《GPS測(cè)量原理及應(yīng)用》武大第三版-復(fù)習(xí)資料

1、第一章緒論1. GPS系統(tǒng)包括三大部分：空間部分GPS衛(wèi)星星座，地面控制部分地面監(jiān)控系統(tǒng)，用戶設(shè)備部分GPS信號(hào)接收機(jī)。2 .GPS衛(wèi)星星座部分：由21顆工作衛(wèi)星和3顆在軌備用衛(wèi)星組成GPS衛(wèi)星星座，記作（21+3）GPS星座。24顆在軌衛(wèi)星均勻分布在6個(gè)軌道平面內(nèi)，軌道傾角為55°，各個(gè)軌道平面之間相距60°。在地球表面上任何地點(diǎn)任何時(shí)刻，在高度角15°以上，平均可同時(shí)觀測(cè)到6顆衛(wèi)星，最多可達(dá)9顆衛(wèi)星。3. GPS衛(wèi)星的作用：第一，用L波段的兩個(gè)無(wú)線載波向廣大用戶連續(xù)不斷地發(fā)送導(dǎo)航定位信號(hào)。第二，在衛(wèi)星飛越注入站上空時(shí)，接收由地面注入站用S波段發(fā)送到衛(wèi)星的導(dǎo)航電

2、文和其他有關(guān)信息，并通過(guò)GPS信號(hào)電路，適時(shí)地發(fā)送給廣大用戶。第三，接收地面主控站通過(guò)注入站發(fā)送到衛(wèi)星的調(diào)度命令，適時(shí)地改正運(yùn)行偏差或啟用備用時(shí)鐘等。4. 地面監(jiān)控系統(tǒng)：1個(gè)主控站（美國(guó)科羅拉多）3個(gè)注入站（阿森松島,迪哥加西亞島，卡瓦加蘭）5個(gè)監(jiān)控站（1+3+夏威夷）5. GPS信號(hào)接收機(jī)的任務(wù)是：能夠捕獲到按一定衛(wèi)星高度截止角所選擇的待測(cè)衛(wèi)星的信號(hào)，并跟蹤這些衛(wèi)星的運(yùn)行，對(duì)所接收到的GPS信號(hào)進(jìn)行變換、放大和處理，以便測(cè)量出GPS信號(hào)從衛(wèi)星到接收機(jī)天線的傳播時(shí)間，解譯出GPS衛(wèi)星所發(fā)送的導(dǎo)航電文，實(shí)時(shí)地計(jì)算出測(cè)站的三維位置，甚至三維速度和時(shí)間。6. GPS系統(tǒng)的特點(diǎn)：定位精度高，觀測(cè)時(shí)間短

3、，測(cè)站間無(wú)需通視，可提供三維坐標(biāo)，操作簡(jiǎn)便，全天候作業(yè)，功能多，應(yīng)用廣。7. GPS系統(tǒng)的應(yīng)用前景:用于建立高精度的國(guó)家性大地測(cè)量控制網(wǎng)，測(cè)定全球性的地球動(dòng)態(tài)參數(shù)用于建立陸地海洋大地測(cè)量基準(zhǔn)，進(jìn)行高精度的海島陸地聯(lián)測(cè)以及海洋測(cè)繪用于監(jiān)測(cè)地球板塊運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和地殼形變用于工程測(cè)量，成為建立城市與工程控制網(wǎng)的主要手段用于測(cè)定航空航天攝影瞬間的相機(jī)位置.8. 我國(guó)的GPS定位技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展情況：在大地測(cè)量方面，利用GPS技術(shù)開(kāi)展國(guó)際聯(lián)測(cè)，建立全球性大地控制網(wǎng)，提供高精度的地心坐標(biāo)，測(cè)定和精化大地水準(zhǔn)面；在工程測(cè)量方面，應(yīng)用GPS靜態(tài)相對(duì)定位技術(shù)，布設(shè)精密工程控制網(wǎng)，用于城市和礦區(qū)油田地面沉降監(jiān)測(cè)、大壩

4、變形監(jiān)測(cè)、高層建筑變形監(jiān)測(cè)、隧道貫通測(cè)量等精密工程；在航空攝影測(cè)量方面，我國(guó)測(cè)繪工作者也應(yīng)用GPS技術(shù)進(jìn)行航測(cè)外業(yè)控制測(cè)量、航攝飛行導(dǎo)航、機(jī)載GPS航測(cè)等航測(cè)成圖的各個(gè)階段；在地球動(dòng)力學(xué)方面，GPS技術(shù)用于全球板塊運(yùn)動(dòng)監(jiān)測(cè)和區(qū)域板塊運(yùn)動(dòng)監(jiān)測(cè)；此外，GPS技術(shù)還用于海洋測(cè)量、水下地形測(cè)繪、軍事國(guó)防、智能交通、郵電通信、地礦、煤礦、石油、建筑以及農(nóng)業(yè)、氣象、土地管理、環(huán)境監(jiān)測(cè)、金融、公安等部門和行業(yè)。第二章坐標(biāo)系統(tǒng)和時(shí)間系統(tǒng)1、天球：指以地球質(zhì)心為中心，半徑r為任意長(zhǎng)度的一個(gè)假想球體，為建立球面坐標(biāo)系統(tǒng)，必須確定球面上的一些參考點(diǎn)、線、面和圈。天球坐標(biāo)系2、天球坐標(biāo)系：以天球及天球上的點(diǎn)線圈為基礎(chǔ)

5、所建立的坐標(biāo)系。3、天球坐標(biāo)系的基準(zhǔn)點(diǎn)：春分點(diǎn)；天球坐標(biāo)系的基準(zhǔn)面：天球赤道面。4、天球坐標(biāo)系的特點(diǎn)：與地球自轉(zhuǎn)無(wú)關(guān)，用于描述衛(wèi)星的運(yùn)行位置和狀態(tài)。5、分類三種：瞬時(shí)真天球坐標(biāo)系，瞬時(shí)平天球坐標(biāo)系，協(xié)議天球坐標(biāo)系；6、分類三種關(guān)系：協(xié)議天球坐標(biāo)系歲差瞬時(shí)平天球坐標(biāo)系章動(dòng)瞬時(shí)真天球坐標(biāo)系。地球坐標(biāo)系7、地球坐標(biāo)系：以地球及地球上的點(diǎn)線圈為基礎(chǔ)所建立的坐標(biāo)系8、地球坐標(biāo)系的基準(zhǔn)面：地球赤道面；地球坐標(biāo)系的基準(zhǔn)點(diǎn)：地球赤道面和格林尼治時(shí)間子午面的交點(diǎn)。9、地球坐標(biāo)系的特點(diǎn)：隨同地球自轉(zhuǎn)，用于描述地面觀測(cè)站的位置。10、分類兩種：瞬時(shí)地球坐標(biāo)系，協(xié)議地球坐標(biāo)系。11、分類兩種關(guān)系：協(xié)議地球坐標(biāo)系極移瞬

6、時(shí)地球坐標(biāo)系。站心坐標(biāo)系12、站心坐標(biāo)系：以測(cè)站及測(cè)站上的點(diǎn)線圈為基礎(chǔ)建立的坐標(biāo)系。13、站心坐標(biāo)系特點(diǎn)：隨同地球自轉(zhuǎn)，用于描述地面觀測(cè)站與衛(wèi)星的關(guān)系、衛(wèi)星在空中的分布情況。14、分類兩種：站心地平直角坐標(biāo)系，站心極坐標(biāo)系。15. 完全定義一個(gè)空間直角坐標(biāo)系必須明確：坐標(biāo)原點(diǎn)位置三個(gè)坐標(biāo)軸的指向長(zhǎng)度單位.16. 參心坐標(biāo)系和質(zhì)心坐標(biāo)系的定義：參心是橢球的幾何中心，質(zhì)心是橢球的質(zhì)量中心17. 歲差：春分點(diǎn)除因地球自轉(zhuǎn)軸方向改變引起的變化外還因黃道的緩慢變化而變化18. 章動(dòng)：地球瞬時(shí)自轉(zhuǎn)軸在慣性空間不斷改變方向的周期性運(yùn)動(dòng)。19. 我國(guó)目前常用的兩個(gè)國(guó)家大地坐標(biāo)系統(tǒng)：1954年北京坐標(biāo)系（參心坐

7、標(biāo)系）1980年國(guó)家大地坐標(biāo)系（參心坐標(biāo)系，大地原點(diǎn)設(shè)在我國(guó)西部陜西省涇陽(yáng)縣永樂(lè)鎮(zhèn)）20、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換方法：七參數(shù)法（3個(gè)平移參數(shù)，3個(gè)旋轉(zhuǎn)參數(shù)，1個(gè)尺度參數(shù)）；多項(xiàng)式擬合法。21、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換：協(xié)議地球坐標(biāo)系極移改正瞬時(shí)極地球坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)時(shí)角真天球坐標(biāo)系歲差平天球坐標(biāo)系章動(dòng)協(xié)議天球坐標(biāo)系22、長(zhǎng)時(shí)間計(jì)時(shí)方法： 陽(yáng)歷（儒略歷，格里歷），陰歷，陰陽(yáng)歷；儒略日，簡(jiǎn)化儒略日，GPS周（GPS系統(tǒng)中使用的連續(xù)計(jì)時(shí)法）23、GPS衛(wèi)星位置采用WGS-84大地坐標(biāo)系。24、GPS系統(tǒng)中衛(wèi)星鐘和接收機(jī)鐘均采用穩(wěn)定而連續(xù)的GPS時(shí)間系統(tǒng)。第三章衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)基礎(chǔ)及GPS衛(wèi)星星歷1. 二體問(wèn)題：忽略所有的攝動(dòng)力，僅考慮地球質(zhì)心

8、引力研究衛(wèi)星相對(duì)于地球的運(yùn)動(dòng)，在天體力學(xué)中，稱之為二體問(wèn)題。2衛(wèi)星的無(wú)攝運(yùn)動(dòng)（二體運(yùn)動(dòng)）：只考慮地球質(zhì)心引力作用的衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)。 衛(wèi)星的受攝運(yùn)動(dòng)：在考慮中心引力的同時(shí)，考慮攝動(dòng)力的影響來(lái)研究地球的運(yùn)動(dòng)。3. 中心引力：質(zhì)量集中于球心的質(zhì)點(diǎn)所產(chǎn)生的引力。4. 開(kāi)普勒軌道六參數(shù)（軌道根數(shù)a，e，V，i，）長(zhǎng)半徑a 扁心率e（或短半徑b） 真近點(diǎn)角V（在軌道平面上衛(wèi)星與近地點(diǎn)之間的地心角距）升交點(diǎn)半徑（在赤道面上，升交點(diǎn)N與春分點(diǎn)之間的地心夾角） 軌道面傾角（衛(wèi)星軌道平面與地球赤道面之間的夾角）近地點(diǎn)角距（在軌道平面上近地點(diǎn)A與升交點(diǎn)N之間的地心角距）5、開(kāi)普勒三定律：軌道定律：衛(wèi)星運(yùn)行的軌道是一個(gè)橢圓

9、，該橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)與地球質(zhì)心重合。面積定律：在相同時(shí)間內(nèi)所掃過(guò)的面積相等。周期定律：運(yùn)動(dòng)周期的平方與軌道橢圓長(zhǎng)半軸的立方之比是一個(gè)常數(shù)。6. 衛(wèi)星星歷：描述衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)軌道的信息。有了衛(wèi)星星歷就可以計(jì)算出任意時(shí)刻的衛(wèi)星位置及其速度。7.GPS衛(wèi)星星歷的分類：預(yù)報(bào)星歷(廣播星歷)：用戶接收機(jī)接收衛(wèi)星發(fā)射的含有軌道信息的導(dǎo)航電文，經(jīng)過(guò)解碼器便可獲得所需的預(yù)報(bào)星歷。優(yōu)點(diǎn)：實(shí)時(shí) 缺點(diǎn)：精度低內(nèi)容：瞬間開(kāi)普勒六參數(shù)等共17個(gè)參數(shù)。通用數(shù)據(jù)格式：偽隨機(jī)編號(hào)，年，月，日，時(shí)，分，秒，后處理星歷：是一些國(guó)家某些部門，根據(jù)各自建立的衛(wèi)星跟蹤站所獲得的對(duì)GPS衛(wèi)星的精密觀測(cè)資料，應(yīng)用與確定廣播星歷相似的方法而計(jì)算的衛(wèi)

10、星星歷。（包括 精密星歷、快速星歷、超快速星歷）優(yōu)點(diǎn)：軌道參數(shù)準(zhǔn)確 缺點(diǎn)：不能做到實(shí)時(shí)第四章GPS衛(wèi)星導(dǎo)航電文和衛(wèi)星信號(hào)1、GPS信號(hào)結(jié)構(gòu)包括：測(cè)距碼（P碼，C/A碼）；數(shù)據(jù)碼（導(dǎo)航電文，D碼）；載波（L1，L2載波）。GPS衛(wèi)星信號(hào)是GPS衛(wèi)星向廣大用戶發(fā)送的用于導(dǎo)航定位的調(diào)制波導(dǎo)航電文 導(dǎo)航電文（衛(wèi)星電文、數(shù)據(jù)碼/D碼）：GPS衛(wèi)星的導(dǎo)航電文是用戶用來(lái)定位和導(dǎo)航的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。導(dǎo)航電文主要包括：衛(wèi)星星歷，時(shí)鐘改正，電離層時(shí)延延正，工作狀態(tài)信息以及C/A碼轉(zhuǎn)換到捕獲P碼的信息。衛(wèi)星星歷每小時(shí)更新一次，12.5min播完一次。測(cè)距碼C/A碼（粗碼）：用于分址，搜捕衛(wèi)星，粗測(cè)距，民用碼，僅L1調(diào)制。

11、P碼（精碼）：用于分址，精密測(cè)距，為軍用碼，L1、L2測(cè)距。載波L1、L2載波作用：加載低頻信號(hào)（難以傳輸）、測(cè)距。2、碼：表達(dá)信息的二進(jìn)制數(shù)及其組合。3、碼元：碼組合中的每個(gè)二進(jìn)制數(shù)均稱為碼元，單位是bit4、碼長(zhǎng)：一個(gè)周期內(nèi)碼元的最大個(gè)數(shù)，以Nu表示。5、調(diào)制：將頻率較低的信號(hào)加載在頻率較高的載波上的過(guò)程稱為調(diào)制。6、GPS接收機(jī)的分類：按用途：導(dǎo)航型、測(cè)地型、授時(shí)型接收機(jī)按載波頻率：?jiǎn)晤l和雙頻接收機(jī)按通道數(shù)：多通道、序貫通道、多路多用通道接收機(jī)按工作原理：碼相關(guān)型、平方型、混合型、干涉型接收機(jī)7、GPS接收機(jī)的組成：由GPS接收機(jī)天線單元，GPS接收機(jī)天線主機(jī)單元和電源三部分組成。*第五

12、章GPS衛(wèi)星定位基本原理1、GPS定位基本原理：根據(jù)地面已知點(diǎn)坐標(biāo)，用空間前方交會(huì)求出衛(wèi)星在軌位置；根據(jù)空中衛(wèi)星的已知坐標(biāo)，用空間后方交會(huì)的方法求出測(cè)站點(diǎn)的位置。 2、定位類型：根據(jù)所用觀測(cè)值：偽距定位載波相對(duì)定位根據(jù)定位模式：絕對(duì)定位（單點(diǎn)定位）相對(duì)定位（差分定位）根據(jù)獲取定位結(jié)果的時(shí)間：實(shí)時(shí)定位事后定位根據(jù)接收機(jī)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)：靜態(tài)定位動(dòng)態(tài)定位2.靜態(tài)定位：指的是對(duì)于固定不動(dòng)的待定點(diǎn)，將GPS接收機(jī)安置于其上，觀測(cè)數(shù)分鐘乃至更長(zhǎng)的時(shí)間，以確定該點(diǎn)的三維坐標(biāo)，也叫絕對(duì)定位。3.相對(duì)定位：若以兩臺(tái)GPS接收機(jī)分別置于兩個(gè)固定不變的待定點(diǎn)上，則通過(guò)一定時(shí)間的觀測(cè)，可以確定兩個(gè)待定點(diǎn)之間的相對(duì)位置。4

13、.動(dòng)態(tài)定位：至少有一臺(tái)接收機(jī)處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，測(cè)定的是各觀測(cè)時(shí)刻運(yùn)動(dòng)中的接收機(jī)的點(diǎn)位。5.依據(jù)GPS測(cè)距的原理，其定位原理與方法主要有偽距法定位載波相位測(cè)量定位差分GPS定位等6.偽距法定位：由GPS接收機(jī)在某一時(shí)刻測(cè)出得到四顆以上GPS衛(wèi)星的偽距以及已知的衛(wèi)星位置，采用距離交會(huì)的方法求定接收機(jī)天線所在點(diǎn)的三維坐標(biāo)。所測(cè)偽距就是由衛(wèi)星發(fā)射的測(cè)距碼信號(hào)到達(dá)GPS接收機(jī)的傳播時(shí)間乘以光速所得出的量測(cè)距離。由于衛(wèi)星鐘、接收機(jī)鐘的誤差以及無(wú)線電信號(hào)經(jīng)過(guò)電離層和對(duì)流層中的延遲，實(shí)際測(cè)出的距離與衛(wèi)星到接收機(jī)的幾何距離有一定的差值，因此一般稱量測(cè)的距離為偽距。7.偽距法距離測(cè)量的原理：GPS衛(wèi)星依據(jù)自己的時(shí)鐘發(fā)

14、出某一結(jié)構(gòu)的測(cè)距碼，該測(cè)距碼經(jīng)過(guò)T時(shí)間的傳播后到達(dá)接收機(jī)。接收機(jī)在自己的時(shí)鐘控制下產(chǎn)生一組結(jié)構(gòu)完全相同的測(cè)距碼復(fù)制碼，并通過(guò)時(shí)延器使其延遲時(shí)間t將這兩組測(cè)距碼進(jìn)行相關(guān)處理，若自相關(guān)系數(shù)R（t）1，則繼續(xù)調(diào)整延遲時(shí)間t直至自相關(guān)系數(shù)R（t）=1為止。8.重建載波：在GPS信號(hào)中由于已用相位調(diào)整的方法在載波上調(diào)制了測(cè)距碼和導(dǎo)航電文，因而接收到的載波的相位已不再連續(xù)，所以在進(jìn)行載波相位測(cè)量以前，首先要進(jìn)行解調(diào)工作，設(shè)法將調(diào)制在載波上的測(cè)距碼和衛(wèi)星電文去掉，重新獲取載波，這一工作稱為重建載波。9.載波相位測(cè)量原理：載波相位測(cè)量的觀測(cè)值是GPS接收機(jī)所接收的衛(wèi)星載波信號(hào)與接收機(jī)本振參考信號(hào)的相位數(shù)。10

15、.整周模糊度（整周未知數(shù)）的確定：偽距法將整周未知數(shù)當(dāng)作平差中的待定參數(shù)經(jīng)典方法多普勒法（三差法）快速確定整周未知數(shù)。整周模糊度：載波在空間傳輸?shù)恼芷跀?shù)，無(wú)法通過(guò)觀測(cè)獲得的未知數(shù)。11.整周跳變：在跟蹤過(guò)程中，由于某種原因造成衛(wèi)星信號(hào)失鎖，計(jì)數(shù)器無(wú)法連續(xù)計(jì)數(shù)。當(dāng)信號(hào)重新被跟蹤后，整周計(jì)數(shù)就不正確，但是不到一個(gè)整周的相位觀測(cè)值仍是正確的，這種現(xiàn)象成為整周跳變。周跳產(chǎn)生的原因：建筑物或樹(shù)木等障礙物的遮擋；電離層電子活動(dòng)劇烈；多路徑效應(yīng)的影響；衛(wèi)星信噪比太低；接收機(jī)的高動(dòng)態(tài)；接收機(jī)設(shè)置軟件的不周全。12.整周跳變的探測(cè)與修復(fù)常用的方法：屏幕掃描法、用高次差或多項(xiàng)式擬合法、在衛(wèi)星間求差法、用雙頻觀測(cè)

16、值修復(fù)周跳、根據(jù)平差后的殘差發(fā)現(xiàn)和修復(fù)整周跳變。13.GPS絕對(duì)定位（單點(diǎn)定位）：利用GPS衛(wèi)星和用戶接收機(jī)之間的距離觀測(cè)值直接確定用戶接收機(jī)天線在WGS84坐標(biāo)系中相對(duì)于坐標(biāo)原點(diǎn)地球質(zhì)心的絕對(duì)位置。靜態(tài)絕對(duì)定位：接收機(jī)天線處于靜止?fàn)顟B(tài)下，確定觀測(cè)站坐標(biāo)的方法。動(dòng)態(tài)絕對(duì)定位：接收機(jī)天線處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)（或靜止時(shí)間較短）14.GPS相對(duì)定位：是至少兩臺(tái)GPS接收機(jī)，同步觀測(cè)相同的GPS衛(wèi)星，確定兩臺(tái)接收機(jī)天線之間的相對(duì)位置（坐標(biāo)差）。19.差分GPS定位技術(shù)：是將一臺(tái)GPS接收機(jī)安置在基準(zhǔn)站上進(jìn)行觀測(cè)。根據(jù)基準(zhǔn)站已知精密坐標(biāo)，計(jì)算出基準(zhǔn)站到衛(wèi)星的距離改正數(shù)，并由基準(zhǔn)站實(shí)時(shí)地將這一改正數(shù)發(fā)送出去。用戶

17、接收機(jī)在進(jìn)行GPS觀測(cè)的同時(shí)，也接收到基準(zhǔn)站的改正數(shù)，并對(duì)其定位結(jié)果進(jìn)行改正，從而提高定位精度。20.差分GPS可分為單基準(zhǔn)站差分、具有多個(gè)基準(zhǔn)站的局部區(qū)域差分和廣域差分三類。21.單站差分按基準(zhǔn)站發(fā)送信息方式可分為位置差分、偽距差分和載波相位差分（RTK）三種。位置差分的優(yōu)點(diǎn)是計(jì)算簡(jiǎn)單，適用于各種型號(hào)的GPS接收機(jī)；缺點(diǎn)是基準(zhǔn)站和用戶必須觀測(cè)同一組衛(wèi)星。偽距差分原理的優(yōu)點(diǎn)是基準(zhǔn)站提供所有衛(wèi)星的改正數(shù)，用戶接收機(jī)觀測(cè)任意4顆衛(wèi)星，就可以定位；缺點(diǎn)是差分精度隨基準(zhǔn)站到用戶的距離增加而降低。22.局部區(qū)域差分系統(tǒng)：在局部區(qū)域中應(yīng)用差分GPS技術(shù)，應(yīng)該在區(qū)域中布設(shè)一個(gè)差分GPS網(wǎng)，該網(wǎng)由若干個(gè)差分G

18、PS基準(zhǔn)站組成，通常還包含一個(gè)或多個(gè)監(jiān)控站，位于該局部區(qū)域中的用戶根據(jù)多個(gè)基準(zhǔn)站所提供的改正信息，經(jīng)平差后求得自己的改正數(shù)。23.廣域差分：包括三方面，星歷誤差、大氣延時(shí)誤差和衛(wèi)星鐘差誤差。廣域差分的工作流程：第一，在已知坐標(biāo)的若干監(jiān)測(cè)站上，跟蹤觀測(cè)GPS衛(wèi)星的偽距、相位等信息；第二，將監(jiān)測(cè)站上測(cè)得的偽距、相位和電離層延時(shí)的雙頻量測(cè)結(jié)果全部傳輸?shù)街行恼?；第三，中心站在區(qū)域精密定軌計(jì)算的基礎(chǔ)上，計(jì)算出三項(xiàng)誤差改正；第四，將這些誤差改正用數(shù)據(jù)通信鏈傳輸?shù)接脩粽?；第五，用戶利用這些誤差改正自己觀測(cè)到的偽距、相位和星歷等，計(jì)算出高精度的GPS定位結(jié)果。廣域差分的特點(diǎn)：第一，中心站、監(jiān)測(cè)站與用戶站的站間

19、距離從100千米增加到2000千米，定位精度不會(huì)出現(xiàn)明顯下降；第二，在大區(qū)域內(nèi)建立廣域差分網(wǎng)，需要的監(jiān)測(cè)站數(shù)量少，投資自然減少；第三，定位精度均勻分布；第四，覆蓋區(qū)域可以擴(kuò)展到不易作用的地域；第五，使用的硬件設(shè)備及通信工具昂貴，軟件技術(shù)復(fù)雜，運(yùn)行和維持費(fèi)用較高。24.多基準(zhǔn)站RTK 技術(shù)：也叫網(wǎng)絡(luò)RTK，是對(duì)普通RTK方法的改進(jìn)。它是一種基于多基準(zhǔn)站網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)差分定位系統(tǒng)，可克服常規(guī)RTK的缺陷，實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離（70-100km）RTK定位。25、RTK實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)差分法。這是一種新的常用的GPS測(cè)量方法，以前的靜態(tài)、快速靜態(tài)、動(dòng)態(tài)測(cè)量都需要事后進(jìn)行解算才能獲得厘米級(jí)的精度，而RTK是能夠在野外實(shí)時(shí)得

20、到厘米級(jí)定位精度的測(cè)量方法，它采用了載波相位動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)差分方法，是GPS應(yīng)用的重大里程碑，它的出現(xiàn)為工程放樣、地形測(cè)圖，各種控制測(cè)量帶來(lái)了新曙光，極大地提高了外業(yè)作業(yè)效率。*第六章GPS衛(wèi)星導(dǎo)航1.導(dǎo)航：確定航行體運(yùn)動(dòng)到什么地方和向何方向運(yùn)動(dòng)的意思。2.衛(wèi)星導(dǎo)航分為：?jiǎn)吸c(diǎn)動(dòng)態(tài)定位、實(shí)時(shí)差分動(dòng)態(tài)定位和后處理差分動(dòng)態(tài)定位。3.單點(diǎn)動(dòng)態(tài)定位：用安設(shè)在一個(gè)運(yùn)動(dòng)載體上的GPS信號(hào)接收機(jī)，自主地測(cè)得該運(yùn)動(dòng)載體的實(shí)時(shí)位置，從而描繪出該運(yùn)動(dòng)載體的運(yùn)行軌跡，所以單點(diǎn)動(dòng)態(tài)定位又叫絕對(duì)動(dòng)態(tài)定位。4.實(shí)時(shí)差分動(dòng)態(tài)定位：所謂差分動(dòng)態(tài)定位，就是用兩臺(tái)接收機(jī)在兩個(gè)測(cè)站上同時(shí)測(cè)量來(lái)自相同GPS衛(wèi)星的導(dǎo)航定位信號(hào)，用以聯(lián)合測(cè)得動(dòng)

21、態(tài)用戶的精確位置。其中一個(gè)測(cè)站是位于已知坐標(biāo)點(diǎn)，設(shè)在該已知點(diǎn)（又稱基準(zhǔn)點(diǎn)）的GPS信號(hào)接收機(jī)，叫做基準(zhǔn)接收機(jī)。如果及時(shí)將GPS改正值發(fā)送給若干臺(tái)共視衛(wèi)星用戶的動(dòng)態(tài)接收機(jī)，而改正后者所測(cè)得的實(shí)時(shí)位置，便叫做實(shí)時(shí)差分動(dòng)態(tài)定位。差分GPS定位原理：利用衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的誤差隨時(shí)間變化緩慢，而且具有較強(qiáng)的空間相關(guān)性，從而定位結(jié)果也是具有一定的空間相關(guān)性。利用基準(zhǔn)站測(cè)定具有空間相關(guān)性的誤差或其對(duì)測(cè)量定位結(jié)果的影響，供流動(dòng)站改正其觀測(cè)值或定位結(jié)果。9.差分GPS導(dǎo)航： 位置差分法，偽距差分法， 相位差分法。單站差分，局部差分，廣域差分近程，中程，遠(yuǎn)程精密單點(diǎn)定位（PPP）特點(diǎn)： 單臺(tái)接收機(jī)作業(yè)機(jī)動(dòng)靈活；單點(diǎn)精

22、密定位，節(jié)約成本，提高效率；不需參考站，定位不受作用距離限制。12.精密單點(diǎn)定位數(shù)據(jù)處理步驟：初始化，進(jìn)行實(shí)時(shí)非差精密單點(diǎn)定位時(shí)，首先利用偽距觀測(cè)值確定載波相位觀測(cè)值的模糊度；點(diǎn)位坐標(biāo)解算，按照已知的衛(wèi)星軌道、衛(wèi)星鐘差，加入各項(xiàng)誤差改正，逐歷元進(jìn)行點(diǎn)位坐標(biāo)解算。第七章GPS衛(wèi)星測(cè)量的誤差來(lái)源及影響1.GPS測(cè)量主要誤差分類：衛(wèi)星部分：星歷誤差，鐘誤差，相對(duì)論效應(yīng)；信號(hào)傳播：電離層，對(duì)流層，多路徑效應(yīng)；信號(hào)接收：鐘的誤差，位置誤差，天線相位中心變化；其他影響：地球潮汐，負(fù)荷潮。與信號(hào)傳播有關(guān)的誤差：電離層折射誤差、對(duì)流層折射誤差及多路徑效應(yīng)誤差。2.電離層延遲：當(dāng)GPS信號(hào)通過(guò)電離層時(shí)，信號(hào)的路

23、徑會(huì)發(fā)生彎曲，傳播速度也發(fā)生變化，這樣產(chǎn)生的偏差叫電離層折射誤差。減弱電離層影響的措施：利用雙頻組合觀測(cè)值；利用電離層模型改正。3.對(duì)流層折射誤差：GPS信號(hào)通過(guò)對(duì)流層時(shí)，使傳播的路徑發(fā)生彎曲，從而使測(cè)量距離產(chǎn)生偏差，這種偏差就叫做對(duì)流層折射誤差。對(duì)流層的折射與地面氣候、大氣壓力、溫度和濕度有關(guān)，也與信號(hào)高度角有關(guān)。減弱對(duì)流層折射改正殘差影響的措施：采用對(duì)流層模型加以改正；引入描述對(duì)流層影響的附加待估參數(shù)；利用同步觀測(cè)量求差；利用水汽輻射計(jì)直接測(cè)定信號(hào)傳播的影響。誤差消除/消弱方法：1、模型改正法2、觀測(cè)值線性組合 組合觀測(cè)值： 差分觀測(cè)值：?jiǎn)尾?，雙差，三差 星間單差：消除接收機(jī)鐘差削弱大氣折

24、射，地球潮汐站間單差：消除衛(wèi)星鐘差，相對(duì)論效應(yīng) 削弱星歷誤差，大氣折射歷元間單差：消除整周模糊度削弱星歷誤差、鐘差、大氣折射和地球潮汐站星間雙差：消除鐘差、相對(duì)論效應(yīng) 削弱星歷誤差，大氣折光差，地球潮汐三差：消除。第八章GPS測(cè)量的設(shè)計(jì)與實(shí)施*1.GPS網(wǎng)技術(shù)設(shè)計(jì)的依據(jù)：GPS測(cè)量規(guī)范和測(cè)量任務(wù)書。測(cè)量規(guī)范是國(guó)家測(cè)繪管理部門或行業(yè)部門制定的技術(shù)法規(guī)，測(cè)量任務(wù)書是測(cè)量施工單位上級(jí)主管部門或合同甲方下達(dá)的技術(shù)要求文件。2.GPS網(wǎng)圖形構(gòu)成的幾個(gè)基本概念：觀測(cè)時(shí)段：測(cè)站上開(kāi)始接收衛(wèi)星信號(hào)到觀測(cè)停止，連續(xù)觀測(cè)的時(shí)段，簡(jiǎn)稱時(shí)段。同步觀測(cè)：兩臺(tái)或兩臺(tái)以上接收機(jī)同時(shí)對(duì)同一組衛(wèi)星進(jìn)行的觀測(cè)。同步觀測(cè)環(huán)：三臺(tái)或

25、三臺(tái)以上接收機(jī)同步觀測(cè)獲得的基線向量所構(gòu)成的閉合環(huán)，簡(jiǎn)稱同步環(huán)。獨(dú)立同步環(huán)：由獨(dú)立觀測(cè)所獲得的基線向量構(gòu)成的閉合環(huán)，簡(jiǎn)稱獨(dú)立環(huán)。異步觀測(cè)環(huán)：在構(gòu)成多邊形環(huán)路的所有基線向量中，只要有非同步觀測(cè)基線向量，則該多邊形環(huán)路叫異步觀測(cè)環(huán)，簡(jiǎn)稱異步環(huán)。獨(dú)立基線：對(duì)于N臺(tái)GPS接收機(jī)構(gòu)成的同步觀測(cè)環(huán)，有J條同步觀測(cè)基線，其中獨(dú)立基線數(shù)為N-1.7.非獨(dú)立基線：除獨(dú)立基線外的其他基線叫非獨(dú)立基線，總基線數(shù)和獨(dú)立基線數(shù)之差就是非獨(dú)立基線數(shù)。3.GPS網(wǎng)的圖形設(shè)計(jì)：點(diǎn)連式 邊連式 網(wǎng)連式 邊點(diǎn)混合連接式 三角鎖（多邊形）連接 導(dǎo)線網(wǎng)形連接（環(huán)形圖） 星形布設(shè)。點(diǎn)連式：指相鄰?fù)綀D形之間僅有一個(gè)公共點(diǎn)的連接。 邊連

26、式：指同步圖形之間由一條公共基線連接。 網(wǎng)連式：指相鄰?fù)綀D形之間有兩個(gè)以上的公共點(diǎn)相連接。 邊點(diǎn)混合連接式：指把點(diǎn)連式與邊連式有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，組成GPS網(wǎng)。 三角鎖（多邊形）連接：用點(diǎn)連式或邊連式組成連續(xù)發(fā)展的三角鎖連接圖形。 導(dǎo)線網(wǎng)形連接（環(huán)形圖）：將同步圖形布設(shè)為直伸狀，形如導(dǎo)線結(jié)構(gòu)式的GPS網(wǎng)，各獨(dú)立邊應(yīng)組成封閉狀，形成非同步圖形。 4.布網(wǎng)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意以下幾個(gè)原則：第一，每點(diǎn)應(yīng)有一個(gè)以上通視方向；第二,應(yīng)采用原有城市坐標(biāo)系統(tǒng)；第三，GPS網(wǎng)必須由非同步獨(dú)立觀測(cè)邊構(gòu)成若干個(gè)閉合環(huán)或附合線路。在進(jìn)行GPS外業(yè)工作之前，必須做好實(shí)施前的測(cè)區(qū)踏勘、資料收集、器材籌備、觀測(cè)計(jì)劃擬定、GPS儀器

27、檢校及設(shè)計(jì)書編寫等工作。5.測(cè)區(qū)踏勘：交通情況、植被情況、水系分布情況、控制點(diǎn)分布情況、居民點(diǎn)分布情況、當(dāng)?shù)仫L(fēng)俗民情。6.資料收集：各類圖件、各類控制點(diǎn)成果、測(cè)區(qū)有關(guān)的地質(zhì)氣象交通通信等方面的資料、城市及鄉(xiāng)村行政區(qū)劃表。7.設(shè)備、器材籌備及人員組織：籌備儀器、計(jì)算機(jī)及配套設(shè)備；籌備機(jī)動(dòng)設(shè)備及通信設(shè)備；籌備施工器材，計(jì)劃油料，材料的消耗；組建施工隊(duì)伍，擬訂施工人員名單及崗位；進(jìn)行詳細(xì)的投資預(yù)算。8.擬訂觀測(cè)計(jì)劃的主要依據(jù)是：GPS網(wǎng)的規(guī)模大小；點(diǎn)位精度要求；GPS衛(wèi)星星座幾何圖形強(qiáng)度；參加作業(yè)的接收機(jī)數(shù)量；交通、通信及后勤保障。9.觀測(cè)計(jì)劃的主要內(nèi)容：編制GPS衛(wèi)星的可見(jiàn)性預(yù)報(bào)圖；選擇衛(wèi)星的幾何

28、圖形強(qiáng)度；選擇最佳的觀測(cè)時(shí)段；觀測(cè)區(qū)域的設(shè)計(jì)與劃分；編排作業(yè)調(diào)度表。10.GPS接收機(jī)選型及檢驗(yàn)：用零基線檢驗(yàn)接收機(jī)內(nèi)部噪聲水平；天線相位中心穩(wěn)定性檢驗(yàn)；GPS接收機(jī)不同測(cè)程精度指標(biāo)的測(cè)試；儀器的高低溫實(shí)驗(yàn)；野外測(cè)試；光學(xué)對(duì)中器的檢驗(yàn)。*11.技術(shù)設(shè)計(jì)書編寫內(nèi)容：任務(wù)來(lái)源及工作量；測(cè)區(qū)概況；布網(wǎng)方案；選點(diǎn)與埋標(biāo)；觀測(cè)；數(shù)據(jù)處理；完成任務(wù)的措施。14.GPS測(cè)量的作業(yè)模式：靜態(tài)相對(duì)定位、快速靜態(tài)相對(duì)定位、準(zhǔn)動(dòng)態(tài)相對(duì)定位和動(dòng)態(tài)相對(duì)定位。25.觀測(cè)成果的外業(yè)檢核內(nèi)容包括：成果是否符合調(diào)度命令和規(guī)范的要求進(jìn)行的觀測(cè)數(shù)據(jù)質(zhì)量分析是否符合實(shí)際。第九章GPS測(cè)量數(shù)據(jù)處理1、基線向量解算模型：a、數(shù)學(xué)模型（單基線解，多基線解，整體解）b、觀測(cè)值模型（略）c、所采用差分觀測(cè)值模型（0差解，單差解，雙差解，三差解）d、模糊度的確定情況（略）2、基線向量解算過(guò)程：（平差過(guò)程）a、進(jìn)行初始平差，解算出整周未知參數(shù)和基線向量的實(shí)數(shù)解b、將整周未知數(shù)固定為整數(shù)c、將確定整周未知數(shù)作為已知值，僅將待定的測(cè)站坐標(biāo)作為未知參數(shù)，進(jìn)行平差，最終得到固定解。2.基線向量解算結(jié)果分析：觀測(cè)值殘差分析；基線長(zhǎng)度的精度；基線向量環(huán)閉合差的計(jì)算及檢核。*基線向量網(wǎng)平差的方法5.GPS基線向量網(wǎng)的平差類型：一是經(jīng)典的自由網(wǎng)平差，又叫無(wú)約束平差，平差時(shí)固定網(wǎng)中某一點(diǎn)的坐標(biāo)，平差的主要目的是檢驗(yàn)網(wǎng)本身的內(nèi)部符合精度以及