《GPS定位原理及應用》授課教案

《GPS定位原理及應用》授課教案

第八章GPS測量的設計與實施

8.1GPS測量的技術設計

教學內容：本節(jié)主要介紹GPS測量技術設計的一般要求和設計指標。

教學重點：

1.介紹GPS測量技術設計的依據；

2.介紹GPS測量的標準；

3.介紹GPS測量的圖形設計。

教學難點：GPS的圖形設計。

教學方法：課堂教學為主，充分利用多媒體教學方法。

教學要求：

學會局部性的GPS控制網的圖形設計，掌握GPS測量技術設計書的編寫。

8.1.1GPS網技術設計的依據

1.GPS測量規(guī)范（規(guī)程）

（1）《全球定位系統(tǒng)（GPS）測量規(guī)范》

（2）《全球定位系統(tǒng)城市測量技術規(guī)程》

（3）各行業(yè)部門的其他GPS測量規(guī)程或細則

2．測量任務書

8.1.2GPS網的精度,密度設計

1．GPS測量精度標準及分類

（1）GPS測量精度分類

對于各類GPS網的精度設計主要取決于網的用途。用于地殼形變及國家基本

大地測量的GPS控制網可按表8-1分級。

表8-1GPS測量精度分級（一）

級別主要用途固定誤差比例誤差b

a（mm）（mm）

地殼形變測量或國家

A≤5≤0.1

高精度GPS網建立

B國家基本控制測量≤8≤1

用于城市或工程的GPS控制網可按表8-2分級。

表8-2GPS測量精度分級（二）

平均距離最弱邊相對

等級a（mm）b（mm）

（km）中誤差

二9≤10≤21/12萬

三5≤10≤51/8萬

四2≤10≤101/4.5萬

一級1≤10≤101/2萬

二級1≤15≤201/1萬

（2）GPS測量的精度標準

GPS測量的精度標準通常用網中相鄰點之間的距離中誤差表示，其形式為：

a2(bd)2（8-1）

式中：σ——距離中誤差（毫米）；

ɑ——固定誤差（mm）；

b——比例誤差系數（ppm）；

d——相鄰點之間的距離（km）。

實際生產中，應根據測區(qū)大小、GPS網的用途，來設計網的等級和精度標準。

2．GPS點的密度標準

制定GPS網的密度標準，主要考慮任務要求和服務對象。密度可參照表8-3

的規(guī)定執(zhí)行。

表8-3GPS網中相鄰點間距離(單位：km)

級別

ABCDE

項目

相鄰點最小

10015521

距

相鄰點最大

2000250401510

距

相鄰點平均3007015～1010～55～2

距

8.1.3GPS網的基準設計

1．基準設計的定義：

在GPS網的技術設計中，必須明確GPS網的成果所采用的

坐標系統(tǒng)和起算數據的工作，稱為GPS網的基準設計。GPS網的基準包括位置基

準、方位基準和尺度基準。

2．基準設計應考慮的幾個問題：

（1）應在地面坐標系中選定起算數據和聯(lián)測原有地方控制點若干個，用

以轉換坐標。

（2）對GPS網內重合的高等級國家點或原城市等級控制點，除未知點連

結圖形觀測外，對它們也要適當地構成長邊圖形。

（3）聯(lián)測的高程點需均勻分布于網中，對丘陵或山區(qū)聯(lián)測高程點應按高

程擬合曲面的要求進行布設。

（4）新建GPS網的坐標應盡可能與測區(qū)過去采用的坐標一致。

8．1.4GPS網構成的幾個基本概念及網特征條件

1．GPS網圖形構成的幾個基本概念

觀測時斷：測站上開始接收衛(wèi)星信號到觀測停止，連續(xù)工作的時間段，簡稱

時段。

同步觀測：兩臺或兩臺以上接收機同時對同一組衛(wèi)星進行的觀測。

同步觀測環(huán)：三臺或三臺以上接收機同步觀測獲得的基線向量所構成的閉合

環(huán)，簡稱同步環(huán)。

獨立觀測環(huán)：由獨立觀測所獲得的基線向量構成的閉合環(huán)，簡稱獨立環(huán)。

異步觀測環(huán)：在構成多邊形環(huán)路的所有基線向量中，只要有非同步觀測基線

向量，則該多邊形環(huán)路叫異步觀測環(huán)，簡稱異步環(huán)。

獨立基線：對于N臺GPS接收機的同步觀測環(huán)，有J條同步觀測基線，其中

獨立基線數為N-1。

非獨立基線：除獨立基線外的其它基線叫非獨立基線，總基線數與獨立基線

之差即為非獨立基線數。

2．GPS網特征條件的計算

觀測時斷數：Cnm/N（8-2）

式中：n為網點數，m為每點設站數，N為接收機數。

總基線數：JCN(N-1)/2（8-3）

總

必要基線數：Jn1（8-4）

必

獨立基線數：JC(N1)（8-5）

獨

多余基線數：JC(N1)(n1)（8-6）

多

3．GPS網同步圖形構成及獨立邊的選擇

根據（8-3）式，對于由N臺GPS接收機構成的同步圖形中一個時斷包含的

GPS基線數為：

JN(N-1)/2（8-7）

但其中僅有N-1條是獨立的GPS邊，其余為非獨立邊。當接收機數N=2～5

時所構成的同步圖形見圖8-1。

對應于圖8-1的獨立GPS邊可以有如圖8-2所示的不同選擇。

當同步觀測的GPS接收機數N≥3時，同步閉合環(huán)的最少數應為：

TJ(N1)(N1)(N2)/2（8-8）

N與J、T的關系見下表：

表8-4N與J、T的關系表

N23456

J1361015

T013610

8．1.5GPS網的圖形設計

1．GPS網的圖形設計

根據對所布設的GPS網的精度要求和其它方面的要求，設計出獨立的GPS邊

構成的多邊形網，稱為GPS網的圖形設計。

2．GPS網的圖形

（1）點連式：如圖8-3，相鄰同步圖形之間僅

有一個公共點的連接。

（2）邊連式：如圖8-4，同步圖形之間由一條

公共基線連接。

（3）網連式：指相鄰同步圖形之間有兩個以上公共點相連接。

（4）邊點混合連接式：如圖8-5，把點連式

與邊連式有機地結合起來，組成GPS網的方式。

（5）三角鎖連接：如圖8-6，

用點連式或邊連式組成連續(xù)發(fā)展的三角鎖同步圖形。

（6）導線網形連接：如圖8-7。

（7）星形布設：如圖8-8

第八章GPS測量的設計與實施

8.2GPS測量的外業(yè)準備及技術設計書編寫

教學內容：本節(jié)主要介紹GPS測量技術設計書的編寫要求和內容。

教學重點：

1．介紹GPS測量的外業(yè)準備工作；

2．介紹GPS接收機檢驗的內容；

3．介紹GPS測量技術設計書的編寫方法。

教學難點：GPS接收機的檢驗和設計書的編寫。

教學方法：課堂教學為主，充分利用多媒體教學方法。

教學要求：了解GPS接收機檢驗的內容和方法，掌握GPS測量技術設計書的編寫。

8．2．1測區(qū)踏勘

測區(qū)踏勘主要了解下列情況：

1、交通情況；

2、水系分布情況；

3、植被情況；

4、控制點分布情況；

5、居民點分布情況；

6、當地風俗民情。

8．2．2資料收集

1、各類圖件；

2、各類控制點成果；

3、測區(qū)有關的地質、氣象、交通、通訊等方面的資料；

4、城市及鄉(xiāng)、村行政區(qū)劃表。

8．2．3設備、器材籌備及人員組織

設備、器材籌備及人員組織包括以下內容：

1、籌備儀器、計算機及配套設備；

2、籌備機動設備及通訊設備；

3、籌備施工器材，計劃油料，材料的消耗；

4、組建施工隊伍，擬定施工人員名單及崗位；

5、進行詳細的投資預算。

8．2．4擬定外業(yè)觀測計劃

1．擬定觀測計劃的主要依據：

（1）GPS網的規(guī)模大?。?/p>

（3）GPS衛(wèi)星星座幾何圖形強度；

（4）參加作業(yè)的接收機數量；

（5）交通、通訊及后勤保障。

2．觀測計劃的主要內容：

（1）編制GPS衛(wèi)星的可見性預報圖；

（2）選擇衛(wèi)星的幾何圖形強度；

（3）選擇最佳觀測時斷；

（4）觀測區(qū)域的設計與劃分；

（5）編排作業(yè)調度表；作業(yè)調整度表見表8-6。

表8-6GPS作業(yè)調度表

觀測者觀測者觀測者

時段觀測機號機號機號

點名點名點名

備注備注備注

編號時間點號點號點號

1

2

3

4

（6）采用規(guī)定格式GPS測量外業(yè)觀測通知（見表8-7）單進行調度。

表8-7GPS測量外業(yè)觀測通知單

觀測日期年月日

組別：操作員：

點位所在圖幅：

測站編號/名：

觀測時斷：1：2：

3：4：

5：6：

安排人：年月日

8．2．5設計GPS網與地面網的聯(lián)測方案

GPS網與地面網的聯(lián)測，可根據測區(qū)地形變化和地面控制點的分布而定，一般在GPS

網中至少要重合觀測三個以上的地面控制點作為約束點。

8．2．6GPS接收機選型及檢驗

1．接收機的選用

接收機的選用可參考下表：

2．接收機的檢驗

接收機全面檢驗的內容，包括一般性檢視、通電檢驗和實測檢驗。

（1）一般檢驗：主要檢查接收機設備各部件及其附件是否齊全、完好，緊固部分是否

松動與脫落，使用手冊及資料是否齊全等。

（2）通電檢驗：接收機通電后有關信號燈、按鍵、顯示系統(tǒng)和儀表的工作情況，以

及自測試系統(tǒng)的工作情況，當自測正常后，按鍵作步驟檢驗儀器的工作情況。

（3）實測檢驗：測試檢驗是GPS接收機檢驗的主要內容。其檢驗方法有：用標準基

線檢驗；已知坐標、邊長檢驗；零基線檢驗；相位中心偏移量檢驗等。

①用零基線檢驗接收機內部噪聲水平。

基線測試方法如下：

●選擇周圍高度角10○以上無障礙物的地方安放天線，按圖8-9連天線、功分器和接收

機。

●連接電源，二臺GPS接收機同步接收四顆以上衛(wèi)星1～1.5h。

●交換功分器與接收機接口，再觀察一個時段。

●用隨機軟件計算基線坐標增量和基線長度。基線誤差應少于1mm。否則應送廠檢修或

降低級別使用。

②天線相位中心穩(wěn)定性檢驗

●該項檢驗可在標準基線、比較基線或GPS檢測場上進行。

●檢測時可以將GPS接收機帶天線兩兩配對，置于基線的兩端點。

●按上述方法在與該基線垂直的基線中（不具備此條件，可將一個接收機天線固定指北，

其它接收機天線繞軸順時針轉動90°，180°，270°）進行同樣觀察。

●觀測結束，用隨機軟件解算各時段三維坐標。

③GPS接收機不同測程精度指標的測試。

該項測試應在標準檢定場進行。檢定場應含有短邊和中長邊?；€精度應達到1*10－5。

檢驗時天線應嚴格整平對中，對中誤差小于±1mm。天線指向正北，天線高量至1mm。

測試結果與基線長度比較，應優(yōu)于儀器標稱精度。

④儀器的高度低溫試驗：對于有特殊要求時需對GPS接收機進行高、低溫測試。

⑤對于雙頻GPS接收機應通過野外測試，檢查在美國執(zhí)行SA技術時其定位精度。

⑥用于天線基座的光學對點器在作業(yè)中應經常檢驗，確保對中的準確性，其檢校參照控

制測量中光學對點器核校方法。

8．2．7技術設計書編寫

資料收集全后，編寫技術設計，主要編寫內容如下：

1.任務來源及工作量

包括GPS項目的來源、下達任務的項目、用途及意義；GPS測量點的數量（包括新定點

數、約束點數、水準點數、檢查點數）；GPS點的精度指標及坐標、高程系統(tǒng)。

2.測區(qū)概況

測區(qū)隸屬的行政管轄；測區(qū)范圍的地理坐標，控制面積；測區(qū)的交通狀況和人文地理；

測區(qū)的地形及氣候狀況；測區(qū)控制點的分布及對控制點分析、利用和評價。

3.布網方案

GPS網點的圖形及基本連接方法；GPS網結構特征的測算；點位布設圖的繪制。

4.選點與埋標

GPS點位的基本要求；點位標志的選用及埋設方法；點位的編號等。

5.觀測

對觀測工作的基本要求；觀測綱要的制定；對數據采集提出注意的問題

6.數據處理

數據處理的基本方法及使用的軟件；起算點坐標的決定方法，閉合差檢驗及點位精度的

評定指標。

7.完成任務的措施

要求措施具體，方法可靠，能在實際工作中貫徹執(zhí)行。

第八章GPS測量的設計與實施

8．3GPS測量的外業(yè)實施

GPS測量外業(yè)實施包括:GPS點的選埋、觀測、數據傳輸及數據預處理等工作。

8.3.1選點

選點工作應遵守以下原則：

1.點位應設在易于安裝接收設備。視野開闊的較高點上。

2．點位目標要顯著，視場周圍15°以上不應有障礙物，以減少GPS信號被

遮擋或障礙物吸收。

3．點位應遠離在功率無線電發(fā)射源（如電視機、微波爐等）其距離不少于

200m；遠離高壓輸電線，其距離不得少于50m。以避免電磁場對GPS信號的干擾。

4．點位附近不應有在面積水域或不應有強烈干擾衛(wèi)星信號接收的物體，以

減弱多路徑效應的影響。

5．點位應選在交通方便，有利于其它觀測手段擴展與聯(lián)測的地方。

6．地面基礎穩(wěn)定，易于點的保存。

7．選點人員應按技術設計進行踏勘，在實地按要求選定點位。

8．網形應有利于同步觀測邊、點聯(lián)結。

9．當所選點位需要進行水準聯(lián)測時，選點人員應實地踏勘水準路線，提出

有關建議。

10．當利用舊點時，應對舊點的穩(wěn)定性、完好性，以及覘標是否安全可用作

一檢查，符合要求方可利用。

8.3.2標志埋設

GPS網點一般應埋設具有中心標志的標石，以精確標志點位，點的標石和標

志必須穩(wěn)定、堅固以利長久保存和利用。在基巖露頭地區(qū)，也可以直接在基巖上

嵌入金屬標志。

表8-9GPS點點之記

日期：年月日記錄者：繪圖者：校

對者：

點名

土質

點點號

等級

名標石說明

及舊點名

通視點列表

等概略位置緯度

級（L，B）經度

所在地

交通路線

選點情況點位略圖

單位

選點員日期

聯(lián)測水準情況

聯(lián)測水準等級

點

位

說

明

每個點標石埋設結束后，應按表8-9填寫點之記并提交以下資料：

1.點之記

2．GPS網的選取點網圖；

3．土地占用批準文件與測量標志委托保管書；

4．選點與埋石工作技術總結。

8.3.3觀測工作

1.觀測工作依據的主要技術指標

表8-10各級GPS測量作業(yè)的基本技術要求

等

級

項目二三四一級二級

方法

相對快

衛(wèi)星高度角（°）≥15≥15≥15≥15≥15

速

≥4≥4≥4≥4

相對快

有效觀測衛(wèi)星數≥4

速

≥5≥5≥5≥5

觀測時段數相對≥2≥2≥2≥2≥1

重復設點數快速≥2≥2≥2≥2

相對≥60≥45≥45≥45

時段長度（′）≥90

快速≥20≥15≥15≥15

數據采樣間隔相對快

10-6010-6010-6010-6010、60

（″）速

相對快

PDOP＜6＜6＜8＜8＜8

速

2.天線安置

①在正常點位，天線應架設在三腳架上，并安置在標志中心的上方直接對中，

天線基座上的圓水準氣泡必須整平。

②殊點位，當天線需要安置在三角點覘標的觀測臺或回光臺上時應先將覘頂

拆除，防止對GPS信號的遮擋。

天線的定向標志應指向正北，并顧及當地磁偏角的影響，以減弱相位中心偏

差的影響。天線定向誤差依定位精度不同而異，一般不應超過±3o～5o。

③刮風天氣安置天線時，應將天線進行三向固定，以防倒地碰壞。雷雨天氣

安置時，應該注意將其底盤接地，以防雷擊天線。

④架設天線不宜過低，一般應距地1m以上。天線架設好后，在圓盤天線間

隔120○的三個方向分別量取天線高，三次測量結果之差不應超過3mm，取其三

次結果的平均值記入測量手薄中，天線高記錄取值0.001m。

⑤測量氣象參數：在高精度GPS測量中，要求測定氣象元素。每時段氣象觀

測應不少于3次（時段開始、中間、結束。）氣壓讀至0.1mbar，氣溫讀至0.1

oC，對一般城市及工程測量只記錄天氣狀況。

⑥復查點名并記入測量手薄中，將天線電纜與儀器進行聯(lián)接，經檢查無誤后，

方能通電啟動儀器。

3.開機觀測

觀測作業(yè)的主要目的是捕獲GPS衛(wèi)星信號，并對其進行跟蹤、處理和量測，

以獲得所需要的定位信息和觀測數據。

天線安置完成后，在離開天線適當位置的地面上安放GPS接收機，接通接收

機與電源、天線、控制器的聯(lián)接電纜，并經過預熱和靜置，即可啟動接收機進行

觀測。

通常來說，在外業(yè)觀測工作中，儀器操作人員應注意以下事項：

①當確認外接電源電纜及天線等各項連接完全無誤后，方可接通電源，啟動

接收機。

②開機后接收機有關指示顯示正常并通過自測后，方能輸入有關測站和時段

控制信息。

③接收機在開始記錄數據后，應注意查看有關觀測衛(wèi)星數量、衛(wèi)星號、相位

測量殘差、實時定位結果及其變化、存儲介質記錄等情況。

④一個時段觀測過程中，不允許進行以下操作：關閉又重新啟動；進行自測

試（發(fā)現故障除外）；改變衛(wèi)星高度角；改變天線位置；改變數據采樣間隔；按

動關閉文件和刪除文件等功能鍵。

⑤每一觀測時段中，氣象元素一般應在始、中、末各觀測記錄一次，當時段

較長時可適當增加觀測次數。

⑥在觀測過程中要特別注意供電情況，除在出測前認真檢查電池容量是否充

足外，作業(yè)中觀測人員不要遠離接收機，聽到儀器的低電報警要及時予以處理，

否則可能會造成儀器內部數據的破壞或丟失。對觀測時段較長的觀測工作，建議

盡量采用太陽能電池或汽車瓶進行供電。

⑦儀器高一定要按規(guī)定始、末各測一次，并及時輸入及記入測量手薄之中。

⑧接收機在觀測過程中不要靠近接收機使用對講機；雷雨季節(jié)架設天線要防

止雷擊，雷雨過境時應關機停測，并卸下天線。

⑨觀測站的全部預定作業(yè)項目，經檢查均已按規(guī)定完成，且記錄與資料完整

無誤后方可遷站。

⑩觀測過程中要隨時查看儀器內存或硬盤容量，每日觀測結束后，應及時將

數據轉存至計算機硬、軟盤上，確保觀測數據不丟失。

4.觀測記錄

①觀測記錄

觀測記錄由GPS接收機自動進行，均記錄在存儲介質（如硬盤、硬卡或記憶

卡等）上，其主要內容有：

●載波相位觀測值及相應的觀測歷元；

●同一歷元的測碼偽距觀測值；

●GPS衛(wèi)星星歷及衛(wèi)星鐘差參數；

●實時絕對定位結果；

●測站控制信息及接收機工作狀態(tài)信息。

②測量手薄

測量手薄是在接收機啟動前及觀測過程中，由觀測者隨時填寫的。其記錄格

式在現行《規(guī)范》和《規(guī)程》中略有差別，視具體工作內容選擇。為便于使用，

這里列出《規(guī)程》中城市與工程GPS網觀測記錄格式（見表8-11）供參考。

表8-11中，備注欄應記載觀測過程中發(fā)生的重要問題，問題出現的時間及

其處理方式等。

觀測記錄和測量手薄都是GPS精密定位的依據，必須認真、及時填寫，堅決

杜絕事后補記或追記。

外業(yè)觀測中存儲介質上的數據文件應及時拷貝一式兩份，分別保存在專人保

管的防水、防靜電的資料箱內。存儲介質的外面，適當處應貼制標簽，注明文件

名、網區(qū)名、點名、時段名、采集日期、測量手薄編號等。

接收機內存數據文件在轉錄到外存介質上時，不得進行任何剔除或刪改，不

得調用任何對數據實施重新加工組合的操作指令。

第八章GPS測量的設計與實施

8.4GPS測量的作業(yè)模式

8.4.1經典靜態(tài)定位模式

1．作業(yè)方式采用兩臺（或兩臺以上）接收

設備，分別安置在一條或數條基線的兩個端點，

同步觀測4顆以上衛(wèi)星，每時段長45分鐘至2個

小時或更多。作業(yè)布置如圖8-10所示。

2．精度基線的相對定位精度可達

5mm+1ppm2D，D為基線長度（KM）。

3．適用范圍建立全球性或國家級大地控

制網，建立地殼運動監(jiān)測網、建立長距離檢?；?/p>

線、進行島嶼與大陸聯(lián)測、鉆井定位及精密工程控制網建立等。

4．注意事項所有已觀測基線應組成一系列封閉圖形（如圖8-10），以

利于外業(yè)檢核，提高成果可靠度。并且可以通過平差，有助于進一步提高定位精

度。

8．4．2快速靜態(tài)定位

1．作業(yè)方法在測區(qū)中部選擇一個基準站，

并安置一臺接收設備連續(xù)跟蹤所有可見衛(wèi)星；另一

臺接收機依次到各點流動設站，每點觀測數分鐘。

作業(yè)布置如圖8-11所示。

2．精度流動站相對于基準站的基線中誤差

為5mm±1ppm2D。

3．應用范圍控制網的建立及其加密、工程

測量、地籍測量、大批相距百米左右的點位定位。

4．注意事項在測量時段內應確保有5顆以上衛(wèi)星可供觀測；流動點與基

準點相距應不超過20km；流動站上的接收機在轉移時，不必保持對所測衛(wèi)星連

續(xù)跟蹤，可關閉電源以降低能耗。

5．優(yōu)缺點

優(yōu)點：作業(yè)速度快、精度高、能耗低；缺點：二臺接收機工作時，構不成閉

合圖形（如圖8-11），可靠性差。

8．4．3準動態(tài)定位

1．作業(yè)方法在測區(qū)選擇一個基準點，

安置接收機工連續(xù)跟蹤所有可見衛(wèi)星；將另一

臺流動接收機先置于1號站（如圖8-12）觀測；

在保持對所測衛(wèi)星連續(xù)跟蹤而不失鎖的情況下，

將流動接收機分別在2，3，4……各點觀測數秒

鐘。

2．精度基線的中誤差約為1～2cm。

3．應用范圍開闊地區(qū)的加密控制測量、

工程測量及碎部測量及線路測量等。

1．注意事項應確保在觀測時斷上有5

顆以上衛(wèi)星可供觀測；流動點與基準點距離不超過20km；觀測過程中

流動接收機不能失鎖，否則應在失鎖的流動點上延長觀測時間1～2min。

8.4.4往返式重復設站

1．作業(yè)方法建立一個基準點安置接收機連

續(xù)跟蹤所有可見衛(wèi)星；流動接收機依次到每點觀測

1～2min；1h后逆序返測各流動點1～2min。設站

布置如圖8-13所示。

2．精度相對于基準點的基線中誤差為5mm+1ppm.D。

3．應用范圍控制測量及控制網加密、取代導線測量及三角測量、工程測

量機地籍測量。

4．注意事項流動點與基準點距離不超過15km；基準點上空開闊，能正常

跟蹤3顆及以上衛(wèi)星。

8.4.5動態(tài)定位

1．作業(yè)方法建立一個基準點安置接收機連續(xù)

跟蹤所有可見衛(wèi)星；流動接收機先在出發(fā)點上靜態(tài)

觀測數分鐘；然后流動接收機從出發(fā)點開始連續(xù)運

動；按指定的時間間隔自動運動載體的實時位置。

作業(yè)布置如圖8-14所示

2．精度相對于基準點的瞬時點位精度

1～2cm。

3．應用范圍精密測定運動目標的軌跡、測定

道路的中心線、剖面測量、航道測量等。

4．注意事項需同步觀測5顆衛(wèi)星，其中至少4顆衛(wèi)星要連續(xù)跟蹤；流動

點與基準點距離不超過20km。

8．4．6實時動態(tài)測量的作業(yè)模式與應用

1．實時動態(tài)（RTK）定位技術簡介

實時動態(tài)（RealTimeKinematic-RTB）測量技術，是以載波相位觀測量為

根據的實時差分GPS（RTDGPS）測量技術，它是GPS測量技術發(fā)展中的一個新

突破。

實時動態(tài)測量的基本思想是：在基線上安置一臺GPS接收機，對所有可見

GPS衛(wèi)星進行連續(xù)地測量，并將其觀測數據，通過無線電傳輸設備，實時地發(fā)送

給用戶觀測站。在用戶站上，GPS接收機在接收GPS衛(wèi)星信號的同時，通過無線

電接收設備，接收基準站傳輸的觀測數據，然后根據相對定位的原理，實時地計

算并顯示用戶站的三維坐標及其精度。

2．RTK作業(yè)模式與應用

根據用戶的要求，目前實時動態(tài)測量采用的作業(yè)模式，主要有：

①快速靜態(tài)測量

采用這種測量模式，要求GPS接收機在每一用戶站上，靜止地進行觀測。在

觀測過程中，連同接收到的基準站的同步觀測數據，實時地解算整周末知數和用

戶站的三維坐標。如果解算結果的變化趨于穩(wěn)定，且其精度已滿足設計要求，便

可適時的結束觀測。

采用這種模式作業(yè)時，用戶站的接收機在流動過程中，可以不必保持對GPS

衛(wèi)星的連續(xù)跟蹤，其定位精度可達1～2cm。這種方法可應用于城市、礦山等區(qū)

域性的控制測量，工程測量和地籍測量等。

②準動態(tài)測量

同一般的準動測量一樣，這種測量模式，通常要求流動的接收機在觀測工作

開始之前，首先在某一起始點上靜止地進行觀測，以便采用快速解算整周未知數

的方法實時地進行初始化工作。初始化后，流動的接收楊在每一觀測站，只需靜

止觀測數歷元，并連同基準站的同步觀測數據，實時地解算流動站的三維坐標。

目前，其定位的精度可達厘米級。

該方法要求接收機在觀測過程中，保持對所測衛(wèi)星的連續(xù)跟蹤。一旦發(fā)生失

鎖，便需重新進行初始化的工作。

準動態(tài)實時測量模式，通常主要應用于地籍測量、碎部測量、路線測量和工

程放樣等。

③動態(tài)測量

動態(tài)測量模式，一般需首先在某一起始點上，靜止地觀測數分鐘，以便進行

初始化工作。之后，運動的接收機按預定的采樣時間間隔自動地進行觀測，并連

同基準站的同步觀測數據，實時的確定采樣點的空間位置。目前，其定位的精度

可達厘米級。

這種測量模式，仍要求在觀測過程中，保持對觀測衛(wèi)星的連續(xù)跟蹤。一旦發(fā)

生失鎖，則需重新進行初始化的工作。這時，對陸上的運動目標來說，可以在衛(wèi)

星失鎖的觀測點上，靜止地觀測數分鐘，以便重新初始化，或者利用動態(tài)初始化

（AROF）技術，重新初始化，而對海上和空中的運動目標來說，則只有應用AROP

技術，重新完成初始化的工作。

實時動態(tài)測量模式，主要應用于航空攝影測量和航空物探中采樣點的實時定

位，航空測量，道路中線測量，以及運動目標的精度導航等。

思考題：1、怎樣編寫GPS測量技術設計書？

2、為什么要進行GPS網的基準設計？其目的是什么？

3、進行GPS網形設計主要考慮哪些因素？

4、GPS測量外業(yè)觀測在一個測點上要進行哪些工作？工作流程是怎樣

的？要注意什么？

8.5數據預處理及觀測成果的質量檢核

8.5.1數據預處理

1.數據處理軟件及選擇

GPS網數據處理分基線解算和網平差兩個階段。各階段數據處理軟件可采用

隨機軟件或經正式鑒定的軟件，對于高精度的GPS網成果處理也可選用國際著名

的GAMIT/GLOBK、BERNESE、GIPSY、GFZ等軟件。

2.基線解算

對于兩臺級以上接收機同步觀測值進行獨立基線向量（坐標差）的平差計算

叫基線解算。它的基本內容是：

①數據傳輸；

②數據分流；

③統(tǒng)一數據文件格式；

④衛(wèi)星軌道的標準化；

⑤探測周跳、修復載波相位觀測值；

⑥對觀測值進行必要改正。

基線向量的解算一般采用多站、多時段自動處理的方法進行，具體處理中應

注意以下幾個問題：

①基線解算一般采用雙差相位觀測值，基線大于30Km，可采用三差相位觀

測值。

②衛(wèi)星廣播星歷坐標值，可作基線解的起算數據。

③基線解算中所需的起算點坐標，應按以下優(yōu)先順序采用：

國家GPSA、B級網控制點或其他高等級GPS網控制點的已有WGS-84

系坐標。

國家或城市較高等級控制點轉換到WGS-84系后的坐標系。

不少于觀測30min的單點定位結果的平差值提供的WGS-84系坐標。

④在采用多臺接收機同步觀測的一個同步時段中，可采用單基線模式解算。

⑤同一級別的GPS網，根據基線長度不同，可采用不同的數據處理模型。

⑥對于所有同步觀測時間短于30min的快速定位基線，必須采用合格的雙差

固定解作為基線解算的最終結果。

8.5.2觀測成果的外業(yè)檢核

1.每個時段同步觀測數據的檢核

①數據剔除率應小于10%；

②采用單基線處理模式時，對于采用同一種數學模型的基線解，其同步時段

眾人一的三遍同步環(huán)的坐標分量相對閉合差和全長相對閉合差不得超過表8-12

所列限差。

表8-12同步坐標分量及環(huán)線全長相對閉合差限差（ppm）

2.重復觀測邊的檢核

對于重復觀測邊的任意兩個時段的成果互差，均應小于相應等級規(guī)定精度的

22倍。

3.同步觀測環(huán)檢核

一般規(guī)定，三邊同步環(huán)中第三邊處理結果與前兩邊的代數和之差應小于下列

數值：

333

x5y5z5

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