《GPS測量定位技術(shù)》課件

GPS測量定位技術(shù)GPS測量定位技術(shù)是現(xiàn)代測量技術(shù)中一項重要的技術(shù)，應用于各種領(lǐng)域，包括測繪、導航、地質(zhì)勘探等等。投稿人：GPS技術(shù)發(fā)展歷程1957蘇聯(lián)發(fā)射第一顆人造衛(wèi)星，開啟了太空時代。1960美國海軍首次使用“Transit”系統(tǒng)進行導航定位。1973美國國防部開始研制GPS系統(tǒng)。1978第一顆GPS衛(wèi)星發(fā)射升空。1983GPS系統(tǒng)開始全面部署。1994GPS系統(tǒng)向全球開放，并逐漸應用于民用領(lǐng)域。2000GPS系統(tǒng)精度不斷提升，應用范圍不斷擴展。2018GPS系統(tǒng)進入更新?lián)Q代階段，推出新型衛(wèi)星，提升系統(tǒng)精度。GPS系統(tǒng)組成及工作原理空間段由24顆運行在距離地面約20,200公里的軌道上的衛(wèi)星組成，衛(wèi)星發(fā)出信號，供接收機接收和處理。地面控制段包括主控站、監(jiān)測站、上傳站等，負責監(jiān)控衛(wèi)星運行狀態(tài)，并對衛(wèi)星進行軌道和時鐘的修正。用戶接收段接收來自衛(wèi)星的信號，并通過計算獲得用戶的位置、速度、時間等信息。三大全球?qū)Ш较到y(tǒng)介紹GPS美國研發(fā)的全球定位系統(tǒng)，是世界上第一個實用化的衛(wèi)星導航系統(tǒng)。GLONASS俄羅斯研發(fā)的全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)，與GPS系統(tǒng)類似，擁有強大的軍事用途和民用應用。北斗中國自主研發(fā)的全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)，在亞洲、大洋洲和非洲等地區(qū)提供高精度導航服務。GPS接收機硬件結(jié)構(gòu)GPS接收機主要由天線、接收機、處理機和顯示器等部件組成。天線負責接收來自衛(wèi)星的信號，并將其傳遞給接收機。接收機負責放大、濾波和解調(diào)衛(wèi)星信號，并提取其中的數(shù)據(jù)信息。處理機負責對接收到的數(shù)據(jù)進行計算和處理，最終輸出定位結(jié)果。顯示器負責顯示定位結(jié)果和相關(guān)信息。GPS接收機工作流程1信號接收接收衛(wèi)星信號2信號處理解碼衛(wèi)星信號3定位計算計算經(jīng)緯度和高度4數(shù)據(jù)輸出顯示和存儲定位數(shù)據(jù)偽距測量技術(shù)1衛(wèi)星信號傳播時間通過測量衛(wèi)星信號從發(fā)射到接收的時間，計算衛(wèi)星與接收機之間的距離，即偽距。2大氣延遲和鐘差影響偽距測量受大氣延遲和衛(wèi)星/接收機鐘差的影響，需要進行相應的校正。3多顆衛(wèi)星定位至少需要四顆衛(wèi)星的觀測數(shù)據(jù)才能解算出接收機的三維坐標。相位測量技術(shù)精確測量相位測量技術(shù)利用接收信號的相位變化來精確測量距離，比偽距測量精度更高。多路徑誤差相位測量技術(shù)對多路徑誤差敏感，需要采取措施減小誤差的影響。差分GPS技術(shù)提高精度通過接收基準站的差分改正信息，可以顯著提高定位精度。更精準的定位在測量、導航等領(lǐng)域應用廣泛，提供更精確的地理位置信息。實時修正接收機實時接收基準站的差分信號，進行實時修正。實時動態(tài)測量技術(shù)實時動態(tài)測量技術(shù)，又稱RTK技術(shù)，是指在測量過程中，接收機實時接收衛(wèi)星信號，并通過數(shù)據(jù)處理，得到實時高精度坐標信息的技術(shù)。RTK技術(shù)利用基準站和流動站之間的差分觀測數(shù)據(jù)，消除誤差，提高測量精度。該技術(shù)具有實時性強、精度高、效率高、應用范圍廣等特點，在工程測量、地質(zhì)勘探、導航等領(lǐng)域得到廣泛應用。GPS數(shù)據(jù)處理基本方法數(shù)據(jù)預處理去除錯誤數(shù)據(jù)，例如衛(wèi)星信號質(zhì)量差的數(shù)據(jù)或異常值，確保數(shù)據(jù)質(zhì)量。坐標轉(zhuǎn)換將GPS數(shù)據(jù)從WGS-84坐標系轉(zhuǎn)換為其他坐標系，例如UTM坐標系或國家坐標系。解算坐標利用最小二乘法等方法，根據(jù)接收到的衛(wèi)星信號計算出觀測點的坐標。精度評估評估定位結(jié)果的精度，并分析誤差來源，為后續(xù)工作提供參考。后處理計算流程1數(shù)據(jù)預處理對觀測數(shù)據(jù)進行質(zhì)量控制、濾波、平滑等處理。2軌道確定利用衛(wèi)星軌道參數(shù)，將觀測數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為地心坐標系。3坐標轉(zhuǎn)換將地心坐標系轉(zhuǎn)換為當?shù)刈鴺讼怠?精度評估分析測量精度，并根據(jù)需求進行誤差修正。坐標系統(tǒng)與轉(zhuǎn)換1地理坐標系使用經(jīng)度和緯度定義地球表面上的點。2投影坐標系將地球表面上的點投影到平面上，使用平面直角坐標系表示。3坐標轉(zhuǎn)換將不同坐標系之間的坐標進行轉(zhuǎn)換，例如地理坐標系轉(zhuǎn)換為投影坐標系。測量精度指標GPS測量精度指標是評價測量結(jié)果準確程度的重要指標。精密單點定位技術(shù)高精度接收機使用高精度GPS接收機，接收來自多個衛(wèi)星的信號。多路徑消除采用先進的信號處理技術(shù)，有效消除多路徑誤差。精密測量結(jié)合精密測量儀器，提高定位精度和可靠性。實時動態(tài)定位技術(shù)實時跟蹤實時動態(tài)定位技術(shù)允許用戶實時跟蹤目標的位置，并可用于車輛跟蹤、資產(chǎn)管理、人員定位等應用。數(shù)據(jù)傳輸通過無線網(wǎng)絡或衛(wèi)星通信，將定位數(shù)據(jù)實時傳輸?shù)街醒肟刂葡到y(tǒng)或用戶終端，提供實時位置信息。應用廣泛在交通運輸、物流管理、應急救援、城市規(guī)劃等領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用，提高效率、安全性及管理水平。RTK測量系統(tǒng)組成RTK測量系統(tǒng)由基站和流動站組成?；窘邮招l(wèi)星信號并計算出精確的坐標，并將坐標信息發(fā)送到流動站。流動站接收衛(wèi)星信號并接收基站的坐標信息，然后計算出自身的位置?；荆和ǔ０惭b在已知坐標點上，負責接收衛(wèi)星信號并計算坐標信息。流動站：手持式或車載式接收機，負責接收衛(wèi)星信號和基站的坐標信息，計算自身位置。RTK測量工作流程1準備工作儀器校準，建立基準站2數(shù)據(jù)采集移動接收機測點3數(shù)據(jù)處理解算坐標，生成成果高精度高可靠RTK應用精準測量RTK技術(shù)在精準農(nóng)業(yè)、測繪工程、基礎設施建設等領(lǐng)域應用廣泛，為工程建設提供高精度定位數(shù)據(jù)，提高施工效率和質(zhì)量。實時定位RTK技術(shù)可實現(xiàn)實時定位，有效提高施工效率和安全性，減少人為誤差，保證工程質(zhì)量?？煽啃愿逺TK技術(shù)具有很高的可靠性和精度，適用于各種復雜地形和環(huán)境條件下的測量任務。RTK應用挑戰(zhàn)與展望1技術(shù)提升持續(xù)提升RTK技術(shù)的精度、可靠性和穩(wěn)定性。2應用擴展探索RTK技術(shù)在更多領(lǐng)域應用的可能性，例如無人駕駛、智慧城市等。3標準化推動RTK技術(shù)標準化，提高不同設備之間的兼容性，促進產(chǎn)業(yè)發(fā)展。北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)中國自主研發(fā)北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)是中國自主研發(fā)的全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)。它是中國繼“兩彈一星”之后又一項重大科技成果，體現(xiàn)了中國的科技實力。全球覆蓋北斗系統(tǒng)已建成由35顆衛(wèi)星組成的全球星座，可為全球用戶提供全天候、全方位、高精度定位、導航、授時等服務。北斗系統(tǒng)優(yōu)勢及應用全球覆蓋北斗系統(tǒng)已實現(xiàn)全球覆蓋，為全球用戶提供服務。高精度定位北斗系統(tǒng)提供厘米級定位精度，滿足高精度應用需求。快速響應北斗系統(tǒng)具有快速響應能力，能夠及時獲取定位信息。北斗系統(tǒng)前景展望全球覆蓋隨著北斗三號全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)的建成，北斗系統(tǒng)將實現(xiàn)全球范圍內(nèi)的服務覆蓋，為全球用戶提供精準的定位、導航和授時服務。應用廣泛北斗系統(tǒng)在交通運輸、農(nóng)業(yè)、測繪、氣象、電力等多個領(lǐng)域擁有廣泛的應用，其應用范圍將不斷擴展，為各行各業(yè)提供更精準、高效的服務。技術(shù)創(chuàng)新北斗系統(tǒng)將持續(xù)推進技術(shù)創(chuàng)新，不斷提升導航定位精度和可靠性，并積極探索新的應用場景，引領(lǐng)全球?qū)Ш蕉ㄎ患夹g(shù)發(fā)展方向。GNSS融合技術(shù)多系統(tǒng)優(yōu)勢互補結(jié)合GPS、北斗、GLONASS等多個衛(wèi)星導航系統(tǒng)，利用各自優(yōu)勢，提升定位精度和可靠性。增強抗干擾能力利用多系統(tǒng)信號的多樣性，有效克服單一系統(tǒng)信號弱或受干擾的情況，提高定位的穩(wěn)定性。擴展應用場景融合技術(shù)可用于各種應用場景，例如無人駕駛、精密農(nóng)業(yè)、災害預警等。綜合導航定位系統(tǒng)1多源融合結(jié)合GPS、北斗、GLONASS等多種導航系統(tǒng)，提高定位精度和可靠性。2數(shù)據(jù)處理運用先進的算法對來自不同系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進行融合處理，消除誤差，提高定位精度。3應用場景廣泛應用于無人駕駛、智能交通、精準農(nóng)業(yè)、智慧城市等領(lǐng)域。定位技術(shù)在測繪領(lǐng)域的應用高精度地圖繪制GPS技術(shù)可以用于繪制高精度地圖，為各種應用提供準確的地理信息。無人機測繪無人機結(jié)合GPS技術(shù)，可以快速高效地進行地形測量和數(shù)據(jù)采集。工程測量GPS技術(shù)可以用于道路、橋梁、隧道等工程項目的測量和施工控制。定位技術(shù)在交通領(lǐng)域的應用導航系統(tǒng)GPS導航系統(tǒng)可以為駕駛員提供實時路線指引，避免迷路，提高駕駛效率。交通流量監(jiān)測通過GPS定位，可以實時監(jiān)測道路交通流量，有效緩解交通擁堵。車輛管理利用GPS定位，可以實現(xiàn)車輛的實時跟蹤、調(diào)度管理，提高車輛運營效率。智慧交通GPS定位技術(shù)是智慧交通系統(tǒng)的重要組成部分，為智能交通管理、智能停車等應用提供基礎數(shù)據(jù)。定位技術(shù)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應用精準農(nóng)業(yè)利用定位技術(shù)，實現(xiàn)對農(nóng)作物生長環(huán)境的精確監(jiān)測和管理，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率。智能灌溉根據(jù)土壤水分狀況和作物需水量，精準控制灌溉系統(tǒng)，節(jié)約水資源。無人機作業(yè)利用無人機進行農(nóng)藥噴灑、播種、植保等工作，提高效率和安全性。定位技術(shù)