GPS應(yīng)用教學(xué)課件

第十章GPS應(yīng)用GPS測(cè)量原理及應(yīng)用

GPS定位技術(shù)在測(cè)量領(lǐng)域主要應(yīng)用于：大地測(cè)量、地球動(dòng)力學(xué)的研究、精密工程測(cè)量、工程變形監(jiān)測(cè)、地籍測(cè)量、海洋測(cè)量等。

在導(dǎo)航學(xué)中的應(yīng)用主要包括：車輛、船只和飛機(jī)的精密導(dǎo)航、測(cè)速、運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的監(jiān)控與管理。除此之外，在導(dǎo)彈制導(dǎo)、衛(wèi)星定軌、氣象學(xué)、大氣物理學(xué)的研究領(lǐng)域都有廣闊的應(yīng)用前景。本章僅就GPS定位技術(shù)在測(cè)量學(xué)和導(dǎo)航學(xué)領(lǐng)域的若干典型情況作一簡(jiǎn)要介紹，說明定位技術(shù)應(yīng)用的現(xiàn)狀和前景。

10.1GPS在大地控制測(cè)量中的應(yīng)用GPS測(cè)量原理及應(yīng)用

10.1.1概述

GPS定位技術(shù)以其精度高、速度快、費(fèi)用省、操作簡(jiǎn)便等優(yōu)良特性被廣泛應(yīng)用于大地控制測(cè)量中可以說GPS定位技術(shù)已完全取代了常規(guī)測(cè)角、測(cè)距手段建立大地控制網(wǎng)的方法。我們一般將應(yīng)用GPS衛(wèi)星定位技術(shù)建立的控制網(wǎng)叫GPS網(wǎng)。大致可以將GPS網(wǎng)分為兩大類：1.全球或全國(guó)性的高精度GPS網(wǎng)2.區(qū)域性的GPS網(wǎng)

下面分別就上述兩大類GPS網(wǎng)作一具體闡述。GPS測(cè)量原理及應(yīng)用

區(qū)域GPS網(wǎng)是指國(guó)家C、D、E級(jí)GPS網(wǎng)或?qū)楣こ添?xiàng)目布測(cè)的工程GPS網(wǎng)。這類網(wǎng)的的特點(diǎn):是控制區(qū)域有限（或一個(gè)市或一個(gè)地區(qū)）；邊長(zhǎng)短（一般從幾百米到20km）；觀測(cè)時(shí)間短（從快速靜態(tài)定位的幾分鐘至一兩個(gè)小時(shí)）。由于GPS定位的高精度、快速度、省費(fèi)用等優(yōu)點(diǎn)，建立區(qū)域大地控制網(wǎng)的手段我國(guó)已基本被GPS技術(shù)所取代。就其作用而言分為:1、建立新的地面控制網(wǎng)

2、檢核和改善已有地面網(wǎng)

3、對(duì)已有的地面網(wǎng)進(jìn)行加密

4、擬合區(qū)域大地水準(zhǔn)面。10.1.3區(qū)域性GPS大地控制網(wǎng)GPS測(cè)量原理及應(yīng)用

為研究用GPS來(lái)建立精密工程控制網(wǎng)的可行性,首先看一下對(duì)同樣的一個(gè)網(wǎng)，常規(guī)測(cè)量與GPS測(cè)量?jī)烧叩倪呴L(zhǎng)較差值，見下表（10-1）

邊名

SGPSmmSME5000mmΔSmm2-3

466244.1

466244.3

-0.2

2-4

652860.9

652861.4

-0.5

4-5

642664.7

642664.3

+0.4

2-5

748678.5

748678.8

-0.3

1-5

1313474.2

1313470.5

-0.3

1-4

1178112.5

1178112.4

+0.1

3-5

359343.8359344.0

-0.2

1-2

582651.0582650.7

+0.3

3-4

359894.2359893.7

+0.5

10.2GPS在精密工程測(cè)量及變形監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用10.2.1GPS用于建立精密工程控制網(wǎng)的可行性GPS測(cè)量原理及應(yīng)用

點(diǎn)號(hào)平面坐標(biāo)GPS(m)平面坐標(biāo)ME5000+T3(m)差值σ（mm）4x=1417.2750y=812.93881417.2747812.9388+0.30.03x=1092.8954y=968.828910.92.8957968.8289-0.30.02x=1189.8049y=1424.89041189.80441424.8908+0.5-0.41x=1337.9964y=1988.38081337.99671988.3807-0.3+0.15x=774.7064y=801.8232774.7066801.8229-0.2+0.3表10-2GPS網(wǎng)與邊角網(wǎng)點(diǎn)位坐標(biāo)比較表GPS測(cè)量原理及應(yīng)用

5小時(shí)2小時(shí)1小時(shí)位移分量中誤差Mσx

±0.36mm0.54mm±0.91mm位移分量中誤差Mσ0.37mm±0.64mm±0.78mm位移分量誤差≤0.37mm89%61%48%位移分量誤差≤0.5mm100%94%72%位移分量誤差≤2.0mm100%98%最大誤差0.7mm1.7mm2.4mm表10-3邊長(zhǎng)監(jiān)測(cè)測(cè)試結(jié)果表工程變形監(jiān)測(cè)通常要達(dá)到毫米級(jí)或亞毫米級(jí)的精度，而監(jiān)測(cè)的邊長(zhǎng)一般為300~1000m。在這樣短的邊長(zhǎng)上，GPS能否達(dá)到上述精度呢？通過做模擬試驗(yàn)，可得結(jié)果列于下表：10.2.2GPS用于工程變形監(jiān)測(cè)的可行性（1/2）GPS測(cè)量原理及應(yīng)用

從表10-3可看出，若用一個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)來(lái)進(jìn)行變形監(jiān)測(cè)，利用5小時(shí)GPS觀測(cè)值求出監(jiān)測(cè)點(diǎn)平面位移分量中誤差約為±0.4mm；利用2小時(shí)GPS觀測(cè)值求出監(jiān)測(cè)點(diǎn)平面位移分量中誤差約為±0.6mm，利用1小時(shí)GPS觀測(cè)值求出監(jiān)測(cè)點(diǎn)平面位移分量中誤差約為±1.0mm。若利用兩個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)，其監(jiān)測(cè)精度可進(jìn)一步提高。測(cè)試結(jié)果表明，只要采取一定的措施，利用GPS技術(shù)進(jìn)行各種工程變形監(jiān)測(cè)是可行的。10.2.2GPS用于工程變形監(jiān)測(cè)的可行性(2/2)GPS測(cè)量原理及應(yīng)用

隔河巖大壩外觀變形GPS自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)于1998年3月投入運(yùn)行，系統(tǒng)由數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)處理三大部分組成。

10.2.3隔河巖水庫(kù)大壩外觀變形GPS自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（1/3）GPS測(cè)量原理及應(yīng)用

10.2.3隔河巖水庫(kù)大壩外觀變形GPS自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（3/3）3.GPS數(shù)據(jù)處理、分析和管理

整個(gè)系統(tǒng)七臺(tái)GPS接收機(jī)，在一年365天中，需連續(xù)觀測(cè)，并實(shí)時(shí)將觀測(cè)資料傳輸?shù)娇刂浦行?，進(jìn)行處理、分析、貯存。系統(tǒng)反應(yīng)時(shí)間小于10分鐘（即從每臺(tái)GPS接收機(jī)傳輸數(shù)據(jù)開始，至處理、分析、變形顯示為止，所需總的時(shí)間小于10分鐘）。GPS測(cè)量原理及應(yīng)用

10.2.5GPS在機(jī)場(chǎng)軸線定位中的應(yīng)用

機(jī)場(chǎng)跑道中心軸線方位的精度，按機(jī)場(chǎng)等級(jí)不同而不同，最高精度應(yīng)低于±1″，最低也應(yīng)優(yōu)于±6″。自1992年開始，國(guó)內(nèi)各城市建立的新機(jī)場(chǎng)，其跑道的定向都已采用GPS來(lái)施測(cè)，在施測(cè)時(shí)應(yīng)注意：（1）當(dāng)方位精度要求±1″時(shí)，GPS基線解算一定要用精密軟件。（2）當(dāng)要求提供大地方位角時(shí)，要顧及平面子午線收斂角和方向改化的影響；當(dāng)要求提供天文方位角時(shí)，還要顧及垂線偏差的影響。近年來(lái)，GPS還普遍用于電子加速器的工程施工控制測(cè)量，大橋施工控制網(wǎng)建立，海上勘探平臺(tái)沉降監(jiān)測(cè)，大橋墩動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)形變監(jiān)測(cè)，高層建筑實(shí)時(shí)變形監(jiān)測(cè)等。

GPS測(cè)量原理及應(yīng)用

10.3GPS在航空攝影測(cè)量中的應(yīng)用攝影測(cè)量是利用攝影所得的像片上，研究和確定被攝物體形狀、大小、位置、屬性相互關(guān)系的一種技術(shù)。模擬攝影測(cè)量解析攝影測(cè)量數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量GPS測(cè)量原理及應(yīng)用

10.3GPS在航空攝影測(cè)量中的應(yīng)用10.3.2GPS應(yīng)用于空中三角測(cè)量的可行性像片的6個(gè)外方位元素，GPS用于空中三角測(cè)量的實(shí)質(zhì)在于利用機(jī)載GPS測(cè)定的天線相位中心位置間接地確定攝站坐標(biāo)。GPS攝影機(jī)位置的坐標(biāo)在區(qū)域網(wǎng)聯(lián)合平差中十分有效，使其中等精度的GPS能滿足航攝測(cè)圖的規(guī)范要求。GPS定位的精度是完全可以達(dá)到的，而且由于GPS確定每個(gè)攝站位置均相當(dāng)于一個(gè)控制點(diǎn)，因而可以減少地面控制點(diǎn)到最低限度，直至完全取消地面控制。由于攝站坐標(biāo)的加入，大大增加了圖形強(qiáng)度，使空中三角測(cè)量加密的精度有所提高。GPS測(cè)量原理及應(yīng)用

10.3GPS在航空攝影測(cè)量中的應(yīng)用10.3.3機(jī)載GPS天線相位中心位置的確定在GPS輔助空中三角測(cè)量中機(jī)載GPS天線相位中心位置的確定可分為三步，首先確定各GPS歷元的機(jī)載GPS天線相位中心位置，然后再根據(jù)攝影機(jī)位置曝光時(shí)刻內(nèi)插得到曝光時(shí)刻載波相位的機(jī)載GPS天線相位中心位置，最后還需將GPS定位成果轉(zhuǎn)換到國(guó)家坐標(biāo)系內(nèi)。1、各GPS歷元的機(jī)載GPS天線相位中心位置的確定2、曝光時(shí)刻載波相位的機(jī)載GPS天線相位中心位置的內(nèi)插3、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換及高程基準(zhǔn)。GPS測(cè)量原理及應(yīng)用

10.3GPS在航空攝影測(cè)量中的應(yīng)用10.3.4機(jī)載GPS天線與攝影機(jī)偏心測(cè)量GPS天線一般安裝在飛機(jī)頂部，而航攝儀總是安裝在飛機(jī)的底部。在鎖定狀態(tài)下，GPS接收天線和航攝儀其間偏心距為一常數(shù)e，且在像方坐標(biāo)系中的三個(gè)分量（u，v，w）可以預(yù)先測(cè)定出來(lái)。偏心分量可以采用近景攝影測(cè)量法、經(jīng)緯儀測(cè)量法、平板玻璃直接投影法測(cè)定，這三種方法均以厘米級(jí)精度測(cè)定偏心分量。GPS測(cè)量原理及應(yīng)用

10.3GPS在航空攝影測(cè)量中的應(yīng)用10.3.6GPS輔助空中三角測(cè)量實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析GPS輔助空中三角測(cè)量的最大特點(diǎn)在于所需地面控制點(diǎn)數(shù)量很少，其精度滿足攝影測(cè)量要求，并且能減少航測(cè)外業(yè)工作量，縮短成圖周期，毫無(wú)疑問，GPS動(dòng)態(tài)定位技術(shù)會(huì)對(duì)空中三角測(cè)量產(chǎn)生巨大的影響，并將給攝影測(cè)量領(lǐng)域帶來(lái)一次小的技術(shù)革命。高精度GPS動(dòng)態(tài)定位的GPS航空攝影測(cè)量技術(shù)已日趨成熟。我國(guó)已在北京市、海南省、中越邊境等地區(qū)實(shí)施了GPS航空攝影測(cè)量，并在全國(guó)推廣。這一技術(shù)的推廣和應(yīng)用無(wú)疑會(huì)引出測(cè)繪業(yè)從技術(shù)手段到隊(duì)伍結(jié)構(gòu)的革命性變革，從而產(chǎn)生重大的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。GPS測(cè)量原理及應(yīng)用

線路勘測(cè)、管線測(cè)量及隧道貫通測(cè)量是鐵路、交通、輸電、通訊等工程建設(shè)中重要的工作。以往大多采用傳統(tǒng)的控制測(cè)量、工程測(cè)量方法進(jìn)行控制網(wǎng)建立及施測(cè)，由于該類測(cè)量控制網(wǎng)大多以狹長(zhǎng)形式布設(shè)，并且很多工程穿越山林，周圍已知控制點(diǎn)很少，使得傳統(tǒng)測(cè)量方法在網(wǎng)形式布設(shè)、誤差控制等多方面帶來(lái)很大問題。同時(shí)傳統(tǒng)方法作業(yè)時(shí)間也比較長(zhǎng)，直接影響了工程建設(shè)的正常進(jìn)展。自從將GPS技術(shù)引入該領(lǐng)域以來(lái)，使其測(cè)量效率及測(cè)量精度得到可喜的提高，本節(jié)將以幾個(gè)實(shí)例說明GPS技術(shù)在線路勘測(cè)及隧道貫通等測(cè)量中的應(yīng)用。10.4GPS在線路勘測(cè)及隧道貫通測(cè)量中的應(yīng)用10.4.1概述GPS測(cè)量原理及應(yīng)用

傳統(tǒng)的線路測(cè)量一般采用導(dǎo)線法，在初測(cè)階段沿設(shè)計(jì)線路布設(shè)初測(cè)導(dǎo)線。該導(dǎo)線既是各專業(yè)開展勘測(cè)的控制基礎(chǔ)，也是進(jìn)行地形測(cè)量的首級(jí)控制，所以要求相鄰導(dǎo)線點(diǎn)通視。在該線路測(cè)量中應(yīng)用GPS技術(shù)的形式是沿設(shè)計(jì)線路建立狹帶狀控制網(wǎng)。目前主要有兩種情況，一種是應(yīng)用GPS定位技術(shù)替代導(dǎo)線測(cè)量；一種是應(yīng)用GPS定位技術(shù)加密國(guó)家控制點(diǎn)或建立首級(jí)控制網(wǎng)。在實(shí)際生產(chǎn)中較多的用了后者。1.布網(wǎng)形式

根據(jù)規(guī)范規(guī)定GPS線路控制網(wǎng)布設(shè)應(yīng)滿足以下幾條：

①作為導(dǎo)線起閉點(diǎn)的GPS應(yīng)成對(duì)出現(xiàn)；

②每對(duì)點(diǎn)必須通視，間隔以1km為宜（不宜短于200m）；

③每對(duì)點(diǎn)與相鄰一對(duì)點(diǎn)的間隔不得大于30km（公路線路一般不大于10km）。具體間隔視作業(yè)條件和整個(gè)控制測(cè)量工作計(jì)劃而定，一般5～15km布設(shè)一對(duì)點(diǎn)。這些點(diǎn)均沿設(shè)計(jì)線路布設(shè)，其圖形類似線形鎖。10.4.2線路GPS控制網(wǎng)的建立GPS測(cè)量原理及應(yīng)用

10.4.2線路GPS控制網(wǎng)的建立2．觀測(cè)及處理

GPS控制網(wǎng)觀測(cè)選用單頻機(jī)或雙頻GPS接收機(jī)，采用靜態(tài)觀測(cè)模式，時(shí)段長(zhǎng)度一般為30~90min。數(shù)據(jù)預(yù)處理采用隨機(jī)軟件。線路測(cè)量采用國(guó)家統(tǒng)一的平面坐標(biāo)系統(tǒng)—1954年北京坐標(biāo)系。WGS-84與1954北京坐標(biāo)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換采用國(guó)家控制點(diǎn)重合轉(zhuǎn)換，在西安—南京線中西安至南陽(yáng)段約束平差計(jì)算時(shí)，剔除了有明顯問題的炮校三角點(diǎn)，選用其余五個(gè)點(diǎn)進(jìn)行約束平差。

GPS測(cè)量原理及應(yīng)用

10.4.3長(zhǎng)隧道GPS施工控制網(wǎng)

圖10-5為秦嶺與云臺(tái)山隧道的GPS控制網(wǎng)（平面）。秦嶺隧道設(shè)計(jì)長(zhǎng)度10km，是我國(guó)最長(zhǎng)的鐵路隧道。秦嶺隧道GPS施工控制網(wǎng)共觀測(cè)30條獨(dú)立基線，平均邊長(zhǎng)4.1km，最長(zhǎng)邊長(zhǎng)18.6km。采用靜態(tài)方式觀測(cè)，觀測(cè)2個(gè)時(shí)段，時(shí)段長(zhǎng)度為60min。但秦嶺隧道GPS網(wǎng)的聯(lián)系網(wǎng)邊每時(shí)段觀測(cè)90min。各項(xiàng)質(zhì)量檢核結(jié)果表明，秦嶺隧道GPS施工控制網(wǎng)達(dá)到C級(jí)網(wǎng)的技術(shù)指標(biāo)。

GPS測(cè)量原理及應(yīng)用

ΔX(m)ΔY(m)ΔS(m)ⅠⅡⅢⅠⅡⅢⅠⅡⅢ200-0.0040.0100.011FB30

-0.004-0.004-0.0030.0060.0060.0050.0070.0070.007FB32

0.0150.0150.0140.0080.0070.0170.0170.016

北京地下鐵道復(fù)八線熱八段精密導(dǎo)線GPS測(cè)量表明，應(yīng)用GPS定位技術(shù)測(cè)定地鐵精密導(dǎo)線平面位置是成功的。表10-7GPS測(cè)定坐標(biāo)與原有坐標(biāo)較差

10.4.4地鐵精密導(dǎo)線GPS測(cè)（3/3）GPS測(cè)量原理及應(yīng)用

10.5GPS在地形、地籍及房地產(chǎn)測(cè)量中的應(yīng)用10.5.1概述地籍及房地產(chǎn)測(cè)量用常規(guī)的測(cè)圖方法（如用經(jīng)緯儀、測(cè)距儀等）通常是先布設(shè)控制網(wǎng)點(diǎn)，這種控制網(wǎng)一般是在國(guó)家高等級(jí)控制網(wǎng)點(diǎn)的基礎(chǔ)上加密次級(jí)控制網(wǎng)點(diǎn)。最后依據(jù)加密的控制點(diǎn)和圖根控制點(diǎn)，測(cè)定地物點(diǎn)和地形點(diǎn)在圖上的位置并按照一定的規(guī)律和符號(hào)繪制成平面圖。

GPS新技術(shù)的出現(xiàn)，可以高精度并快速地測(cè)定各級(jí)控制點(diǎn)的坐標(biāo)。特別是應(yīng)用RTK新技術(shù)，甚至可以不布設(shè)各級(jí)控制點(diǎn)，僅依據(jù)一定數(shù)量的基準(zhǔn)控制點(diǎn)，便可以高精度并快速地測(cè)定界址點(diǎn)、地形點(diǎn)、地物點(diǎn)的坐標(biāo)，利用測(cè)圖軟件可以在野外一次測(cè)繪成電子地圖，然后通過計(jì)算機(jī)和繪圖儀、打印機(jī)輸出各種比例尺的圖件。GPS測(cè)量原理及應(yīng)用

地籍及房地產(chǎn)測(cè)量的控制測(cè)量和其他測(cè)量控制網(wǎng)相類似，測(cè)圖控制點(diǎn)需要比較密，精度相對(duì)一般測(cè)圖要求比較高。一般采用GPS靜態(tài)、快速靜態(tài)相對(duì)定位，測(cè)量時(shí)無(wú)需點(diǎn)間通視能夠高精度地進(jìn)行各種控制測(cè)量，但是需要事后進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，不能實(shí)時(shí)定位并知道定位精度，內(nèi)業(yè)處理后發(fā)現(xiàn)精度不合要求必須返工測(cè)量。而用RTK技術(shù)進(jìn)行控制測(cè)量既能實(shí)時(shí)知道定位結(jié)果，又能實(shí)時(shí)知道定位精度。這樣可以大提高作業(yè)效率。應(yīng)用RTK技術(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)定位可以達(dá)到厘米級(jí)的精度，因此，除了高精度的控制測(cè)量仍采用GPS靜態(tài)相對(duì)定位技術(shù)之外，RTK技術(shù)還可用于地形測(cè)圖中的控制測(cè)量，地籍和房地產(chǎn)測(cè)量中的控制測(cè)量和界址點(diǎn)點(diǎn)位的測(cè)量。

10.5.2RTK技術(shù)用于各種控制測(cè)量GPS測(cè)量原理及應(yīng)用

采用RTK技術(shù)進(jìn)行測(cè)圖時(shí)，僅需一人背著儀器在要測(cè)的碎部點(diǎn)上呆上一、二秒鐘并同進(jìn)輸入特征編碼，通過電子手簿或便攜微機(jī)記錄，在點(diǎn)位精度合乎要求的情況下，反一個(gè)區(qū)域內(nèi)的地形地物點(diǎn)位測(cè)定后回到室外內(nèi)或在野外，由專業(yè)測(cè)圖軟件可以輸出所要求的地形圖。用RTK技術(shù)測(cè)定點(diǎn)位不要求點(diǎn)間通視，僅需一個(gè)操作，便可完成測(cè)圖工作，大大提高了測(cè)圖的工作效率。但在影響GPS衛(wèi)星信號(hào)接收的遮蔽地帶，應(yīng)使用全站儀、測(cè)距儀、經(jīng)緯儀等測(cè)量工具，采用解析法或圖解法進(jìn)行細(xì)部測(cè)量。

在建設(shè)用地勘測(cè)定界測(cè)量中，RTK技術(shù)可實(shí)時(shí)地測(cè)定界樁位置，確定土地使用界限范圍，計(jì)算用地面積。利用RTK技術(shù)進(jìn)行勘測(cè)定界放樣是坐標(biāo)的直接放樣，建設(shè)用地勘測(cè)定界中的面積量算，實(shí)際上由GPS軟件包中的面積計(jì)算功能直接計(jì)算并進(jìn)行檢核。避免了常規(guī)的解析法放樣的復(fù)雜性，簡(jiǎn)化了建設(shè)用地勘測(cè)定界的工作程序。

10.5.3RTK技術(shù)在地籍和房地產(chǎn)測(cè)量中的應(yīng)用GPS測(cè)量原理及應(yīng)用

10.6GPS在海洋測(cè)繪中的應(yīng)用10.6.1概述海洋測(cè)繪包括海上定位、海洋大地測(cè)量和水下地形測(cè)量。（1）海上定位通常指在海上確定船位的工作；主要用于艦船導(dǎo)航，同時(shí)又是海洋大地測(cè)量不可缺少的工作。（2）海洋大地測(cè)量主要包括在海洋范圍內(nèi)布設(shè)大地控制網(wǎng)，進(jìn)行海洋重力測(cè)量。（3）在此基礎(chǔ)上進(jìn)行水下地形測(cè)量，測(cè)繪水下地形圖，測(cè)定海洋大地水準(zhǔn)面。（4）此外，海洋測(cè)繪的工作還包括海洋劃界、航道測(cè)量以及海洋資源勘探與開采、海底管道的敷設(shè)、近海工程、打撈、疏浚等海洋工程測(cè)量。（5）為科學(xué)研究服務(wù)（確定地球形狀和外部重力場(chǎng)）的海洋測(cè)量除了海洋重力測(cè)量、平均海面測(cè)量、海面地形測(cè)量外，還有海流、海面變化、板塊運(yùn)動(dòng)以及海嘯等測(cè)量。（6）海上定位方法有：光學(xué)交會(huì)定位、無(wú)線電測(cè)距交會(huì)定位、GPS衛(wèi)星定位、水聲定位、組合定位等。GPS測(cè)量原理及應(yīng)用

10.6GPS在海洋測(cè)繪中的應(yīng)用10.6.2用GPS定位技術(shù)進(jìn)行高精度海洋定位采用GPS接收機(jī)與船上的導(dǎo)航設(shè)備組合起來(lái)進(jìn)行定位。（1）用船上的計(jì)程儀、陀螺儀的觀測(cè)值聯(lián)合推求船位。以GPS接收機(jī)與各種導(dǎo)航設(shè)備如羅蘭-c、水聲應(yīng)答系統(tǒng)等組合起來(lái)的所謂組合導(dǎo)航定位系統(tǒng)。（2）近海海域，可以采用在岸上或島嶼上設(shè)立基準(zhǔn)站，采用差分技術(shù)或動(dòng)態(tài)相對(duì)定位技術(shù)進(jìn)行高精度海上定位。廣域差分技術(shù)（WADGPS），可以實(shí)現(xiàn)一個(gè)國(guó)家或幾個(gè)國(guó)家范圍內(nèi)的廣大區(qū)域進(jìn)行差分定位。2000年之后，將利用建成的純民間系統(tǒng)的GNSS進(jìn)行全球范圍內(nèi)的導(dǎo)航定位。（3）差分GPS技術(shù)可進(jìn)行海洋物探定位和海洋石油鉆井平臺(tái)的定位。海洋物探定位時(shí)，在岸上設(shè)置一個(gè)基準(zhǔn)站，另外在前后兩條地震船上都安裝差分GPS接收機(jī)。利用差分GPS技術(shù)按照預(yù)先設(shè)計(jì)的孔位建立安裝鉆井平臺(tái)。GPS測(cè)量原理及應(yīng)用

10.6GPS在海洋測(cè)繪中的應(yīng)用10.6.3中國(guó)沿海RBN/DGPS系統(tǒng)中國(guó)沿海無(wú)線電指向標(biāo)差分GPS（RBN/DGPS）系統(tǒng)于1997年底布設(shè)完畢。整個(gè)系統(tǒng)于20個(gè)RBN/DGPS基準(zhǔn)站組成，形成從鴨綠江口到南沙群島部分區(qū)域、覆蓋我國(guó)沿海港口、重要水域和狹窄水道的差分GPS導(dǎo)航服務(wù)網(wǎng)?；鶞?zhǔn)站的坐標(biāo)表系統(tǒng)納入到ITRF91地心坐標(biāo)系統(tǒng)?；鶞?zhǔn)站間基線長(zhǎng)度相對(duì)中誤差達(dá)10-8，在ITRF91框架中的地心坐標(biāo)精度，在經(jīng)、緯方向優(yōu)于15cm，垂直分量?jī)?yōu)于25cm。在沿海200海里范圍內(nèi)，RBN/DGPS系統(tǒng)的定位誤差小于5m，在幾十公里范圍之內(nèi)，定位精度可達(dá)1m之內(nèi)。到1996年底，已有6座RBN/DGPS開始實(shí)時(shí)用無(wú)線電電波播發(fā)衛(wèi)星定位的改正數(shù)，在其覆蓋范圍內(nèi)的用戶，都可以接收到這些改正數(shù)并用來(lái)修正自己GPS接收機(jī)的定位結(jié)果，達(dá)到1-5m的定位精度。GPS測(cè)量原理及應(yīng)用

10.6GPS在海洋測(cè)繪中的應(yīng)用10.6.4GPS技術(shù)用于建立海洋大地控制網(wǎng)建立海洋大地控制網(wǎng)，為海面變化和水下地形測(cè)繪、海洋資源開發(fā)、海洋工程建設(shè)、海底地殼運(yùn)動(dòng)的監(jiān)測(cè)和船艦的導(dǎo)航等服務(wù)，是海洋大地測(cè)量的一項(xiàng)基本任務(wù)。海洋大地控制網(wǎng)，是由分布在島礁、暗礁上的控制點(diǎn)和海底的控制點(diǎn)組成的。海底控制點(diǎn)由固定標(biāo)志和水聲應(yīng)答器組成。船只移動(dòng)進(jìn)行多次觀測(cè)，有三個(gè)以上歷元的同步觀測(cè)結(jié)果，便可以通過平差的方法確定海底控制點(diǎn)的位置。GPS測(cè)量原理及應(yīng)用

10.6GPS在海洋測(cè)繪中的應(yīng)用10.6.5GPS在水下地形測(cè)繪中的應(yīng)用海上航運(yùn)、海洋漁業(yè)資源的開發(fā)，水下潛艇的活動(dòng)等離不開水下地形圖的測(cè)繪。水下地形圖的測(cè)繪的基礎(chǔ)是海道測(cè)量。GPS衛(wèi)星定位技術(shù)的應(yīng)用，可以快速高精度地測(cè)定水聲儀器的位置。實(shí)際應(yīng)用中，將GPS接收機(jī)與水聲儀器組合，前者進(jìn)行定位測(cè)量，后者同時(shí)進(jìn)行水深測(cè)量，再利用電子記錄手簿，利用計(jì)算機(jī)和繪圖儀便可組成水下地形測(cè)量自動(dòng)化系統(tǒng)。GPS測(cè)量原理及應(yīng)用

隨著我國(guó)城市建設(shè)規(guī)模的擴(kuò)大，車輛日益增多，警用車輛的指揮和安全管理已成為公安、交通系統(tǒng)中的一個(gè)重要問題。過去，用于交通管理系統(tǒng)的設(shè)備主要是無(wú)線電通信設(shè)備，由調(diào)度中心向車輛駕駛員發(fā)出調(diào)度命令，駕駛員只能根據(jù)自己的判斷說出車輛所在的大概位置，而在生疏地帶或在夜間則無(wú)法確認(rèn)自己的方位甚至迷路。因此，從調(diào)度管理和安全管理方面，其應(yīng)用受到限制。GPS定位技術(shù)的出現(xiàn)給車輛、輪船等交通工具的導(dǎo)航定位提供了具體的實(shí)時(shí)的定位能力。通過車載GPS接收機(jī)使駕駛員能夠隨時(shí)知道自己的具體位置。通過車載電臺(tái)將GPS定位信息發(fā)送給調(diào)度指揮中心，調(diào)度指揮中心便可及時(shí)掌握各車輛的具體位置，并在大屏幕電子地圖上顯示出來(lái)。目前，用于公安、交通系統(tǒng)的主要有：車輛GPS定位與無(wú)線通信系統(tǒng)相結(jié)合的指揮管理系統(tǒng)；應(yīng)用GPS差分技術(shù)的指揮管理系統(tǒng)。

10.7GPS在公安、交通系統(tǒng)中的應(yīng)用GPS測(cè)量原理及應(yīng)用

10.7.1車輛GPS定位管理系統(tǒng)1/3GPS測(cè)量原理及應(yīng)用

監(jiān)控中心部分的主要功能有：

1.數(shù)據(jù)跟蹤功能。將移動(dòng)車輛的實(shí)時(shí)位置以幀列表的方式顯示出來(lái)。如車號(hào)、經(jīng)度、緯度、速度、航向、時(shí)間、日期等。

2.圖上跟蹤功能。將移動(dòng)車輛的定位信息在相應(yīng)的電子地（海）圖背景上復(fù)合顯示出來(lái)。電子地（海）圖可任意放大、縮小、還原、切換。有正常接收與隨意點(diǎn)名接收兩種接收方式。還可提供是否要車輛運(yùn)行軌跡的選擇功能。

3.模擬顯示功能。可將已知的目標(biāo)位置輸入計(jì)算機(jī)并顯示出來(lái)。

4.決策指揮功能。決策指揮命令以通信方式與移動(dòng)車輛進(jìn)行通信。通信方式可用文本、代碼或語(yǔ)音等，實(shí)現(xiàn)調(diào)度指揮。

10.7.1車輛GPS定位管理系統(tǒng)2/3GPS測(cè)量原理及應(yīng)用

車載部分的主要功能有：

1.定位信息的發(fā)送功能。GPS接收機(jī)實(shí)時(shí)定位并將定位信息通過電臺(tái)發(fā)向監(jiān)控中心。

2.數(shù)據(jù)顯示功能。將自身車輛的實(shí)時(shí)位置在顯示單元上顯示出來(lái)。如經(jīng)度、緯度、速度、航向。

3.調(diào)度命令的接收功能。接收監(jiān)控中心發(fā)來(lái)的調(diào)度指揮命令，在顯示交易會(huì)外顯示或發(fā)出語(yǔ)音。

4.報(bào)警功能。一旦出現(xiàn)緊急情況，司機(jī)啟動(dòng)報(bào)警裝置，監(jiān)控中心立即顯示出車輛情況、出事地點(diǎn)、出事時(shí)間、車輛人員等信息。

車輛GPS定位屬于單點(diǎn)動(dòng)態(tài)導(dǎo)航定位。其定位精度約為100m量級(jí)。為了提高定位精度，可采用差分GPS技術(shù)。

10.7.1車輛GPS定位管理系統(tǒng)3/3GPS測(cè)量原理及應(yīng)用

若采用一般差分GPS技術(shù)，每輛車上都應(yīng)接收差分改正數(shù)，這樣會(huì)造成系統(tǒng)過于復(fù)雜，所以實(shí)際應(yīng)用中多采用集中差分技術(shù)，其工作原理如圖10-10。10.7.2應(yīng)用差分GPS技術(shù)的車輛管理系統(tǒng)GPS測(cè)量原理及應(yīng)用

工作原理：

每一輛車都裝有GPS接收機(jī)和通信電臺(tái)，監(jiān)控中心設(shè)在基準(zhǔn)站位置，坐標(biāo)精確已知?；鶞?zhǔn)點(diǎn)上安置GPS接收機(jī)，同時(shí)安裝通信電臺(tái)、計(jì)算機(jī)、電子地圖、大屏幕顯示器等設(shè)備。工作時(shí)，各車輛上的GPS接收機(jī)將其位置、時(shí)間和車輛編號(hào)等信息一同發(fā)送到監(jiān)控中心。監(jiān)控中心將車輛位置與基準(zhǔn)站GPS定位結(jié)果進(jìn)行差分求出差分改正數(shù)，對(duì)車輛位置進(jìn)行改正，計(jì)算出精確坐標(biāo)，經(jīng)過坐標(biāo)轉(zhuǎn)換后，顯示在大屏幕上。

這種集中差分技術(shù)可以簡(jiǎn)化車輛上的設(shè)備。車載部分只接收GPS信號(hào)，不必考慮差分信號(hào)的接收。而監(jiān)控中心集中進(jìn)行差分處理，顯示、記錄和存儲(chǔ)。數(shù)據(jù)通信可采用原有的車輛通信設(shè)備，只增加通信轉(zhuǎn)換接口即可。

10.7.2應(yīng)用差分GPS技術(shù)的車輛管理系統(tǒng)GPS測(cè)量原理及應(yīng)用

在我國(guó)，特種車輛約有幾十萬(wàn)輛。有關(guān)部門要求首先對(duì)運(yùn)鈔車、急救車、救火車、巡警車、迎賓車等特種專用車輛實(shí)現(xiàn)全程監(jiān)控、引導(dǎo)和指揮。目前使用車載GPS接收機(jī)進(jìn)行自主定位的車輛很少，大量的開發(fā)應(yīng)用熱點(diǎn)在監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)上。

對(duì)于用于調(diào)度指揮的監(jiān)控系統(tǒng)來(lái)說，監(jiān)控中心與其管轄的車輛之間由于通信電臺(tái)的功率有限，其作用距離僅幾十公里。增大監(jiān)控作用距離，應(yīng)當(dāng)解決遠(yuǎn)距離通信問題。例如增加通信中繼站，延長(zhǎng)作用距離，利用廣播或衛(wèi)星通信方式使監(jiān)控范圍覆蓋更大的地域?？梢哉f，GPS導(dǎo)航定位在公安、交通系統(tǒng)中的應(yīng)用前景是非常廣闊的。在開發(fā)車輛導(dǎo)航應(yīng)用的同時(shí)，也將帶動(dòng)與其相關(guān)的通信技術(shù)、信息技術(shù)、控制技術(shù)、多媒體技術(shù)和計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展。

10.7.3應(yīng)用前景GPS測(cè)量原理及應(yīng)用

10.8GPS在地球動(dòng)力學(xué)及地震研究中的應(yīng)用GPS在地球動(dòng)力學(xué)中的應(yīng)用，主要是用GPS來(lái)監(jiān)測(cè)全球和區(qū)域板塊運(yùn)動(dòng)，監(jiān)測(cè)區(qū)域和局部地殼運(yùn)動(dòng)，從而進(jìn)行地球成因及動(dòng)力機(jī)制的研究。開展地震危險(xiǎn)性估計(jì)，做地震預(yù)報(bào)。GPS用于監(jiān)測(cè)板塊運(yùn)動(dòng)，在水平速度上可達(dá)2mm/年，水平方向形變可達(dá)到1～2mm/年，垂直水平方向形變可達(dá)到2～4mm/年，基線相對(duì)精度可達(dá)10-9。GPS測(cè)量原理及應(yīng)用

10.8GPS在地球動(dòng)力學(xué)及地震研究中的應(yīng)用10.8.1中國(guó)地殼運(yùn)動(dòng)監(jiān)測(cè)網(wǎng)中國(guó)地殼運(yùn)動(dòng)GPS監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)于2000年12月25日完成。它由25個(gè)連續(xù)運(yùn)行的GPS基準(zhǔn)站，56個(gè)定期復(fù)測(cè)的基本站和1000個(gè)不定期復(fù)測(cè)的監(jiān)測(cè)網(wǎng)點(diǎn)組成。GPS基線常年變化率測(cè)定精度優(yōu)于2mm，獨(dú)立定軌精度優(yōu)于2m，與IGS聯(lián)網(wǎng)定軌精度優(yōu)于0.5m，使我國(guó)可以自主發(fā)布GPS的精密星歷，擺脫依賴國(guó)外的歷史?；菊鹃gGPS基線每年測(cè)定水平精度3～5mm，垂直精度10～15mm。GPS測(cè)量原理及應(yīng)用

10.8GPS在地球動(dòng)力學(xué)及地震研究中的應(yīng)用10.8.2青藏高原地球動(dòng)力學(xué)監(jiān)測(cè)網(wǎng)青藏高原位于歐亞板塊縫合處，是世界上研究板塊構(gòu)造運(yùn)動(dòng)最好的地方。研究結(jié)果表明喜馬拉雅山地區(qū)在快速地隆升。原武漢測(cè)繪科技大學(xué)于1993年布設(shè)了12個(gè)GPS監(jiān)測(cè)點(diǎn)組成的地球動(dòng)力學(xué)監(jiān)測(cè)網(wǎng)，基線解算采用原武漢測(cè)繪科技大學(xué)改進(jìn)后的GAMIT軟件，用IG