空間數(shù)據(jù)獲取之GPS

空間數(shù)據(jù)獲取技術(shù)之

GPS上海數(shù)慧系統(tǒng)技術(shù)有限公司徐春雷目錄傳統(tǒng)測量技術(shù)GPS技術(shù)應(yīng)用案例－手持GPS/GIS系統(tǒng)一、引言

為什么進(jìn)行測量測量的任務(wù)是什么二、目前常見的空間數(shù)據(jù)獲取技術(shù)傳統(tǒng)的測量技術(shù)（如經(jīng)緯儀、水準(zhǔn)儀、全站儀等）航空(近景)攝影測量技術(shù)GPS技術(shù)遙感技術(shù)……三、傳統(tǒng)測量的一般原理坐標(biāo)系

WGS－84坐標(biāo)系西安84坐標(biāo)系北京54坐標(biāo)系……

2.測量的一般原理2.1高程坐標(biāo)獲取的原理水準(zhǔn)測量原理圖大地水準(zhǔn)面的確定（1956年黃海平均海平面）在全國布置水準(zhǔn)控制網(wǎng)在水準(zhǔn)控制網(wǎng)上用水準(zhǔn)測量的方法就可得到每一點的高程坐標(biāo)坐標(biāo)原點的確定（如西安84坐標(biāo)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(chǔ)上通過導(dǎo)線測量的方法就可得到地面上任一點的X、Y坐標(biāo)2.2平面坐標(biāo)獲取的原理四、現(xiàn)代測量技術(shù)－GPS4.1.GPS的簡介4.1.1GPS簡介

GPS（GlobalPositioningSystem）系統(tǒng)是一項跨世紀(jì)的高新技術(shù)，是20世紀(jì)空間技術(shù)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(nèi)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(zhǔn)，加之其方便靈活、質(zhì)優(yōu)價廉的特點，使它從根本上解決了人類在地球上的導(dǎo)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10－15米。欲得到更高精度，可以通過差分來得到，差分后的精度可至厘米級。

GPS衛(wèi)星星座4.1.2GPS發(fā)展簡史1973年12月美國國防部批準(zhǔn)它的海陸空三軍聯(lián)合研制新一代衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)導(dǎo)航衛(wèi)星定時測距全球定位系統(tǒng)（NavigationSatelliteTimingandRangingGlobalPisitioningSystem），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BLOCKⅡ。衛(wèi)星設(shè)計壽命為7.5年。1988--1994年分布于六個軌道上的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BLOCKⅡR以逐步更新BLOCKⅡGPS系統(tǒng)，計劃發(fā)20余顆衛(wèi)星，設(shè)計壽命為10年。目前美國正在開發(fā)Ⅱ型GPS衛(wèi)星的第三代，即BLOCKⅡF型衛(wèi)星，第一顆ⅡF衛(wèi)星將于2002年發(fā)射。4.1.3GPS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(dǎo)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(shè)備部分－－指的是終端設(shè)備，如測量型GPS接收機(jī)、導(dǎo)航型GPS接收機(jī)。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(jī)天線間的距離觀測量為基礎(chǔ)，并根據(jù)衛(wèi)星瞬時坐標(biāo)，來確定用戶接收機(jī)天線所對應(yīng)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4.2.1GPS優(yōu)點全天候站間無需通視定位精度高可獲取三維坐標(biāo)……4.2.2GPS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(shù)4.3.1差分技術(shù)

什么是差分技術(shù)差分技術(shù)的種類4.3.2RTK（realtimekinematic）技術(shù)

什么是RTK技術(shù)

RTK系統(tǒng)的組成（GPS接收機(jī)、數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)、軟件系統(tǒng)）

4.4GPS的應(yīng)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、全天候、連續(xù)的、實時的三維定位、三維測速和時間基準(zhǔn)。其應(yīng)用前景具體體現(xiàn)以下五大方面：

GPS在導(dǎo)航方面的應(yīng)用（車載導(dǎo)航、物流配送等）

GPS測繪應(yīng)用

GPS精密工程測量和工程變形監(jiān)測方面的應(yīng)用

監(jiān)測地球大氣

GPS授時

GPS在地球動力學(xué)的應(yīng)用4.4測量數(shù)據(jù)如何進(jìn)入GIS系統(tǒng)測量模擬數(shù)據(jù)（如紙質(zhì)地圖）數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)（如DWG格式）數(shù)字化所需格式（如shp、coverage等）格式轉(zhuǎn)換GIS空間數(shù)據(jù)庫五、應(yīng)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(jìn)行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(zhuǎn)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：Wince

GIS平臺：Hmap

開發(fā)語言：EVC5.4.2GPS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(biāo)，要考慮電離層的影響、地球自轉(zhuǎn)等因素、進(jìn)行坐標(biāo)變換5.4.3GPRS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(jī)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(biāo)點的基準(zhǔn)站上裝一GPS，可以算出某一刻用v*t所得的距離和用兩點坐標(biāo)算出來的距離之間有一個差值，我們用這個差值作為改正數(shù)對觀測站進(jìn)行改