GPS测量最好的教材

2020/4/1511、原理2、我国GPS测量的常用坐标系3、GPS静态定位在测量中的应用4、南方测绘NG100一体化测量系统5、GPS高程GPS测量教学电子教案2020/4/152第一部分原理1GPS测量的特点2GPS的历史和背景3GPS系统的组成4GPS卫星5GPS地面控制站6GPS用户设备7GPS系统现状8GPS定位原理9GPS测量10小结2020/4/1531GPS测量的特点GPS测量与经典测量方法的对比1：不需要相互通视观测作业不受天气条件的影响网的质量与点位的分布情况无关能达到大地测量所需要的精度水平白天和夜间均可作业经济效益显著2020/4/154(1)GPS测量效率比传统方法有极大的提高(2)无论作大面积控制和局部测量都是理想的仪器(3)价格上具有更强的市场竞争能力(4)任何条件下都有充分把握提供足够的精度GPS测量与经典测量方法的对比2：2020/4/1552GPS的历史和背景GPS是美国军方研制的第二代卫星导航系统(1)全球通用(2)24小时可以定位，测速和授时(3)用户设备成本低廉(4)确保美国军事安全，服务于全球战略(5)导航精度可达10—20m(6)取代现存各种导航系统这种设备可以用来武装战车，舰船和飞机，提高其作战能力，并可广泛用于地面部队，其作用已经在海湾战争中得到充分展示。2020/4/1563GPS系统的组成全球定位系统(GPS)由三个主要部分组成空间部分：提供星历和时间信息发射伪距和载表信号提供其它辅助信息地面控制部分：中心控制系统实现时间同步跟踪卫星进行定轨用户部分：接收并测卫星信号记录处理数据提供导航定位信息2020/4/15724颗卫星(21+3)6个轨道平面55º轨道倾角2万km轨道高度(地面高度)12小时(恒星时)轨道周期5个多小时出现在地平线以上(每颗星)4GPS卫星目前轨道上实际运行的卫星个数已经超过了32颗2020/4/1585GSP地面控制站一个主控站：科罗拉多•斯必灵司三个注入站：阿松森(Ascencion)迭哥•伽西亚(DiegoGarcia)卡瓦加兰(kwajalein)五个监测站=1个主控站+3个注入站+夏威夷(Hawaii)55HawaiiAscencionDiegoGarciakwajaleinColoradosprings2020/4/159第二部分我国GPS测量的常用坐标系1.WGS-84WGS-84坐标是GPS所采用的坐标系统，GPS发布的星历参数都是基于此坐标系的。WGS-84的椭球参数：a=6378137m1/f=298.2572235632.1954北京坐标系1954北京坐标系是目前我国使用比较广泛的大地测量坐标系，参考椭球是克拉索夫斯基椭球。其高程是以1956年黄海平均海水面为基准。克拉索夫斯基椭球参数：a=6378245m1/f=298.32020/4/15103.1980西安坐标系1980西安坐标系是我国新建的大地测量坐标系，参考椭球是IUGG1975椭球，其高程是以1956年黄海平均海水面为基准。IUGG1975椭球参数：a=6378140m1/f=298.2572020/4/1511GPS培训教案－－GPS静态定位在测量中的应用2020/4/1512GPS静态定位主要用于建立各级测量控制网，其优点为：定位精度高，其基线的相对精度非常高选点灵活、不需要造标、费用低全天候作业观测时间短观测处理自动化第三部分GPS静态定位在测量中的应用1、GPS静态定位的主要应用领域2020/4/1513在15º截止高度角以上不存在障碍物周围没有反射面，不致引起多路径效应安全避开过往行人和车辆，尽可能将接收机设置在毋须人员照看的地方附近不应该有强辐射源(如无线电台、电视发射天线等)可靠的电源供应足够的内存容量正确的配置参数(观测类型、记录速率)检查天线高和偏差仪器的正确检测2、GPS测量前注意事项2020/4/15143、GPS布网方法GPS网的精度指标，通常以网中相邻点之间的距离误差来表示的，其具体形式如下：=±a2+(b·d)2—距离中误差(mm)a—固定误差(mm)b—比例误差系数(ppm)d—相邻点的距离(Km)充分考虑建立GPS控制网的应用范围采用分级布网的原则GPS测量的精度标准2020/4/1515国家测绘局1992年制订的我国第一部“GPS测量规范”将GPS的精度分为A—E五级(见下表)。其中A、B两级一般是国家GPS控制网。C、D、E三级是针对局部性GPS网规定的。级别项目ABCDE固定误差a(mm)=5=8=10=10=10比例误差系数b(ppm)=0.1=1=5=10=20相邻点最小距离(Km)10015521相邻点最大距离(Km)2000250401510相邻点平均距离(Km)3007015~1010~55~22020/4/1516坐标系统与起算数据包括位置基准、方位基准和尺度基准。GPS点的高程应使一定数量的GPS点与水准点重合或对部分GPS点联测水准。选点原则与点位标志2020/4/1517GPS网设计的一般原则应通过独立观测边构成闭合图形，以增加检核条件，提高网的可靠性。应尽量与原有地面控制网相重合，重合点一般不少于3个，且分布均匀。应考虑与水准点相重合，或在网中布设一定密度的水准联测点。点应设在视野开阔和容易到达的地方，联测方向。可在网点附近布设一通视良好的方位点，以建立联测方向。根据GPS测量的不同用途，GPS网的独立观测边均应构成一定的几何图形，基本形式有：三角形网环形网星形网2020/4/1518(1)、三角形网优点：图形几何结构强，具有较多的检核条件，平差后网中相邻点间基线向量的精度比较均匀。缺点：观测工作量大。一般只有在网的精度和可靠性要求比较高时，才单独采用这种图形。2020/4/1519(2)、环形网优点：观测工作量较小，且具有较好的自检性和可靠性。缺点：非直接观测基线边(或间接边)精度较直接观测边低，相邻点间的基线精度分布不均匀。是大地测量和精密工程测量中普遍采用的图形，通常采用上述两种图形的混合图形。2020/4/1520(3)、星形网优点：观测中只需要两台GPS接收机，作业简单。缺点：几何图形简单，检验和发现粗差能力差。广泛用于工程测量、边界测量、地籍测量和碎部测量等。2020/4/1521特点：单键操作，简单明了质量可靠，基于国内首台静态GPS数据传输采用标准化RS-232C接口野外性能极佳，防水耐低温可与各种GPS进行联测解算数据存储可靠，可长期断电保存数据数据存储量大，可长期连续进行数据采集第四部分NGS100一体化测量系统2020/4/1522对工程进行仔细的全面规划设计考虑作业过程中应设点的数量以及所需的精度考虑联测已有的控制点考虑将结果转换成地方坐标考虑最佳的观测路线和计算路线对于高精度的测量，应将路线布设得尽可能的短使用临时参考站考虑独立检核的需要:在不同的观测时段中在一个点上设站两次闭合环在点间观测独立基线考虑使用两个参考站在良好的观测窗口下观测考虑可在夜间观测较长的路线1、全面规划设计2020/4/15232、参考站周围没有反射面，不致引起多路径效应在15º截止高度角以上不存在障碍物安全避开过往行人和车辆，尽可能将接收机设置在毋须人员照看的地方附近不应该有强辐射源(如无线电台、电视发射天线等)可靠的电源供应足够的内存容量正确的配置参数(观测类型、记录速率)检查天线高和偏差2020/4/15243、流动站在15º截止高度角以上不存在障碍物障碍物应不遮挡信号周围没有反射面，不致引起多路径效应附近不应该有强辐射源可靠的电源供应足够的内存容量正确的配置参数(观测类型、记录速率)检查天线高和偏差在良好的窗口下观测卫星几何强度因子GDOP≤8使用准动态指示器作为指南填写外业手簿2020/4/15254、经验提示认真检查基座的整平和对中设施是否完好正确地整平和对中检查高度读数和天线偏差高程出错将影响整个测量结果!用无线电通讯设备保持参考站和流动站之间的联系为了取得最高的精度指标，应考虑传感器的定向2020/4/15265、野外记录手簿内容点标识:日期:传感器序列号:作业员：控制器序列号:记忆卡编号:设站类型:天线高读数:天线高偏差:跟踪开始时间:跟踪结束时间:观测历元数:观测卫星数:GDOP:导航定位解:经度.纬度.高程2020/4/15276、解释和存储结果对于不超过限值(20Km)的基线,整周未知数应能成功解算出来对于超过限值(20Km)的基线,不解算整周未知数而采用L3解对于不超过限值(20Km)的基线:使用FARA整周未知数搜索技术进行快速静态测量已解算出整周未知数(A=Y):FARA找到最或然解，结果一般应满足技术指标未解算出整周未知数(A=N):提供浮点解结果若超出技术指标,检查记录文件，考虑增加先验标准差并重新计算2020/4/1528对于超过限值(20Km)的基线:采用静态法而不用FARAL3解,不解算整周未知数，若采集足够的观测数据，结果一般应满足技术指标长基线需要长时间观测检查两次定位解,独立基线等存储满足精度要求的结果若有多组解时坐标取中数2020/4/15297、临时参考站从效率和精度出发，最好从几个临时参考站观测短基线而不要从一个中心点观测长基线。例子R….临时参考站举例:用静态或或快速静态的方法建立6个临时参考站采用两次定位或互相独立的基线检核临时参考站组成的网从临时参考站出发用快速静态辐射状基线测定的新点考虑关键点的检核2020/4/15308、数据输入和计算数据传输时检查和编辑修改:点标识高度读数和天线偏差起始点的WGS84坐标备份原始数据和项目仔细考虑以下的因素:如何最佳计算网至少需要一个点的WGS84精度在10米左右同现有的控制网的联接转换地方坐标的需求计算临时参考点构成的网计算从临时参考站出发的新点长基线短基线数据处理参数2020/4/15319、选择良好的窗口适合快速静态的窗口4颗以上的卫星，高度角大于15ºGDOP≤8当可能时:5颗以上的卫星GDOP≤4高度角大于20º避免峰值期间观测用卫星的空间轨迹图检查障碍物，若某颗卫星被挡住重新计算小心4颗或5颗卫星中高度角小于20º的两颗卫星2020/4/153210、时间和基线长度观测时间取决于:基线长度卫星数卫星几何图形(GDOP)电离层电离层扰动随时间、日夜、月、年、地点而变化，静态或快速静态最短观测时间不要少于15分钟。根据实践经验，基线观测时间应该是基线长度每公里5分钟加上最短15分钟。若(快速)静态单频数据只有9分钟，SKI-Pro缺省情况下不解算整周未知数。一旦正确解算出整周未知数，通常基线精度在5-10mm+2ppm左右。2020/4/153311、基线长与同步观测时间长短的关系根据经验，不同基线长所需同步观测时间如下：1~2公里45~60分钟2~5公里60~90分钟5~10公里90~120分钟10~20公里120分钟以上单频GPS一般只测20公里以内的基线2020/4/1534采用相对定位方法GPS测量不要求各点之间相互通视GPS测量可以全天候进行观测时间短GPS测量的数据是自动记录的12、采用相对定位方法2020/4/1535在计算基线向量时，除根据一定的指标对计算结果进行检查外，一般还进行以下几项检核：1.同步多边形闭合差的检查n边形环闭合差应满足：WX=Xi≤—nWy=Yi≤—nWz=Zi≤—nW=WX2+Wy2+Wz2≤为相应级别规定的观测精度(按平均边长算)2.重复观测边的检查同一条边任意两个时段的结果互差应小于GPS接收机标称精度的22倍。13、同步多边形闭合差的检查2020/4