GPS教學講解課件要點

第一部分

GPS技術(shù)的發(fā)展及其測繪應用GPS應用中所涉及的坐標系統(tǒng)坐標變換與轉(zhuǎn)換GPS高程GPS接收到的信號常規(guī)GPSRTKCORS系統(tǒng)1/4/20231第一部分

GPS技術(shù)的發(fā)展及其測繪應用GPS應用中所涉及的坐一、GPS應用中所涉及的坐標系WGS84(G1150)坐標系1954北京大地坐標系1980西安大地坐標系2000國家大地坐標系ChinaGeodeticCoordinateSystem2000--CGCS20001/4/20232一、GPS應用中所涉及的坐標系WGS84(G1150)坐標系1.WGS84(G1150)坐標系WGS-84坐標系是一個基于84國際橢球的，三維地心地固坐標系由美國國家影像制圖局（NIMA）所屬的，分布于全球的跟蹤網(wǎng)站維持坐標系示意圖

1/4/202331.WGS84(G1150)坐標系WGS-84坐標系是一個基Z軸指向與IERS參考極相同，均為BIH1984.0歷元的協(xié)議地極1/4/20234Z軸指向與IERS參考極相12/26/20224兩者等價--空間直角坐標--大地坐標/基于WGS84橢球--高斯投影平面坐標大地高WGS84坐標的三種常用坐標形式1/4/20235兩者--空間直角坐標--高斯投影平面坐標大地高WGS84坐標2.1954北京大地坐標系1954北京坐標系是一個基于參考橢球的，二維參心地固坐標系由數(shù)萬個國家大地點維持坐標系示意圖及坐標形式

1/4/202362.1954北京大地坐標系1954北京坐標系是一個基于參考橢1954北京坐標系的兩種常用坐標形式--大地坐標//基于克拉索夫斯基橢球--高斯投影平面坐標1/4/202371954北京坐標系的兩種常用坐標形式--大地坐標//基于克拉3.1980西安大地坐標系1980西安大地坐標系也是一個基于參考橢球的，二維參心地固坐標系由數(shù)萬個國家大地點維持坐標系示意圖及坐標形式與北京坐標系相同，但所用參考橢球不同，為1975國際橢球。1/4/202383.1980西安大地坐標系1980西安大地坐標系也是一個基于4.CGCS2000大地坐標系2008年7月1日啟用，CGCS2000國家大地坐標系是一個基于地球橢球的，三維地心地固坐標系，與WGS84坐標系屬同一類型，基于2000國際橢球。由連續(xù)運行的參考站（mm）、中國境內(nèi)的GPS大地網(wǎng)點（cm）等維持坐標系示意圖1/4/202394.CGCS2000大地坐標系2008年7月1日啟用，CGZ軸指向歷元2000.0的地球參考極方向1/4/202310Z軸指向歷元2000.0的地12/26/202210--高斯投影平面坐標大地高CGCS2000坐標的常用坐標形式1/4/202311--高斯投影平面坐標大地高CGCS2000坐標的常用坐標形式GPS應用中所涉及的坐標系統(tǒng)坐標變換與轉(zhuǎn)換GPS高程GPS接收到的信號常規(guī)GPSRTKCORS系統(tǒng)1/4/202312GPS應用中所涉及的坐標系統(tǒng)12/26/202212二、坐標變換與轉(zhuǎn)換在同一坐標系內(nèi)的不同坐標形式間可進行坐標變換；不同坐標系統(tǒng)下的坐標可進行轉(zhuǎn)換1/4/202313二、坐標變換與轉(zhuǎn)換在同一坐標系內(nèi)的不同坐標形式間可進行坐標變1.同一坐標系內(nèi)不同坐標形式間的變換空間直角坐標—大地坐標間的變換BLH--XYZXYZ--BLH1/4/2023141.同一坐標系內(nèi)不同坐標形式間的變換空間直角坐標—大地坐標間大地坐標--高斯平面坐標轉(zhuǎn)換--B，L（反算）B，L--（正算）1/4/202315大地坐標--高斯平面坐標轉(zhuǎn)換--B不同坐標系間的坐標轉(zhuǎn)換需通過求轉(zhuǎn)換參數(shù)的方式進行前述四種坐標，除WGS84與CGCS2000坐標在三維坐標層面上可有全球統(tǒng)一的轉(zhuǎn)換參數(shù)外，其它坐標系間的不可能有全球或較大區(qū)域統(tǒng)一的轉(zhuǎn)換參數(shù)2.不同坐標系間的坐標變換1/4/202316不同坐標系間的坐標轉(zhuǎn)換需通過求轉(zhuǎn)換參數(shù)的方式進行2.不同坐標不同坐標系間坐標轉(zhuǎn)換簡述（1）二維七（或九）參數(shù)轉(zhuǎn)換

轉(zhuǎn)換參數(shù)有：平移參數(shù)旋轉(zhuǎn)參數(shù)尺度參數(shù)橢球未知時，還有1/4/202317不同坐標系間坐標轉(zhuǎn)換簡述（1）二維七（或九）參數(shù)轉(zhuǎn)換（2）三維七參數(shù)坐標轉(zhuǎn)換方法一(布爾薩-沃爾夫模型)七個參數(shù)為：平移參數(shù)3個，旋轉(zhuǎn)參數(shù)3個，尺度參數(shù)1個

1/4/202318（2）三維七參數(shù)坐標轉(zhuǎn)換方法一(布爾薩-沃爾夫模型)七個參方法二（大地坐標的微分式）七或九個轉(zhuǎn)換參數(shù)，內(nèi)涵同前述

1/4/202319方法二（大地坐標的微分式）七或九個轉(zhuǎn)換參數(shù)，內(nèi)涵同前述1（3）平面四參數(shù)（二維）轉(zhuǎn)換

轉(zhuǎn)換一般在不同坐標系的高斯坐標間進行平移參數(shù)--x0，y0，旋轉(zhuǎn)參數(shù)—α尺度參數(shù)--

m1/4/202320（3）平面四參數(shù)（二維）轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換一般在不同坐標系的高斯坐標轉(zhuǎn)換還有其它方法轉(zhuǎn)換參數(shù)需通過重合點（同時擁有兩套坐標的點），代入上述模型中求定一些獨立坐標系，如礦區(qū)抵償高程面坐標與國家統(tǒng)一坐標間的轉(zhuǎn)換，可通過求參數(shù)或用橢球膨脹理論解決1/4/202321轉(zhuǎn)換還有其它方法12/26/202221GPS應用中所涉及的坐標系統(tǒng)坐標變換與轉(zhuǎn)換GPS高程GPS接收到的信號常規(guī)GPSRTKCORS系統(tǒng)1/4/202322GPS應用中所涉及的坐標系統(tǒng)12/26/202222三、GPS高程1.高程系統(tǒng)與GPS高程高程系有：正高系（海拔）、正常高系、大地高系、力高系（區(qū)域高程系）我國采用的高程系統(tǒng)為正常高系H常（正高（海拔）H正的近似表達）GPS測得的高程為僅具幾何意義的大地高H1/4/202323三、GPS高程高程系有：正高系（海拔）、正常高系、大地高系、轉(zhuǎn)換方法（實質(zhì)都是求高程異常）擬合法轉(zhuǎn)換應用大地水準面精化成果轉(zhuǎn)換

2.GPS測定的大地高H轉(zhuǎn)換為正常高H常實際工作中必須將H轉(zhuǎn)換為H常，公式為1/4/202324轉(zhuǎn)換方法（實質(zhì)都是求高程異常）2.GPS測定的大地高GPS應用中所涉及的坐標系統(tǒng)坐標變換與轉(zhuǎn)換GPS高程GPS接收到的信號常規(guī)GPSRTKCORS系統(tǒng)1/4/202325GPS應用中所涉及的坐標系統(tǒng)12/26/202225四、GPS接收到的信號

1、直接來自GPS衛(wèi)星的信號衛(wèi)星廣播星歷（衛(wèi)星的坐標）：6個Kepler軌道根數(shù)9個攝動參數(shù)2個時間參數(shù)（參考時刻、星鐘數(shù)據(jù)齡期）星地偽距測量信號，主要是：測距碼信息、載波相位衛(wèi)星健康狀況、電離層延遲改正信息等1/4/202326四、GPS接收到的信號

1、直接來自GPS衛(wèi)星的信號衛(wèi)星廣播2、差分信號（）根據(jù)軟硬件的不同，差分信號分三類:基站的測碼偽距或其改正數(shù)—偽距差分基站坐標改正數(shù)—位置差分前兩者精度較低，已很少用基站載波相位觀測值（檢驗或不檢驗）--相位差分來自基站、傳送給流動站的信息1/4/2023272、差分信號（）根據(jù)軟硬件的基站流動站GPS衛(wèi)星GPS衛(wèi)星信號差分信號信號傳送示意圖1/4/202328基站流動站GPS衛(wèi)星GPS衛(wèi)星信號差分信號信號傳送示意圖123、差分信號傳送方法平面信號系統(tǒng)傳送：用RTK自帶數(shù)據(jù)鏈傳送通過GPRS/CDMA登錄數(shù)據(jù)服務器獲取數(shù)據(jù)（有線、無線方式均有）衛(wèi)星傳送：專用通訊衛(wèi)星、借用其它衛(wèi)星如海事衛(wèi)星傳送1/4/2023293、差分信號傳送方法平面信號系統(tǒng)傳送：12/26/20222GPS應用中所涉及的坐標系統(tǒng)坐標變換與轉(zhuǎn)換GPS高程GPS接收到的信號常規(guī)GPSRTK

CORS系統(tǒng)1/4/202330GPS應用中所涉及的坐標系統(tǒng)12/26/202230五、常規(guī)GPSRTK和CORSRTK1、常規(guī)差分GPS定位概述差分GPS（DfferenceGPS）--為適應實時定位需要而產(chǎn)生從基站數(shù)分：有單基站差分GPS和多基站差分GPS之分從差分信號分：有偽距差分、位置差分、載波相位差分，載波相位差分是目前主要使用的差分技術(shù)，以下均以載波差分為例1/4/202331五、常規(guī)GPSRTK和CORSRTK1、常規(guī)差分GPS2、常規(guī)GPSRTK定位原理GPSRTK技術(shù)即載波相位差分技術(shù)RTK-RealTimeKinematic—實時動態(tài)常規(guī)GPSRTK技術(shù)特點差分信號是基站載波相位觀測值基線向量用相對定位模式解算基站數(shù)為1采用按歷元逐個解算的方法解基線向量1/4/2023322、常規(guī)GPSRTK定位原理GPSRTK技術(shù)即載波相位差RTK定位原理圖基站（4）求出流動站坐標（1）基站坐標已知X，Y，Z或為B，L，H（2）流動站接收衛(wèi)星信號流動站（2.5）基站傳來差分信號（2）基站接收衛(wèi)星信號（3）用相對定位方法按歷元逐個解算基線向量1/4/202333RTK定位原理圖基站（4）求出流動站坐標（1）基站坐標已知（其中，基線向量用相對定位法解算1/4/202334其中，基線向量用相對定位法解算12/26/202234優(yōu)點：硬件相對簡單，投入少技術(shù)成熟，適用于小范圍作業(yè)數(shù)據(jù)處理量小，解算模型簡單缺點系統(tǒng)只能收到一個基站的信號，系統(tǒng)可靠性差GPSRTK技術(shù)的優(yōu)缺點1/4/202335優(yōu)點：GPSRTK技術(shù)的優(yōu)缺點12/26/202235數(shù)據(jù)鏈作用距離有限，作業(yè)范圍受限需不斷設置和更換基站整周模糊度的確定隨著作用距增大，誤差相關(guān)性減小而變的更加困難

1/4/202336數(shù)據(jù)鏈作用距離有限，作業(yè)范圍受限12/26/202236GPS應用中所涉及的坐標系統(tǒng)坐標變換與轉(zhuǎn)換GPS高程GPS接收到的信號常規(guī)GPSRTKCORS系統(tǒng)1/4/202337GPS應用中所涉及的坐標系統(tǒng)12/26/202237六.CORS系統(tǒng)CORS--ContinuouslyOperatingReferenceStations1.CORS系統(tǒng)概述CORS系統(tǒng)---是一種基于網(wǎng)絡的、動態(tài)且連續(xù)的，高精度、快速定位系統(tǒng)，或獲取空間數(shù)據(jù)和地理特征數(shù)據(jù)的現(xiàn)代信息系統(tǒng)，是現(xiàn)代社會的不可或缺的基礎(chǔ)設施；1/4/202338六.CORS系統(tǒng)CORS--ContinuouslyOpeCORS系統(tǒng)集網(wǎng)絡、GNSS、現(xiàn)代大地測量技術(shù)于一體，提供移動定位、空間參考框架動態(tài)連續(xù)維持服務CORS系統(tǒng)由基準站（參考站）、系統(tǒng)中心、呼叫中心、數(shù)據(jù)通信、用戶應用等子系統(tǒng)組成1/4/20233912/26/2022392.CORS系統(tǒng)工作原理及過程1/4/2023402.CORS系統(tǒng)工作原理及過程12/26/202240基準站網(wǎng)絡連續(xù)、不間斷地采集GPS衛(wèi)星數(shù)據(jù)通過有線或無線數(shù)據(jù)通訊方式將數(shù)據(jù)至數(shù)據(jù)處理中心，如通過GPRS/CDMA方式登陸到數(shù)據(jù)服務中心傳送數(shù)據(jù)。

1）基準站網(wǎng)絡（最少一臺）1/4/202341基準站網(wǎng)絡連續(xù)、不間斷地采集GPS衛(wèi)星數(shù)據(jù)1）基準站網(wǎng)絡（最數(shù)據(jù)服務中心由可上網(wǎng)電腦及電腦上運行的服務器軟件組成。數(shù)據(jù)服務中心任務：管理登陸的接收機，接收基準站數(shù)據(jù)、接收移動站呼叫信息、處理和發(fā)送差分信息。2）數(shù)據(jù)服務中心1/4/202342數(shù)據(jù)服務中心由可上網(wǎng)電腦及電腦上運行的服務器軟件組成。2）數(shù)用戶子系統(tǒng)是帶網(wǎng)絡功能的流動站或靜態(tài)GPS接收機用戶子系統(tǒng)既可接收GPS衛(wèi)星數(shù)據(jù)，又可通過GSM數(shù)據(jù)鏈，以GPRS/CDMA方式登錄數(shù)據(jù)服務中心接收差分數(shù)據(jù)3）用戶子系統(tǒng)1/4/202343用戶子系統(tǒng)是帶網(wǎng)絡功能的流動站或靜態(tài)GPS接收機3）用戶子系用戶子系統(tǒng)具有實時數(shù)據(jù)處理功能可將接收到的、來自數(shù)據(jù)處理中心服務器的差分數(shù)據(jù)與用戶自己接收的GPS衛(wèi)星數(shù)據(jù)進行實時處理，如用相對定位模式解出基線向量（用戶接收機與基準站間的坐標差），由于基準站是高精度已知點，其坐標已知，則流動站坐標可實時解出1/4/202344用戶子系統(tǒng)具有實時數(shù)據(jù)處理功能12/26/202244一般解出的流動接收機坐標為WGS84坐標系中的坐標，其精度相對地球質(zhì)心（坐標系原點）為cm級。流動站的數(shù)據(jù)處理也可用事后下載差分數(shù)據(jù)再行解算的方式進行1/4/202345一般解出的流動接收機坐標為WGS84坐標系中的坐標，其精度相用戶到數(shù)據(jù)處理中心或其指定的單位進行坐標轉(zhuǎn)換，或事后下載差分數(shù)據(jù)進行處理1/4/202346用戶到數(shù)據(jù)處理中心或其指定的單位進行坐標轉(zhuǎn)換，或事后下載差用戶接收機登錄數(shù)據(jù)服務中心后，首先將自己的位置（自動、概略坐標）信息發(fā)送給數(shù)據(jù)處理中心服務器，服務器將根據(jù)用戶概略位置信息配置一組最佳基準站，根據(jù)這些基準站發(fā)來的信息，綜合處理改正GPS的軌道誤差，電離層、對流層折射延遲的誤差，這3.CORS基本技術(shù)概述1）虛擬基準站1/4/202347用戶接收機登錄數(shù)據(jù)服務中心后，首先將自己的位置（自動、概略坐相當于在用戶站附近建立起了一個虛擬基準站，給用戶傳送高精度差分信號。虛擬參考站技術(shù)的實質(zhì)是利用各基準站的坐標和實時觀測數(shù)據(jù)擬合流動站區(qū)域的實時誤差模型，然后根據(jù)流動站概略坐標，用一定的數(shù)學模型和，擬出一個距流動站很近的虛擬參考站的觀測數(shù)據(jù)，與流動站建立觀測方程，解算出虛擬參考站--流動站間超短基線。

1/4/202348相當于在用戶站附近建立起了一個虛擬基準站，給用戶傳送高精度差2）區(qū)域改正數(shù)法（FKP）技術(shù)

用GPS基準站觀測數(shù)據(jù)（一般是載波相位觀測值，也可是測碼偽距觀測值）及基準站已知坐標等信息，計算得到基準網(wǎng)范圍內(nèi)與時--空相關(guān)的各咱誤差改正數(shù)模型根據(jù)基準站位置與流動站近似坐標，內(nèi)插出誤差改正數(shù)，流動站解算時加入這些改正數(shù)，從而消除各種與時—空有關(guān)的誤差，獲得流動站高精度的定位結(jié)果。1/4/2023492）區(qū)域改正數(shù)法（FKP）技術(shù)用GPS基準站觀測數(shù)據(jù)（一FKP和虛擬參考站技術(shù)區(qū)別：虛擬參考是利用虛擬觀測值和流動站觀測值做單基線解算FKP是求基準網(wǎng)區(qū)域內(nèi)改正數(shù)模型，并內(nèi)插出流動站改正數(shù)，加入改正流動站、基準站觀測值中，再求各基準站與流動站間的基線解。3）FKP和虛擬參考站技術(shù)區(qū)別1/4/202350FKP和虛擬參考站技術(shù)區(qū)別：3）FKP和虛擬參考站技術(shù)區(qū)別1用戶需付費用:通訊（購買GPRS/CDMA流量）費差分數(shù)據(jù)使用費解算或坐標轉(zhuǎn)換費1/4/202351用戶需付費用:12/26/2022514.CORS網(wǎng)絡建設情況洲際（國際）-IGS（InternationalGPSService）國家級—丹麥、瑞士、日本地區(qū)級—美國俄亥俄州、國內(nèi)北京、成都、武漢、深圳、東莞、青島、上海、天津等專業(yè)級—工程項目（單參考站、托管式參考站）多用靜態(tài)CORS，事后或準實時數(shù)據(jù)處理1/4/2023524.CORS網(wǎng)絡建設情況洲際（國際）-IGS（Intern針對工程施工監(jiān)測、變形監(jiān)測等。高精度，<10mm服務對象：特定用戶，不提供社會服務。特點：事后或準實時定位服務，可靠性高，覆蓋范圍小，系統(tǒng)可伸縮性差。如：隔河巖大壩變形監(jiān)測系統(tǒng)等5.專業(yè)級靜態(tài)CORS應用情況1/4/202353針對工程施工監(jiān)測、變形監(jiān)測等。5.專業(yè)級靜態(tài)CORS應用情況6.CORS目前的主要問題各類CORS系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)后的服務漫游存在用戶接口不統(tǒng)一問題；CORS服務質(zhì)量：可靠性、可用性標準、服務協(xié)調(diào)等。相關(guān)技術(shù)標準、操作規(guī)范等需探討費用問題1/4/2023546.CORS目前的主要問題12/26/2022547.CORS服務領(lǐng)域及要求精度廣泛的服務領(lǐng)域：CORS是建立于通信網(wǎng)絡基礎(chǔ)上，通過共享基準站數(shù)據(jù)為廣泛領(lǐng)域提供服務，包括：測繪、農(nóng)業(yè)管理、?？崭酃芾?、地理信息更新、海陸空交通管理、軍事精度要求不同：測繪厘米級、交通管理米級、其它分米級1/4/2023557.CORS服務領(lǐng)域及要求精度廣泛的服務領(lǐng)域：CORS是建第二部分

礦山測量及相關(guān)質(zhì)量控制礦山測量內(nèi)容及礦山測量技術(shù)礦區(qū)控制網(wǎng)測量及質(zhì)量控制礦山井下測量及貫通測量1/4/202356第二部分

礦山測量及相關(guān)質(zhì)量控制礦山測量內(nèi)容及礦山測量技術(shù)1一、礦山測量內(nèi)容及礦山測量技術(shù)1.礦山測量內(nèi)容礦區(qū)地面控制測量/施工測量礦井聯(lián)系測量礦山井下測量（控制與日常測量）露天礦山采掘區(qū)域測量礦山制圖礦山儲量管理礦山變形、深陷及地質(zhì)災害監(jiān)測1/4/202357一、礦山測量內(nèi)容及礦山測量技術(shù)12/26/2022572.礦山測量技術(shù)測繪理論與作業(yè)方法的進步常常是由測繪儀器與計算繪圖工具的進步所推動的，經(jīng)緯儀的發(fā)明奠定了經(jīng)典測繪體系，集光、機、電、信息技術(shù)于一體的測繪儀器與軟件系統(tǒng)的應用促進了現(xiàn)代礦山測量體系形成礦區(qū)控制網(wǎng)—GPS技術(shù)、數(shù)字水準技術(shù)1/4/2023582.礦山測量技術(shù)測繪理論與作業(yè)方法的進步常常是由測繪儀器與計聯(lián)系測量—陀螺定向技術(shù)、紅外或激光全站儀導入高程技術(shù)、激光投點技術(shù)井下測量—全站儀、陀螺定向礦山制圖---多種MGIS系統(tǒng)應用1/4/202359聯(lián)系測量—陀螺定向技術(shù)、紅外或激光全站儀導入高程技術(shù)、激光投礦山測量內(nèi)容及礦山測量技術(shù)礦區(qū)控制網(wǎng)測量礦山井下測量及貫通測量1/4/202360礦山測量內(nèi)容及礦山測量技術(shù)12/26/202260二、礦區(qū)控制網(wǎng)測量礦山控制網(wǎng)測量精度直接決定礦山井下測量的精度礦區(qū)GPS網(wǎng)布測質(zhì)量控制聯(lián)測數(shù)據(jù)可靠性檢驗、GPS網(wǎng)可靠性檢驗近井點至少要有兩個后視邊通視近井點后視邊不亦太短，可在1KM左右近井點與后視點間、近井點各后視點間需有直接基線相連1/4/202361二、礦區(qū)控制網(wǎng)測量礦山控制網(wǎng)測量精度直接決定礦山井下測量的精獨立基線構(gòu)網(wǎng)地面三角高程應用地面高程控制（GPS點的水準聯(lián)測）礦區(qū)GPS網(wǎng)不需按均勻布原則布網(wǎng)礦區(qū)GPS網(wǎng)激光測距檢核聯(lián)測點數(shù)量/與舊網(wǎng)的吻合要求井口高程基點1/4/202362獨立基線構(gòu)網(wǎng)12/26/202262礦山測量內(nèi)容及礦山測量技術(shù)礦區(qū)控制網(wǎng)測量及質(zhì)量控制礦山井下測量及貫通測量1/4/202363礦山測量內(nèi)容及礦山測量技術(shù)12/26/202263三、礦山井下測量及貫通測量1.井下控制測量邊長問題短邊問題頂板強制對中點設置防風措施加測陀螺邊的使用1/4/202364三、礦山井下測量及貫通測量1.井下控制測量12/26/2022.貫通測量礦山貫通測量與地面隧道貫通的不同風、坡度、立井、礦山壓力高精度陀螺應用范圍作業(yè)經(jīng)驗1/4/2023652.貫通測量礦山貫通測量與地面隧道貫通的不同12/26/20第一部分

GPS技術(shù)的發(fā)展及其測繪應用GPS應用中所涉及的坐標系統(tǒng)坐標變換與轉(zhuǎn)換GPS高程GPS接收到的信號常規(guī)GPSRTKCORS系統(tǒng)1/4/202366第一部分

GPS技術(shù)的發(fā)展及其測繪應用GPS應用中所涉及的坐一、GPS應用中所涉及的坐標系WGS84(G1150)坐標系1954北京大地坐標系1980西安大地坐標系2000國家大地坐標系ChinaGeodeticCoordinateSystem2000--CGCS20001/4/202367一、GPS應用中所涉及的坐標系WGS84(G1150)坐標系1.WGS84(G1150)坐標系WGS-84坐標系是一個基于84國際橢球的，三維地心地固坐標系由美國國家影像制圖局（NIMA）所屬的，分布于全球的跟蹤網(wǎng)站維持坐標系示意圖

1/4/2023681.WGS84(G1150)坐標系WGS-84坐標系是一個基Z軸指向與IERS參考極相同，均為BIH1984.0歷元的協(xié)議地極1/4/202369Z軸指向與IERS參考極相12/26/20224兩者等價--空間直角坐標--大地坐標/基于WGS84橢球--高斯投影平面坐標大地高WGS84坐標的三種常用坐標形式1/4/202370兩者--空間直角坐標--高斯投影平面坐標大地高WGS84坐標2.1954北京大地坐標系1954北京坐標系是一個基于參考橢球的，二維參心地固坐標系由數(shù)萬個國家大地點維持坐標系示意圖及坐標形式

1/4/2023712.1954北京大地坐標系1954北京坐標系是一個基于參考橢1954北京坐標系的兩種常用坐標形式--大地坐標//基于克拉索夫斯基橢球--高斯投影平面坐標1/4/2023721954北京坐標系的兩種常用坐標形式--大地坐標//基于克拉3.1980西安大地坐標系1980西安大地坐標系也是一個基于參考橢球的，二維參心地固坐標系由數(shù)萬個國家大地點維持坐標系示意圖及坐標形式與北京坐標系相同，但所用參考橢球不同，為1975國際橢球。1/4/2023733.1980西安大地坐標系1980西安大地坐標系也是一個基于4.CGCS2000大地坐標系2008年7月1日啟用，CGCS2000國家大地坐標系是一個基于地球橢球的，三維地心地固坐標系，與WGS84坐標系屬同一類型，基于2000國際橢球。由連續(xù)運行的參考站（mm）、中國境內(nèi)的GPS大地網(wǎng)點（cm）等維持坐標系示意圖1/4/2023744.CGCS2000大地坐標系2008年7月1日啟用，CGZ軸指向歷元2000.0的地球參考極方向1/4/202375Z軸指向歷元2000.0的地12/26/202210--高斯投影平面坐標大地高CGCS2000坐標的常用坐標形式1/4/202376--高斯投影平面坐標大地高CGCS2000坐標的常用坐標形式GPS應用中所涉及的坐標系統(tǒng)坐標變換與轉(zhuǎn)換GPS高程GPS接收到的信號常規(guī)GPSRTKCORS系統(tǒng)1/4/202377GPS應用中所涉及的坐標系統(tǒng)12/26/202212二、坐標變換與轉(zhuǎn)換在同一坐標系內(nèi)的不同坐標形式間可進行坐標變換；不同坐標系統(tǒng)下的坐標可進行轉(zhuǎn)換1/4/202378二、坐標變換與轉(zhuǎn)換在同一坐標系內(nèi)的不同坐標形式間可進行坐標變1.同一坐標系內(nèi)不同坐標形式間的變換空間直角坐標—大地坐標間的變換BLH--XYZXYZ--BLH1/4/2023791.同一坐標系內(nèi)不同坐標形式間的變換空間直角坐標—大地坐標間大地坐標--高斯平面坐標轉(zhuǎn)換--B，L（反算）B，L--（正算）1/4/202380大地坐標--高斯平面坐標轉(zhuǎn)換--B不同坐標系間的坐標轉(zhuǎn)換需通過求轉(zhuǎn)換參數(shù)的方式進行前述四種坐標，除WGS84與CGCS2000坐標在三維坐標層面上可有全球統(tǒng)一的轉(zhuǎn)換參數(shù)外，其它坐標系間的不可能有全球或較大區(qū)域統(tǒng)一的轉(zhuǎn)換參數(shù)2.不同坐標系間的坐標變換1/4/202381不同坐標系間的坐標轉(zhuǎn)換需通過求轉(zhuǎn)換參數(shù)的方式進行2.不同坐標不同坐標系間坐標轉(zhuǎn)換簡述（1）二維七（或九）參數(shù)轉(zhuǎn)換

轉(zhuǎn)換參數(shù)有：平移參數(shù)旋轉(zhuǎn)參數(shù)尺度參數(shù)橢球未知時，還有1/4/202382不同坐標系間坐標轉(zhuǎn)換簡述（1）二維七（或九）參數(shù)轉(zhuǎn)換（2）三維七參數(shù)坐標轉(zhuǎn)換方法一(布爾薩-沃爾夫模型)七個參數(shù)為：平移參數(shù)3個，旋轉(zhuǎn)參數(shù)3個，尺度參數(shù)1個

1/4/202383（2）三維七參數(shù)坐標轉(zhuǎn)換方法一(布爾薩-沃爾夫模型)七個參方法二（大地坐標的微分式）七或九個轉(zhuǎn)換參數(shù)，內(nèi)涵同前述

1/4/202384方法二（大地坐標的微分式）七或九個轉(zhuǎn)換參數(shù)，內(nèi)涵同前述1（3）平面四參數(shù)（二維）轉(zhuǎn)換

轉(zhuǎn)換一般在不同坐標系的高斯坐標間進行平移參數(shù)--x0，y0，旋轉(zhuǎn)參數(shù)—α尺度參數(shù)--

m1/4/202385（3）平面四參數(shù)（二維）轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換一般在不同坐標系的高斯坐標轉(zhuǎn)換還有其它方法轉(zhuǎn)換參數(shù)需通過重合點（同時擁有兩套坐標的點），代入上述模型中求定一些獨立坐標系，如礦區(qū)抵償高程面坐標與國家統(tǒng)一坐標間的轉(zhuǎn)換，可通過求參數(shù)或用橢球膨脹理論解決1/4/202386轉(zhuǎn)換還有其它方法12/26/202221GPS應用中所涉及的坐標系統(tǒng)坐標變換與轉(zhuǎn)換GPS高程GPS接收到的信號常規(guī)GPSRTKCORS系統(tǒng)1/4/202387GPS應用中所涉及的坐標系統(tǒng)12/26/202222三、GPS高程1.高程系統(tǒng)與GPS高程高程系有：正高系（海拔）、正常高系、大地高系、力高系（區(qū)域高程系）我國采用的高程系統(tǒng)為正常高系H常（正高（海拔）H正的近似表達）GPS測得的高程為僅具幾何意義的大地高H1/4/202388三、GPS高程高程系有：正高系（海拔）、正常高系、大地高系、轉(zhuǎn)換方法（實質(zhì)都是求高程異常）擬合法轉(zhuǎn)換應用大地水準面精化成果轉(zhuǎn)換

2.GPS測定的大地高H轉(zhuǎn)換為正常高H常實際工作中必須將H轉(zhuǎn)換為H常，公式為1/4/202389轉(zhuǎn)換方法（實質(zhì)都是求高程異常）2.GPS測定的大地高GPS應用中所涉及的坐標系統(tǒng)坐標變換與轉(zhuǎn)換GPS高程GPS接收到的信號常規(guī)GPSRTKCORS系統(tǒng)1/4/202390GPS應用中所涉及的坐標系統(tǒng)12/26/202225四、GPS接收到的信號

1、直接來自GPS衛(wèi)星的信號衛(wèi)星廣播星歷（衛(wèi)星的坐標）：6個Kepler軌道根數(shù)9個攝動參數(shù)2個時間參數(shù)（參考時刻、星鐘數(shù)據(jù)齡期）星地偽距測量信號，主要是：測距碼信息、載波相位衛(wèi)星健康狀況、電離層延遲改正信息等1/4/202391四、GPS接收到的信號

1、直接來自GPS衛(wèi)星的信號衛(wèi)星廣播2、差分信號（）根據(jù)軟硬件的不同，差分信號分三類:基站的測碼偽距或其改正數(shù)—偽距差分基站坐標改正數(shù)—位置差分前兩者精度較低，已很少用基站載波相位觀測值（檢驗或不檢驗）--相位差分來自基站、傳送給流動站的信息1/4/2023922、差分信號（）根據(jù)軟硬件的基站流動站GPS衛(wèi)星GPS衛(wèi)星信號差分信號信號傳送示意圖1/4/202393基站流動站GPS衛(wèi)星GPS衛(wèi)星信號差分信號信號傳送示意圖123、差分信號傳送方法平面信號系統(tǒng)傳送：用RTK自帶數(shù)據(jù)鏈傳送通過GPRS/CDMA登錄數(shù)據(jù)服務器獲取數(shù)據(jù)（有線、無線方式均有）衛(wèi)星傳送：專用通訊衛(wèi)星、借用其它衛(wèi)星如海事衛(wèi)星傳送1/4/2023943、差分信號傳送方法平面信號系統(tǒng)傳送：12/26/20222GPS應用中所涉及的坐標系統(tǒng)坐標變換與轉(zhuǎn)換GPS高程GPS接收到的信號常規(guī)GPSRTK

CORS系統(tǒng)1/4/202395GPS應用中所涉及的坐標系統(tǒng)12/26/202230五、常規(guī)GPSRTK和CORSRTK1、常規(guī)差分GPS定位概述差分GPS（DfferenceGPS）--為適應實時定位需要而產(chǎn)生從基站數(shù)分：有單基站差分GPS和多基站差分GPS之分從差分信號分：有偽距差分、位置差分、載波相位差分，載波相位差分是目前主要使用的差分技術(shù)，以下均以載波差分為例1/4/202396五、常規(guī)GPSRTK和CORSRTK1、常規(guī)差分GPS2、常規(guī)GPSRTK定位原理GPSRTK技術(shù)即載波相位差分技術(shù)RTK-RealTimeKinematic—實時動態(tài)常規(guī)GPSRTK技術(shù)特點差分信號是基站載波相位觀測值基線向量用相對定位模式解算基站數(shù)為1采用按歷元逐個解算的方法解基線向量1/4/2023972、常規(guī)GPSRTK定位原理GPSRTK技術(shù)即載波相位差RTK定位原理圖基站（4）求出流動站坐標（1）基站坐標已知X，Y，Z或為B，L，H（2）流動站接收衛(wèi)星信號流動站（2.5）基站傳來差分信號（2）基站接收衛(wèi)星信號（3）用相對定位方法按歷元逐個解算基線向量1/4/202398RTK定位原理圖基站（4）求出流動站坐標（1）基站坐標已知（其中，基線向量用相對定位法解算1/4/202399其中，基線向量用相對定位法解算12/26/202234優(yōu)點：硬件相對簡單，投入少技術(shù)成熟，適用于小范圍作業(yè)數(shù)據(jù)處理量小，解算模型簡單缺點系統(tǒng)只能收到一個基站的信號，系統(tǒng)可靠性差GPSRTK技術(shù)的優(yōu)缺點1/4/2023100優(yōu)點：GPSRTK技術(shù)的優(yōu)缺點12/26/202235數(shù)據(jù)鏈作用距離有限，作業(yè)范圍受限需不斷設置和更換基站整周模糊度的確定隨著作用距增大，誤差相關(guān)性減小而變的更加困難

1/4/2023101數(shù)據(jù)鏈作用距離有限，作業(yè)范圍受限12/26/202236GPS應用中所涉及的坐標系統(tǒng)坐標變換與轉(zhuǎn)換GPS高程GPS接收到的信號常規(guī)GPSRTKCORS系統(tǒng)1/4/2023102GPS應用中所涉及的坐標系統(tǒng)12/26/202237六.CORS系統(tǒng)CORS--ContinuouslyOperatingReferenceStations1.CORS系統(tǒng)概述CORS系統(tǒng)---是一種基于網(wǎng)絡的、動態(tài)且連續(xù)的，高精度、快速定位系統(tǒng)，或獲取空間數(shù)據(jù)和地理特征數(shù)據(jù)的現(xiàn)代信息系統(tǒng)，是現(xiàn)代社會的不可或缺的基礎(chǔ)設施；1/4/2023103六.CORS系統(tǒng)CORS--ContinuouslyOpeCORS系統(tǒng)集網(wǎng)絡、GNSS、現(xiàn)代大地測量技術(shù)于一體，提供移動定位、空間參考框架動態(tài)連續(xù)維持服務CORS系統(tǒng)由基準站（參考站）、系統(tǒng)中心、呼叫中心、數(shù)據(jù)通信、用戶應用等子系統(tǒng)組成1/4/202310412/26/2022392.CORS系統(tǒng)工作原理及過程1/4/20231052.CORS系統(tǒng)工作原理及過程12/26/202240基準站網(wǎng)絡連續(xù)、不間斷地采集GPS衛(wèi)星數(shù)據(jù)通過有線或無線數(shù)據(jù)通訊方式將數(shù)據(jù)至數(shù)據(jù)處理中心，如通過GPRS/CDMA方式登陸到數(shù)據(jù)服務中心傳送數(shù)據(jù)。

1）基準站網(wǎng)絡（最少一臺）1/4/2023106基準站網(wǎng)絡連續(xù)、不間斷地采集GPS衛(wèi)星數(shù)據(jù)1）基準站網(wǎng)絡（最數(shù)據(jù)服務中心由可上網(wǎng)電腦及電腦上運行的服務器軟件組成。數(shù)據(jù)服務中心任務：管理登陸的接收機，接收基準站數(shù)據(jù)、接收移動站呼叫信息、處理和發(fā)送差分信息。2）數(shù)據(jù)服務中心1/4/2023107數(shù)據(jù)服務中心由可上網(wǎng)電腦及電腦上運行的服務器軟件組成。2）數(shù)用戶子系統(tǒng)是帶網(wǎng)絡功能的流動站或靜態(tài)GPS接收機用戶子系統(tǒng)既可接收GPS衛(wèi)星數(shù)據(jù)，又可通過GSM數(shù)據(jù)鏈，以GPRS/CDMA方式登錄數(shù)據(jù)服務中心接收差分數(shù)據(jù)3）用戶子系統(tǒng)1/4/2023108用戶子系統(tǒng)是帶網(wǎng)絡功能的流動站或靜態(tài)GPS接收機3）用戶子系用戶子系統(tǒng)具有實時數(shù)據(jù)處理功能可將接收到的、來自數(shù)據(jù)處理中心服務器的差分數(shù)據(jù)與用戶自己接收的GPS衛(wèi)星數(shù)據(jù)進行實時處理，如用相對定位模式解出基線向量（用戶接收機與基準站間的坐標差），由于基準站是高精度已知點，其坐標已知，則流動站坐標可實時解出1/4/2023109用戶子系統(tǒng)具有實時數(shù)據(jù)處理功能12/26/202244一般解出的流動接收機坐標為WGS84坐標系中的坐標，其精度相對地球質(zhì)心（坐標系原點）為cm級。流動站的數(shù)據(jù)處理也可用事后下載差分數(shù)據(jù)再行解算的方式進行1/4/2023110一般解出的流動接收機坐標為WGS84坐標系中的坐標，其精度相用戶到數(shù)據(jù)處理中心或其指定的單位進行坐標轉(zhuǎn)換，或事后下載差分數(shù)據(jù)進行處理1/4/2023111用戶到數(shù)據(jù)處理中心或其指定的單位進行坐標轉(zhuǎn)換，或事后下載差用戶接收機登錄數(shù)據(jù)服務中心后，首先將自己的位置（自動、概略坐標）信息發(fā)送給數(shù)據(jù)處理中心服務器，服務器將根據(jù)用戶概略位置信息配置一組最佳基準站，根據(jù)這些基準站發(fā)來的信息，綜合處理改正GPS的軌道誤差，電離層、對流層折射延遲的誤差，這3.CORS基本技術(shù)概述1）虛擬基準站1/4/2023112用戶接收機登錄數(shù)據(jù)服務中心后，首先將自己的位置（自動、概略坐相當于在用戶站附近建立起了一個虛擬基準站，給用戶傳送高精度差分信號。虛擬參考站技術(shù)的實質(zhì)是利用各基準站的坐標和實時觀測數(shù)據(jù)擬合流動站區(qū)域的實時誤差模型，然后根據(jù)流動站概略坐標，用一定的數(shù)學模型和，擬出一個距流動站很近的虛擬參考站的觀測數(shù)據(jù)，與流動站建立觀測方程，解算出虛擬參考站--流動站間超短基線。

1/4/2023113相當于在用戶站附近建立起了一個虛擬基準站，給用戶傳送高精度差2）區(qū)域改正數(shù)法（FKP）技術(shù)

用GPS基準站觀測數(shù)據(jù)（一般是載波相位觀測值，也可是測碼偽距觀測值）及基準站已知坐標等信息，計算得到基準網(wǎng)范圍內(nèi)與時--空相關(guān)的各咱誤差改正數(shù)模型根據(jù)基準站位置與流動站近似坐標，內(nèi)插出誤差改正數(shù)，流動站解算時加入這些改正數(shù)，從而消除各種與時—空有關(guān)的誤差，獲得流動站高精度的定位結(jié)果。1/4/20231142）區(qū)域改正數(shù)法（FKP）技術(shù)用GPS基準站觀測數(shù)據(jù)（一FKP和虛擬參考站技術(shù)區(qū)別：虛擬參考是利用虛擬觀測值和流動站觀測值做單基線解算FKP是求基準網(wǎng)區(qū)域內(nèi)改正數(shù)模型，并內(nèi)插出流動站改正數(shù)，加入改正流動站、基準站觀測值中，再求各基準站與流動站間的基線解。3）FKP和虛擬參考站技術(shù)區(qū)別1/4/2023115FKP和虛擬參考站技術(shù)區(qū)別：3）FKP和虛擬參考站技術(shù)區(qū)別1用戶需付費用:通訊（購買GPRS/CDMA流量）費差分數(shù)據(jù)使用費解算或坐標轉(zhuǎn)換費1/4/2023116用戶需付費用:12/26/2022514.CORS網(wǎng)絡建設情況洲際（國際）-IGS（InternationalGPSService）國家級—丹麥、瑞士、日本地區(qū)級—美國俄亥俄州、國內(nèi)北京、成都、武漢、深圳、東莞、青島、上海、天津等專業(yè)級—工程項目（單參考站、托管式參考站）多用靜態(tài)CORS，事后或準實時數(shù)據(jù)處理1/4/202