空間數(shù)據(jù)獲取之GPS

1、空間數(shù)據(jù)獲取技術之GPS上海數(shù)慧系統(tǒng)技術有限公司徐春雷目錄傳統(tǒng)測量技術GPS技術應用案例手持GPS/GIS系統(tǒng)一、引言 為什么進行測量測量的任務是什么二、目前常見的空間數(shù)據(jù)獲取技術傳統(tǒng)的測量技術（如經(jīng)緯儀、水準儀、全站儀等）航空(近景)攝影測量技術GPS技術遙感技術三、傳統(tǒng)測量的一般原理1. 坐標系WGS84坐標系西安84坐標系北京54坐標系 2.測量的一般原理2.1高程坐標獲取的原理水準測量原理圖大地水準面的確定（1956年黃海平均海平面）在全國布置水準控制網(wǎng)在水準控制網(wǎng)上用水準測量的方法就可得到每一 點的高程坐標坐標原點的確定（如西安84坐標原點）大地控制網(wǎng)的建立在大地控制網(wǎng)的控制點的基礎

2、上通過導線測量的方法就可得到地面上任一點的X、Y坐標2.2 平面坐標獲取的原理四、現(xiàn)代測量技術GPS4.1.GPS的簡介4.1.1 GPS簡介 GPS（Global Positioning System）系統(tǒng)是一項跨世紀的高新技術，是20世紀空間技術上的最重大的成就之一。1994年，GPS系統(tǒng)的全部24顆衛(wèi)星部署完畢，整個系統(tǒng)全面建成，投入運行。GPS能在全球范圍內向任意多用戶提供高精度、全天候、連續(xù)實時的三維測速、三維定位和時間基準，加之其方便靈活、質優(yōu)價廉的特點，使它從根本上解決了人類在地球上的導航和定位問題，滿足了各種用戶的需要。目前，GPS的單點定位精度為1015米。欲得到更高精度，可

3、以通過差分來得到，差分后的精度可至厘米級。4.1.2 GPS發(fā)展簡史1973年12月 美國國防部批準它的海陸空三軍聯(lián)合研制新一代衛(wèi)星導航系統(tǒng)導航衛(wèi)星定時測距全球定位系統(tǒng)（Navigation Satellite Timing and Ranging Global Pisitioning System），簡稱全球定位系統(tǒng)（GPS）。1974-1988年 GPS整個研制發(fā)展計劃經(jīng)歷了方案論證、系統(tǒng)的研制和試驗、工程的發(fā)展和完成三個階段，經(jīng)過10余年的試驗，保證了該系統(tǒng)的成功和良好的特性。1988年 開始發(fā)射第一代實用工作星座BLOCK。衛(wèi)星設計壽命為7.5年。1988-1994年 分布于六個軌道上

4、的24顆（3顆備用）工作衛(wèi)星全部升空正常運行。1997年 開始發(fā)射了新一代的工作衛(wèi)星BLOCKR以逐步更新BLOCKGPS系統(tǒng)，計劃發(fā)20余顆衛(wèi)星，設計壽命為10年。 目前美國正在開發(fā)型GPS衛(wèi)星的第三代，即BLOCKF型衛(wèi)星，第一顆F衛(wèi)星將于2002年發(fā)射。4.1.3 GPS系統(tǒng)的組成空間星座部分由24顆衛(wèi)星組成，其中包括3顆備用 衛(wèi)星。這些衛(wèi)星可以向地面用戶發(fā)送定位信息（導航電文和星歷信息）。地面監(jiān)控部分包括監(jiān)控站、主控站、注入站。用戶設備部分指的是終端設備，如測量型GPS接收 機、導航型GPS接收機。4.2GPS的測量原理GPS絕對定位的原理，是以GPS衛(wèi)星和用戶接收機天線間的距離觀測量

5、為基礎，并根據(jù)衛(wèi)星瞬時坐標，來確定用戶接收機天線所對應的點位，即觀測站的位置。其原理實際上就是空間后方交會的原理。絕對定位原理圖4.2GPS的特點4.2.1 GPS優(yōu)點全天候站間無需通視定位精度高可獲取三維坐標4.2.2 GPS缺點受電磁干擾在建筑物下，或城市等高層建筑密集區(qū)很難接收到足夠多的衛(wèi)星信號4.3GPS的一些技術4.3.1 差分技術什么是差分技術差分技術的種類4.3.2RTK（real time kinematic）技術 什么是RTK技術 RTK系統(tǒng)的組成（GPS接收機、數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)、軟件系統(tǒng)）4.4GPS的應用前景GPS(全球定位系統(tǒng)）能為全球任意地點、任意多個用戶同時提供高精度、

6、全天候、連續(xù)的、實時的三維定位、三維測速和時間基準。其應用前景具體體現(xiàn)以下五大方面： GPS在導航方面的應用（車載導航、物流配送等）在導航方面的應用（車載導航、物流配送等） GPS測繪應用測繪應用 GPS精密工程測量和工程變形監(jiān)測方面的應用精密工程測量和工程變形監(jiān)測方面的應用 監(jiān)測地球大氣監(jiān)測地球大氣 GPS授時授時GPS在地球動力學的應用在地球動力學的應用4.4測量數(shù)據(jù)如何進入GIS系統(tǒng)測量模擬數(shù)據(jù)（如紙質地圖）數(shù)字數(shù)據(jù)（如DWG格式）數(shù)字化所需格式（如shp、coverage等）格式轉換GIS空間數(shù)據(jù)庫五、應用案例基于GPS/GIS的測量巡檢系統(tǒng) 5.1問題的提出對工作人員在野外的工作進行

7、有效的堅督降低成本、方便測量工作 提高巡檢工作的工作效率5.2系統(tǒng)的總體框架圖GIS通訊數(shù)據(jù)交換堅控中心5.3 系統(tǒng)的功能圖 數(shù)據(jù)轉換功能基于PDA的GPS/GIS系統(tǒng)客戶端監(jiān)控中心基本地圖功能GPS功能通訊功能巡檢功能通訊功能基本地圖功能差分功能5.4 功能實現(xiàn) 5.4.1 嵌入式GIS功能的實現(xiàn) 操作系統(tǒng)平臺：WinceGIS平臺：Hmap 開發(fā)語言：EVC5.4.2 GPS定位功能的實現(xiàn) GPS信號的格式(SIRF格式、NMEA格式)GPS信號中語句的意義讀取信號中的28、30號語句并計算坐標，要考慮電離層的影響、地球自轉等因素、進行坐標變換5.4.3 GPRS功能的實現(xiàn)通過GPRS卡以短消息的形式實現(xiàn)監(jiān)控站與移動終端之間的通訊5.4.4 差分功能的實現(xiàn)采用的是平滑偽距差分平滑偽距差分的原理：GPS接收機接收到的GPS信號會受到電離層、對流層等的影響，事實上是會有個時間延遲。為了去掉這一影響，我們在已知坐標點的基準站上裝一GPS，可以算出某一刻用v * t 所得的距離