測(cè)量教案章GPS測(cè)量

第7章全球定位系統(tǒng)（GPS）測(cè)量

§7.1GPS概述1

歷史和背景----了解1973年12月，美國(guó)國(guó)防部組織，開始研制新一代軍用衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)——GPS；（1964年第一代衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)，美國(guó)海軍研制）89年2月14日發(fā)射第一顆GPS衛(wèi)星，94年3月28日發(fā)射完第24顆衛(wèi)星，全面建成；目前空間衛(wèi)星星座由21顆工作衛(wèi)星和3顆在軌備用衛(wèi)星組成，記為（21+3），均勻分布在6個(gè)與赤道傾角為55°的近似圓形軌道上，每個(gè)軌道4顆衛(wèi)星運(yùn)行，距地表平均高度20200km，速度為3800m/s，運(yùn)行周期為11h58min；每顆衛(wèi)星覆蓋全球38％的面積，保證在地球上任何地點(diǎn)、任何時(shí)刻、高度15°以上天空，能同時(shí)觀測(cè)到4顆以上衛(wèi)星，最多可觀測(cè)11顆。

歷史和背景GPS是美國(guó)軍方研制的第二代衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)

（1）非常時(shí)期除外，全球通用，以承諾精度提供連續(xù)的導(dǎo)航定位服務(wù)；（2）24小時(shí)可以導(dǎo)航、定位、測(cè)速和授時(shí)；（3）用戶設(shè)備成本低廉；（4）確保美國(guó)軍事安全，服務(wù)于全球戰(zhàn)略；（5）導(dǎo)航精度可達(dá)10-20m；

（6）取代現(xiàn)存各種導(dǎo)航系統(tǒng)；可以用來(lái)武裝戰(zhàn)車，艦船和飛機(jī)，提高其作戰(zhàn)能力，并可廣泛用于地面部隊(duì)。在海灣等戰(zhàn)爭(zhēng)中已得到相當(dāng)充分的顯示。2GPS衛(wèi)星分布3

GPS測(cè)量的優(yōu)勢(shì)----熟悉GPS測(cè)量與經(jīng)典測(cè)量方法的對(duì)比：測(cè)站之間無(wú)需相互通視，僅要求測(cè)站上空開闊即可（造標(biāo)費(fèi)用低、布網(wǎng)靈活）；全天候作業(yè)，觀測(cè)作業(yè)不受天氣條件的影響；網(wǎng)的質(zhì)量與點(diǎn)位的分布情況無(wú)關(guān)，圖形強(qiáng)度要求低；精度高，厘米級(jí)甚至毫米級(jí)精度的靜態(tài)相對(duì)定位精度水平（50km的基線，相對(duì)精度達(dá)10-6）；多功能，定位測(cè)量、導(dǎo)航、測(cè)速和測(cè)時(shí)，提供測(cè)站點(diǎn)的三維坐標(biāo)（平面位置、高程）GPS測(cè)量速度快，比傳統(tǒng)方法有極為顯著的提高效益顯著，無(wú)論大面積控制和局部測(cè)量都是理想的工具4

GPS系統(tǒng)的組成全球定位系統(tǒng)（GPS）由三個(gè)主要部分組成空間部分：提供星歷和時(shí)間信息發(fā)射偽距和載波信號(hào)提供其它輔助信息地面控制部分：

中心控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)時(shí)間同步跟蹤衛(wèi)星進(jìn)行定軌用戶部分：接收并測(cè)衛(wèi)星信號(hào)記錄處理數(shù)據(jù)提供導(dǎo)航定位信息地面控制站---了解一個(gè)主控站：科羅拉多?斯必靈司三個(gè)注入站：阿松森（Ascencion)

迭哥?伽西亞(DiegoGarcia)

卡瓦加蘭(kwajalein)五個(gè)監(jiān)測(cè)站=1個(gè)主控站+3個(gè)注入站+夏威夷（Hawaii)55HawaiiAscencionDiegoGarciakwajaleinColoradosprings主控站：

除協(xié)調(diào)和管理地面監(jiān)控系統(tǒng)外，主要任務(wù)：1）根據(jù)本站和其它監(jiān)測(cè)站的觀測(cè)資料，推算編制各衛(wèi)星的星歷、衛(wèi)星鐘差和大氣修正參數(shù)，并將數(shù)據(jù)傳送到注入站。2）提供全球定位系統(tǒng)的時(shí)間基準(zhǔn)。各監(jiān)測(cè)站和GPS衛(wèi)星的原子鐘，均應(yīng)與主控站的原子鐘同步，測(cè)出其間的鐘差，將鐘差信息編入導(dǎo)航電文，送入注入站。3）調(diào)整偏離軌道的衛(wèi)星，使之沿預(yù)定軌道運(yùn)行。4）啟用備用衛(wèi)星代替失效工作衛(wèi)星管理、協(xié)調(diào)地面監(jiān)控系統(tǒng)各部分的工作編算廣播星歷－軌道參數(shù)、衛(wèi)星鐘改正數(shù)等調(diào)整衛(wèi)星狀態(tài)調(diào)度衛(wèi)星監(jiān)測(cè)站：是主控站直接控制下的數(shù)據(jù)自動(dòng)采集中心。站內(nèi)設(shè)有雙頻GPS接收機(jī)、高精度原子鐘、計(jì)算機(jī)1臺(tái)和若干臺(tái)環(huán)境數(shù)據(jù)傳感器。觀測(cè)資料由計(jì)算機(jī)進(jìn)行初步處理，存儲(chǔ)并傳輸?shù)街骺卣?，以確定衛(wèi)星軌道。對(duì)衛(wèi)星進(jìn)行跟蹤觀測(cè)記錄氣象數(shù)據(jù)將數(shù)據(jù)傳送到主控站注入站主要任務(wù)是在主控站的控制下，將主控站推算和編制的衛(wèi)星星歷、鐘差、導(dǎo)航電文和其它控制指令等，注入到相應(yīng)衛(wèi)星的存儲(chǔ)系統(tǒng)，并監(jiān)測(cè)注入信息的正確性。整個(gè)GPS系統(tǒng)的地面監(jiān)控部分，除主控站外均無(wú)人值守。各站間用現(xiàn)代化通訊網(wǎng)絡(luò)聯(lián)系，在原子鐘和計(jì)算機(jī)的驅(qū)動(dòng)和控制下，實(shí)現(xiàn)高度的自動(dòng)化標(biāo)準(zhǔn)化。5用戶設(shè)備---接收機(jī)

通用接收機(jī)（定位型）導(dǎo)航型接收機(jī)一般情況下無(wú)數(shù)據(jù)輸出的記錄存儲(chǔ)設(shè)備天線前置放大器電源部分射電部分微處理器數(shù)據(jù)存器顯示控制器供電信號(hào)信息命令數(shù)據(jù)供電，控制供電數(shù)據(jù)控制GPS接收機(jī)、相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理軟件。GPS接收機(jī)----接收天線、主機(jī)、電源。捕獲衛(wèi)星信號(hào)，跟蹤并鎖定衛(wèi)星信號(hào)，對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行處理，測(cè)量出測(cè)距信號(hào)從衛(wèi)星傳播到接收機(jī)天線的時(shí)間間隔，譯出衛(wèi)星廣播的導(dǎo)航電文，實(shí)時(shí)計(jì)算接收機(jī)天線的三維坐標(biāo)、速度和時(shí)間。用途——導(dǎo)航型、測(cè)地型和授時(shí)型；載波頻率——單頻接收機(jī)(用1個(gè)載波頻率)雙頻接收機(jī)(用2個(gè)載波頻率)。GPS接收機(jī)任務(wù)

對(duì)衛(wèi)星進(jìn)行測(cè)距5

GPS定位原理－1接收機(jī)對(duì)跟蹤的每一顆衛(wèi)星進(jìn)行測(cè)距地心SiPijPj

riRjRj

=ri

+Pij有關(guān)各觀測(cè)量及已知數(shù)據(jù)如下：r—為已知的衛(wèi)地矢量P—為觀測(cè)量（偽距）R—為未知的測(cè)站點(diǎn)位矢量距離測(cè)定原理XllVl

Xl

lllXllVlXllllllllVVVllVlllXlX距離測(cè)定原理XllVlXllllVll距離測(cè)定原理XllVlXllllllllVVVllVlllXlX距離

=傳播時(shí)間

x光速距離測(cè)定原理我們必定在以

R1為半徑的球面的某個(gè)點(diǎn)上R1

點(diǎn)位測(cè)定原理

2個(gè)球面相交成一個(gè)圓弧點(diǎn)位被限制在一曲線上R1R2

點(diǎn)位測(cè)定原理

3個(gè)球面相交成一個(gè)點(diǎn)3個(gè)距離段可以確定緯度，經(jīng)度，和高程點(diǎn)的空間位置被確定R1R2R3

點(diǎn)位測(cè)定原理

GPS定位原理－2－－單點(diǎn)定位結(jié)果的獲取單點(diǎn)定位解可以理解為一個(gè)后方交會(huì)問(wèn)題衛(wèi)星充當(dāng)軌道上運(yùn)動(dòng)的控制點(diǎn)，觀測(cè)值為測(cè)站至衛(wèi)星的偽距（由時(shí)間延遲值推算得到）由于接收機(jī)時(shí)鐘與衛(wèi)星鐘存在同步誤差所以要同步觀測(cè)4顆衛(wèi)星，解算四個(gè)未知參數(shù)：緯度

,經(jīng)度

,高程h,鐘差t南方測(cè)繪NGS9600測(cè)地型單頻靜態(tài)GPS接收機(jī)

§8.3GPS定位的基本原理

根據(jù)測(cè)距原理，GPS定位方式分為偽距定位、載波相位測(cè)量定位、GPS差分定位。根據(jù)待定點(diǎn)位的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)分為：靜態(tài)定位和動(dòng)態(tài)定位?！?.3.1衛(wèi)星信號(hào)載波、測(cè)距碼(C/A碼和P碼)、數(shù)據(jù)碼(導(dǎo)航電文或稱D碼)，在同一個(gè)原子鐘頻率f0=10.23MHz下產(chǎn)生。(1)載波信號(hào)載波信號(hào)頻率用無(wú)線電波段的兩種不同頻率電磁波。L1載波：f1=154×f0=1575.42MHz，λ1=19.03cmL2載波：f2=120×f0=1227.60MHz，λ2=24.42cm載波L1上調(diào)制有C/A碼、P碼和數(shù)據(jù)碼，載波L2上只調(diào)制有P碼和數(shù)據(jù)碼。測(cè)距碼由0，1組成的二進(jìn)制編碼。一位二進(jìn)制數(shù)——比特(bit)，每秒鐘傳輸比特?cái)?shù)稱為數(shù)碼率。衛(wèi)星的兩種測(cè)距碼C/A碼和P碼屬于偽隨機(jī)碼，具有良好的自相關(guān)特性和周期性，容易復(fù)制。測(cè)距碼測(cè)距原理衛(wèi)星時(shí)鐘控制發(fā)射某一結(jié)構(gòu)測(cè)距碼，經(jīng)Δt時(shí)間傳播后到達(dá)GPS接收機(jī)；GPS接收機(jī)產(chǎn)生結(jié)構(gòu)相同的測(cè)距碼——復(fù)制碼復(fù)制碼延遲時(shí)間τ后與接收的衛(wèi)星測(cè)距碼比較，調(diào)整延遲時(shí)間τ使兩個(gè)測(cè)距碼完全對(duì)齊復(fù)制碼延遲時(shí)間τ=Δt。C/A碼碼元寬度對(duì)應(yīng)的距離值293.1m，衛(wèi)星與接收機(jī)測(cè)距碼對(duì)齊精度1/100，測(cè)距精度2.9m；P碼碼元寬度對(duì)應(yīng)距離29.3m，衛(wèi)星與接收機(jī)測(cè)距碼對(duì)齊精度1/100，測(cè)距精度0.29m。P碼測(cè)距精度高于C/A碼10倍，C/A碼為粗碼，P碼為精碼。P碼受美國(guó)軍方控制，一般用戶只能用C/A碼測(cè)距。(2)數(shù)據(jù)碼導(dǎo)航電文，也稱為D碼，包含了衛(wèi)星星歷、衛(wèi)星工作狀態(tài)、時(shí)間系統(tǒng)、衛(wèi)星時(shí)鐘運(yùn)行狀態(tài)、軌道攝動(dòng)改正、大氣折射改正由C/A碼捕獲P碼的信息。導(dǎo)航電文是二進(jìn)制碼，依規(guī)定的格式按幀發(fā)射，每幀電文的長(zhǎng)度為1500bit，播送速率為50bit/s。§8.3.2偽距定位單點(diǎn)定位和多點(diǎn)定位。單點(diǎn)定位——GPS接收機(jī)安置在測(cè)點(diǎn)上鎖定4顆以上的衛(wèi)星，將接收到的衛(wèi)星測(cè)距碼與接收機(jī)產(chǎn)生的復(fù)制碼對(duì)齊測(cè)量與鎖定衛(wèi)星測(cè)距碼到接收機(jī)的傳播時(shí)間Δti求出衛(wèi)星至接收機(jī)的偽距，從鎖定衛(wèi)星廣播星歷獲取衛(wèi)星的空間坐標(biāo)，用距離交會(huì)原理解算出天線所在點(diǎn)的三維坐標(biāo)。偽距觀測(cè)方程有4個(gè)未知數(shù)，鎖定4顆衛(wèi)星時(shí)方程有唯一解偽距觀測(cè)方程沒(méi)有考慮大氣電離層和對(duì)流層折射誤差、星歷誤差影響，單點(diǎn)定位精度不高。C/A碼定位的精度為25m，P碼定位的精度為10m。多點(diǎn)定位——多臺(tái)GPS接收機(jī)(2~3臺(tái))安置在不同測(cè)點(diǎn)上，同時(shí)鎖定相同衛(wèi)星進(jìn)行偽距測(cè)量，大氣電離層和對(duì)流層折射誤差、星歷誤差的影響基本相同，計(jì)算各測(cè)點(diǎn)間的坐標(biāo)差(Δx,Δy,Δz)時(shí)，可消除上述誤差影響，使測(cè)點(diǎn)之間的點(diǎn)位相對(duì)精度大大提高。

§8.3.3載波相位定位載波L1，L2的頻率比測(cè)距碼(C/A碼和P碼)頻率高，波長(zhǎng)比測(cè)距碼短很多,λ1=19.03cm,λ2=24.42cm。使用載波L1或L2作測(cè)距信號(hào)，將衛(wèi)星傳播到接收機(jī)天線的余弦載波信號(hào)與接收機(jī)基準(zhǔn)信號(hào)比相求出相位延遲計(jì)算偽距，可獲得很高的測(cè)距精度。如果測(cè)量L1載波相位移誤差為1/100，偽距測(cè)量精度可達(dá)19.03cm/100=1.9mm。(2)載波相位相對(duì)定位用兩臺(tái)GPS接收機(jī)，分別安置在兩測(cè)點(diǎn)，兩測(cè)點(diǎn)的連線——基線。同步接收衛(wèi)星信號(hào)，用相同衛(wèi)星相位觀測(cè)值的線性組合解算基線向量在WGS-84坐標(biāo)系中的坐標(biāo)增量(Δx,Δy,Δz)，確定它們的相對(duì)位置。若一個(gè)測(cè)點(diǎn)坐標(biāo)已知，就可推算出另一個(gè)測(cè)點(diǎn)坐標(biāo)。根據(jù)相位觀測(cè)的線性組合形式，載波相位相對(duì)定位——單差法、雙差法和三差法。介紹前兩種?！?.3.4實(shí)時(shí)差分定位在已知坐標(biāo)點(diǎn)上安置一臺(tái)GPS接收機(jī)——基準(zhǔn)站用已知坐標(biāo)和衛(wèi)星星歷算出觀測(cè)值的校正值，通過(guò)無(wú)線電通訊設(shè)備——數(shù)據(jù)鏈，將校正值發(fā)送給運(yùn)動(dòng)中的GPS接收機(jī)——移動(dòng)站移動(dòng)站用接收到的校正值對(duì)自身GPS觀測(cè)值進(jìn)行改正，消除衛(wèi)星鐘差、接收機(jī)鐘差、大氣電離層和對(duì)流層折射誤差。應(yīng)用帶實(shí)時(shí)差分功能的GPS接收機(jī)才能夠進(jìn)行。南方測(cè)繪靈銳S82雙頻藍(lán)牙通訊RTKGPS接收機(jī)§8.4GPS測(cè)量的實(shí)施方案設(shè)計(jì)、外業(yè)觀測(cè)和內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理。《全球定位系統(tǒng)城市測(cè)量技術(shù)規(guī)程》(1)精度指標(biāo)使用載波相位靜態(tài)相對(duì)定位法，用兩臺(tái)或兩臺(tái)以上GPS接收機(jī)同時(shí)對(duì)一組衛(wèi)星進(jìn)行同步觀測(cè)。控制網(wǎng)精度指標(biāo)是以網(wǎng)中基線觀測(cè)誤差定義。mD=a+b×10-6Da——固定誤差，b——比例誤差，D——基線長(zhǎng)。(2)觀測(cè)要求同步觀測(cè)時(shí)，測(cè)站從開始接收衛(wèi)星信號(hào)到停止數(shù)據(jù)記錄——觀測(cè)時(shí)段，衛(wèi)星與接收機(jī)天線連線與水平面的夾角——衛(wèi)星高度角，點(diǎn)位圖形強(qiáng)度因子PDOP——一組衛(wèi)星與測(cè)站構(gòu)成的幾何圖形形狀與定位精度關(guān)系數(shù)PDOP與觀測(cè)衛(wèi)星高度角及觀測(cè)衛(wèi)星空間分布有關(guān)。觀測(cè)衛(wèi)星高度角越小，分布范圍越大，PDOP值越小。當(dāng)衛(wèi)星高度角設(shè)置為≥15°時(shí)，點(diǎn)位PDOP值不宜大于6。GPS接收機(jī)鎖定一組衛(wèi)星后，將自動(dòng)計(jì)算出PDOP值并顯示在屏幕上。

(3)網(wǎng)形要求GPS接收機(jī)觀測(cè)，不要求各站點(diǎn)間相互通視。網(wǎng)形設(shè)計(jì)，根據(jù)控制網(wǎng)用途、現(xiàn)有GPS接收機(jī)臺(tái)數(shù)分兩臺(tái)接收機(jī)同步觀測(cè)、多臺(tái)接收機(jī)同步觀測(cè)、多臺(tái)接收機(jī)異步觀測(cè)三種方案。介紹兩臺(tái)接收機(jī)同步觀測(cè)方案。1)靜態(tài)定位兩臺(tái)接收機(jī)輪流安置在每條基線端點(diǎn)同步觀測(cè)4顆衛(wèi)星1h左右，或同步觀測(cè)5顆衛(wèi)星20min左右。用于精度要求較高的控制網(wǎng)，如橋梁控制網(wǎng)或隧道控制網(wǎng)。2)快速靜態(tài)定位測(cè)區(qū)中部選一測(cè)點(diǎn)為基準(zhǔn)站安置一臺(tái)接收機(jī)，連續(xù)跟蹤觀測(cè)5顆以上衛(wèi)星；另一臺(tái)接收機(jī)依次到其余各點(diǎn)流動(dòng)設(shè)站觀測(cè)，不必保持對(duì)所測(cè)衛(wèi)星連續(xù)跟蹤，每點(diǎn)觀測(cè)1~2min。用于控制網(wǎng)加密和一般工程測(cè)量控制點(diǎn)選在——天空視野開闊、交通便利、遠(yuǎn)離高壓線、變電所及微波輻射干擾源的地點(diǎn)WGS-84坐標(biāo)系與測(cè)區(qū)坐標(biāo)系的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換至少有2個(gè)及以上的GPS控制網(wǎng)點(diǎn)與測(cè)區(qū)坐標(biāo)系的已知控制網(wǎng)點(diǎn)重合。坐標(biāo)轉(zhuǎn)換計(jì)算由GPS附帶數(shù)據(jù)軟件自動(dòng)完成?！?.5南方測(cè)繪靈銳S82雙頻GPSRTK操作簡(jiǎn)介靈銳S82GPSRTK——南方測(cè)繪2005年10月產(chǎn)品，標(biāo)準(zhǔn)配置——一個(gè)基準(zhǔn)站+一個(gè)移動(dòng)站，可根據(jù)需要購(gòu)買任意個(gè)移動(dòng)站?；鶞?zhǔn)站由主機(jī)、數(shù)傳電臺(tái)、發(fā)射天線與電瓶組成；每個(gè)移動(dòng)站的設(shè)備——一個(gè)主機(jī)與一個(gè)JETT手簿，移動(dòng)站電臺(tái)模塊放置在主機(jī)內(nèi)，通過(guò)主機(jī)頂部的數(shù)據(jù)鏈天線接發(fā)數(shù)據(jù)，手簿與接收機(jī)間通過(guò)內(nèi)置的藍(lán)牙卡進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊。技術(shù)參數(shù)獨(dú)立24通道，L1/L2雙頻跟蹤信號(hào)，靜態(tài)測(cè)量模式的平面精度5mm+1ppm，高程精度為10mm+2ppm，靜態(tài)作用距離≤80公里，靜態(tài)內(nèi)存32M；RTK測(cè)量模式平面精度——2cm+1ppm，高程精度為5cm+1ppm，數(shù)傳電臺(tái)的發(fā)射功率為25W/15W(H/L)。(3)基本操作靜態(tài)與動(dòng)態(tài)兩種工作模式等級(jí)控制測(cè)量選擇靜態(tài)模式，碎部點(diǎn)坐標(biāo)采集與工程放樣選擇動(dòng)態(tài)模式。靜態(tài)模式儀器采集的衛(wèi)星數(shù)據(jù)自動(dòng)存儲(chǔ)在主機(jī)內(nèi)的32MB閃存中，數(shù)據(jù)采集間隔設(shè)為1s時(shí)，連續(xù)采集時(shí)間可達(dá)40h。外業(yè)數(shù)據(jù)采集完后，數(shù)據(jù)線連接主機(jī)USB口與PC機(jī)USB口，操作Gpsadj軟件下載數(shù)據(jù)，在Gpsadj中完成基線向量解算與網(wǎng)平差，獲得測(cè)點(diǎn)坐標(biāo)。動(dòng)態(tài)模式在JETT手簿上操作南方測(cè)繪工程之星軟件完成。3)使用工程之星2.0進(jìn)行動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)采集操作簡(jiǎn)介基準(zhǔn)站安置在已知點(diǎn)，也可安置在測(cè)區(qū)范圍地勢(shì)較高的任意點(diǎn)連接好電纜，打開基準(zhǔn)站主機(jī)與數(shù)傳電臺(tái)電源，打開移動(dòng)站主機(jī)與JETT電源，量取基準(zhǔn)站和移動(dòng)站的儀器高。雙擊“工程之星2.0”桌面圖標(biāo)，打開工程之星，執(zhí)行下拉菜單“工具/其它/查看衛(wèi)星圖”命令，觀看當(dāng)前接收到的衛(wèi)星狀態(tài)。

儀器開機(jī)后，數(shù)傳電臺(tái)頻道設(shè)置、移動(dòng)站與手簿間藍(lán)牙通訊及衛(wèi)星搜索與鎖定均由工程之星自動(dòng)完成，無(wú)須用戶干預(yù)。當(dāng)有4顆及以上數(shù)量的衛(wèi)星信號(hào)時(shí)，能很快進(jìn)入“固定解”狀態(tài)，顯示三維坐標(biāo)為移動(dòng)站在前次測(cè)量時(shí)所設(shè)坐標(biāo)系。

固定解數(shù)據(jù)鏈信號(hào)①新建工程執(zhí)行“工程/新建工程”命令，按提示輸入新建工程名、選擇橢球參數(shù)與高斯投影參數(shù)，在“\SystemCF\Jobs\”路徑下建立“051124”文件夾，用以保存本次新建工程051124的全部數(shù)據(jù)。②校正GPS所測(cè)坐標(biāo)是WGS-84坐標(biāo)，要將其變換為用戶坐標(biāo)系的坐標(biāo)，坐標(biāo)測(cè)量前應(yīng)先求坐標(biāo)變換參數(shù)。執(zhí)行“工具/校正向?qū)А泵?，按屏幕提示即可完成校正操作，?點(diǎn)、2點(diǎn)和3點(diǎn)校正法，最好選擇3點(diǎn)校正法，為提高校正的精度，3個(gè)已知坐標(biāo)點(diǎn)應(yīng)均勻分布在測(cè)區(qū)外圍。③

野外數(shù)據(jù)采集移動(dòng)站安置在需要采集的碎部點(diǎn)上，狀態(tài)為“固定解”，HRMS與VRMS的值較小時(shí)按鍵，輸入點(diǎn)名、移動(dòng)站天線高與點(diǎn)編碼，點(diǎn)擊“確定”按鈕將圖示坐標(biāo)存入“\SystemCF\Jobs\051124\data\051124.RTK”文件④野外采集數(shù)據(jù)的坐標(biāo)變換與輸出采集的碎部點(diǎn)坐標(biāo)數(shù)據(jù)以經(jīng)緯度數(shù)據(jù)格式保存在051124.RTK文件中，應(yīng)執(zhí)行下拉菜單“工具/數(shù)據(jù)后處理”命令，將其輸出為.dat文件格式，將轉(zhuǎn)換后的坐標(biāo)保存在qh-506.dat文件中，qh-506.dat不能用于CASS的展點(diǎn)操作。

執(zhí)行“工程/文件輸出”命令，在數(shù)據(jù)格式下拉列表框中選擇數(shù)據(jù)格式“點(diǎn)名,編碼,y,x,H”，點(diǎn)擊“源文件”按鈕，在彈出對(duì)話框中選擇qh-506.dat文件；點(diǎn)擊“目標(biāo)文件”按鈕，在彈出對(duì)話框鍵入文件名qh-506x.dat作為保存輸出數(shù)據(jù)的文件，點(diǎn)擊“轉(zhuǎn)換”按鈕，完成數(shù)據(jù)文件輸出。⑤坐標(biāo)數(shù)據(jù)文件復(fù)制到PC機(jī)用串口線連接好JETT手簿COM口與PC機(jī)COM口，在PC機(jī)上雙擊同步軟件MicrosoftActiveSync桌面圖標(biāo)在JETT手簿上雙擊“連接PC機(jī)”桌面圖標(biāo)連接MicrosoftActiveSync，致力測(cè)繪數(shù)字化第7章全球定位系統(tǒng)（GPS）定位原理簡(jiǎn)介

GPS作業(yè)原理－－GPS定位的誤差源8GPS定位原理與GPS衛(wèi)星有關(guān)的因素SA技術(shù)人為的降低廣播星歷精度（ε技術(shù)）衛(wèi)星星歷誤差衛(wèi)星鐘差衛(wèi)星信號(hào)發(fā)射天線相位中心偏差與傳播途徑有關(guān)的因素電離層延遲對(duì)流層延遲多路徑效應(yīng)與接收機(jī)有關(guān)的因素接收機(jī)鐘差接收機(jī)天線相位中心誤差接收機(jī)軟件和硬件造成的誤差－－距離觀測(cè)值的計(jì)算8GPS定位原理接收機(jī)至衛(wèi)星的距離借助于衛(wèi)星發(fā)射的碼信號(hào)量測(cè)并計(jì)算得到的接收機(jī)本身按同一公式復(fù)制碼信號(hào)比較本機(jī)碼信號(hào)及到達(dá)的碼信號(hào)確定傳播延遲的時(shí)間t傳播延遲時(shí)間乘以光速就是距離觀測(cè)值=C?t衛(wèi)星鐘調(diào)制的碼信號(hào)接收機(jī)時(shí)鐘復(fù)制的碼信號(hào)tt9GPS測(cè)量－－采用載波相位觀測(cè)值發(fā)自衛(wèi)星的電磁波信號(hào)：信號(hào)量測(cè)精度優(yōu)于波長(zhǎng)的1/100載波波長(zhǎng)（L1=19cm,L2=24cm)比C/A碼波長(zhǎng)(C/A=293m)短得多所以，GPS測(cè)量采用載波相位觀測(cè)值可以獲得比偽距（C/A碼或P碼）定位高得多的成果精度L1載波L2載波C/A碼P-碼

p=29.3

m

L2=24

cm

L1=19c

m

C/A=293

m

9GPS測(cè)量可以消去衛(wèi)星鐘的系統(tǒng)偏差可以消去接收機(jī)時(shí)鐘的誤差PikPljPijPjPlkPkSlSi可以消去軌道（星歷）誤差的影響可以削弱大氣折射對(duì)觀測(cè)值的影響

－－組成星際站際兩次差分觀測(cè)值偽距差分這是應(yīng)用最廣的一種差分。在基準(zhǔn)站上，觀測(cè)所有衛(wèi)星，根據(jù)基準(zhǔn)站已知坐標(biāo)和各衛(wèi)星的坐標(biāo)，求出每顆衛(wèi)星每一時(shí)刻到基準(zhǔn)站的真實(shí)距離。再與測(cè)得的偽距比較，得出偽距改正數(shù)，將其傳輸至用戶接收機(jī)，提高定位精度。這種差分，能得到米級(jí)定位精度，如沿海廣泛使用的“信標(biāo)差分”載波相位差分載波相位差分技術(shù)又稱RTK（RealTimeKinematic）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。即是將基準(zhǔn)站采集的載波相位發(fā)給用戶接收機(jī)，進(jìn)行求差解算坐標(biāo)。載波相位差分可使定位精度達(dá)到厘米級(jí)。大量應(yīng)用于動(dòng)態(tài)需要高精度位置的領(lǐng)域。GPS相對(duì)定位原理

利用GPS進(jìn)行絕對(duì)定位時(shí)，定位精度受衛(wèi)星軌道誤差、鐘差及信號(hào)傳播誤差等因素影響，盡管其中的一些系統(tǒng)誤差，可以通過(guò)模型加以消除，但殘差仍不可忽視。實(shí)踐表明，目前靜態(tài)絕對(duì)定位精度為米級(jí)，動(dòng)態(tài)絕對(duì)定位精度僅為10-40m。

GPS相對(duì)定位也叫差分GPS定位，是目前GPS定位中精度最高的一種，廣泛用于大地測(cè)量、精密工程測(cè)量、地球動(dòng)力學(xué)研究和精密導(dǎo)航。

定義：確定進(jìn)行同步觀測(cè)的接收機(jī)之間相對(duì)位置的定位方法，稱為相對(duì)定位。優(yōu)點(diǎn)：精度高缺點(diǎn)：多臺(tái)接收共同作業(yè)，作業(yè)相對(duì)復(fù)雜應(yīng)用：高精度測(cè)量定位動(dòng)態(tài)相對(duì)定位用一臺(tái)接收機(jī)安置在基準(zhǔn)站上固定不動(dòng)，另一臺(tái)接收機(jī)安置在運(yùn)動(dòng)載體上，兩臺(tái)接收機(jī)同步觀測(cè)相同衛(wèi)星，以確定運(yùn)動(dòng)點(diǎn)相對(duì)基準(zhǔn)站的實(shí)時(shí)位置。動(dòng)態(tài)相對(duì)定位根據(jù)采用的觀測(cè)量不同，分為以測(cè)碼偽距為觀測(cè)量的動(dòng)態(tài)相對(duì)定位和以測(cè)相偽距為觀測(cè)量的動(dòng)態(tài)相對(duì)定位。測(cè)碼偽距動(dòng)態(tài)相對(duì)定位，目前實(shí)時(shí)定位精度為米級(jí)。以相對(duì)定位原理為基礎(chǔ)的實(shí)時(shí)差分GPS可有效減弱衛(wèi)星軌道誤差、鐘差、大氣折射誤差以及SA政策影響，定位精度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于測(cè)碼偽距動(dòng)態(tài)絕對(duì)定位。

常規(guī)GPS的測(cè)量方法，如靜態(tài)、快速靜態(tài)、動(dòng)態(tài)測(cè)量都需要事后進(jìn)行解算才能獲得厘米級(jí)的精度，而RTK是能夠在野外實(shí)時(shí)得到厘米級(jí)定位精度的測(cè)量方法，它采用了載波相位動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)差分(Real-timekinematic)方法，是GPS應(yīng)用的重大里程碑，它的出現(xiàn)為工程放樣、地形測(cè)圖，各種控制測(cè)量帶來(lái)了新曙光，極大地提高了外業(yè)作業(yè)效率。RTK定位時(shí)要求基準(zhǔn)站接收機(jī)實(shí)時(shí)地把觀測(cè)數(shù)據(jù)(偽距觀測(cè)值，相位觀測(cè)值)及已知數(shù)據(jù)傳輸給流動(dòng)站接收機(jī)。

什么是RTK技術(shù)發(fā)射電臺(tái)GPS主機(jī)基準(zhǔn)站移動(dòng)站GPS主機(jī)RTK測(cè)量原理圖采集器接收電臺(tái)RTK(RealTimekinematic)概念

RTK流動(dòng)站基準(zhǔn)站基準(zhǔn)站電臺(tái)

兩個(gè)關(guān)鍵因素一.整周模糊度的解算，即OEM板的工作性能問(wèn)題。二.數(shù)據(jù)的傳輸技術(shù)即通訊方式的可靠性問(wèn)題。數(shù)據(jù)的通訊方式?jīng)Q定了RTK系統(tǒng)的作用距離和工作穩(wěn)定性，現(xiàn)有的通訊方式有:1.數(shù)傳電臺(tái)

2.網(wǎng)絡(luò)通訊數(shù)傳電臺(tái)數(shù)據(jù)質(zhì)量高，但有距離限制。電臺(tái)的能力強(qiáng)弱可以直接影響到RTK的測(cè)量效果。GSM電臺(tái)

借助GSM通訊網(wǎng)絡(luò)，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸，相當(dāng)于移動(dòng)電話。優(yōu)點(diǎn)：實(shí)時(shí)性非常好數(shù)據(jù)鏈傳輸距離沒(méi)有限制由于采用數(shù)字通信，抗干擾能力特強(qiáng)。缺點(diǎn):費(fèi)用高只能一對(duì)一,不能多臺(tái)同時(shí)作業(yè)GPRS/CDMA數(shù)據(jù)鏈GPRS/CDMA是一種新型的分組數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)，是GSM網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的延伸和升級(jí)采用IP數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，可在移動(dòng)狀態(tài)下進(jìn)行高速數(shù)據(jù)傳輸，最高速率可達(dá)到170Kb/sGPRS/CDMA電臺(tái)替代了傳統(tǒng)模式的電臺(tái)，作用距離無(wú)限延長(zhǎng)，任何地點(diǎn)均可享受對(duì)等的RTK基站數(shù)據(jù)服務(wù)。GPRS系統(tǒng)的第一種模式RTK基準(zhǔn)站電腦（寬帶或ADSL）移動(dòng)站移動(dòng)站移動(dòng)站移動(dòng)站GPRS系統(tǒng)的第二種模式GPRSRTK基準(zhǔn)站GPRS服務(wù)器移動(dòng)站移動(dòng)站移動(dòng)站移動(dòng)站網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)--CORS什么是CORS連續(xù)運(yùn)行參考站系統(tǒng)可以定義為一個(gè)或若干個(gè)固定的、連續(xù)運(yùn)行的GPS參考站，利用現(xiàn)代計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)通信和互聯(lián)網(wǎng)(LAN／WAN)技術(shù)組成的網(wǎng)絡(luò)，實(shí)時(shí)地向不同類型、不同需求、不同層次的用戶自動(dòng)地提供經(jīng)過(guò)檢驗(yàn)的不同類型的GPS觀測(cè)值(載波相位，偽距)，各種改正數(shù)、狀態(tài)信息，以及其他有關(guān)GPS服務(wù)項(xiàng)目的系統(tǒng)。

由于傳統(tǒng)的RTK技術(shù)需要有測(cè)區(qū)附的控制點(diǎn)的點(diǎn)位數(shù)據(jù).針對(duì)當(dāng)前項(xiàng)目需要架設(shè)基準(zhǔn)站.以及考慮到初使化時(shí)間,改正模型等各方面的因素,基于網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)建立的CORS系統(tǒng)對(duì)于大中城市的基礎(chǔ)測(cè)繪來(lái)說(shuō)是實(shí)用且經(jīng)濟(jì)的.CORS分類

單基站系統(tǒng):就是只有一個(gè)連續(xù)運(yùn)行站。類似于普通的RTK,只不過(guò)基準(zhǔn)站由一個(gè)連續(xù)運(yùn)行的基準(zhǔn)站代替，基準(zhǔn)站上有一個(gè)控制軟件實(shí)時(shí)監(jiān)控衛(wèi)星的狀態(tài)，存儲(chǔ)和發(fā)送相關(guān)數(shù)據(jù)。多基站系統(tǒng)：分布在一定區(qū)域內(nèi)的多臺(tái)連續(xù)觀測(cè)站，每一個(gè)觀測(cè)站都是一個(gè)單基站，同時(shí)每一個(gè)單基站還有一個(gè)中央控制計(jì)算機(jī)控制。目前國(guó)產(chǎn)品牌中只有南方擁有這套軟件。多參考站技術(shù)最初的網(wǎng)絡(luò)RTK是利用分布較為均勻的連續(xù)運(yùn)行參考站(CORS)進(jìn)行單站控制，用戶站從一個(gè)參考站的有效精度范圍進(jìn)入另一個(gè)參考站的精度范圍，嚴(yán)格意義上講是多參考站常規(guī)RTK，如果要使基線精度優(yōu)于3厘米，需要在一個(gè)區(qū)域內(nèi)密集的布設(shè)參考站，站間距離應(yīng)小于30km。精度隨著基線的增長(zhǎng)而衰減，且分布不均勻，如果要求按一定精度覆蓋整個(gè)區(qū)域，需要架設(shè)較多的參考站。多參考站技術(shù)多參考站常規(guī)RTK模式雖然在一個(gè)較大范圍內(nèi)滿足了精度要求，但需要的投資也是巨大的，我們完全可以在一個(gè)較大的范圍內(nèi)均勻稀松的布設(shè)參考站，利用參考站網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)觀測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)覆蓋區(qū)域進(jìn)行系統(tǒng)誤差建模，然后對(duì)區(qū)域內(nèi)流動(dòng)用戶站觀測(cè)數(shù)據(jù)的系統(tǒng)誤差進(jìn)行估計(jì)，盡可能消除系統(tǒng)誤差影響，獲得厘米級(jí)實(shí)時(shí)定位結(jié)果，網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)的精度覆蓋范圍大大增大，且精度分布均勻。多參考站技術(shù)應(yīng)用多個(gè)參考站的觀測(cè)數(shù)據(jù)連續(xù)監(jiān)測(cè)多參考站的聯(lián)合數(shù)據(jù)系統(tǒng)誤差改正模型:電離層對(duì)流層衛(wèi)星軌道誤差多路徑在每一個(gè)用戶的指定地點(diǎn)建立唯一的虛擬參考站向用戶發(fā)送RTCM或CMR+格式差分?jǐn)?shù)據(jù)虛擬參考站方式圖解GPS測(cè)量中常用的幾個(gè)坐標(biāo)系統(tǒng)1)WGS-84坐標(biāo)系是目前GPS所采用的坐標(biāo)系統(tǒng)，GPS所發(fā)布的星歷參數(shù)就是基于此坐標(biāo)系統(tǒng)的。2)1954年北京坐標(biāo)系是我國(guó)目前廣泛采用的大地測(cè)量坐標(biāo)系。該坐標(biāo)系源自于原蘇聯(lián)采用過(guò)的1942年普爾科夫坐標(biāo)系。3）1980年西安大地坐標(biāo)系1.WGS-84

WGS-84坐標(biāo)是GPS所采用的坐標(biāo)系統(tǒng)，GPS發(fā)布的星歷參數(shù)是基于此坐標(biāo)系的WGS-84的橢球參數(shù)：

長(zhǎng)半軸:a=6378137m

扁率:1/f=298.2572235632.北京-54

北京-54坐標(biāo)是目前我國(guó)使用比較廣泛的大地測(cè)量坐標(biāo)系，參考橢球是克拉索夫斯基橢球。其高程是以1956年黃海平均海水面為基準(zhǔn)。北京-54的橢