第七章_GPS原理及其在測(cè)量中的應(yīng)用

1、全球定位系統(tǒng)全球定位系統(tǒng)Globle Positioning System主講教師主講教師:蘇安玉蘇安玉資源與環(huán)境學(xué)院概 述述全球定位系統(tǒng)（Global Positioning System）是由美國(guó)歷時(shí)20多年，耗資200多億美元建立的一個(gè)衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)，利用該系統(tǒng)，用戶可以在全球范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)全天候、連續(xù)、實(shí)時(shí)的三維導(dǎo)航定位和測(cè)速；另外，利用該系統(tǒng)，用戶還能夠進(jìn)行高精度的時(shí)間傳遞和高精度的精密定位。GPS 計(jì)劃始于1973 年，已于1994 年進(jìn)入完全運(yùn)行狀態(tài)n作為新一代的衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)，它的應(yīng)用領(lǐng)域和應(yīng)用前景已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了該系統(tǒng)設(shè)計(jì)者當(dāng)初的設(shè)想，目前，它在航空

2、、航天、軍事、交通、運(yùn)輸、資源勘探、通信、氣象等幾乎所有的領(lǐng)域中，都被作為一項(xiàng)非常重要的技術(shù)手段和方法，用來(lái)進(jìn)行導(dǎo)航、定時(shí)、定位、地球物理參數(shù)測(cè)定和大氣物理參數(shù)測(cè)定等。 在測(cè)量中，它最初主要用于高精度大地測(cè)量和控制測(cè)量，建立各種類型和等級(jí)的測(cè)量控制網(wǎng)；現(xiàn)在，它還在測(cè)量領(lǐng)域的其它方面得到充分的應(yīng)用，如用于各種類型的施工放樣、測(cè)圖、變形觀測(cè)、航空攝影測(cè)量、海上測(cè)量和地理信息系統(tǒng)中地理數(shù)據(jù)的采集等。尤其是在各種類型的測(cè)量控制網(wǎng)的建立這一方面，GPS定位技術(shù)已基本上取代了常規(guī)測(cè)量手段，成為了主要的技術(shù)手段?，F(xiàn)在，在我國(guó)采用GPS技術(shù)布設(shè)了新的國(guó)家大地測(cè)量控制網(wǎng)，很多城市也都采用GPS技術(shù)建立了城市控制

3、網(wǎng)。 GPS應(yīng)用舉例佩帶GPS的士兵航空器定位與導(dǎo)航海上導(dǎo)航坦克導(dǎo)航導(dǎo)彈導(dǎo)航軍軍 事事精確著陸系統(tǒng)科學(xué)研究科學(xué)研究森林調(diào)查、資源管理生態(tài)研究給動(dòng)物戴的項(xiàng)圈圣母峰的隆起研究農(nóng)業(yè)監(jiān)控測(cè)繪領(lǐng)域測(cè)繪領(lǐng)域GPS控制測(cè)量RTK地形測(cè)圖及施工放樣其他應(yīng)用其他應(yīng)用車輛導(dǎo)航管理配備GPS的巡警自助旅游車輛導(dǎo)航第一節(jié)第一節(jié) GPS定位原理概述定位原理概述 1. GPS的組成的組成GPS系統(tǒng)由三大部分組成： 空間部分 地面控制部分 用戶部分空間部分空間部分 n24顆衛(wèi)星（21+3）n6個(gè)軌道平面n55軌道傾角n20200km軌道高度（地面高度）n12小時(shí)（恒星時(shí)）軌道周期n5個(gè)多小時(shí)出現(xiàn)在地平線以上（每顆星）每顆G

4、PS工作衛(wèi)星都發(fā)出用于導(dǎo)航定位的信號(hào)。GPS用戶正是利用這些信號(hào)來(lái)進(jìn)行工作的。GPS衛(wèi)星地面控制部分GPS的控制部分由分布在全球的由若干個(gè)跟蹤站所組成的監(jiān)控系統(tǒng)所構(gòu)成，根據(jù)其作用的不同，這些跟蹤站又被分為主控站、監(jiān)控站和注入站。n一個(gè)主控站一個(gè)主控站：科羅拉多(Kolorado)法爾孔 (Falcon) 空軍基地n三個(gè)注入站：三個(gè)注入站：阿松森群島（Ascencion) 迭哥伽西亞(Diego Garcia) 卡瓦加蘭(kwajalein)n五個(gè)監(jiān)測(cè)站五個(gè)監(jiān)測(cè)站=1個(gè)主控站+3個(gè)注入站+夏威夷 （Hawaii) 主控站主控站它的作用是根據(jù)各監(jiān)控站對(duì)GPS的觀測(cè)數(shù)據(jù)，計(jì)算出衛(wèi)星的星歷和衛(wèi)星鐘的改

5、正參數(shù)等，并將這些數(shù)據(jù)通過(guò)注入站注入到衛(wèi)星中去；同時(shí)，它還對(duì)衛(wèi)星進(jìn)行控制，向衛(wèi)星發(fā)布指令，當(dāng)工作衛(wèi)星出現(xiàn)故障時(shí)，調(diào)度備用衛(wèi)星，替代失效的工作衛(wèi)星工作；另外，主控站也具有監(jiān)控站的功能。 注入站與注入站與監(jiān)控站監(jiān)控站 注入站的作用是將主控站計(jì)算出的衛(wèi)星星歷和衛(wèi)星鐘的改正數(shù)等注入到衛(wèi)星中去。 n監(jiān)控站的作用是接收衛(wèi)星信號(hào)，監(jiān)測(cè)衛(wèi)星的工作狀態(tài)。 55HawaiiAscencionDiego GarciakwajaleinColorado Falcon地面控制部分分布用戶部分GPS的用戶部分由GPS接收機(jī)、數(shù)據(jù)處理軟件及相應(yīng)的用戶設(shè)備如計(jì)算機(jī)氣象儀器等所組成。它的作用是接收GPS衛(wèi)星所發(fā)出的信號(hào)，利用這

6、些信號(hào)進(jìn)行導(dǎo)航定位等工作。 通用接收機(jī)（定位型）供電信號(hào)信息命令數(shù)據(jù)供電，控制供電數(shù)據(jù)控制 GPS接收機(jī)(9600)2. GPS信號(hào)GPS衛(wèi)星發(fā)射兩種頻率的載波信號(hào)，即頻率為1575.42MHz的L1載波和頻率為1227.60MHz的L2載波。它們的頻率分別是基本頻率10.23MHz的154倍和120倍，它們的波長(zhǎng)分別為19.03cm和24.42cm。在L1和L2上又分別調(diào)制著多種信號(hào)。 衛(wèi)星信號(hào)結(jié)構(gòu)L11575 . 42 MHZP碼碼 10 . 23MHZ基準(zhǔn)頻率基準(zhǔn)頻率10.23MHZL21227.60MHZP碼碼10.23MHZ C/A碼碼 1.023MHZ 154120衛(wèi)星信息電文（衛(wèi)

7、星信息電文（D碼）碼） 50 byte/S每顆衛(wèi)星都發(fā)射一系列無(wú)線電信號(hào)（基準(zhǔn)頻率每顆衛(wèi)星都發(fā)射一系列無(wú)線電信號(hào)（基準(zhǔn)頻率 ） 兩種載波（兩種載波（L1和和L2）(測(cè)量出或消除電離層效應(yīng)而引起的延遲誤差測(cè)量出或消除電離層效應(yīng)而引起的延遲誤差) 兩種碼信號(hào)（兩種碼信號(hào)（C/A碼和碼和P碼碼( Pseudo-random Noise 偽隨機(jī)噪聲偽隨機(jī)噪聲)） 一組導(dǎo)航電文（信息碼，一組導(dǎo)航電文（信息碼，D碼）碼）C/A碼與碼與P碼碼nC/A碼又被稱為粗捕獲碼，它被調(diào)制在L1載波上，每顆衛(wèi)星的C/A碼都不一樣，用來(lái)分離各衛(wèi)星信號(hào)。C/A碼是普通用戶用以測(cè)定測(cè)站到衛(wèi)星間的距離的一種主要的信號(hào)。用 C/

8、A碼的測(cè)距誤差在29.32.93米。單點(diǎn)定位精度為2030米。nP碼又被稱為精碼，它被調(diào)制在L1和L2載波上，在實(shí)施AS政策時(shí)，P碼與W碼進(jìn)行模二相加生成保密的Y碼，此時(shí)，一般用戶無(wú)法利用P碼來(lái)進(jìn)行導(dǎo)航定位。用 P碼的測(cè)距誤差在2.930.293米。單點(diǎn)定位精度優(yōu)于10米。導(dǎo)航信息導(dǎo)航信息導(dǎo)航信息被調(diào)制在L1載波上，其信號(hào)頻率為50Hz，包含有GPS衛(wèi)星的軌道參數(shù)、衛(wèi)星鐘改正數(shù)和其它一些系統(tǒng)參數(shù)。用戶一般需要利用此導(dǎo)航信息來(lái)計(jì)算某一時(shí)刻GPS衛(wèi)星在地球軌道上的位置，導(dǎo)航信息也被稱為廣播星歷。 3. GPS定位原理與方法定位原理與方法 n二維定位霧號(hào)角1R1單一信號(hào)源測(cè)距兩個(gè)信號(hào)源測(cè)距產(chǎn)生位置多

9、值性霧號(hào)角1R1霧號(hào)角2R2用附加測(cè)量消除位置多值性霧號(hào)角3R3霧號(hào)角1R1霧號(hào)角2R2n三維定位衛(wèi)星1S1衛(wèi)星1S1衛(wèi)星2S2用戶位置在球面上用戶位置兩球相交的圓周上衛(wèi)星1S1衛(wèi)星2S2衛(wèi)星3S3用戶位于圓周兩點(diǎn)之一上衛(wèi)星3相交的圓距離觀測(cè)值的計(jì)算衛(wèi)星鐘調(diào)制的碼信號(hào)接收機(jī)時(shí)鐘復(fù)制的碼信號(hào)t接收機(jī)至衛(wèi)星的距離借助于衛(wèi)星發(fā)射的碼信號(hào)量測(cè)并計(jì)算得到的接收機(jī)本身按同一公式復(fù)制碼信號(hào)比較本機(jī)碼信號(hào)及到達(dá)的碼信號(hào)確定傳播延遲的時(shí)間t傳播延遲時(shí)間乘以光速就是距離觀測(cè)值=C t發(fā)自衛(wèi)星的電磁波信號(hào)：信號(hào)量測(cè)精度優(yōu)于波長(zhǎng)的1/100載波波長(zhǎng)（L1=19cm, L2=24cm)比C/A碼波長(zhǎng) (C/A=293m

10、)短得多所以，GPS測(cè)量采用載波相位觀測(cè)值可以獲得比偽距（C/A碼或P碼）定位高得多的成果精度L1載波載波L2載波載波C/A碼碼P-碼碼 p=29.3 m L2=24 cm L1=19c m C/A=293 m解算出初始整周未知數(shù)測(cè)站對(duì)某一衛(wèi)星的載波相位觀測(cè)值由三部分組成（1）初始整周未知數(shù)n；（2） t 0至t i 時(shí)刻的整周記數(shù)Ci；（3）相位尾數(shù)i如果信號(hào)沒(méi)有失鎖，則每一個(gè)觀測(cè)值包含同一個(gè)初始整周未知數(shù)n為了利用載波相位進(jìn)行定位，必須先解算出初始整周未知數(shù)，取得總觀測(cè)值n+Ci+ iTime (0)AmbiguityTime (i)AmbiguityCounted CyclesPhase

11、 Measurement初始整周未知數(shù)的確定與定位精度的關(guān)系如果無(wú)法準(zhǔn)確解出初始整周未知數(shù)，則定位精度難以優(yōu)于如果無(wú)法準(zhǔn)確解出初始整周未知數(shù)，則定位精度難以優(yōu)于1m隨著初始整周未知數(shù)解算精度的提高，定位精度也相應(yīng)提高隨著初始整周未知數(shù)解算精度的提高，定位精度也相應(yīng)提高一旦初始整周未知數(shù)精確獲得，定位精度不再隨時(shí)間延長(zhǎng)而提高一旦初始整周未知數(shù)精確獲得，定位精度不再隨時(shí)間延長(zhǎng)而提高經(jīng)典靜態(tài)定位需要經(jīng)典靜態(tài)定位需要30-80分鐘觀測(cè)才能求定初始整周未知數(shù)分鐘觀測(cè)才能求定初始整周未知數(shù) 快速靜態(tài)定位將這個(gè)過(guò)程縮短到快速靜態(tài)定位將這個(gè)過(guò)程縮短到2-5分鐘分鐘精精度度m1.000.10 0.01整周未知數(shù)

12、確定后整周未知數(shù)確定前經(jīng)典靜態(tài)定位經(jīng)典靜態(tài)定位00308025時(shí)間（分）時(shí)間（分）快速靜態(tài)定位快速靜態(tài)定位單點(diǎn)定位解可以理解為一個(gè)后方交會(huì)問(wèn)題衛(wèi)星充當(dāng)軌道上運(yùn)動(dòng)的控制點(diǎn)，觀測(cè)值為測(cè)站至衛(wèi)星的偽距（由時(shí)延值推算得到）由于接收機(jī)時(shí)鐘與衛(wèi)星鐘存在同步誤差所以要同步觀測(cè)4顆衛(wèi)星，解算四個(gè)未知參數(shù)：緯度 , 經(jīng)度 , 高程 h , 鐘差 t4. GPS定位的誤差源定位的誤差源 （1）與GPS衛(wèi)星有關(guān)的因素nSA： （Selective Availability） 選擇性定位能力。美國(guó)政府從其國(guó)家利益出發(fā)，通過(guò)降低廣播星歷精度技術(shù)、在GPS基準(zhǔn)信號(hào)中加入高頻抖動(dòng) 技術(shù)等方法，人為降低普通用戶利用GPS進(jìn)行

13、導(dǎo)航定位的精度。n衛(wèi)星星歷誤差：在進(jìn)行GPS定位時(shí)，計(jì)算在某時(shí)刻GPS衛(wèi)星位置所需的衛(wèi)星軌道參數(shù)是通過(guò)各種類型的星歷提供的，但不論采用哪種類型的星歷，所計(jì)算出的衛(wèi)星位置都會(huì)與其真實(shí)位置有所差異，這就是所謂的星歷誤差。n衛(wèi)星鐘差：衛(wèi)星鐘差是GPS衛(wèi)星上所安裝的原子鐘的鐘面時(shí)與GPS標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間之間的誤差。n衛(wèi)星信號(hào)發(fā)射天線相位中心偏差：衛(wèi)星信號(hào)發(fā)射天線相位中心偏差是GPS衛(wèi)星上信號(hào)發(fā)射天線的標(biāo)稱相位中心與其真實(shí)相位中心之間的差異。與GPS衛(wèi)星有關(guān)的因素（2）與傳播途徑有關(guān)的因素。n電離層延遲：大氣層的電離層對(duì)電磁波的折射效應(yīng)，使得GPS信號(hào)的傳播速度發(fā)生變化，這種變化稱為電離層延遲。n對(duì)流層延遲：對(duì)

14、流層對(duì)電磁波的折射效應(yīng)，使得GPS信號(hào)的傳播速度發(fā)生變化，這種變化稱為對(duì)流層延遲。n多路徑效應(yīng)：由于接收機(jī)周圍環(huán)境的影響，使得接收機(jī)所接收到的衛(wèi)星信號(hào)中還包含有各種反射和折射信號(hào)的影響，這就是所謂的多路徑效應(yīng)。（3）與接收機(jī)有關(guān)的因素n接收機(jī)鐘差：接收機(jī)鐘差是GPS接收機(jī)所使用的時(shí)鐘的鐘面時(shí)與GPS標(biāo)準(zhǔn)時(shí)之間的差異。n接收機(jī)天線相位中心偏差：接收機(jī)天線相位中心偏差是GPS接收機(jī)天線的標(biāo)稱相位中心與其真實(shí)的相位中心之間的差異。n接收機(jī)軟件和硬件造成的誤差：在進(jìn)行GPS定位時(shí)，定位結(jié)果還會(huì)受到諸如處理與控制軟件和硬件等的影響。（4）其它nGPS控制部分人為或計(jì)算機(jī)造成的影響：由于GPS控制部分的問(wèn)

15、題或用戶在進(jìn)行數(shù)據(jù)處理時(shí)引入的誤差等。n數(shù)據(jù)處理軟件的影響：數(shù)據(jù)處理軟件的算法不完善對(duì)定位結(jié)果的影響。 第二節(jié)第二節(jié) 坐標(biāo)系、基準(zhǔn)和坐標(biāo)系統(tǒng)坐標(biāo)系、基準(zhǔn)和坐標(biāo)系統(tǒng) 測(cè)量的基本任務(wù)：測(cè)量的基本任務(wù)： 就是確定物體在空間中的位置、姿態(tài)及其運(yùn)動(dòng)軌跡。而對(duì)這些特征的描述都是建立在某一個(gè)特定的空間框架和時(shí)間框架之上的。所謂空間框架就是我們常說(shuō)的坐標(biāo)系統(tǒng)，而時(shí)間框架就是我們常說(shuō)的時(shí)間系統(tǒng)。 1.1. 坐標(biāo)系統(tǒng)坐標(biāo)系統(tǒng) 一個(gè)完整的坐標(biāo)系統(tǒng)是由坐標(biāo)系和基準(zhǔn)兩方面要素所構(gòu)成的。坐標(biāo)系指的是描述空間位置的表達(dá)形式，而基準(zhǔn)指的是為描述空間位置而定義的一系列點(diǎn)、線、面。 在大地測(cè)量中的基準(zhǔn)一般是指為確定點(diǎn)在空間中的位

16、置，而采用的地球橢球或參考橢球的幾何參數(shù)和物理參數(shù)，及其在空間的定位、定向方式，以及在描述空間位置時(shí)所采用的單位長(zhǎng)度的定義。 空間直角坐標(biāo)系n空間直角坐標(biāo)系的坐標(biāo)系原點(diǎn)位于參考橢球的中心，Z軸指向參考橢球的北極，X軸指向起始子午面與赤道的交點(diǎn)，Y軸位于赤道面上，且按右手系與X軸呈90夾角。某點(diǎn)在空間中的坐標(biāo)可用該點(diǎn)在此坐標(biāo)系的各個(gè)坐標(biāo)軸上的投影來(lái)表示。圖1 空間直角坐標(biāo)系 空間大地坐標(biāo)系空間大地坐標(biāo)系是采用大地經(jīng)、緯度和大地高來(lái)描述空間位置的。緯度是空間的點(diǎn)與參考橢球面的法線與赤道面的夾角，經(jīng)度是空間中的點(diǎn)與參考橢球的自轉(zhuǎn)軸所在的面與參考橢球的起始子午面的夾角，大地高是空間點(diǎn)沿參考橢球的法線方

17、向到參考橢球面的距離。 圖2 空間大地坐標(biāo)系 2.2. 坐標(biāo)系變換與基準(zhǔn)變換坐標(biāo)系變換與基準(zhǔn)變換在GPS測(cè)量中，經(jīng)常進(jìn)行坐標(biāo)系變換與基準(zhǔn)變換。n坐標(biāo)系的變換方法 空間直角坐標(biāo)系與空間大地坐標(biāo)系間的轉(zhuǎn)換 空間坐標(biāo)系與平面直角坐標(biāo)系間的轉(zhuǎn)換n基準(zhǔn)變換 七參數(shù)轉(zhuǎn)換法 （1）在相同的基準(zhǔn)下，空間大地坐標(biāo)系向空間直角坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換方法為a為地球橢球長(zhǎng)半軸； b為地球橢球的短半軸。其中：，為卯酉圈的半徑；（2）在相同的基準(zhǔn)下，空間直角坐標(biāo)系向空間大地坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換方法為： （3）坐標(biāo)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換七個(gè)轉(zhuǎn)換參數(shù)轉(zhuǎn)換法：設(shè)兩空間直角坐標(biāo)系間有七個(gè)轉(zhuǎn)換參數(shù)3個(gè)平移參數(shù)、3個(gè)旋轉(zhuǎn)參數(shù)和1個(gè)尺度參數(shù)。m為空間直角坐標(biāo)系A(chǔ)轉(zhuǎn)換

18、到空間直角坐標(biāo)系B的尺度參數(shù)。 若：為某點(diǎn)在空間直角坐標(biāo)系A(chǔ)的坐標(biāo)；為該點(diǎn)在空間直角坐標(biāo)系B的坐標(biāo)；為空間直角坐標(biāo)系A(chǔ)轉(zhuǎn)換到空間直角坐標(biāo)系B的平移參數(shù)；為空間直角坐標(biāo)系A(chǔ)轉(zhuǎn)換到空間直角坐標(biāo)系B的旋轉(zhuǎn)參數(shù)； n則由空間直角坐標(biāo)系A(chǔ)到空間直角坐標(biāo)系B的轉(zhuǎn)換關(guān)系為： 其中：3.GPS測(cè)量中常用的坐標(biāo)系統(tǒng)測(cè)量中常用的坐標(biāo)系統(tǒng)nWGS-84: World Geodical System （世界大地坐標(biāo)系-84）,由美國(guó)國(guó)防部制圖局建立。 WGS-84坐標(biāo)系是目前GPS所采用的坐標(biāo)系統(tǒng)，GPS所發(fā)布的星歷參數(shù)就是基于此坐標(biāo)系統(tǒng)的。 WGS-84坐標(biāo)系的坐標(biāo)原點(diǎn)位于地球的質(zhì)心，Z軸指向地球北極方向，X軸指向

19、起始子午面和赤道的交點(diǎn)，Y軸與X軸和Z軸構(gòu)成右手系。 WGS-84系所采用橢球參數(shù)為： n1954年北京坐標(biāo)系 1954年北京坐標(biāo)系是我國(guó)目前廣泛采用的大地測(cè)量坐標(biāo)系。該坐標(biāo)系源自于原蘇聯(lián)采用過(guò)的1942年普爾科夫坐標(biāo)系。 建國(guó)前，我國(guó)沒(méi)有統(tǒng)一的大地坐標(biāo)系統(tǒng)，建國(guó)初期，在蘇聯(lián)專家的建議下，我國(guó)根據(jù)當(dāng)時(shí)的具體情況，建立起了全國(guó)統(tǒng)一的1954年北京坐標(biāo)系。該坐標(biāo)系采用的參考橢球是克拉索夫斯基橢球，該橢球的參數(shù)為： 1954年北京坐標(biāo)系存在以下缺點(diǎn)n克拉索夫斯基橢球參數(shù)同現(xiàn)代精確的橢球參數(shù)的差異較大。n參考橢球面與我國(guó)大地水準(zhǔn)面呈西高東低的系統(tǒng)性傾斜，東部高程異常達(dá)60余米，最大達(dá)67米。n該坐標(biāo)系

20、統(tǒng)的大地點(diǎn)坐標(biāo)是經(jīng)過(guò)局部分區(qū)平差得到的，因此，全國(guó)的天文大地控制點(diǎn)實(shí)際上不能形成一個(gè)整體，區(qū)與區(qū)之間有較大的隙距，如在有的接合部中，同一點(diǎn)在不同區(qū)的坐標(biāo)值相差1-2米，因而一等鎖具有明顯的坐標(biāo)積累誤差。 n1980年西安大地坐標(biāo)系 l1978年，我國(guó)決定重新對(duì)全國(guó)天文大地網(wǎng)施行整體平差，并且建立新的國(guó)家大地坐標(biāo)系統(tǒng)，整體平差在新大地坐標(biāo)系統(tǒng)中進(jìn)行，這個(gè)坐標(biāo)系統(tǒng)就是1980年西安大地坐標(biāo)系統(tǒng)。l橢球的短軸平行于地球的自轉(zhuǎn)軸，起始子午面平行于格林尼治平均天文子午面，橢球面同似大地水準(zhǔn)面在我國(guó)境內(nèi)符合最好，高程系統(tǒng)以1956年黃海平均海水面為高程起算基準(zhǔn)。 第三節(jié)第三節(jié) GPS靜態(tài)定位在測(cè)量中的應(yīng)用

21、靜態(tài)定位在測(cè)量中的應(yīng)用 目前，GPS靜態(tài)定位在測(cè)量中被廣泛地用于大地測(cè)量、工程測(cè)量、地籍測(cè)量、物探測(cè)量及各種類型的變形監(jiān)測(cè)等，在以上這些應(yīng)用中，其主要還是用于建立各種級(jí)別、不同用途的控制網(wǎng)。 1. GPS相關(guān)術(shù)語(yǔ)相關(guān)術(shù)語(yǔ)n衛(wèi)星高度截止角:elevation mask ,接收機(jī)所跟蹤衛(wèi)星的最低高度角，一般在10 以上。較高的截止高度角有利于防止大氣層的影響及附近物體和多路徑的影響。 n歷元間隔: GPS接收機(jī)連續(xù)接收兩個(gè)歷元的時(shí)間間隔,一般可選5秒、10秒或15秒。nPDOP值： 三維幾何精度因子，指衛(wèi)星與測(cè)站點(diǎn)所構(gòu)成的空間幾何圖形精度，一般小于8，最好小于4。n年積日：表示某天是一年中的第幾天

22、。 從每年的1月1日北京時(shí)間8:00開(kāi)始為001天,到第二年的1月1日北京時(shí)間8:00為365天結(jié)束。n時(shí)段： observing session觀測(cè)時(shí)段兩臺(tái)或多臺(tái)接收機(jī)進(jìn)行同步觀測(cè)，同時(shí)接收數(shù)據(jù)的時(shí)間段。n基線（Baseline）：兩測(cè)量點(diǎn)的連線，在此兩點(diǎn)上同時(shí)接收GPS 信號(hào)并收集其觀測(cè)數(shù)據(jù)。 n方差比：同一組數(shù)據(jù)的殘差比即次小殘差的方差與最小殘差的方差之比。 n中誤差：一組真誤差平方的平均值的平方根。n同步環(huán)：同一時(shí)段觀測(cè)的基線所形成的環(huán)。 n異步環(huán)：不同時(shí)段觀測(cè)的基線所形成的環(huán)。 n重復(fù)基線：不同時(shí)間段觀測(cè)的同一條基線。 n同步時(shí)間：同步環(huán)中各條基線公共觀測(cè)的時(shí)間段。2. GPS靜態(tài)定

23、位在測(cè)量中的應(yīng)用靜態(tài)定位在測(cè)量中的應(yīng)用 GPS靜態(tài)定位在測(cè)量中主要用于測(cè)定各種用途的控制點(diǎn)。其中，較為常見(jiàn)的方面是利用GPS建立各種類型和等級(jí)的控制網(wǎng)，在這些方面，GPS技術(shù)已基本上取代了常規(guī)的測(cè)量方法，成為了主要手段。較之于常規(guī)方法，GPS在布設(shè)控制網(wǎng)方面具有以下一些特點(diǎn)： n測(cè)量精度高: GPS基線向量的相對(duì)精度一般在 10-510-9 之間，是普通測(cè)量方法很難達(dá)到的。n選點(diǎn)靈活、不要求測(cè)站間相互通視,不需要造標(biāo)、費(fèi)用低。n全天侯作業(yè)：任何時(shí)間、任何氣候條件下觀測(cè)。n觀測(cè)時(shí)間短：每站觀測(cè)時(shí)間一般在12個(gè)小時(shí)左右，采用快速靜態(tài)定位，觀測(cè)時(shí)間更短。n觀測(cè)、處理自動(dòng)化。 GPS的特點(diǎn)： 3. 布

24、設(shè)布設(shè)GPS基線向量網(wǎng)的工作步驟基線向量網(wǎng)的工作步驟 布設(shè)GPS基線向量網(wǎng)主要分測(cè)前、測(cè)中和測(cè)后三個(gè)階段進(jìn)行。（1）測(cè)前工作測(cè)前工作 n項(xiàng)目的提出項(xiàng)目的提出 一項(xiàng)GPS測(cè)量工程項(xiàng)目，往往是由工程發(fā)包方、上級(jí)主管部門或其他單位或部門提出，由GPS測(cè)量隊(duì)伍具體實(shí)施。 n測(cè)區(qū)位置及其范圍測(cè)區(qū)位置及其范圍 測(cè)區(qū)的地理位置、范圍，控制網(wǎng)的控制面積。 n用途和精度等級(jí)用途和精度等級(jí) 控制網(wǎng)將用于何種目的，其精度要求是多少，要求達(dá)到何種等級(jí)。n點(diǎn)位分布及點(diǎn)的數(shù)量點(diǎn)位分布及點(diǎn)的數(shù)量 控制網(wǎng)的點(diǎn)位分布、點(diǎn)的數(shù)量及密度要求，是否有對(duì)點(diǎn)位分布有特殊要求的區(qū)域。n提交成果的內(nèi)容提交成果的內(nèi)容 用戶需要提交哪些成果，所

25、提交的坐標(biāo)成果分別屬于哪些坐標(biāo)系，所提交的高程成果分別屬于哪些高程系統(tǒng)，除了提交最終的結(jié)果外，是否還需要提交原始數(shù)據(jù)或中間數(shù)據(jù)等。 測(cè)前工作測(cè)前工作n時(shí)限要求時(shí)限要求 對(duì)提交成果的時(shí)限要求，即何時(shí)是提交成果的最后期限。n投資經(jīng)費(fèi)投資經(jīng)費(fèi) 對(duì)工程的經(jīng)費(fèi)投入數(shù)量。n技術(shù)設(shè)計(jì)技術(shù)設(shè)計(jì) 負(fù)責(zé)GPS測(cè)量的單位在獲得了測(cè)量任務(wù)后，需要根據(jù)項(xiàng)目要求和相關(guān)技術(shù)規(guī)范進(jìn)行測(cè)量工程的技術(shù)設(shè)計(jì)。關(guān)于技術(shù)設(shè)計(jì)的具體內(nèi)容將在第四章中作詳細(xì)介紹。 n儀器的檢驗(yàn)儀器的檢驗(yàn) 對(duì)將用于測(cè)量的各種儀器包括GPS接收機(jī)及相關(guān)設(shè)備、氣象儀器等進(jìn)行檢驗(yàn)，以確保它們能夠正常工作。 測(cè)前工作測(cè)前工作n測(cè)繪資料的搜集與整理測(cè)繪資料的搜集與整理

26、 在開(kāi)始進(jìn)行外業(yè)測(cè)量之前，現(xiàn)有測(cè)繪資料的搜集與整理也是一項(xiàng)極其重要的工作。需要收集整理的資料主要包括測(cè)區(qū)及周邊地區(qū)可利用的已知點(diǎn)的相關(guān)資料（點(diǎn)志記、坐標(biāo)等）和測(cè)區(qū)的地形圖等。n踏勘、選點(diǎn)埋石踏勘、選點(diǎn)埋石 在完成技術(shù)設(shè)計(jì)和測(cè)繪資料的搜集與整理后，需要根據(jù)技術(shù)設(shè)計(jì)的要求對(duì)測(cè)區(qū)進(jìn)行踏勘，并進(jìn)行選點(diǎn)埋石工作。 測(cè)前工作測(cè)前工作（2 2） 測(cè)量實(shí)施測(cè)量實(shí)施 n實(shí)地了解測(cè)區(qū)情況實(shí)地了解測(cè)區(qū)情況 由于在很多情況下，選點(diǎn)埋石和測(cè)量是分別由兩個(gè)不同的隊(duì)伍或兩批不同的人員完成的，因此，當(dāng)負(fù)責(zé)GPS測(cè)量作業(yè)的隊(duì)伍到達(dá)測(cè)區(qū)后，需要先對(duì)測(cè)區(qū)的情況作一個(gè)詳細(xì)的了解。主要需要了解的內(nèi)容包括點(diǎn)位情況（點(diǎn)的位置、上點(diǎn)的難度等

27、）、測(cè)區(qū)內(nèi)經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r、民風(fēng)民俗、交通狀況、測(cè)量人員生活安排等。這些對(duì)于今后測(cè)量工作的開(kāi)展是非常重要的。 n衛(wèi)星狀況預(yù)報(bào)衛(wèi)星狀況預(yù)報(bào) 根據(jù)測(cè)區(qū)的地理位置，以及最新的衛(wèi)星星歷，對(duì)衛(wèi)星狀況進(jìn)行預(yù)報(bào)，作為選擇合適的觀測(cè)時(shí)間段的依據(jù)。所需預(yù)報(bào)的衛(wèi)星狀況有衛(wèi)星的可見(jiàn)性、可供觀測(cè)的衛(wèi)星星座、隨時(shí)間變化的PDOP值、隨時(shí)間變化的TDOP值等。n確定作業(yè)方案確定作業(yè)方案根據(jù)衛(wèi)星狀況、測(cè)量作業(yè)的進(jìn)展情況、以及測(cè)區(qū)的實(shí)際情況，確定出具體的作業(yè)方案，以作業(yè)指令的形式下達(dá)給各個(gè)作業(yè)小組，根據(jù)情況，作業(yè)指令可逐天下達(dá)，也可一次下達(dá)多天的指令。作業(yè)方案的內(nèi)容包括作業(yè)小組的分組情況，GPS觀測(cè)的時(shí)間段以及測(cè)站等。 測(cè)量實(shí)施

28、測(cè)量實(shí)施n外業(yè)觀測(cè)外業(yè)觀測(cè) 各GPS觀測(cè)小組在得到作業(yè)指揮員所下達(dá)的作業(yè)指令后，應(yīng)嚴(yán)格按照作業(yè)指令的要求進(jìn)行外業(yè)觀測(cè)。在進(jìn)行外業(yè)觀測(cè)時(shí)，外業(yè)觀測(cè)人員除了嚴(yán)格按照作業(yè)規(guī)范、作業(yè)指令進(jìn)行操作外，還要根據(jù)一些特殊情況，靈活地采取應(yīng)對(duì)措施。在外業(yè)中常見(jiàn)的情況有不能按時(shí)開(kāi)機(jī)、儀器故障和電源故障等。n數(shù)據(jù)傳輸與轉(zhuǎn)儲(chǔ)數(shù)據(jù)傳輸與轉(zhuǎn)儲(chǔ) 在一段外業(yè)觀測(cè)結(jié)束后，應(yīng)及時(shí)地將觀測(cè)數(shù)據(jù)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)中，并根據(jù)要求進(jìn)行備份，在數(shù)據(jù)傳輸時(shí)需要對(duì)照外業(yè)觀測(cè)記錄手簿，檢查所輸入的記錄是否正確。數(shù)據(jù)傳輸與轉(zhuǎn)儲(chǔ)應(yīng)根據(jù)條件，及時(shí)進(jìn)行。 測(cè)量實(shí)施測(cè)量實(shí)施n基線處理與質(zhì)量評(píng)估基線處理與質(zhì)量評(píng)估 對(duì)所獲得的外業(yè)數(shù)據(jù)及時(shí)地進(jìn)行處理，解算出基線向

29、量，并對(duì)解算結(jié)果進(jìn)行質(zhì)量評(píng)估。作業(yè)指揮員需要根據(jù)基線解算情況作下一步GPS觀測(cè)作業(yè)的安排。 n重復(fù)確定作業(yè)方案、外業(yè)觀測(cè)、數(shù)據(jù)傳輸與轉(zhuǎn)重復(fù)確定作業(yè)方案、外業(yè)觀測(cè)、數(shù)據(jù)傳輸與轉(zhuǎn)儲(chǔ)與基線處理與質(zhì)量評(píng)估四步，直至完成所有儲(chǔ)與基線處理與質(zhì)量評(píng)估四步，直至完成所有GPS觀測(cè)工作。觀測(cè)工作。 測(cè)量實(shí)施測(cè)量實(shí)施（3） 測(cè)后工作測(cè)后工作n結(jié)果分析（網(wǎng)平差處理與質(zhì)量評(píng)估）結(jié)果分析（網(wǎng)平差處理與質(zhì)量評(píng)估） 對(duì)外業(yè)觀測(cè)所得到的基線向量進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn)，并對(duì)由合格的基線向量所構(gòu)建成的GPS基線向量網(wǎng)進(jìn)行平差解算，得出網(wǎng)中各點(diǎn)的坐標(biāo)成果。n技術(shù)總結(jié)技術(shù)總結(jié) 根據(jù)整個(gè)GPS網(wǎng)的布設(shè)及數(shù)據(jù)處理情況，進(jìn)行全面的技術(shù)總結(jié)。n成果驗(yàn)

30、收成果驗(yàn)收 第四節(jié)第四節(jié) 技術(shù)設(shè)計(jì)技術(shù)設(shè)計(jì) 在布設(shè)GPS網(wǎng)時(shí)，技術(shù)設(shè)計(jì)是非常重要的。這是因?yàn)榧夹g(shù)設(shè)計(jì)提供了布設(shè)GPS網(wǎng)的技術(shù)準(zhǔn)則，在布設(shè)GPS網(wǎng)時(shí)所遇到的所有技術(shù)問(wèn)題，都需要從技術(shù)設(shè)計(jì)中尋找答案。因此，在進(jìn)行每一項(xiàng)GPS工程時(shí)，都必須首先進(jìn)行技術(shù)設(shè)計(jì) 技術(shù)設(shè)計(jì)的內(nèi)容技術(shù)設(shè)計(jì)的內(nèi)容 一個(gè)完整的技術(shù)設(shè)計(jì)，主要應(yīng)包含如下內(nèi)容：n項(xiàng)目來(lái)源項(xiàng)目來(lái)源 介紹項(xiàng)目的來(lái)源、性質(zhì)。n測(cè)區(qū)概況測(cè)區(qū)概況 介紹測(cè)區(qū)的地理位置、氣候、人文、經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r、交通條件、通訊條件等。n工程概況工程概況 介紹工程的目的、作用、要求、GPS網(wǎng)等級(jí)（精度）、完成時(shí)間等。 n技術(shù)依據(jù)技術(shù)依據(jù) 介紹作業(yè)所依據(jù)的測(cè)量規(guī)范、工程規(guī)范、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)

31、等。 n施測(cè)方案施測(cè)方案 介紹測(cè)量所采用的儀器、采取的布網(wǎng)方法等。 n作業(yè)要求作業(yè)要求 介紹外業(yè)觀測(cè)時(shí)的具體操作規(guī)程、技術(shù)要求等，包括儀器參數(shù)的設(shè)置（如采樣率、截止高度角等）、對(duì)中精度、整平精度、天線高的量測(cè)方法及精度要求等。n觀測(cè)質(zhì)量控制觀測(cè)質(zhì)量控制 介紹外業(yè)觀測(cè)的質(zhì)量要求，包括質(zhì)量控制方法及各項(xiàng)限差要求等。 n數(shù)據(jù)處理方案數(shù)據(jù)處理方案 詳細(xì)的數(shù)據(jù)處理方案，包括基線解算和網(wǎng)平差處理所采用的軟件和處理方法等內(nèi)容。 技術(shù)設(shè)計(jì)的內(nèi)容技術(shù)設(shè)計(jì)的內(nèi)容 第五節(jié)第五節(jié) 布網(wǎng)方法布網(wǎng)方法 1. GPS基線向量網(wǎng)的等級(jí)基線向量網(wǎng)的等級(jí) n根據(jù)我國(guó)1992年所頒布的全球定位系統(tǒng)測(cè)量規(guī)范，GPS基線向量網(wǎng)被分成了

32、A、B、C、D、E五個(gè)級(jí)別。測(cè)量分類固定誤差(mm) 比例誤差(ppm)相鄰點(diǎn)距離(km)A50.11002000EBCD810101015102015250540215110A級(jí)網(wǎng)一般為區(qū)域或國(guó)家框架網(wǎng)；B級(jí)網(wǎng)為國(guó)家大地控制網(wǎng)或地方框架網(wǎng)；C級(jí)網(wǎng)為地方控制網(wǎng)和工程控制網(wǎng)；D級(jí)網(wǎng)為工程控制網(wǎng)； E級(jí)網(wǎng)為測(cè)圖網(wǎng)。 2. 設(shè)計(jì)的一般原則n應(yīng)通過(guò)獨(dú)立觀測(cè)邊構(gòu)成閉合圖形，以增加檢核條件，提高網(wǎng)的可靠性。n 應(yīng)盡量與原有地面控制網(wǎng)相重合，重合點(diǎn)一般不少于3個(gè)，且分布均勻。n 應(yīng)考慮與水準(zhǔn)點(diǎn)相重合 ，或在網(wǎng)中布設(shè)一定密度的水準(zhǔn)聯(lián)測(cè)點(diǎn)。n 點(diǎn)應(yīng)設(shè)在視野開(kāi)闊和容易到達(dá)的地方便于聯(lián)測(cè)方向。3. GPS基線向量網(wǎng)

33、的布網(wǎng)形式 GPS網(wǎng)常用的布網(wǎng)形式很多，根據(jù)不同用途和等級(jí)要求可采取不同的形式。在工程測(cè)量和地形測(cè)圖布設(shè)控制網(wǎng)時(shí)，最常用的布網(wǎng)形式是同步圖形擴(kuò)展式。n同步圖形擴(kuò)展式具有作業(yè)效率高，圖形強(qiáng)度好且作業(yè)方法簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，是目前在GPS測(cè)量中普遍采用的一種布網(wǎng)形式。n同步圖形擴(kuò)展式主要以下幾種方式： 點(diǎn)連式、邊連式、網(wǎng)連式、混連式n布網(wǎng)形式布網(wǎng)形式 所謂同步圖形擴(kuò)展式的布網(wǎng)形式，就是多臺(tái)接收機(jī)在不同測(cè)站上進(jìn)行同步觀測(cè)，在完成一個(gè)時(shí)段的同步觀測(cè)后，又遷移到其它的測(cè)站上進(jìn)行同步觀測(cè)，每次同步觀測(cè)都可以形成一個(gè)同步圖形，在測(cè)量過(guò)程中，不同的同步圖形間一般有若干個(gè)公共點(diǎn)相連，整個(gè)GPS網(wǎng)由這些同步圖形構(gòu)成。1.

34、 點(diǎn)連式點(diǎn)連式n觀測(cè)作業(yè)方式觀測(cè)作業(yè)方式所謂點(diǎn)連式就是在觀測(cè)作業(yè)時(shí)，相鄰的同步圖形間只通過(guò)一個(gè)公共點(diǎn)相連。這樣，當(dāng)有m臺(tái)儀器共同作業(yè)時(shí)，每觀測(cè)一個(gè)時(shí)段，就可以測(cè)得m-1個(gè)新點(diǎn)，當(dāng)這些儀器觀測(cè)了s個(gè)時(shí)段后，就可以測(cè)得1+s(m-1)個(gè)點(diǎn)。n特點(diǎn)特點(diǎn) 點(diǎn)連式觀測(cè)作業(yè)方式的優(yōu)點(diǎn)是作業(yè)效率高，圖形擴(kuò)展迅速；它的缺點(diǎn)是圖形強(qiáng)度低，如果連接點(diǎn)發(fā)生問(wèn)題，將影響到后面的同步圖形。 圖5 點(diǎn)連式 邊連式邊連式n觀測(cè)作業(yè)方式 所謂邊連式就是在觀測(cè)作業(yè)時(shí)，相鄰的同步圖形間有一條邊（即兩個(gè)公共點(diǎn)）相連。這樣，當(dāng)有 m臺(tái)儀器共同同作業(yè)時(shí)，每觀測(cè)一個(gè)時(shí)段，就可以測(cè)得 m-2個(gè)新點(diǎn)，當(dāng)這些儀器觀測(cè)了 s個(gè)時(shí)段后，就可以測(cè)得

35、2+s(m-2) 個(gè)點(diǎn)。n特點(diǎn) 邊連式觀測(cè)作業(yè)方式具有較好的圖形強(qiáng)度和較高的作業(yè)效率。 圖6 邊連式 網(wǎng)連式網(wǎng)連式n觀測(cè)作業(yè)方式所謂網(wǎng)連式就是在作業(yè)時(shí)，相鄰的同步圖形間有3個(gè)（含3個(gè)）以上的公共點(diǎn)相連。這樣，當(dāng)有m臺(tái)儀器共同作業(yè)時(shí)，每觀測(cè)一個(gè)時(shí)段，就可以測(cè)得m-3個(gè)新點(diǎn)，當(dāng)這些儀器觀測(cè)了s個(gè)時(shí)段后，就可以測(cè)得k+s(m-3)個(gè)點(diǎn)。n特點(diǎn) 采用網(wǎng)連式觀測(cè)作業(yè)方式所測(cè)設(shè)的GPS網(wǎng)具有很強(qiáng)的圖形強(qiáng)度，但網(wǎng)連式觀測(cè)作業(yè)方式的作業(yè)效率很低。 4.選點(diǎn)n點(diǎn)位遠(yuǎn)離大功率的無(wú)線電發(fā)射臺(tái)和高壓輸電線，以避免其周圍磁場(chǎng)對(duì)GPS衛(wèi)星信號(hào)的干擾。接收機(jī)天線與其距離，一般不得小于200m；n附近不應(yīng)有大面積的水域，或?qū)?/p>

36、電磁波反射（或吸收）強(qiáng)烈的物體，以減弱多路徑效應(yīng)的影響；n觀測(cè)站應(yīng)設(shè)在易于安置接收設(shè)備的地方，且視場(chǎng)開(kāi)闊。在視場(chǎng)內(nèi)周圍障礙物的高度角，根據(jù)情況一般應(yīng)小于1015；n觀測(cè)站應(yīng)選在交通方便的地方，并且便于用其它測(cè)量手段聯(lián)測(cè)和擴(kuò)展；n繪制點(diǎn)之記。5. GPS外業(yè)觀測(cè):n儀器安置:對(duì)中與整平,量取天線高n按技術(shù)設(shè)計(jì)與作業(yè)指令同時(shí)開(kāi)機(jī)nGPS接收機(jī)的操作n記錄接收機(jī)觀測(cè)時(shí)段與相應(yīng)點(diǎn)號(hào)n同步觀測(cè)時(shí)間達(dá)到相應(yīng)等級(jí)的時(shí)間要求后,關(guān)機(jī)n進(jìn)行下一時(shí)段觀測(cè),直至完成所有測(cè)量任務(wù)n數(shù)據(jù)傳輸與備份。1. 基線解算質(zhì)量控制指標(biāo)基線解算質(zhì)量控制指標(biāo)n中誤差n方差比 n數(shù)據(jù)刪除率n同步環(huán)閉合差n異步環(huán)閉合差n重復(fù)基線較差 第

37、六節(jié)第六節(jié) GPS基線解算基線解算 2. GPS基線解算的過(guò)程基線解算的過(guò)程 接收機(jī)都配備相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理軟件，可自動(dòng)進(jìn)行GPS基線解算,解算過(guò)程是： n原始觀測(cè)數(shù)據(jù)的讀入( RINEX格式)n外業(yè)輸入數(shù)據(jù)的檢查與修改 n設(shè)定基線解算的控制參數(shù) n基線解算 n基線質(zhì)量的檢驗(yàn) (同步環(huán)閉和差、異步環(huán)閉和差和重復(fù)基線較差 ) n結(jié)束 .1. GPS網(wǎng)平差的過(guò)程網(wǎng)平差的過(guò)程 n提取基線向量，構(gòu)建GPS基線向量網(wǎng) 選取相互獨(dú)立的邊長(zhǎng)較短的質(zhì)量好的基線構(gòu)成閉合的幾何圖形。n三維無(wú)約束平差 在WGS-84三維空間直角坐標(biāo)系下進(jìn)行得到GPS網(wǎng)中各個(gè)點(diǎn)在WGS-84系下經(jīng)過(guò)了平差處理的三維空間直角坐標(biāo)或地理坐標(biāo)

38、。第七節(jié)第七節(jié) GPS基線向量網(wǎng)平差基線向量網(wǎng)平差 n約束平差約束平差/聯(lián)合平差聯(lián)合平差約束平差約束平差/聯(lián)合平差實(shí)際上是坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換問(wèn)題聯(lián)合平差實(shí)際上是坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換問(wèn)題 指定進(jìn)行平差的基準(zhǔn)和坐標(biāo)系統(tǒng)。 指定起算數(shù)據(jù)。 檢驗(yàn)約束條件的質(zhì)量。 進(jìn)行平差解算。n質(zhì)量分析與控制質(zhì)量分析與控制利用基線質(zhì)量控制指標(biāo)對(duì)基線解算與平差的結(jié)果進(jìn)行分析,發(fā)現(xiàn)有質(zhì)量問(wèn)題，需要根據(jù)具體情況進(jìn)行處理。第八節(jié)第八節(jié) 技術(shù)總結(jié)技術(shù)總結(jié)1.技術(shù)總結(jié)的作用 在完成了GPS網(wǎng)的布設(shè)后，應(yīng)該認(rèn)真完成技術(shù)總結(jié)。n每項(xiàng)GPS工程的技術(shù)總結(jié)是工程一系列必要文檔的主要組成部分。n它能夠使各方面對(duì)工程的各個(gè)細(xì)節(jié)有完整而充分的了解，便于今后

39、對(duì)成果的充分而全面地加以利用。n通過(guò)對(duì)整個(gè)工程的總結(jié)，測(cè)量作業(yè)單位還能夠總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)不足，為今后進(jìn)行新的工程提供參考。2. 技術(shù)總結(jié)的內(nèi)容技術(shù)總結(jié)的內(nèi)容 技術(shù)設(shè)計(jì)需要包含以下內(nèi)容：n項(xiàng)目來(lái)源：介紹項(xiàng)目的來(lái)源、性質(zhì)。 n測(cè)區(qū)概況：介紹測(cè)區(qū)的地理位置、氣候、人文、經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r、交通條件、通訊條件等。 n工程概況 ：介紹工程目的、作用、要求、等級(jí)（精度）、完成時(shí)間等。n技術(shù)依據(jù)：介紹作業(yè)所依據(jù)的測(cè)量規(guī)范、工程規(guī)范、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)等。 n施測(cè)方案：介紹測(cè)量所采用的儀器、采取的布網(wǎng)方法等。 n作業(yè)要求：介紹外業(yè)觀測(cè)時(shí)的具體操作規(guī)程、技術(shù)要求等，包括儀器參數(shù)的設(shè)置（如采樣率、截止高度角等）、對(duì)中精度、整平精度

40、、天線高的量測(cè)方法及精度要求等。 n觀測(cè)質(zhì)量控制：介紹外業(yè)觀測(cè)的質(zhì)量要求，包括質(zhì)量控制方法及各項(xiàng)限差要求等。 n數(shù)據(jù)處理方案：說(shuō)明詳細(xì)的數(shù)據(jù)處理方案，包括基線解算方法、網(wǎng)平差處理方法等。 n結(jié)論：對(duì)整個(gè)工程的質(zhì)量及成果作出結(jié)論。 RTK技術(shù)nRTK（real-time-kinematic）技術(shù)是GPS實(shí)時(shí)載波相位差分的簡(jiǎn)稱。這是一種將GPS與數(shù)傳技術(shù)相結(jié)合，實(shí)時(shí)解算進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，在1-2秒的時(shí)間里得到測(cè)站點(diǎn)在制定坐標(biāo)系中的三維定位結(jié)果，并達(dá)到cm級(jí)的精度。自90年代初，RTK技術(shù)一經(jīng)問(wèn)世，極大的拓展了GPS的使用空間，使GPS只能做控制測(cè)量的局面中擺脫出來(lái)，而開(kāi)始廣泛運(yùn)用于工程測(cè)量。直到今天，

41、RTK技術(shù)仍代表著高精度GPS的高端水平。 RTK技術(shù)系統(tǒng)構(gòu)成RTK系統(tǒng)構(gòu)成：1.基準(zhǔn)站 2.移動(dòng)站 3.數(shù)據(jù)鏈RTK技術(shù)工作原理差分?jǐn)?shù)據(jù)1.x, y, z2.載波相位觀測(cè)值3.偽距觀測(cè)值參數(shù)設(shè)置坐標(biāo)存儲(chǔ)基準(zhǔn)站移動(dòng)站采集器數(shù)據(jù)處理與數(shù)據(jù)傳輸RTK技術(shù)的關(guān)鍵在于數(shù)據(jù)處理技術(shù)和數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)。n數(shù)據(jù)處理：RTK的數(shù)據(jù)處理是在移動(dòng)站上進(jìn)行的，處理的數(shù)據(jù)量比較大，依靠功能強(qiáng)大的便攜的計(jì)算工具，RTK才能得以實(shí)現(xiàn)。n數(shù)據(jù)傳輸：RTK定位時(shí)要求基準(zhǔn)站實(shí)時(shí)地把大量的差分?jǐn)?shù)據(jù)傳輸給移動(dòng)站，一般都是通過(guò)民用無(wú)線電臺(tái)來(lái)實(shí)現(xiàn)，特殊的也可以通過(guò)無(wú)線通訊網(wǎng)絡(luò)傳遞或者有線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行中繼。RTK技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)n定位速度快：可在1-

42、2秒內(nèi)確定待測(cè)點(diǎn)坐標(biāo)。n精度較高：可以達(dá)到cm級(jí)。與靜態(tài)GPS測(cè)量（mm級(jí)）相比精度略低，但完全可以滿足測(cè)繪要求。n應(yīng)用范圍廣：廣泛應(yīng)用于城市、礦山等區(qū)域性的控制測(cè)量，工程測(cè)量和地籍測(cè)量等。n作業(yè)簡(jiǎn)單，自動(dòng)化程度高。n作業(yè)成本低，時(shí)間短。RTK技術(shù)的局限性GPS誤差的空間相關(guān)性隨參考站和移動(dòng)站距離的增加而逐漸失去線性，因此在較長(zhǎng)距離下（單頻大于10km,雙頻大于30km），經(jīng)過(guò)差分處理后的用戶數(shù)據(jù)仍然含有很大的觀測(cè)誤差，從而導(dǎo)致定位精度的降低。n用戶需要架設(shè)本地的參考站。n誤差隨距離增長(zhǎng)。 n誤差增長(zhǎng)使流動(dòng)站和參考站距離受到限制(15KM) n可靠性和可行性隨距離降低。VRS-GPS網(wǎng)絡(luò)RTK

43、技術(shù) 為了克服傳統(tǒng)RTK技術(shù)的缺陷，在20世紀(jì)90年代中期，人們提出了網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)。在網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)中，線性衰減的單點(diǎn)GPS模型被區(qū)域型的GPS網(wǎng)絡(luò)誤差模型所取代，即用多個(gè)參考站組成的GPS網(wǎng)絡(luò)來(lái)估計(jì)一個(gè)地區(qū)的GPS誤差模型，并為網(wǎng)絡(luò)覆蓋地區(qū)的用戶提供校正數(shù)據(jù)。而用戶收到的也不是某個(gè)實(shí)際參考站的觀測(cè)數(shù)據(jù)，而是一個(gè)虛擬參考站的數(shù)據(jù)和距離自己位置較近的某個(gè)參考網(wǎng)格的校正數(shù)據(jù)，因此網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)又被稱為虛擬參考站技術(shù)虛擬參考站技術(shù)（virtual reference station）。n它的出現(xiàn)將使一個(gè)地區(qū)的所有測(cè)繪工作成為一個(gè)有機(jī)的整體，結(jié)束以前GPS作業(yè)單打獨(dú)斗的局面。同時(shí)，它將大大擴(kuò)展RTK

44、的作業(yè)范圍，使GPS的應(yīng)用更廣泛，精度和可靠性將進(jìn)一步提高，使從前許多GPS無(wú)法完成的任務(wù)成為可能。最重要的是，在具備了上述優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)，建立GPS網(wǎng)絡(luò)成本反而會(huì)極大的降低。網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)示意圖網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)基準(zhǔn)站網(wǎng)移動(dòng)站移動(dòng)站75km控制中心雙向數(shù)據(jù)通訊雙向數(shù)據(jù)通訊VRS系統(tǒng)是集internet技術(shù)，無(wú)線通訊技術(shù)，計(jì)算機(jī) 網(wǎng)絡(luò)管理和GPS定位技術(shù)一身的系統(tǒng)。 包括3個(gè)部分：控制中心，基準(zhǔn)站網(wǎng)和用戶部分。 控制中心（Control center）控制中心是整個(gè)系統(tǒng)的核心。它即是通訊控制中心，也是數(shù)據(jù)處理中心。它通過(guò)通訊線（光纜，ISDN，電話線）與所有的基準(zhǔn)站通訊；通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)（GSM，CDMA，GPRS.）與移動(dòng)用戶通訊。由計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)系統(tǒng)控制整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行，所以控制中心的軟件GPSNET即是數(shù)據(jù)處理軟件，也是系統(tǒng)管理軟件?；鶞?zhǔn)站網(wǎng)基準(zhǔn)站網(wǎng)是固定的GPS接收系統(tǒng)，分布在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中，一個(gè)VRS網(wǎng)絡(luò)可包括無(wú)數(shù)個(gè)站，但最少要3個(gè)站，站與站之間的距離可達(dá)70公里，（傳統(tǒng)高精度GPS網(wǎng)絡(luò)，站間距離不過(guò)10-20公里）。固定站與控制中心之間有通訊線相連，數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)的傳送到控制中心。 用戶部分（移動(dòng)站）用戶部分就是用戶的接收機(jī)，加上無(wú)線通訊的調(diào)制解調(diào)器。根據(jù)自己的不同需求，放置在不同的載體上，如：汽車，飛機(jī)，農(nóng)業(yè)機(jī)器，挖掘機(jī)等等，當(dāng)然測(cè)量用戶也可以把它背在肩上