中鐵12局GPS靜態(tài)培訓

1、華測靜態(tài)數(shù)據(jù)處理華測靜態(tài)數(shù)據(jù)處理1. GPS的由來及特點2. GPS的系統(tǒng)組成3. GPS的定位原理4. GPS的信號組成5. GPS的誤差來源6. GPS的應用 美國國防部于美國國防部于19731973年批準陸?？杖姽餐兄颇昱鷾赎懞？杖姽餐兄菩乱淮l(wèi)星導航系統(tǒng)，全稱為新一代衛(wèi)星導航系統(tǒng)，全稱為“授時與測距導航系授時與測距導航系統(tǒng)全球定位系統(tǒng)統(tǒng)全球定位系統(tǒng)”(Navigation Timing and (Navigation Timing and Ranging /Global Positioning System)Ranging /Global Positioning System)

2、，簡稱為，簡稱為“全球定位系統(tǒng)全球定位系統(tǒng)(GPS)”(GPS)”。整個計劃耗時。整個計劃耗時2020年，投年，投資資300300億美元，是繼阿波羅登月、航天飛機之后的億美元，是繼阿波羅登月、航天飛機之后的第三大空間工程。第三大空間工程。 1. GPS1. GPS的由來及特點的由來及特點1. GPS1. GPS的由來及特點的由來及特點GPS定位技術有以下特點： 操作簡便操作簡便 全天候作業(yè)全天候作業(yè) 功能多、應用廣功能多、應用廣 免費免費定位精度高定位精度高觀測時間短觀測時間短測站間無須通視測站間無須通視 可提供三維坐標可提供三維坐標 2. GPS2. GPS的系統(tǒng)組成的系統(tǒng)組成GPS由空間星

3、座部分、地面監(jiān)控部分和用戶部分三部分組成： 空間星座部分空間星座部分： 由24顆衛(wèi)星組成，其中包括3顆備用衛(wèi)星。工作衛(wèi)星分布在6個軌道面內(nèi)，每個軌道面上有4顆衛(wèi)星。衛(wèi)星軌道面相對地球赤道面的傾角為55，各軌道平面升交點的赤經(jīng)相差60，在相鄰軌道上，衛(wèi)星的升交距角相差30。軌道平均高度約為20200km，衛(wèi)星運行周期為11h58min。 現(xiàn)在GPS衛(wèi)星大約有31顆。2. GPS2. GPS的系統(tǒng)組成的系統(tǒng)組成 地面監(jiān)控部分：地面監(jiān)控部分： GPS的地面監(jiān)控部分主要由分布在全球的5個地面站所組成，其中包括衛(wèi)星監(jiān)測站、主控站和注入站。用戶部分：用戶部分： 用戶設備的主要任務是接收GPS衛(wèi)星發(fā)射的信號

4、，以獲得必要的導航和定位信息及觀測量，并經(jīng)數(shù)據(jù)處理而完成導航和定位工作 。3. GPS3. GPS的定位原理的定位原理 由于衛(wèi)星的位置精確可知，在GPS觀測中，我們可得到衛(wèi)星到接收機的距離，利用三維坐標中的距離公式，利用3顆衛(wèi)星，就可以組成3個方程式，解出觀測點的位置（X,Y,Z）?？紤]到衛(wèi)星的時鐘與接收機時鐘之間的誤差，實際上有4個未知數(shù)，X、Y、Z和鐘差，因而需要引入第4顆衛(wèi)星，形成4個方程式進行求解，從而得到觀測點的經(jīng)緯度和高程。 4. GPS4. GPS的信號組成的信號組成 GPS 衛(wèi)星發(fā)射兩種頻率的載波信號即頻率為1575.42MHz 的L1 載波和頻率為1227.60HMz 的L2

5、 載波。它們的頻率分別是基本頻率10.23MHz 的154 倍和120 倍。它們的波長分別為19.03cm 和24.42cm。在L1 和L2 上又分別調(diào)制著多種信號，這些信號主要有：1、C/A 碼碼 C/A 碼又被稱為粗捕獲碼，它被調(diào)制在L1 載波上。 2、P 碼（碼（Y 碼）碼） P 碼又被稱為精碼。它被調(diào)制在L1 和L2 載波上。 3、導航信息（或稱、導航信息（或稱D 碼）碼） 導航信息被調(diào)制在L1 載波上，其信號頻率為50Hz， 包含有GPS 衛(wèi)星的軌道參數(shù)、衛(wèi)星鐘改正數(shù)和其它一 些系統(tǒng)參數(shù)。 5. GPS5. GPS的誤差來源的誤差來源 誤差的分類誤差的分類偶然誤差（觀測噪聲）偶然誤差

6、（觀測噪聲）- Noise 一般優(yōu)于波長/碼元長度的1/100。系統(tǒng)誤差系統(tǒng)誤差 - Bias- Bias 與衛(wèi)星有關的誤差 衛(wèi)星星歷（軌道）誤差 衛(wèi)星鐘差 相對論效應 與傳播途徑有關的誤差 電離層延遲誤差 對流層延遲誤差 多路徑效應 與接收設備有關的誤差 接收機鐘差 天線相位中心偏差和變化 接收機不同通道間的信號延遲誤差其它其它 軟件 模型誤差，地球潮汐 GPS控制系統(tǒng)5. GPS5. GPS的誤差來源的誤差來源- 衛(wèi)星星歷（軌道）誤差衛(wèi)星星歷（軌道）誤差 廣播星歷（預報星歷）與精密星歷（后處理星歷） 應對方法 精密定軌 軌道松馳 相對定位衛(wèi)星鐘差衛(wèi)星鐘差 應對方法 鐘差多項式 - t=a0

7、+a1(t-t0)+a2(t-t0)2 參數(shù) 物理同步誤差與數(shù)學同步誤差相對論效應相對論效應 狹義相對論效應 與鐘的運動速度有關，使星鐘變慢 廣義相對論效應 與鐘所處位置的重力位有關，使星鐘變快 應對方法 事先調(diào)整鐘速，根據(jù)衛(wèi)星軌道進行修正5. GPS5. GPS的誤差來源的誤差來源 電離層延遲電離層延遲電離層 自由電子與信號的頻率有關 與信號頻率的平方成反比（色散效應）與信號傳播途徑上的電子密度有關，而電子密度又與高度、時間、季節(jié)、地理位置、太陽活動等有關電離層對載波和測距碼的影響，大小相等，符號相反應對方法模型改正 單層電離層模型雙頻改正相對定位對流層延遲對流層延遲對流層對流層延遲的干分量

8、與濕分量相對于GPS信號，與信號的頻率無關（非色散）應對方法相對定位模型改正 多路徑效應多路徑效應多路徑效應應對方法 觀測地點的選擇、接收設備的性能、長時間觀測、數(shù)據(jù)處理方法5. GPS5. GPS的誤差來源的誤差來源 接收機鐘差接收機鐘差天線相位中心的偏差與變化天線相位中心的偏差與變化 天線的幾何中心、平均相位中心 天線相位中心的偏差 天線相位中心的變化 應對方法 天線定向（相對定位） 模型改正接收機通道間的延遲誤差接收機通道間的延遲誤差6. GPS6. GPS的應用的應用 GPS本身就是軍事競賽的產(chǎn)物。精碼保密，主要提供給本國和盟國的軍事用戶使用；粗碼提供給本國民用和全世界使用。 占據(jù)了民

9、用領域的絕大部分，一般精度要求不高，5-15米，飛機、輪船、車載定位等領域。 要求精度高，早期主要在石油部門使用，現(xiàn)在已在測繪相關行業(yè)中廣泛普及，成為一種新的測繪方式。 現(xiàn)在處于起步階段，隨著數(shù)字地球、數(shù)字中國的進程，必將成為一個龐大的新興產(chǎn)業(yè)。6. GPS6. GPS的應用的應用 軍事軍事 測繪測繪 林業(yè)林業(yè) 農(nóng)業(yè)農(nóng)業(yè) 地質(zhì)地質(zhì) 電力電力 水利水利 交通交通 環(huán)保環(huán)保 氣象氣象 地震地震 石油石油 通訊通訊 海洋海洋 城建城建 科研院所科研院所 院校院校 醫(yī)療醫(yī)療 消防消防 國土國土 GPS的應用是受到人的想象力的限制，的應用是受到人的想象力的限制，GPS無所不在無所不在 靜態(tài)測量的含義靜態(tài)

10、測量的含義 GPS的精度等級的精度等級 靜態(tài)控制網(wǎng)的布設靜態(tài)控制網(wǎng)的布設這種模式采用兩臺這種模式采用兩臺( (或兩臺以上或兩臺以上)GPS)GPS接收機，分別安置接收機，分別安置在一條或數(shù)條基線的兩端，同步觀測在一條或數(shù)條基線的兩端，同步觀測4 4顆以上衛(wèi)星，每時段顆以上衛(wèi)星，每時段根據(jù)基線長度和測量等級觀測相應的時間。這種模式一般可根據(jù)基線長度和測量等級觀測相應的時間。這種模式一般可以達到以達到5mm5mm十十1ppm1ppm的相對定位精度。的相對定位精度。1.1.靜態(tài)測量含義靜態(tài)測量含義 靜態(tài)測量靜態(tài)測量2.GPS2.GPS的精度等級的精度等級-1-1 國家測繪局1992年制定的我國第一部

11、全球定位系統(tǒng)(GPS)測量規(guī)范將GPS的測量精度分為A、B、C、D、E五級。其中A、B兩級一般是國家GPS控制網(wǎng)。我國的國家GPS網(wǎng)就是按照這一精度標準設計的。C、D、E三級是針對局部性GPS網(wǎng)規(guī)定的。 級別AAABCDE平均距離10003007010155 100.2 5 GPS網(wǎng)相鄰點的平均邊長 km 相鄰點最小距離可為平均距離的1/3-1/2,最大距離可為平均距離的2一3倍。2.GPS2.GPS的精度等級的精度等級-2-2 為了適應生產(chǎn)建設的需要，有關部門制定了全球定位系統(tǒng)城市測量技術規(guī)程，按城市或工程GPS網(wǎng)中相鄰點的平均距離和精度劃分為二、三、四等和一、二級，在布網(wǎng)時可以逐級布網(wǎng)、越

12、級布網(wǎng)或布設同級全面網(wǎng) 。 級別項目二等三等四等一級二級固定誤差a/mm1010101015比例誤差系數(shù)b/ppm25101020相鄰點平均距離/km95211閉合環(huán)或附合路線的邊數(shù)/條681010102.GPS2.GPS的精度等級的精度等級-3-3 根據(jù)公路及橋梁隧道等構(gòu)造的特點及不同要求，GPS 控制網(wǎng)分為一級二級三級四級共四個等級。 級別每對相鄰點平均距離d(km)固定誤差a(mm)比例誤差b(ppm)最弱相鄰點點位中誤差m(mm)路線特殊構(gòu)造 物路線特殊構(gòu)造物路線特殊構(gòu)造物一級4.0105215010二級2.0105525010三級1.01051025010四級0.5102050靜態(tài)控

13、制測量主要工作過程：靜態(tài)控制測量主要工作過程： 第一第一 測前工作測前工作 - 項目的提出、技術設計（網(wǎng)的布設網(wǎng)的布設）、資料 整理儀器的檢驗、踏勘、選點埋石 第二第二 實施測量實施測量 - 實地觀測 第三第三 數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)處理 第四第四 測后工作測后工作3.3.靜態(tài)控制網(wǎng)的布設靜態(tài)控制網(wǎng)的布設- -13.3.靜態(tài)控制網(wǎng)的布設靜態(tài)控制網(wǎng)的布設- -2 2靜態(tài)測量網(wǎng)的布設方式 1 點連式2 邊連式混連式星形網(wǎng)導線網(wǎng)環(huán)形網(wǎng)其中：其中：點連式、星形網(wǎng)、導線網(wǎng)附合條件少，精度低；邊連式附合條件多，精度高，但工作量大；邊點混合連接式和環(huán)形網(wǎng)形式靈活，附合條件多，精度較高，是常用的布設方案。123456選

14、點的基本要求選點的基本要求A 周圍應便于安置接收設各和操作，視野開闊，視場內(nèi)障礙物的高 度角不宜超過15；B 遠離大功率無線電發(fā)射源(如電視臺、電臺、微波站等)，其距離 不小干200 m；遠離高壓輸電線和微波無線電信號傳送通道，其距 離不得小于50 m；C 附近不應有強烈反射衛(wèi)星信號的物件(如大型建筑物等)；D 交通方便，并有利于其他測量手段擴展和聯(lián)測；E 地面基礎穩(wěn)定，易于點的保存；F AA、A、B級GPS點，應選在能長期保存的地點；G 充分利用符合要求的舊有控制點；H 選站時應盡可能使測站附近的小環(huán)境(地形、地貌、植被等)與周 圍的大環(huán)境保持一致，以減少氣象元素的代表性誤差。為了常規(guī)測量方

15、法加密控制網(wǎng)或者作業(yè)，C、D、E級GPS網(wǎng)點應有1-2方向通視。3.3.靜態(tài)控制網(wǎng)的布設靜態(tài)控制網(wǎng)的布設- -2 2 X20接收機的使用 X60接收機的使用 X90接收機的使用 數(shù)據(jù)的下載1.X201.X20接收機的使用接收機的使用衛(wèi)星指示燈衛(wèi)星指示燈每隔5秒連閃幾次，表示有幾顆衛(wèi)星電池指示燈電池指示燈長亮表示有電，如果不停的閃爍，表示電量不足 X20開機便可記錄靜態(tài)數(shù)據(jù)，開機便可記錄靜態(tài)數(shù)據(jù)，無需切換，無需設置，簡單方無需切換，無需設置，簡單方便。便。 1. 單電池供電可達單電池供電可達18個小時個小時 2. 堅固耐用，防水抗摔堅固耐用，防水抗摔 3. 內(nèi)存大，可持續(xù)作業(yè)內(nèi)存大，可持續(xù)作業(yè)數(shù)

16、據(jù)采集燈數(shù)據(jù)采集燈每隔幾秒閃一次，表示在紀錄數(shù)據(jù)， 閃爍的間隔即是采樣間隔電源健電源健 按一秒即可開機，長按三秒即可關機 2.X602.X60接收機的使用接收機的使用數(shù)據(jù)采集燈數(shù)據(jù)采集燈每隔幾秒閃一次，表示在紀錄數(shù)據(jù)， 閃爍的間隔即是采樣間隔電源健電源健 按一秒即可開機，長按三秒即可關機衛(wèi)星指示燈衛(wèi)星指示燈每隔5秒連閃幾次，表示有幾顆衛(wèi)星A B電池指示燈電池指示燈長亮表示有電，如果不停的閃爍，表示電量不足，若A電池 電量用完，將自動切換到B電池切換健切換健剛開機時，主機默認為RTK模式，如果做靜態(tài)就要通過切換健進行 切換：常按住切換健，此時電臺燈長亮，等電臺燈不亮，即可松開 表明已切換到靜態(tài)電

17、臺指示燈電臺指示燈做RTK時，電臺指示燈會一秒閃爍一次3.X903.X90接收機的使用接收機的使用電源?。弘娫唇。喊匆幻爰纯砷_機，長按三秒即可關機切換?。呵袚Q?。簞傞_機時，主機默認為RTK模式，如果做靜態(tài)就要通過切換健進行切換：常按住切換健，此時電臺燈長亮，等電臺燈不亮，即可松開表明已切換到靜態(tài)電池指示燈：電池指示燈：長亮表示有電，如果不停的閃爍，表示電量不足衛(wèi)星指示燈：衛(wèi)星指示燈：每隔5秒連閃幾次，表示有幾顆衛(wèi)星電臺指示燈：電臺指示燈：做RTK時，電臺指示燈會一秒閃爍一次數(shù)據(jù)采集燈：數(shù)據(jù)采集燈：每隔幾秒閃一次，表示在紀錄數(shù)據(jù)， 閃爍的間隔即是采樣間隔4.4.數(shù)據(jù)的下載數(shù)據(jù)的下載 X20、X6

18、0、X90的用華測“下載軟件”通過USB或者串口把數(shù)據(jù)下載下來，放在指定的文件夾下；下載時，先“輸入測站信息”，對于點名不超過四個字符，最好為數(shù)字或字母；并輸入相應的時段名。然后“數(shù)據(jù)導出”。注：注：在連接或下載數(shù)據(jù)時,主機的數(shù)據(jù)燈會長亮，此時盡量不要進行其他操作，直到數(shù)據(jù)燈不亮時再進行。1.1.任務的建立任務的建立2.2.坐標系統(tǒng)的建立坐標系統(tǒng)的建立3.3.數(shù)據(jù)的導入數(shù)據(jù)的導入4.4.數(shù)據(jù)檢查數(shù)據(jù)檢查5.5.基線的處理基線的處理6.6.網(wǎng)平差網(wǎng)平差7.7.成果檢查成果檢查8.8.成果提交成果提交1.1.任務的建立任務的建立 打開電腦“開始 程序 華測靜態(tài)處理 靜態(tài)處理軟件”或者直接打開桌面上

19、的快捷方式。注：注： 首先把下載下來的數(shù)據(jù)統(tǒng)一放到一個文件夾下面，新建任務時直接選擇此文件夾，并注意選擇相應的坐標系統(tǒng)。2.2.坐標系統(tǒng)的建立坐標系統(tǒng)的建立 新建任務時，雖然坐標系統(tǒng)已經(jīng)選定，但可以對于中央子午線或者是投影高等可能需要相應的改動或新建。點擊“工具”坐標系管理“，如下圖操作：投影高中央子午線七參數(shù)，一般默認不輸名稱名稱 長半軸長半軸 扁率扁率 Bj54 6378245 298.3西安80 6378140 298.2573.3.數(shù)據(jù)的導入數(shù)據(jù)的導入 項目建完后，開始加載GPS數(shù)據(jù)觀測文件。選擇“文件”“導入”，compass可以導入下圖多種格式的數(shù)據(jù)4.4.數(shù)據(jù)檢查數(shù)據(jù)檢查-1 數(shù)

20、據(jù)導入后，檢查相應點的點名，儀器高，天線類型等等，對于有問題的數(shù)據(jù)要及時更改 注：注：如果用不同的GPS接收機進行聯(lián)測，就要單獨修改天線類型，對于沒有的天線類型，在GPS天線管理器里，添加相應的天線類型，并輸入相應的天線參數(shù)，如相位中心高，天線半徑等。4.4.數(shù)據(jù)檢查數(shù)據(jù)檢查-2 然后通過“檢查” “觀測文件檢查”，對于里面，個別點，點名命錯等就可以查出來，重新命名，然后再反復查看，“觀測文件檢查”直到?jīng)]有為止。5.5.基線的處理基線的處理 數(shù)據(jù)檢查沒有問題之后，點擊“靜態(tài)基線” “ 處理全部基線”,等基線全部處理完后，對于“Radio”值比較小的進行單獨處理，至少保證Radio值大于3以上，

21、當然處理的越大約好，最大為99.9 對于Radio值后面帶“？ ”，是由于中誤差過大，可以酌情對其處理。5.5.基線的處理基線的處理_方法一 通過“基線處理設置”，增大或減小數(shù)據(jù)采樣間隔數(shù)據(jù)采樣間隔或衛(wèi)星的截止角，截止角，其他為默認，當采集的數(shù)據(jù)時間較長時，比如兩個小時以上的可以把采樣間隔加大，對于衛(wèi)星數(shù)據(jù)較多，可以適當增大截止角。然后再單獨處理一下這條基線。5.5.基線的處理基線的處理_方法二 刪除不好的數(shù)據(jù)刪除不好的數(shù)據(jù)，右擊基線，出現(xiàn)”屬性”,在“觀測數(shù)據(jù)圖”里刪除不好的數(shù)據(jù)或者時間比較短的數(shù)據(jù)，確定后，然后再單獨處理這條基線5.5.基線的處理基線的處理_方法三 對于各別基線如果怎么處理都不能大于3時，可以不讓其參與基線處理及不讓其參與基線處理及網(wǎng)平差網(wǎng)平差，具體操作是，右擊基線屬性把”參與基線處理及網(wǎng)平差”的復選框勾掉。6.6.網(wǎng)平差網(wǎng)平差- -已知點的輸入 在觀測站點里：右擊屬性，點擊“已知點坐標”,選擇“固定方式”，如XY、XY6.6.網(wǎng)平差網(wǎng)平差- -網(wǎng)平差設置 如上圖，在“網(wǎng)平差”網(wǎng)平差設置“，根據(jù)具體情況選擇三維平差三維平