GPS静态培训 中交一局

华测静态数据处理一、GPS基础部分二、静态测量三、华测GPS的使用四、静态数据处理主要内容一、GPS基础部分1.GPS的由来及特点2.GPS的系统组成3.GPS的定位原理4.GPS的信号组成5.GPS的误差来源6.GPS的应用美国国防部于1973年批准陆海空三军共同研制新一代卫星导航系统，全称为“授时与测距导航系统／全球定位系统”(NavigationTimingandRanging/GlobalPositioningSystem)，简称为“全球定位系统(GPS)”。整个计划耗时20年，投资300亿美元，是继阿波罗登月、航天飞机之后的第三大空间工程。一、GPS基础部分1.GPS的由来及特点一、GPS基础部分1.GPS的由来及特点GPS定位技术有以下特点：•操作简便•全天候作业•功能多、应用广•免费•定位精度高•观测时间短•测站间无须通视•可提供三维坐标2.GPS的系统组成一、GPS基础部分GPS由空间星座部分、地面监控部分和用户部分三部分组成：空间星座部分：由24颗卫星组成，其中包括3颗备用卫星。工作卫星分布在6个轨道面内，每个轨道面上有4颗卫星。卫星轨道面相对地球赤道面的倾角为55º，各轨道平面升交点的赤经相差60º，在相邻轨道上，卫星的升交距角相差30º。轨道平均高度约为20200km，卫星运行周期为11h58min。现在GPS卫星大约有31颗。2.GPS的系统组成一、GPS基础部分地面监控部分：GPS的地面监控部分主要由分布在全球的5个地面站所组成，其中包括卫星监测站、主控站和注入站。用户部分：用户设备的主要任务是接收GPS卫星发射的信号，以获得必要的导航和定位信息及观测量，并经数据处理而完成导航和定位工作。3.GPS的定位原理一、GPS基础部分由于卫星的位置精确可知，在GPS观测中，我们可得到卫星到接收机的距离，利用三维坐标中的距离公式，利用3颗卫星，就可以组成3个方程式，解出观测点的位置（X,Y,Z）。考虑到卫星的时钟与接收机时钟之间的误差，实际上有4个未知数，X、Y、Z和钟差，因而需要引入第4颗卫星，形成4个方程式进行求解，从而得到观测点的经纬度和高程。4.GPS的信号组成一、GPS基础部分GPS卫星发射两种频率的载波信号即频率为1575.42MHz的L1载波和频率为1227.60HMz的L2载波。它们的频率分别是基本频率10.23MHz的154倍和120倍。它们的波长分别为19.03cm和24.42cm。在L1和L2上又分别调制着多种信号，这些信号主要有：1、C/A码C/A码又被称为粗捕获码，它被调制在L1载波上。2、P码（Y码）P码又被称为精码。它被调制在L1和L2载波上。3、导航信息（或称D码）导航信息被调制在L1载波上，其信号频率为50Hz，包含有GPS卫星的轨道参数、卫星钟改正数和其它一些系统参数。5.GPS的误差来源一、GPS基础部分误差的分类偶然误差（观测噪声）---Noise一般优于波长/码元长度的1/100。系统误差---Bias与卫星有关的误差卫星星历（轨道）误差卫星钟差相对论效应与传播途径有关的误差电离层延迟误差对流层延迟误差多路径效应与接收设备有关的误差接收机钟差天线相位中心偏差和变化接收机不同通道间的信号延迟误差其它软件–模型误差，地球潮汐GPS控制系统5.GPS的误差来源--与卫星有关的一、GPS基础部分卫星星历（轨道）误差广播星历（预报星历）与精密星历（后处理星历）应对方法精密定轨轨道松驰相对定位卫星钟差应对方法钟差多项式-△t=a0+a1(t-t0)+a2(t-t0)2参数物理同步误差与数学同步误差相对论效应狭义相对论效应–与钟的运动速度有关，使星钟变慢广义相对论效应–与钟所处位置的重力位有关，使星钟变快应对方法–事先调整钟速，根据卫星轨道进行修正5.GPS的误差来源—与传播路径有关的一、GPS基础部分电离层延迟电离层–自由电子与信号的频率有关–与信号频率的平方成反比（色散效应）与信号传播途径上的电子密度有关，而电子密度又与高度、时间、季节、地理位置、太阳活动等有关电离层对载波和测距码的影响，大小相等，符号相反应对方法模型改正–单层电离层模型双频改正相对定位对流层延迟对流层对流层延迟的干分量与湿分量相对于GPS信号，与信号的频率无关（非色散）应对方法相对定位模型改正多路径效应多路径效应应对方法–观测地点的选择、接收设备的性能、长时间观测、数据处理方法5.GPS的误差来源—与接收机硬件有关的一、GPS基础部分接收机钟差天线相位中心的偏差与变化天线的几何中心、平均相位中心天线相位中心的偏差天线相位中心的变化应对方法天线定向（相对定位）模型改正接收机通道间的延迟误差6.GPS的应用一、GPS基础部分1、军事用途GPS本身就是军事竞赛的产物。精码保密，主要提供给本国和盟国的军事用户使用；粗码提供给本国民用和全世界使用。2、民用导航占据了民用领域的绝大部分，一般精度要求不高，5-15米，飞机、轮船、车载定位等领域。3、测绘要求精度高，早期主要在石油部门使用，现在已在测绘相关行业中广泛普及，成为一种新的测绘方式。4、GIS现在处于起步阶段，随着数字地球、数字中国的进程，必将成为一个庞大的新兴产业。6.GPS的应用一、GPS基础部分军事测绘林业农业地质电力水利交通环保气象地震石油通讯海洋城建科研院所院校医疗消防国土GPS的应用是受到人的想象力的限制，GPS无所不在二、静态测量•静态测量的含义•GPS的精度等级•静态控制网的布设二、静态测量这种模式采用两台(或两台以上)GPS接收机，分别安置在一条或数条基线的两端，同步观测4颗以上卫星，每时段根据基线长度和测量等级观测相应的时间。这种模式一般可以达到5mm十1ppm的相对定位精度。1.静态测量含义常规静态测量快速静态测量静态测量二、静态测量2.GPS的精度等级-1国家测绘局1992年制定的我国第一部《全球定位系统(GPS)测量规范》将GPS的测量精度分为A、B、C、D、E五级。其中A、B两级一般是国家GPS控制网。我国的国家GPS网就是按照这一精度标准设计的。C、D、E三级是针对局部性GPS网规定的。级别AAABCDE平均距离10003007010～155～100.2～5GPS网相邻点的平均边长km相邻点最小距离可为平均距离的1/3-1/2,最大距离可为平均距离的2一3倍。二、静态测量2.GPS的精度等级-2为了适应生产建设的需要，有关部门制定了《全球定位系统城市测量技术规程》，按城市或工程GPS网中相邻点的平均距离和精度划分为二、三、四等和一、二级，在布网时可以逐级布网、越级布网或布设同级全面网。级别项目二等三等四等一级二级固定误差a/mm≤10≤10≤10≤10≤15比例误差系数b/ppm≤2≤5≤10≤10≤20相邻点平均距离/km95211闭合环或附合路线的边数/条≤6≤8≤10≤10≤10二、静态测量2.GPS的精度等级-3根据公路及桥梁﹑隧道等构造的特点及不同要求，GPS控制网分为一级﹑二级﹑三级﹑四级共四个等级。级别每对相邻点平均距离d(km)固定误差a(mm)比例误差b(ppm)最弱相邻点点位中误差m(mm)路线特殊构造物路线特殊构造物路线特殊构造物一级4.0≤105≤215010二级2.0≤105≤525010三级1.0≤105≤1025010四级0.5≤10≤2050静态控制测量主要工作过程：第一测前工作-项目的提出、技术设计（网的布设）、资料整理仪器的检验、踏勘、选点埋石第二实施测量-实地观测第三数据处理第四测后工作二、静态测量3.静态控制网的布设-1一、GPS基础部分3.静态控制网的布设-2静态测量网的布设方式1点连式2边连式3混连式4星形网5导线网6环形网其中：点连式、星形网、导线网附合条件少，精度低；边连式附合条件多，精度高，但工作量大；边点混合连接式和环形网形式灵活，附合条件多，精度较高，是常用的布设方案。123456一、GPS基础部分选点的基本要求A周围应便于安置接收设各和操作，视野开阔，视场内障碍物的高度角不宜超过15°；B远离大功率无线电发射源(如电视台、电台、微波站等)，其距离不小干200m；远离高压输电线和微波无线电信号传送通道，其距离不得小于50m；C附近不应有强烈反射卫星信号的物件(如大型建筑物等)；D交通方便，并有利于其他测量手段扩展和联测；E地面基础稳定，易于点的保存；FAA、A、B级GPS点，应选在能长期保存的地点；G充分利用符合要求的旧有控制点；H选站时应尽可能使测站附近的小环境(地形、地貌、植被等)与周围的大环境保持一致，以减少气象元素的代表性误差。为了常规测量方法加密控制网或者作业，C、D、E级GPS网点应有1-2方向通视。3.静态控制网的布设-2三、华测GPS的使用•X20接收机的使用•X60接收机的使用•X90接收机的使用•数据的下载三、华测GPS的使用1.X20接收机的使用卫星指示灯——每隔5秒连闪几次，表示有几颗卫星电池指示灯——长亮表示有电，如果不停的闪烁，表示电量不足X20开机便可记录静态数据，无需切换，无需设置，简单方便。1.单电池供电可达18个小时2.坚固耐用，防水抗摔3.内存大，可持续作业数据采集灯——每隔几秒闪一次，表示在纪录数据，闪烁的间隔即是采样间隔电源健——按一秒即可开机，长按三秒即可关机三、华测GPS的使用2.X60接收机的使用数据采集灯——每隔几秒闪一次，表示在纪录数据，闪烁的间隔即是采样间隔电源健——按一秒即可开机，长按三秒即可关机卫星指示灯——每隔5秒连闪几次，表示有几颗卫星AB电池指示灯——长亮表示有电，如果不停的闪烁，表示电量不足，若A电池电量用完，将自动切换到B电池切换健——刚开机时，主机默认为RTK模式，如果做静态就要通过切换健进行切换：常按住切换健，此时电台灯长亮，等电台灯不亮，即可松开表明已切换到静态电台指示灯——做RTK时，电台指示灯会一秒闪烁一次三、华测GPS的使用3.X90接收机的使用①电源健：按一秒即可开机，长按三秒即可关机②切换健：刚开机时，主机默认为RTK模式，如果做静态就要通过切换健进行切换：常按住切换健，此时电台灯长亮，等电台灯不亮，即可松开表明已切换到静态③电池指示灯：长亮表示有电，如果不停的闪烁，表示电量不足④卫星指示灯：每隔5秒连闪几次，表示有几颗卫星⑤电台指示灯：做RTK时，电台指示灯会一秒闪烁一次⑥数据采集灯：每隔几秒闪一次，表示在纪录数据，闪烁的间隔即是采样间隔三、华测GPS的使用4.数据的下载X20、X60、X90的用华测“下载软件”通过USB或者串口把数据下载下来，放在指定的文件夹下；下载时，先“输入测站信息”，对于点名不超过四个字符，最好为数字或字母；并输入相应的时段名。然后“数据导出”。注：在连接或下载数据时,主机的数据灯会长亮，此时尽量不要进行其他操作，直到数据灯不亮时再进行。四、静态数据处理1.任务的建立2.坐标系统的建立3.数据的导入4.数据检查5.基线的处理6.网平差7.成果检查8.成果提交四、静态数据处理1.任务的建立打开电脑“开始——程序——华测静态处理——静态处理软件”或者直接打开桌面上的快捷方式。注：首先把下载下来的数据统一放到一个文件夹下面，新建任务时直接选择此文件夹，并注意选择相应的坐标系统。四、静态数据处理2.坐标系统的建立新建任务时，虽然坐标系统已经选定，但可以对于中央子午线或者是投影高等可能需要相应的改动或新建。点击“工具”——”坐标系管理“，如下图操作：投影高中央子午线七参数，一般默认不输椭球参数名称长半轴扁率Bj546378245298.3西安806378140298.257四、静态数据处理3.数据的导入项目建完后，开始加载GPS数据观测文件。选择“文件”－“导入”，compass可以导入下图多种格式的数据四、静态数据处理4.数据检查-1数据导入后，检查相应点的点名，仪器高，天线类型等等，对于有问题的数据要及时更改注：如果用不同的GPS接收机进行联测，就要单独修改天线类