現(xiàn)代測量技術(shù)系列講座3GPS數(shù)據(jù)處理3GPS水準(zhǔn)

GPS水準(zhǔn)第一頁，共四十二頁。1.高程系統(tǒng)GPS水準(zhǔn)>高程系統(tǒng)第二頁，共四十二頁。地球表面、參考橢球面與大地水準(zhǔn)面GPS水準(zhǔn)>高程系統(tǒng)>地球表面、參考橢球面與大地水準(zhǔn)面第三頁，共四十二頁。大地高定義是以參考橢球面為基準(zhǔn)面的高程系統(tǒng)。某點的大地高是該點到通過該點的參考橢球的法線與參考橢球面的交點間的距離，也稱為橢球高用H表示。大地高是一個純幾何量，與參考橢球有關(guān)。測量方法大地高可以通過將笛卡爾坐標(biāo)（）轉(zhuǎn)換為大地坐標(biāo)（）得出采用GPS測量的方法可以直接確定出點在地心地固坐標(biāo)系下的三維坐標(biāo)GPS水準(zhǔn)>高程系統(tǒng)>大地高第四頁，共四十二頁。正高定義是以地球不規(guī)則的大地水準(zhǔn)面（geoid）為基準(zhǔn)面的高程系統(tǒng)。某點的正高是基準(zhǔn)面（大地水準(zhǔn)面）到該點的距離，量測沿它們之間每個等位面的垂線進(jìn)行。用符號表示。測量方法GPS水準(zhǔn)>高程系統(tǒng)>正高第五頁，共四十二頁。正常高定義正常高系統(tǒng)是以似大地水準(zhǔn)面（quasi-geoid）為基準(zhǔn)的高程系統(tǒng)。某點的正常高是該點到通過該點的正常重力線與似大地水準(zhǔn)面的交點之間的距離。用符號表示。測量方法如果在正高定義式中，用正常重力代替無法精密求定的值，即為正常高的定義式GPS水準(zhǔn)>高程系統(tǒng)>正常高第六頁，共四十二頁。各高程系統(tǒng)間的關(guān)系GPS水準(zhǔn)>高程系統(tǒng)>各高程系統(tǒng)間的關(guān)系第七頁，共四十二頁。2.GPS水準(zhǔn)GPS水準(zhǔn)>GPS水準(zhǔn)第八頁，共四十二頁。GPS水準(zhǔn)概述①定義采用GPS測量的手段，測定正高（正常高）。原理關(guān)鍵獲得各點的大地高（GPS方法）獲得各點的大地水準(zhǔn)面差距N（高程異常）GPS水準(zhǔn)>GPS水準(zhǔn)>GPS水準(zhǔn)概述①第九頁，共四十二頁。GPS水準(zhǔn)概述②大地水準(zhǔn)面差距的確定方法天文大地法地球重力場的重力位模型在諸如Stokes積分的技術(shù)中使用地面重力數(shù)據(jù)幾何或內(nèi)插方法GPS水準(zhǔn)>GPS水準(zhǔn)>GPS水準(zhǔn)概述②第十頁，共四十二頁。天文大地法方法直接與局部大地網(wǎng)相聯(lián)系，因為一方面所需數(shù)據(jù)（垂線偏差）為天文坐標(biāo)，而另一方面為相同點的大地坐標(biāo)。大地水準(zhǔn)面差距的剖面是在這些天文大地點間計算的。特點所獲得的大地水準(zhǔn)面差距的信息是相對于局部橢球的基本數(shù)據(jù)為垂線偏差僅適合于具有天文坐標(biāo)的區(qū)域精度差GPS水準(zhǔn)>GPS水準(zhǔn)>天文大地法第十一頁，共四十二頁。重力位模型法方法特點所得到的大地水準(zhǔn)面差距信息相對于地心橢球，所帶參數(shù)針對特定模型（現(xiàn)代球諧模型的橢球大小和扁率采用了WGS84參數(shù)）基本數(shù)據(jù)位模型的球諧或重力位系數(shù)適用性廣，可在陸地、海洋和近地軌道精度與重力位模型有關(guān)GPS水準(zhǔn)>GPS水準(zhǔn)>重力位模型法第十二頁，共四十二頁。重力測量（Stokes積分）方法方法特點所得到的大地水準(zhǔn)面差距信息是相對于地心橢球的基本數(shù)據(jù)是計算點附近的地面重力觀測值僅適用于具有良好局部重力覆蓋的區(qū)域精度與重力數(shù)據(jù)密度、分布、質(zhì)量等有關(guān)GPS水準(zhǔn)>GPS水準(zhǔn)>重力測量（Stokes積分）方法第十三頁，共四十二頁。高程擬合①原理GPS水準(zhǔn)>GPS水準(zhǔn)>高程擬合①第十四頁，共四十二頁。高程擬合②影響擬合精度的因素擬合區(qū)域內(nèi)的大地水準(zhǔn)面起伏山區(qū)的起伏大于平原地區(qū)水準(zhǔn)點的數(shù)量與分布數(shù)量多、分布均勻、包圍擬合區(qū)域則有利于擬合大地高、正常高的精度擬合的方法GPS水準(zhǔn)>GPS水準(zhǔn)>高程擬合②第十五頁，共四十二頁。結(jié)合物理大地測量手段確定點的正常高①確定高程異常的物理大地測量方法純物理大地測量確定高程異常的缺點優(yōu)點：若進(jìn)行重力加密測量，可較好地獲取似大地水準(zhǔn)面的起伏缺點：所確定出的高程異常值的準(zhǔn)確度低擾動位正常重力（由公式計算）高程異常正常重力位（由公式計算）實際引力位（由重力場模型計算）GPS水準(zhǔn)>GPS水準(zhǔn)>結(jié)合物理大地測量手段確定點的正常高①第十六頁，共四十二頁。結(jié)合物理大地測量手段確定點的正常高②結(jié)合物理大地測量手段確定點的正常高的步驟第一步：采用物理大地測量手段確定出所有點的高程異常（這里所確定出的高程異常準(zhǔn)確度不高）第二步：利用水準(zhǔn)測量資料，確定出部分點的高程異常（這里所確定出的高程異常準(zhǔn)確度高），并將這些值分別與“第一步”所獲得的對應(yīng)值相減，得到這些點上兩種不同方法所獲高程異常的差值第三步：利用“第二步”所獲得的差值進(jìn)行擬合（插值），推求其它點上的差值，并利用這些差值計算出這些點上的正常高GPS水準(zhǔn)>GPS水準(zhǔn)>結(jié)合物理大地測量手段確定點的正常高②第十七頁，共四十二頁。提高GPS水準(zhǔn)質(zhì)量的方法將項目區(qū)域保持在控制點20km半徑的范圍內(nèi)在VDOP小于5.0時進(jìn)行觀測使用固定的三角架使用雙頻接收機使用相同的帶底盤的大地型天線對每個點在不同的衛(wèi)星星座下、在不同天里至少設(shè)站觀測兩次采用15的截止高度角使用精密星歷（PreciseEphemeris）處理GPS數(shù)據(jù)對于長于10km的基線，僅使用無電離層影響的基線固定解使用相對的大地水準(zhǔn)面差距GPS水準(zhǔn)>GPS水準(zhǔn)>提高GPS水準(zhǔn)質(zhì)量的方法第十八頁，共四十二頁。第7講GPS應(yīng)用的最新進(jìn)展第十九頁，共四十二頁。1.GPS現(xiàn)代化GPS應(yīng)用的最新進(jìn)展>GPS現(xiàn)代化第二十頁，共四十二頁。背景國際局勢的變化，世界進(jìn)入后冷戰(zhàn)時代GPS產(chǎn)業(yè)為美國帶來大量的經(jīng)濟利益克服美國限制措施的技術(shù)日益完善成熟其它衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)的競爭GPS應(yīng)用的最新進(jìn)展>GPS現(xiàn)代化>背景第二十一頁，共四十二頁。內(nèi)容L2上增加C/A碼增加第三民用頻率L5增加軍隊專用碼M1，M2提高PPS信號質(zhì)量局部SAGPS現(xiàn)代化計劃中所采用的BlockIIFGPS應(yīng)用的最新進(jìn)展>GPS現(xiàn)代化>內(nèi)容第二十二頁，共四十二頁。2.連續(xù)運行的衛(wèi)星導(dǎo)航服務(wù)系統(tǒng)GPS應(yīng)用的最新進(jìn)展>連續(xù)運行的衛(wèi)星導(dǎo)航服務(wù)系統(tǒng)第二十三頁，共四十二頁。美國的CORSGPS應(yīng)用的最新進(jìn)展>連續(xù)運行的衛(wèi)星導(dǎo)航服務(wù)系統(tǒng)>美國的CORS第二十四頁，共四十二頁。加拿大主動式控制系統(tǒng)GPS應(yīng)用的最新進(jìn)展>連續(xù)運行的衛(wèi)星導(dǎo)航服務(wù)系統(tǒng)>加拿大主動式控制系統(tǒng)第二十五頁，共四十二頁。德國的衛(wèi)星定位與導(dǎo)航服務(wù)計劃(SAPOS)目的是把當(dāng)前德國各部門的差分GPS計劃協(xié)調(diào)統(tǒng)一起來，建立一個長期運行的、覆蓋全國的多功能差分GPS定位導(dǎo)航服務(wù)體系，作為國家的空間數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施。由200個左右永久性GPS跟蹤站組成，構(gòu)成了德國國家動態(tài)大地測量框架。代表了當(dāng)今國家級大地測量系統(tǒng)的新概念。按精度、時間響應(yīng)和目的分成了實時定位服務(wù)（EPS），高精度實時定位服務(wù)（HEPS），精密大地定位服務(wù)（GPPS），高精度大地定位服務(wù)（GHPS）四個級別。GPS應(yīng)用的最新進(jìn)展>連續(xù)運行的衛(wèi)星導(dǎo)航服務(wù)系統(tǒng)>德國的SAPOS第二十六頁，共四十二頁。日本的GPS連續(xù)應(yīng)變監(jiān)測系統(tǒng)(COSMOS)由一個格網(wǎng)式的GPS永久站陣列構(gòu)成，是日本國家的重要基礎(chǔ)設(shè)施，系統(tǒng)提供GPS數(shù)據(jù)作為定位服務(wù)，具有實時動態(tài)定位（RTK）能力，目的是完全取代傳統(tǒng)的包括GPS靜態(tài)網(wǎng)的控制網(wǎng)測量和建立模式。主要任務(wù)：建成超高精度的地殼運動監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)建成國家范圍內(nèi)的現(xiàn)代“電子大地控制網(wǎng)點”主要應(yīng)用：地震監(jiān)測和預(yù)報控制測量、測圖和地理信息系統(tǒng)更新建筑、工程控制和監(jiān)測氣象監(jiān)測和天氣預(yù)報GPS應(yīng)用的最新進(jìn)展>連續(xù)運行的衛(wèi)星導(dǎo)航服務(wù)系統(tǒng)>日本的COSMOS第二十七頁，共四十二頁。中國分布式WADGPS（方案）方案5-6個跟蹤站，1-2個主控站7-9個地區(qū)差分基準(zhǔn)站和差分信息播發(fā)站GPS應(yīng)用的最新進(jìn)展>連續(xù)運行的衛(wèi)星導(dǎo)航服務(wù)系統(tǒng)>中國分布式WADGPS（方案）第二十八頁，共四十二頁。深圳市連續(xù)運行衛(wèi)星定位導(dǎo)航服務(wù)系統(tǒng)市話網(wǎng)市話網(wǎng)市話網(wǎng)市話網(wǎng)市話網(wǎng)市電信局監(jiān)控分析中心衛(wèi)星定位信號發(fā)射臺FM電臺基準(zhǔn)站1基準(zhǔn)站2基準(zhǔn)站3基準(zhǔn)站4基準(zhǔn)站5進(jìn)入移動電話系統(tǒng)用戶用戶全向天線定向天線ModemGPS應(yīng)用的最新進(jìn)展>連續(xù)運行的衛(wèi)星導(dǎo)航服務(wù)系統(tǒng)>深圳市連續(xù)運行衛(wèi)星定位導(dǎo)航服務(wù)系統(tǒng)第二十九頁，共四十二頁。高精度變形和形變監(jiān)測GPS應(yīng)用的最新進(jìn)展>高精度變形和形變監(jiān)測第三十頁，共四十二頁。大橋安全監(jiān)測GPS應(yīng)用的最新進(jìn)展>高精度變形和形變監(jiān)測>大橋安全監(jiān)測第三十一頁，共四十二頁。大型水利設(shè)施的安全監(jiān)測GPS應(yīng)用的最新進(jìn)展>高精度變形和形變監(jiān)測>大型水利設(shè)施的安全監(jiān)測第三十二頁，共四十二頁。其它高層建筑的安全監(jiān)測滑坡監(jiān)測地面沉降監(jiān)測GPS應(yīng)用的最新進(jìn)展>高精度變形和形變監(jiān)測>其它第三十三頁，共四十二頁。IndoorGPSGPS應(yīng)用的最新進(jìn)展>IndoorGPS第三十四頁，共四十二頁。采用數(shù)字信號技術(shù)GPS應(yīng)用的最新進(jìn)展>IndoorGPS>采用數(shù)字信號技術(shù)第三十五頁，共四十二頁。偽衛(wèi)星技術(shù)GPS應(yīng)用的最新進(jìn)展>IndoorGPS>偽衛(wèi)星技術(shù)第三十六頁，共四十二頁。GPS在精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用GPS應(yīng)用的最新進(jìn)展>GPS在精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用第三十七頁，共四十二頁。GPS與精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)GPS應(yīng)用的最新進(jìn)展>GPS在精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用>GPS與精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)第三十八頁，共四十二頁。GPS在其它一些方法的進(jìn)展GPS應(yīng)用的最新進(jìn)展>GPS在其它一些方法的進(jìn)展第三十九頁，共四十二頁。GPS用于航空航天器軌道的確定GPS應(yīng)用的最新進(jìn)展>GPS在其它一些方法的進(jìn)展>GPS用于航空航天器軌道的確定第四十頁，共四十二頁。對地球大氣進(jìn)行探測A地基GPS大氣探測GPS掩星（空基GPS探測）GPS應(yīng)用的最新進(jìn)展>GPS在其它一些方法的進(jìn)展>對地球大氣進(jìn)行探測第四十一頁，共四十二頁。內(nèi)容梗概GPS水準(zhǔn)。GPS水準(zhǔn)>高程系統(tǒng)。某點的大地高是該點到通過該點的參考橢球的法線與參考橢球面的交點間的距離，也稱為橢球高。采用GPS測量的方法可以直接確定出點在地心地固坐標(biāo)系下的三維坐標(biāo)。是以地球不規(guī)則的大地水準(zhǔn)面（geoid）為基準(zhǔn)面的高程系統(tǒng)。某點的正高是基準(zhǔn)面（大地水準(zhǔn)面）到該點的距離，量測沿它們之間每個等位面的垂線進(jìn)行。正常高系統(tǒng)是以似大地水準(zhǔn)面（quasi-geoid）為基準(zhǔn)的高程系統(tǒng)。某點的正常高是該點到通過該點的正常重力線與似大地水準(zhǔn)面的交點之間的距離。直接與局部大地網(wǎng)相聯(lián)系，因為一方面所需數(shù)據(jù)（垂線偏差）為天文坐標(biāo)，而另一方面為相同點的大地坐標(biāo)。大地水準(zhǔn)面差距的剖面是在這些天文大地點間計算的。所獲得的大地水準(zhǔn)面差距的信息是相對于局部橢球的。所得到的