系統(tǒng)的首期投入較大，需要較多的啟動(dòng)資金，而且日常維護(hù)費(fèi)用大。
4、結(jié)束語(yǔ)以上簡(jiǎn)單了介紹三種常用RTK作業(yè)模式的工作原理及優(yōu)缺點(diǎn)，希望大家能根據(jù)自己項(xiàng)目的特點(diǎn)和技術(shù)要求，靈活選用不同的作業(yè)方式來(lái)提高工作效率。
1 GPS—RTK系統(tǒng)的基本組成
GPS—RTK系統(tǒng)主要由基準(zhǔn)站和流動(dòng)站組成，其中基準(zhǔn)站由GPS接收機(jī)、電臺(tái)、調(diào)制解調(diào)器、基準(zhǔn)站手薄、接收機(jī)天線盤(pán)、基座、電臺(tái)天線、三腳架、蓄電池等組成;流動(dòng)站主要有流動(dòng)GPS接收機(jī)、手薄、手薄托桿、接收機(jī)天線盤(pán)、背包等組成。在進(jìn)行GPS—RTK測(cè)量時(shí)，要保證測(cè)量設(shè)備能同時(shí)接收5顆GPS衛(wèi)星信號(hào)，并且能同時(shí)接收GPS衛(wèi)星信號(hào)和基準(zhǔn)站差分信號(hào)。
2 GPS—RTK技術(shù)的基本原理
采用GPS—RTK技術(shù)進(jìn)行定位時(shí)，需要基準(zhǔn)站和流動(dòng)站緊密的進(jìn)行配合，基準(zhǔn)站將測(cè)站的已知數(shù)據(jù)和觀測(cè)值利用數(shù)據(jù)鏈傳送到流動(dòng)站，流動(dòng)站接收到基準(zhǔn)站的信息后，會(huì)在系統(tǒng)中，和采集的GPS觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比處理，然后得出精確的定位結(jié)果。整個(gè)過(guò)程十分快捷，能在幾分鐘甚至幾秒內(nèi)完成，并且定位精度能達(dá)到厘米級(jí)。GPS—RTK技術(shù)定位的關(guān)鍵是數(shù)據(jù)傳送和數(shù)據(jù)處理，隨著科技的不斷進(jìn)步，GPS—RTK技術(shù)的數(shù)據(jù)傳輸和處理將會(huì)越來(lái)越先進(jìn)，而GPS—RTK技術(shù)的應(yīng)用也會(huì)越來(lái)越廣泛。
3 GPS—RTK技術(shù)在高壓輸電線路測(cè)量中的優(yōu)勢(shì)
及不足
3.1 GPS-RTK技術(shù)在高壓輸電線路測(cè)量中的優(yōu)勢(shì)
GPS—RTK技術(shù)的測(cè)量效率很高，在傳統(tǒng)的輸電線路測(cè)量過(guò)程中，需要先確定平面位置，然后在進(jìn)行高程測(cè)量，將GPS—RTK技術(shù)應(yīng)用在高壓輸電線路測(cè)量中，可以利用GPS—RTK技術(shù)的三維坐標(biāo)信息，不需要進(jìn)行中平測(cè)量，極大的提高了輸電線路的測(cè)量效率。RTK技術(shù)測(cè)量覆蓋面很廣，一般情況下，一個(gè)參考站能覆蓋10 km，在整個(gè)線路中，只需要設(shè)置好首級(jí)控制網(wǎng)，就能覆蓋整條線路，在測(cè)量放樣過(guò)程中，只需要控制好首級(jí)點(diǎn)的坐標(biāo)，就能隨時(shí)進(jìn)行中線放樣，不需要擔(dān)心由于一些重要點(diǎn)丟失，對(duì)整條線路的測(cè)量造成困難。RTK技術(shù)的測(cè)量精度很高，首級(jí)網(wǎng)和中線可以直接進(jìn)行聯(lián)系，不會(huì)積累誤差的現(xiàn)象，能有效地提高測(cè)量精度。GPS—RTK技術(shù)在高壓輸電線路勘測(cè)中基本實(shí)現(xiàn)了智能化、自動(dòng)化數(shù)據(jù)處理，極大的提高了測(cè)量作業(yè)的工作效率，降低了測(cè)量人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，降低了測(cè)量費(fèi)用。
3.2 GPS—RTK技術(shù)在高壓輸電線路測(cè)量中的不足
在進(jìn)行GPS—RTK測(cè)量時(shí)，測(cè)量結(jié)果可能受到衛(wèi)星可見(jiàn)度的影響，并且外界干擾也會(huì)對(duì)測(cè)量結(jié)果造成一定程度的影響，同時(shí)采用GPS—RTK技術(shù)進(jìn)行高壓輸電線路測(cè)量時(shí)，需要提供合理的電源。由于很多高壓輸電線路會(huì)通過(guò)山區(qū)，而山區(qū)的測(cè)量條件比較差，采用GPS—RTK技術(shù)勘測(cè)時(shí)，要根據(jù)實(shí)際情況，選用合理的觀測(cè)時(shí)段和觀測(cè)點(diǎn)，從而保證獲得良好的觀測(cè)效果。
4 GPS—RTK技術(shù)在高壓輸電線路測(cè)量中的應(yīng)用
4.1 測(cè)繪中小比例尺地形圖
一般情況下，高壓輸電線路的選線設(shè)計(jì)往往會(huì)使用
1？誜5 000的比例尺或1？誜10 000的地形圖上進(jìn)行，對(duì)于這些中小比例尺地形圖，如果使用航測(cè)方法進(jìn)行成圖，需要建立控制網(wǎng)，并進(jìn)行航空攝影，然后在進(jìn)行測(cè)量、外業(yè)調(diào)繪，最后還需要在野外進(jìn)行信息采集，并在測(cè)量站中進(jìn)行地形圖編輯。這種成圖方法的干擾因素很多，工作步驟也比較繁多，成圖時(shí)間比較長(zhǎng)，對(duì)線路的選線設(shè)計(jì)有很大的影響。如果采用GPS—RTK技術(shù)，只需要在野外采集局部點(diǎn)的數(shù)據(jù)及相關(guān)信息，就能在現(xiàn)場(chǎng)編輯地形圖，這種方法成圖速度快，操作簡(jiǎn)單，極大地降低了成圖的難度。一般情況下，當(dāng)高壓輸電線路小于100 km時(shí)，常采用GPS—RTK技術(shù)進(jìn)行地形圖測(cè)量。
4.2 定位測(cè)量和定線測(cè)量
當(dāng)?shù)匦螆D測(cè)量完成后，工作人員就能在地形圖中將高壓輸電線路的走向繪制出來(lái)，并初步確定轉(zhuǎn)角塔的位置，然后勘測(cè)人員會(huì)根據(jù)塔位坐標(biāo)進(jìn)行定位測(cè)量和定線測(cè)量。為保證控制點(diǎn)能用于統(tǒng)一的坐標(biāo)系中，在測(cè)量高壓輸電線路時(shí)，勘測(cè)人員會(huì)利用過(guò)去的控制點(diǎn)求解某一區(qū)域的轉(zhuǎn)換參數(shù)。在測(cè)量前對(duì)測(cè)量區(qū)域進(jìn)行點(diǎn)校正，基準(zhǔn)站校正點(diǎn)坐標(biāo)的獲取方法有兩種：
①直接利用已知的靜態(tài)數(shù)據(jù)，將校正點(diǎn)坐標(biāo)輸入手薄中進(jìn)行求解。
②將儀器設(shè)置基準(zhǔn)站上，從手薄中讀取出基準(zhǔn)站的校正點(diǎn)坐標(biāo)，然后將流動(dòng)站設(shè)置控制點(diǎn)上，采集到校正點(diǎn)的坐標(biāo)。
在測(cè)量過(guò)程中，勘測(cè)人員要將校正參數(shù)記錄在手薄中，從而對(duì)其他控制點(diǎn)進(jìn)行校正。
4.2.1 定位測(cè)量
勘測(cè)人員可以根據(jù)塔位坐標(biāo)，利用GPS—RTK技術(shù)的定位功能，將塔位點(diǎn)的坐標(biāo)輸入手薄中，GPS—RTK系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)將塔位的實(shí)際位置顯示出來(lái)，在測(cè)量過(guò)程中，勘測(cè)人員可以利用手薄上的收斂值，對(duì)放樣點(diǎn)的定位精度進(jìn)行確定，當(dāng)點(diǎn)位的精度達(dá)到相關(guān)要求后，就可以停止觀測(cè)，將點(diǎn)位坐標(biāo)存儲(chǔ)起來(lái)。當(dāng)測(cè)量區(qū)域沒(méi)有干擾時(shí)，儀器鎖定5顆GPS衛(wèi)星后，RTK測(cè)量能在5 s內(nèi)獲得固定解，此時(shí)手薄顯示的收斂值能真實(shí)的反映定位點(diǎn);當(dāng)測(cè)量去有一定的干擾時(shí)，RTK測(cè)量需要幾十秒甚至幾分鐘獲得固定解，此時(shí)手薄顯示的收斂值可能存在一定的誤差，這就需要勘測(cè)人員認(rèn)真的采集術(shù)數(shù)據(jù)，并對(duì)觀測(cè)質(zhì)量進(jìn)行認(rèn)真的審核，從而保證定位點(diǎn)的可靠性。
4.2.2 定線測(cè)量
勘測(cè)人員可以使用GPS—RTK技術(shù)的定線功能，將相鄰兩個(gè)轉(zhuǎn)角塔的坐標(biāo)輸入手薄中，建立基準(zhǔn)線，系統(tǒng)就會(huì)顯示一個(gè)單位圓和主線，同時(shí)還會(huì)得出流動(dòng)站實(shí)際位置和主線之間的距離及流動(dòng)站偏離主線的角度，勘測(cè)人員可以根據(jù)主線的位置移動(dòng)流動(dòng)站，當(dāng)主線和流動(dòng)站重合后，就能確定兩個(gè)轉(zhuǎn)角塔之間直線塔的位置。
4.3 斷面圖測(cè)量
利用GPS—RTK技術(shù)的定線功能，將兩個(gè)轉(zhuǎn)角塔的坐標(biāo)輸入系統(tǒng)中，根據(jù)手薄顯示的結(jié)果，找出中線點(diǎn)的位置，然后根據(jù)當(dāng)?shù)氐牡匦翁卣?，每隔一段距離采集一個(gè)中線點(diǎn)，然后將采集的信息存儲(chǔ)起來(lái)，完成野外數(shù)據(jù)信息的采集。野外數(shù)據(jù)信息采集完成后，將采集的信息輸入計(jì)算機(jī)中， 對(duì)這些信息進(jìn)行整理編輯，就能形成斷面圖。數(shù)據(jù)輸入計(jì)算機(jī)的方法有以下三種：
①利用手工輸入法，將原始數(shù)據(jù)輸入計(jì)算機(jī)中。
②采用表單輸入法，將原始數(shù)據(jù)批量輸入計(jì)算機(jī)中。
③導(dǎo)入法，利用數(shù)據(jù)連接線，將手薄和計(jì)算機(jī)連接起來(lái)，將原始數(shù)據(jù)導(dǎo)入計(jì)算機(jī)中。
在這三種方法中，手工輸入法費(fèi)時(shí)費(fèi)力，容易出現(xiàn)錯(cuò)誤，不能用于大的電力工程中;表單輸入法和導(dǎo)入法能對(duì)數(shù)據(jù)[第一論文 網(wǎng)專業(yè)提供畢業(yè)論文寫(xiě)作和寫(xiě)作畢業(yè)論文論文的服務(wù)，歡迎光臨dylw.neT]進(jìn)行批量處理，具有比較高的自動(dòng)化程度，因此，在實(shí)際測(cè)量中，測(cè)量人員要根據(jù)實(shí)際情況，選擇合理的數(shù)據(jù)輸入方法，快速、有效地得出斷面圖，從而為高壓輸電線路施工的順利進(jìn)行提供保障。
5 結(jié) 語(yǔ)
GPS—RTK技術(shù)具有測(cè)量精度高、測(cè)量效率高、覆蓋面廣等優(yōu)點(diǎn)，將其應(yīng)用在高壓輸電線路測(cè)量中，能有效地提高測(cè)量質(zhì)量，為高壓輸電線路的施工質(zhì)量提供保障，因此，在實(shí)際測(cè)量中，要合理使用GPS—RTK技術(shù)，促進(jìn)電力行業(yè)的快速發(fā)展。
參考文獻(xiàn)：
關(guān)鍵詞：GPS，數(shù)據(jù)鏈，整周模糊度
1概述全球定位系統(tǒng)（GlobalPositioningSystem）作為新一代的衛(wèi)星導(dǎo)航與定位系統(tǒng)，以其全球性、全天候、高精度、高效益的顯著特點(diǎn)，已經(jīng)在測(cè)量領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。GPS技術(shù)表征的平面位置，其精度之高以被人們所認(rèn)識(shí)和接受。但是GPS高程精度如何，一直是人們普遍關(guān)心的問(wèn)題。為此，國(guó)內(nèi)一些測(cè)繪單位進(jìn)行了若干試驗(yàn)，從試驗(yàn)結(jié)果來(lái)看，在較為平坦或淺丘的地區(qū)，GPS高程可以達(dá)到三～四等水準(zhǔn)精度。
2 GPS RTK技術(shù) 差分GPS定位技術(shù)是一種高效的定位技術(shù)，它是利用2臺(tái)以上GPS接收機(jī)同時(shí)接收衛(wèi)星信號(hào)，其中一臺(tái)安置在已知坐標(biāo)點(diǎn)上作為基準(zhǔn)站，另一臺(tái)用來(lái)測(cè)定未知點(diǎn)的坐標(biāo)（稱移動(dòng)站），基準(zhǔn)站根據(jù)該點(diǎn)的準(zhǔn)確坐標(biāo)求出其到衛(wèi)星的距離改正數(shù)并將這一改正數(shù)發(fā)給移動(dòng)站，移動(dòng)站根據(jù)這一改正數(shù)來(lái)改正其定位結(jié)果，從而大大提高定位精度。 RTK（Real TimeKinematic）技術(shù)是載波相位差分技術(shù)，是實(shí)時(shí)處理兩個(gè)測(cè)站載波相位觀測(cè)量的差分方法，它又分為修正法和差分法，修正法是將基準(zhǔn)站的載波相位修正值發(fā)送給移動(dòng)站，改正移動(dòng)站的接受到的載波相位，再解求坐標(biāo)，也稱準(zhǔn)RTK。差分法是將基準(zhǔn)站采集到的載波相位發(fā)送給移動(dòng)站，進(jìn)行求差解算坐標(biāo)，也稱真正的RTK。RTK的關(guān)鍵技術(shù)主要是初始整周模糊度的快速解算，數(shù)據(jù)鏈能優(yōu)質(zhì)完成實(shí)現(xiàn)高波特率數(shù)據(jù)傳輸?shù)母呖煽啃院蛷?qiáng)抗干擾性。RTK工作原理及模式具體結(jié)構(gòu)示意圖如圖1、2。
圖1基準(zhǔn)站結(jié)構(gòu)圖
圖2流動(dòng)站結(jié)構(gòu)圖
2.1 RTK正常工作的基本條件 2.1.1基準(zhǔn)站和移動(dòng)站同時(shí)接收到5顆以上GPS衛(wèi)星信號(hào)。
2.1.2基準(zhǔn)站和移動(dòng)站同時(shí)接收到衛(wèi)星信號(hào)和基準(zhǔn)站發(fā)出的差分信號(hào)。
2.1.3基準(zhǔn)站和移動(dòng)站要連續(xù)接收GPS衛(wèi)星信號(hào)和基準(zhǔn)站發(fā)出的差分信號(hào)。即移動(dòng)站遷站過(guò)程中不能關(guān)機(jī)，不能失鎖。否則RTK須重新初始化。
2.2 RTK的精度 RTK技術(shù)采用求差法降低了載波相位測(cè)量改正后的的殘余誤差及接收機(jī)鐘差和衛(wèi)星改正后的殘余誤差等因素的影響，使測(cè)量精度達(dá)到厘米級(jí)，一般系統(tǒng)標(biāo)稱精度為10mm+2ppm。工程實(shí)踐和研究均證明RTK能達(dá)到厘米級(jí)精度。
2.2.1 RTK的平面精度：通過(guò)對(duì)天寶5000系列RTK的研究表明：A、數(shù)據(jù)鏈信號(hào)接收半徑超過(guò)15公里，但RTK測(cè)量結(jié)果只在4公里的范圍內(nèi)保持了較高精度（用全站儀檢查其中誤差在5cm以內(nèi)），4公里以外的測(cè)量結(jié)果誤差明顯增大，測(cè)量結(jié)果不可靠。B、接收到的衛(wèi)星數(shù)目越少，測(cè)量結(jié)果標(biāo)準(zhǔn)差越大，但只要能接收到5顆以上衛(wèi)星，得出的固定解就能達(dá)到儀器標(biāo)稱精度。
2.2.2 RTK的測(cè)高精度：為檢驗(yàn)Trimble 4000（OTF）（標(biāo)稱精度為垂直20mm+2ppm），通過(guò)292個(gè)點(diǎn)的觀測(cè)誤差分析，得出：（1）高程觀測(cè)平均值為162.701m，標(biāo)準(zhǔn)差為8mm。最大值為193.921m，最小值為193.866m，有97%的數(shù)據(jù)中誤差小于20mm。即RTK的固定解能達(dá)到儀器標(biāo)稱精度。（2）當(dāng)VDOP < 2時(shí)，觀測(cè)結(jié)果最優(yōu)，當(dāng)VDOP＞4時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)差明顯增大，但仍優(yōu)于標(biāo)稱精度，可見(jiàn)衛(wèi)星分布對(duì)高程精度有影響，但影響不大。（3）當(dāng)接收衛(wèi)星數(shù)目超過(guò)6顆時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)差變化不顯著，當(dāng)接收衛(wèi)星數(shù)目為5顆時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)差明顯增大，但仍優(yōu)于標(biāo)稱精度。（4）可見(jiàn)，只要接收衛(wèi)星數(shù)目超過(guò)5顆，VDOP < 4，能得出固定解，這種RTK就能達(dá)到測(cè)高標(biāo)稱精度。（5）北京一家公司在2000年對(duì)ASHTECH軌跡GPS RTK系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果表明，RTK測(cè)得的X、Y平面坐標(biāo)同精確值之差的平均值為4-9mm；高程同精確值之差的平均值，邊長(zhǎng)小于5Km時(shí)約13mm，邊長(zhǎng)10Km時(shí)約37mm；距離同精確值之差的平均值為3mm。論文參考網(wǎng)。
2.3 RTK數(shù)據(jù)鏈的傳輸特性及適用范圍 要使RTK連續(xù)快速地獲得固定解，就必須使RTK移動(dòng)站連續(xù)、可靠、快速地接收到基準(zhǔn)站發(fā)來(lái)的數(shù)據(jù)鏈信號(hào)，數(shù)據(jù)鏈傳輸?shù)母呖煽啃院蛷?qiáng)抗干擾性主要受地形地勢(shì)的影響。目前，RTK系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸多采用超高頻（UHF）和高頻（HF）播發(fā)差分信號(hào)，這三種頻率的特點(diǎn)如表2-1所示。
表2-1 三種頻率信號(hào)的特點(diǎn)（采用30W電臺(tái)）
1.1 數(shù)學(xué)原理
GPS 信號(hào)跟蹤是利用捕獲到的粗略碼相位和載波多普勒頻移實(shí)現(xiàn)本地信號(hào)與輸入信號(hào)的準(zhǔn)確同步，從而提取出導(dǎo)航電文。其數(shù)學(xué)原理[4]97 如下：?jiǎn)晤wGPS 衛(wèi)星信號(hào)經(jīng)濾波、下變頻、A/D 轉(zhuǎn)換后得到數(shù)字中頻信號(hào)，其數(shù)學(xué)模型。
1.2.1 碼跟蹤環(huán)路
碼跟蹤環(huán)路用于保證精確對(duì)準(zhǔn)輸入信號(hào)C/A 碼的位置。通常使用一種延遲鎖相環(huán)DLL（delay locked loop），也稱碼超前-滯后跟蹤環(huán)路。在該環(huán)路中，偽碼發(fā)生器產(chǎn)生超前（E）、即時(shí)（P）和滯后（L）3 路信號(hào)，它們各相差0.5 個(gè)C/A 碼元，分別與去載波后的輸入信號(hào)進(jìn)行相關(guān)， 通過(guò)觀測(cè)這3 路相關(guān)值來(lái)判斷本地C/A 碼的前后移動(dòng)。為了降低跟蹤環(huán)路對(duì)本地載波相位對(duì)準(zhǔn)程度的要求，碼環(huán)通常設(shè)計(jì)成I、Q 兩路正交形式[4]97. 1）相干鑒相器（IE-IL）是最簡(jiǎn)單的碼鑒相器，無(wú)需Q 支路，但對(duì)載波環(huán)路要求很高。 1.2.2 載波跟蹤環(huán)路
載波環(huán)使用一種對(duì)180°相位跳變不敏感的Costas 環(huán)來(lái)保證對(duì)輸入信號(hào)載波相位的精確跟蹤。
1.3 二階鎖相環(huán)
DLL 環(huán)和Costas 環(huán)都可以用一個(gè)線性的相位鎖定環(huán)路模型[6]134-137 來(lái)分析其性能。該模型即二階鎖相環(huán)。
由上述分析可知：設(shè)定環(huán)路的BL,ζ 和增益k0kd這3 個(gè)參數(shù)即可得到環(huán)路的傳遞函數(shù)，進(jìn)而得到整個(gè)環(huán)路信息。
2 算法實(shí)現(xiàn)與分析
2.1 環(huán)路參數(shù)對(duì)跟蹤效果的影響
為分析環(huán)路參數(shù)對(duì)跟蹤效果的影響，必須用特定的GPS信號(hào)跟蹤仿真。為簡(jiǎn)化程序，在Matlab 環(huán)境下對(duì)單顆GPS 衛(wèi)星中頻信號(hào)進(jìn)行仿真。設(shè)置中頻信號(hào)頻率f=4.309 MHz,采樣率fs=12 MHz,仿真信號(hào)的C/A 碼相位、載波多普勒偏移、信噪比都為可設(shè)參數(shù)。由于環(huán)路增益k0kd對(duì)跟蹤效果的影響并不復(fù)雜，這里只討論阻尼因子ζ 和噪聲帶寬BL對(duì)跟蹤效果的影響。
2.1.1 阻尼因子ζ 對(duì)跟蹤效果影響
阻尼因子ζ 決定鎖相環(huán)到達(dá)最終穩(wěn)態(tài)值的速度，ζ 值越小，鎖相環(huán)到達(dá)穩(wěn)態(tài)值的速度越快，但同時(shí)鎖定過(guò)程中的超調(diào)量也越大。設(shè)定初始輸入相位誤差為60°， 在不同的ζ 值下，二階鎖相環(huán)鑒相器輸出如圖4 所示。由仿真結(jié)果可知，ζ值取0.7 時(shí)，環(huán)路很快到達(dá)穩(wěn)態(tài)值時(shí)間，同時(shí)超調(diào)量又不大，為環(huán)路設(shè)計(jì)的合適值。 噪聲帶寬BL決定鎖相環(huán)內(nèi)所能容納的噪聲量， 同時(shí)也能影響環(huán)路的動(dòng)態(tài)性能。載波環(huán)開(kāi)始工作時(shí)，初始頻率為捕獲階段給出的頻率值， 這與實(shí)際信號(hào)的頻率有一定的偏差，鎖相環(huán)會(huì)逐漸地鎖定真實(shí)頻率。設(shè)定GPS 仿真信號(hào)的頻率為4 312 272 Hz,捕獲到的頻率為4 312 300 Hz,存在-28 Hz 的偏差，在不同的BL下進(jìn)行仿真。
2.2 實(shí)際信號(hào)的跟蹤
由上述分析可知，鎖相環(huán)的阻尼因子和環(huán)路噪聲帶寬對(duì)跟蹤都有影響。在對(duì)實(shí)際GPS 信號(hào)進(jìn)行跟蹤的過(guò)程中需要不斷調(diào)節(jié)碼環(huán)與載波環(huán)的參數(shù)值，以確定合適的環(huán)路參數(shù)。這里設(shè)計(jì)合適的載波環(huán)與碼環(huán)，用實(shí)際采集的GPS 信號(hào)對(duì)所設(shè)計(jì)的環(huán)路跟蹤效果進(jìn)行驗(yàn)證。跟蹤后I、Q 兩路在某段時(shí)間輸出。
環(huán)路設(shè)計(jì)中，DLL 和Costas 環(huán)鑒相器分別選擇非相關(guān)歸一化和反正切形式。
3 結(jié)論
本文論述GPS 軟件接收機(jī)跟蹤環(huán)路的設(shè)計(jì)。首先比較載波環(huán)與碼環(huán)不同鑒相器的計(jì)算量以及性能， 然后在不同的阻尼因子ζ和噪聲帶寬BL參數(shù)值下對(duì)鎖相環(huán)的跟蹤效果進(jìn)行仿真比較， 最后選擇了一組鑒相器并設(shè)計(jì)合適的環(huán)路參數(shù)對(duì)實(shí)際的GPS 信號(hào)進(jìn)行跟蹤，跟蹤結(jié)果驗(yàn)證了所設(shè)計(jì)環(huán)路的有效性。用DSP 實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的GPS 軟件接收機(jī)[7]是本文的后續(xù)工作。
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【關(guān)鍵字】新技術(shù)水土保持應(yīng)用
中圖分類號(hào)：S157文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)：
一、水土流失危害
水土流失在我國(guó)的危害已達(dá)到十分嚴(yán)重的程度。它不僅造成土地資源的破壞，導(dǎo)致農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境惡化，生態(tài)平衡失調(diào)，水災(zāi)旱災(zāi)頻繁，而且影響各業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展。
(1)破壞土地資源，破壞土壤肥力，蠶食耕田，威脅群眾生存。水土流失破壞地面完整，降低土壤肥力，造成土地硬石化、沙化，影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。威脅城鎮(zhèn)安全，加劇干旱等自然災(zāi)害的發(fā)生、發(fā)展，導(dǎo)致群眾生活貧困、生產(chǎn)條件惡化。阻礙經(jīng)濟(jì)、社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。
(2)引起氣候變化，水土流失是在濕潤(rùn)或半濕潤(rùn)地區(qū)，是植被破壞嚴(yán)重導(dǎo)致的。如果是在干旱地區(qū)的植被破壞，則會(huì)導(dǎo)致沙塵暴或者土地荒漠化，而不是水土流失。嚴(yán)重的水土流失，破壞了當(dāng)?shù)厮|(zhì)資源，致使山區(qū)各小河流的河床升高。干旱時(shí)，地表徑流多斷流，形成地下水，造成嚴(yán)重旱災(zāi)；多雨時(shí)，則洪水泛濫，形成洪澇災(zāi)害，對(duì)人類的生命財(cái)產(chǎn)造成危害。
(3)加劇溝壑發(fā)展，隨著水土流失程度的加深，溝壑發(fā)展也日益加劇。溝谷約占流域面積的10％，個(gè)別可達(dá)40％一50％。這樣，就使大面積坡耕地支離破碎，耕種不便，以至棄耕荒廢。
(4)堆積水庫(kù)、阻塞河道、抬高河床，由于上游流域水土流失，匯入河道的泥沙量增大，當(dāng)挾帶泥沙的河水流經(jīng)中、下游河床、水庫(kù)、河道，流速降低時(shí)。泥沙就逐漸沉降淤積，使得水庫(kù)湖泊淤淺而減小容量。降低其綜合利用功能；河床變淺影響航運(yùn)，破壞交通安全；泥沙淤積河床，加劇洪澇災(zāi)害。
(5)水土流失與貧困惡性循環(huán)，同步發(fā)展。
二、新技術(shù)在水土保持中應(yīng)用的總體構(gòu)架
新技術(shù)在水土保持中應(yīng)用，涉及水土保持調(diào)查“規(guī)劃設(shè)計(jì)”“工程施工”“監(jiān)理監(jiān)測(cè)”等各個(gè)方面。圍繞水土保持監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)和信息系統(tǒng)建設(shè)提出新技術(shù)應(yīng)用的總體構(gòu)架，水土保持監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)與信息系統(tǒng)作為全國(guó)水利信息化建設(shè)的重要組成部分。以國(guó)家信息化發(fā)展戰(zhàn)略為指導(dǎo)，站在實(shí)用“前瞻”科學(xué)的高度，基于自動(dòng)化采集，網(wǎng)絡(luò)與大型數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)，把水土保持管理工作納入計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息管理之中，以水土保持監(jiān)測(cè)點(diǎn)的自動(dòng)化采集為基礎(chǔ)， 以典型抽樣調(diào)查為補(bǔ)充，以遙感、地理信息系統(tǒng)、全球定位系統(tǒng)、無(wú)線通信系統(tǒng)以及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為技術(shù)支撐，形成各級(jí)水土保持監(jiān)測(cè)站點(diǎn)，包括水利部監(jiān)測(cè)中心!流域機(jī)構(gòu)監(jiān)測(cè)中心站、省、自治區(qū)、直轄市監(jiān)測(cè)總站，水土流失重點(diǎn)防治區(qū)監(jiān)測(cè)分站和不同流失類型區(qū)的監(jiān)測(cè)點(diǎn)，相互連接、高度集成的水土保持監(jiān)測(cè)站網(wǎng)體系，改造和拓展水土保持信息采集方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)水土流失及其防治動(dòng)態(tài)的快速監(jiān)測(cè)與預(yù)測(cè)，加快信息傳輸和處理速度，促進(jìn)資源共享和開(kāi)發(fā)利用，全面提高水土保持規(guī)劃。
三、3S技術(shù)在水土保持動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用
不同監(jiān)測(cè)對(duì)象，不同監(jiān)測(cè)層次，采用不同的監(jiān)測(cè)方法與技術(shù)?？傮w說(shuō)來(lái)，水土保持監(jiān)測(cè)要綜合運(yùn)用遙感(RS)、全球定位系統(tǒng)(GPS)、地理信息系統(tǒng)(GIS)等技術(shù)和地面觀測(cè),專項(xiàng)試驗(yàn)、調(diào)查統(tǒng)計(jì)、數(shù)理分析等方法RS技術(shù)覆蓋范圍廣，用于獲取影響水土流失因素的信息;GPS技術(shù)數(shù)據(jù)采集速度快精度高,主要用于確定和獲得地理位置信息;GIS技術(shù)優(yōu)越的圖形屬性數(shù)據(jù)處理的特點(diǎn),用于編輯、分析監(jiān)測(cè)信息并對(duì)其進(jìn)行管理。3S技術(shù)相結(jié)合對(duì)水土流失進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè),為水土保持提供了一種新的技術(shù)方法。
1、遙感(RS)在水土保持動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用
隨著遙感影像資源的豐富和處理技術(shù)的日益提高，遙感影像覆蓋面廣"周期快"分辨率高和信息量豐富等特點(diǎn)使得它在水土保持工作的規(guī)劃、治理、監(jiān)督等方面的應(yīng)用越來(lái)越得到重視。其宏觀、快速和客觀的優(yōu)勢(shì)得到充分的發(fā)揮，已經(jīng)成為一個(gè)重要的水土流失監(jiān)測(cè)手段。遙感動(dòng)態(tài)水保監(jiān)測(cè)是利用遙感的多傳感器、多時(shí)相的特點(diǎn)，通過(guò)不同時(shí)間同一地區(qū)的遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行變化信息的提取。遙感信息的周期性和連續(xù)性為動(dòng)態(tài)水保監(jiān)測(cè)提供了可能。利用實(shí)時(shí)的遙感圖像對(duì)土壤侵蝕強(qiáng)度的年度動(dòng)態(tài)變化進(jìn)行監(jiān)測(cè)、分析土壤侵蝕總量以及年度變化趨勢(shì)、植被資源動(dòng)態(tài)變化趨勢(shì)、工程措施治理效益、林草種植措施效益，對(duì)水土流失嚴(yán)重、生態(tài)環(huán)境惡化地區(qū)提出警示，通過(guò)對(duì)資料分析與評(píng)價(jià)!定期水土保持狀況公告。
2、全球定位系統(tǒng)(GPS) 在水土保持動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用
因遙感有一定的時(shí)間性，有時(shí)地面的變化,在影像上得不到及時(shí)的反映。這時(shí)即可運(yùn)用GPS對(duì)其進(jìn)行補(bǔ)充、校正，如某一區(qū)域在某一時(shí)段內(nèi)進(jìn)行了大面積的毀林、毀草開(kāi)荒，而遙感影像反映的是此時(shí)段之前的信息。為了掌握新的變化動(dòng)態(tài)，可應(yīng)用GPS定位，在很短的時(shí)間內(nèi)，將新破壞的區(qū)域準(zhǔn)確的測(cè)繪出來(lái)，并且落到相應(yīng)的空間位置上。這樣即起到對(duì)原有信息的補(bǔ)充和修訂作用，又準(zhǔn)確獲取地理位置信息。應(yīng)用GPS對(duì)自然水土流失的監(jiān)測(cè)可分成兩個(gè)層次:
在宏觀方面，針對(duì)大流域或一個(gè)區(qū)域可建立GPS控制網(wǎng)。在控制網(wǎng)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行像控點(diǎn)測(cè)量，為航空遙感像片的定向提供加密點(diǎn)。這樣有利于區(qū)域內(nèi)水土流失和土地利用信息的采集和提??；在微觀方面，針對(duì)坡面、溝頭和溝底可利用GPS技術(shù)監(jiān)測(cè)坡面地形變化、溝頭前進(jìn)和溝底下切速度、溝緣線后退速度，甚至可以監(jiān)測(cè)典型樣點(diǎn)水土流失量、流失厚度，包括崩塌、滑坡及堆積，對(duì)人為水土流失監(jiān)測(cè)，不僅可以定期觀測(cè)開(kāi)挖面!堆積面的變化情況，而且可用GPS現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量挖填土方量，堆積量和棄土棄渣量。此外，還可用GPS在最短時(shí)間內(nèi)比較準(zhǔn)確地確定開(kāi)荒、毀林及破壞水土保持設(shè)施的數(shù)量、面積等。
3、地理信息系統(tǒng)GIS在水土保持動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用
地理信息系統(tǒng)GIS為3S技術(shù)中信息處理中心，GIS可以通過(guò)某些已知相關(guān)的空間數(shù)據(jù)經(jīng)運(yùn)算得到新的空間數(shù)據(jù)，也就是可以對(duì)圖形數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算生成新的專題圖件。在影響水土流失的因素中，地形因素是非常重要的，特別是坡度坡長(zhǎng)因素，以往人勾繪坡度圖既費(fèi)時(shí)，又費(fèi)工，并且精度不高。如果進(jìn)行全省大比例尺的坡度，周期很長(zhǎng)。GIS的DEM和DTM模型使這件工作變得輕松。DEM是利用已知的等高線采用某種數(shù)學(xué)方法插值生成，DTM是由DEM產(chǎn)生的一系列與地形有關(guān)的空間分布特征，如高程分布、地面坡度和坡向等，通過(guò)掃描設(shè)備或數(shù)字化設(shè)備將地形輸入微機(jī)，經(jīng)過(guò)矢量化，通過(guò)DEM和DTM模型運(yùn)算，即可得到全省或全國(guó)的地面坡度分級(jí)圖，還可把其它與水土流失相關(guān)的因素圖，如降雨等值線圖等，矢量化輸進(jìn)微機(jī)，運(yùn)用疊加分析模型把影響水土流失的因素圖疊加，輸入適當(dāng)?shù)膮?shù)標(biāo)準(zhǔn)GIS即可生成土壤侵蝕強(qiáng)度分級(jí)分布圖等新的專題圖件，通過(guò)該專題圖即可以獲取水土流失發(fā)生發(fā)展動(dòng)態(tài)變化情況，再通過(guò)一些其它相應(yīng)的統(tǒng)計(jì)分析模型對(duì)水土流失的發(fā)展趨勢(shì)、治理效益等進(jìn)行分析預(yù)測(cè)，為水保行政主管部門(mén)和科研業(yè)務(wù)部門(mén)治理、監(jiān)督、規(guī)劃提供科學(xué)的依據(jù)。
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