第四章全球定位系統(tǒng)定位方法和測量

1第四章全球定位系統(tǒng)定位方法和測量1第四章

全球定位系統(tǒng)定位方法和測量一、本章學(xué)習(xí)目的了解GPS的全球定位系統(tǒng)的定位方法和測量，了解GPS政策及各國采取的對策，掌握GPS采點(diǎn)方法。二、本章學(xué)習(xí)內(nèi)容GPS定位方法GPS定位采點(diǎn)使用方法測量美國政府的GPS政策及中國對策2第四章全球定位系統(tǒng)定位方法和測量一、本章學(xué)習(xí)目的2第一節(jié)GPS定位方法

定位方法按照天線狀態(tài)、定位模式、處理時(shí)效、基本測量以及不同用途等分為許多種。不同的方法，獲得的成果、達(dá)到的精度不同，所用儀器數(shù)量、功能和應(yīng)用目的也不同。靜態(tài)定位：接收機(jī)天線在地球坐標(biāo)系中某固定點(diǎn)不動的定位。動態(tài)定位：接收機(jī)天線安置在運(yùn)動載體上的定位。定位方法按照定位分為：1、單點(diǎn)定位2、靜態(tài)相對定位3、差分定位3第一節(jié)GPS定位方法定位方法按照天線狀態(tài)、定位模式、處理第一節(jié)GPS定位方法1、單點(diǎn)定位只使用一臺接收機(jī)的定位，可分為（1）靜態(tài)定位——包括靜態(tài)測碼偽距單點(diǎn)定位和靜態(tài)測相偽距單點(diǎn)定位（2）動態(tài)單點(diǎn)定位——包括動態(tài)測碼偽距單點(diǎn)定位和動態(tài)測相偽距單點(diǎn)定位4第一節(jié)GPS定位方法1、單點(diǎn)定位4第一節(jié)GPS定位方法2、靜態(tài)相對定位靜態(tài)相對定位的基本原理是在基線的兩個(gè)端點(diǎn)安置接收機(jī)測定基線向量，通過建立單差、雙差和三差觀測模型消除相同誤差或抵消相近誤差。3、差分定位動態(tài)相對定位的基本原理是在兩個(gè)測站上安置接收機(jī)同步觀測，其中一個(gè)測站的空間位置是已知點(diǎn)，通過對已知點(diǎn)的觀測得到已知數(shù)據(jù)與觀測數(shù)據(jù)之間的差值，然后用此差值對未知點(diǎn)的觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行改正。主要有偽距差分、位置差分、載波相位差分等基本定位模式。5第一節(jié)GPS定位方法2、靜態(tài)相對定位5第一節(jié)GPS定位方法3、差分定位（1）偽距差分基本思想是：一定的區(qū)域內(nèi)同一時(shí)刻，已知坐標(biāo)的基準(zhǔn)站與待求坐標(biāo)的用戶流動站同時(shí)測定的偽距受到同樣的誤差影響，可以通過基準(zhǔn)站測定的偽距與已知幾何距離的差值對流動站的偽距進(jìn)行改正，用以消除相同誤差對偽距觀測值的影響?；鶞?zhǔn)站分發(fā)給用戶的偽距改正數(shù)，是由衛(wèi)星星歷(廣播星歷或精密星歷)和基準(zhǔn)站已知坐標(biāo)計(jì)算的基準(zhǔn)站至衛(wèi)星的實(shí)際幾何距離與基準(zhǔn)站測定偽距之差。6第一節(jié)GPS定位方法3、差分定位6第一節(jié)GPS定位方法（2）位置差分位置差分的基本思想是：一定的區(qū)域內(nèi)同一時(shí)刻，已知坐標(biāo)的基準(zhǔn)站與待求坐標(biāo)的用戶流動站同時(shí)測定的坐標(biāo)受到同樣的誤差影響，可以通過基準(zhǔn)站測定的坐標(biāo)與已知坐標(biāo)的差值對流動站的坐標(biāo)進(jìn)行改正，用以消除相同誤差對坐標(biāo)觀測值的影響。基準(zhǔn)站分發(fā)給用戶的坐標(biāo)改正數(shù)，是基準(zhǔn)站已知坐標(biāo)與觀測坐標(biāo)之差。7第一節(jié)GPS定位方法（2）位置差分7第一節(jié)GPS定位方法（3）位置差分載波相位差分載波相位差分定位原理與偽距差分相似：由基準(zhǔn)站接收機(jī)對衛(wèi)星進(jìn)行連續(xù)跟蹤觀測，并將觀測數(shù)據(jù)與測站信息實(shí)時(shí)分發(fā)給用戶站；用戶站同步連續(xù)跟蹤觀測衛(wèi)星和接收基準(zhǔn)站信息，并按照相對定位原理進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，確定用戶站空間坐際。8第一節(jié)GPS定位方法（3）位置差分載波相位差分8第一節(jié)GPS定位方法4、定位誤差影響因素：影響衛(wèi)星定位精度誤差來源十分復(fù)雜，可歸結(jié)為四種：衛(wèi)星相關(guān)誤差（衛(wèi)星星歷、衛(wèi)星鐘誤差等）；信號傳播誤差（電離層折射誤差、對流層折射誤差、多路徑效應(yīng)與多路徑誤差等）；接收機(jī)相關(guān)誤差（觀測誤差、接收機(jī)鐘差、天線相對中心位置偏差等）；其他誤差如地球自轉(zhuǎn)引起的誤差、地球潮汐引起的誤差。9第一節(jié)GPS定位方法4、定位誤差影響因素：9GPS用戶接收機(jī)有幾種型號，使用方法大同小異。使用步驟可表述如下：一、前期準(zhǔn)備工作（一）采點(diǎn)勘測路線設(shè)計(jì)：在一大片區(qū)域中一次布設(shè)數(shù)十個(gè)甚至上百個(gè)點(diǎn)，這就要在地形圖或其它草圖上以最小路徑為原則勾畫出采點(diǎn)的編號、順次，以便實(shí)施勘測采點(diǎn)有序高效地進(jìn)行。第二節(jié)GPS定位采點(diǎn)使用方法測量10GPS用戶接收機(jī)有幾種型號，使用方法大同小異。使（二）接收機(jī)參數(shù)設(shè)置：通常接收機(jī)要求設(shè)置以下參數(shù)1、時(shí)區(qū)，即采點(diǎn)勘測地區(qū)所在的地理時(shí)區(qū)，如北京地區(qū)所在時(shí)區(qū)為東八區(qū)，應(yīng)設(shè)置為“＋08：00”；2、時(shí)間間隔即每采一個(gè)點(diǎn)所需停留的最小時(shí)間。時(shí)間間隔的下限一般為1s，不存在上限。3、坐標(biāo)基準(zhǔn)設(shè)置一般設(shè)置為“WGS1984”。4、語系設(shè)置一般設(shè)置中文，即“Chinese”。第二節(jié)GPS定位采點(diǎn)使用方法測量11（二）接收機(jī)參數(shù)設(shè)置：通常接收機(jī)要求設(shè)置以下參數(shù)第二節(jié)GP（三）數(shù)據(jù)字典設(shè)置：數(shù)據(jù)字典與數(shù)據(jù)庫的字段名、屬性等類似。它界定了所采集數(shù)據(jù)的名稱、類型。數(shù)據(jù)字典中數(shù)據(jù)類型共分3種：點(diǎn)、線、面。確定所測地物類型，編制相應(yīng)的數(shù)據(jù)字典后，即可到野外實(shí)地進(jìn)行測量。第二節(jié)GPS定位采點(diǎn)使用方法測量12（三）數(shù)據(jù)字典設(shè)置：數(shù)據(jù)字典與數(shù)據(jù)庫的字段名、屬性等類似。它二、野外測量（一）一些型號系列的用戶接收機(jī)可以兼當(dāng)基準(zhǔn)站用，只需將用戶接收機(jī)備選功能鍵下置于“基準(zhǔn)站”功能下而成為基準(zhǔn)站；（二）啟動用戶接收機(jī)后，選擇適當(dāng)?shù)奈募?，按預(yù)先設(shè)置采點(diǎn)順次，即可開始逐點(diǎn)測試采點(diǎn)位置坐標(biāo)。采點(diǎn)時(shí)，測試站點(diǎn)不能設(shè)置在樹下、建筑物墻腳、高壓線附近等。這主要是GPS無線電通訊信號穿透能力較差，這些地點(diǎn)用戶接收機(jī)不能用無線電信號與4顆以上衛(wèi)星相聯(lián)絡(luò)，因而這些地點(diǎn)坐標(biāo)往往不成功。第二節(jié)GPS定位采點(diǎn)使用方法測量13二、野外測量第二節(jié)GPS定位采點(diǎn)使用方法測量131414基準(zhǔn)站和移動站作業(yè)模式15基準(zhǔn)站和移動站作業(yè)模式15三、內(nèi)業(yè)處理目前的GPS用戶接收機(jī)一般具有2M的內(nèi)存，野外獲取的點(diǎn)位坐標(biāo)數(shù)據(jù)以關(guān)系型數(shù)據(jù)格式存貯于機(jī)內(nèi)，測試完畢后，可輸入計(jì)算機(jī)，支持用戶用多種軟件做進(jìn)一步處理。（一）由用戶選擇坐標(biāo)系的種類，如地理坐標(biāo)經(jīng)緯度與高程。（二）在用戶指令下，系統(tǒng)自動實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，并以選定的坐標(biāo)系實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換。

第二節(jié)GPS定位采點(diǎn)使用方法測量16三、內(nèi)業(yè)處理第二節(jié)GPS定位采點(diǎn)使用方法測量16三、內(nèi)業(yè)處理對于差分GPS，還需要增加輸入時(shí)區(qū)名稱，時(shí)差參數(shù)，游動的用戶接收機(jī)數(shù)據(jù)文件名，基準(zhǔn)站文件，差分改正方式等。對于一部分差分GPS設(shè)備，在測試現(xiàn)場不能得到測試結(jié)果，只能回到室內(nèi)，經(jīng)計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理后才能得到測試結(jié)果，這種GPS工作方式稱作后處理差分。第二節(jié)GPS定位采點(diǎn)使用方法測量17三、內(nèi)業(yè)處理第二節(jié)GPS定位采點(diǎn)使用方法測量17由于全球定位系統(tǒng)在軍事上有重要作用，因此，美國政府決定采用SA(SelectiveAvailability—選擇可用性)技術(shù)和AS(Anti—Spoofing—反電子誘騙)技術(shù)，把未經(jīng)美國軍方許可的廣大用戶的實(shí)時(shí)定位精度降低到它所允許的水平±100m，以保護(hù)美國國家利益。第三節(jié)美國政府的GPS政策及中國對策18由于全球定位系統(tǒng)在軍事上有重要作用，因此，美國政

一、SA技術(shù)

主要包括下列兩個(gè)內(nèi)容①有意識地在廣播星歷中加入誤差，在(1-1)式中起始計(jì)算數(shù)據(jù)Xi,Yi,Zi中加入誤差，使星歷精度降低，稱之為ε技術(shù)。②有意識地在衛(wèi)星鐘的鐘頻信號中加入誤差，使鐘頻相對于標(biāo)準(zhǔn)頻率10.20MHz產(chǎn)生±2Hz的抖動，變化周期約10分鐘，從而使(1)式中Si有誤差，即降低觀測值精度，稱之為δ技術(shù)。

二、AS技術(shù)所謂AS技術(shù)指的就是對P碼(精碼)的碼結(jié)構(gòu)進(jìn)行保密，以防敵對方進(jìn)行電子干擾和電子誘騙。具體措施是將P碼與保密的W碼相加，形成更為保密的Y碼，只有美軍、美軍盟軍及經(jīng)美國政府特許的用戶才可使用之。第三節(jié)美國政府的GPS政策及中國對策19一、SA技術(shù)第三節(jié)美國政府的GPS政策及中國對策19三、SA和AS及中國對策

美國政府的GPS政策實(shí)質(zhì)上就是把GPS按照美國安全利益分為內(nèi)外有別的兩類用戶。自己內(nèi)部用戶使用精碼測距和未降低精度的星歷(精密星歷，后處理星歷)實(shí)施定位，以獲得較高定位精度的服務(wù)，即精密定位服務(wù)(PPS)；其余用戶則是利用C/A碼(粗碼)測距和降低了精度的星歷(廣播星歷)實(shí)施定位，即所謂的標(biāo)準(zhǔn)定位服務(wù)(SPS)。目前，PPS的定位精度為±16m，而SPS的定位精度為±100m。SA和AS的實(shí)施嚴(yán)重?fù)p壞了一般用戶的單點(diǎn)實(shí)時(shí)定位精度，同時(shí)也限制了GPS在許多高精度定位領(lǐng)域中實(shí)時(shí)定位的應(yīng)用范圍。于是，全世界范圍內(nèi)展開了對抗SA和AS的研究，主要對策有：第三節(jié)美國政府的GPS政策及中國對策20三、SA和AS及中國對策第三節(jié)美國政府的GPS政策及中國(一)差分定位系統(tǒng)的建立GPS定位中存在著多項(xiàng)誤差來源：衛(wèi)星星歷誤差，測距誤差，接收機(jī)和衛(wèi)星鐘差，對流層延遲，電離層延遲，衛(wèi)星運(yùn)動的攝動力影響等。差分GPS，即DGPS(DifferentialGPS)正是為消除或減弱這些誤差，提高定位精度而提出的，由于上述各項(xiàng)誤差從整體上而言，都具有良好的空間相關(guān)性，當(dāng)相鄰兩個(gè)測站上的GPS接收機(jī)同步觀測同一組衛(wèi)星，兩站距離較近(≤100km)，且其中一站坐標(biāo)已知，通過GPS定位坐標(biāo)和已知坐標(biāo)比較，就能知道上述誤差對未知站的影響，加入相應(yīng)的改正數(shù)就能消除之。第三節(jié)美國政府的GPS政策及中國對策21(一)差分定位系統(tǒng)的建立第三節(jié)美國政府的GPS政策及或者說，通過兩個(gè)測站上的觀測值求差，就能有效地消減上述誤差。通過數(shù)據(jù)鏈(無線通訊電臺)將這些數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳遞，進(jìn)而就能實(shí)時(shí)地確定點(diǎn)的三維坐標(biāo)。差分定位按時(shí)間狀態(tài)可分為實(shí)時(shí)差分和后處理差分；在資源和環(huán)境中，通常采用RTD(RealTimedifferentialGPSforcode——以碼相位為觀測值的實(shí)時(shí)差分GPS定位技術(shù))和RTK(RealTimeKinematicdifferentialGPSforcarrierphase——以載波相位為觀測值的實(shí)時(shí)動態(tài)差分技術(shù))。依據(jù)差分改正的方法和數(shù)學(xué)模型的不同，DGPS為以基準(zhǔn)站坐標(biāo)差(dx,dy,dz或dl,dB,dH)改正未知點(diǎn)的坐標(biāo)差分和以偽距差(dpi)改正未知點(diǎn)偽距差分。

第三節(jié)美國政府的GPS政策及中國對策22或者說，通過兩個(gè)測站上的觀測值求差，就能有效地消RTKGPS技術(shù)23RTKGPS技術(shù)23按照基準(zhǔn)站的多少和服務(wù)范圍的大小，DGPS可進(jìn)一步分為：①單基準(zhǔn)站DGPS(SingleReferenceStationDGPS)——只有一個(gè)基準(zhǔn)站提供差分信息，簡稱SRDGPS。②多基準(zhǔn)站局部區(qū)域DGPS(LocalAreaDGPSWithMulti—referenceStation)——即在某一區(qū)域中布設(shè)若干個(gè)差分GPS站，通常包括一個(gè)或n個(gè)監(jiān)控站，位于該區(qū)域中的用戶根據(jù)每個(gè)基準(zhǔn)站所提供的改正，經(jīng)平差求得自己的改正數(shù)，進(jìn)而改正未知點(diǎn)。

第三節(jié)美國政府的GPS政策及中國對策24按照基準(zhǔn)站的多少和服務(wù)范圍的大小，DGPS可進(jìn)一步③廣域DGPS(WideAreaDGPS，簡稱WADGPS)——各基準(zhǔn)站并不單獨(dú)將自己的距離改正數(shù)播發(fā)給用戶，而是將它們發(fā)送往WADGPS數(shù)據(jù)處理中心，以便將衛(wèi)星星歷誤差、大氣傳播延遲誤差、衛(wèi)星鐘差，接收機(jī)鐘差等各種誤差分離開來，然后，再將各種誤差的估值轉(zhuǎn)發(fā)給用戶，用戶進(jìn)一步改正未知點(diǎn)。第三節(jié)美國政府的GPS政策及中國對策25③廣域DGPS(WideAreaDGPS，簡稱WA(二)建立獨(dú)立的衛(wèi)星測軌系統(tǒng)

中國是一個(gè)測繪大國，建國50年來，建立了具有世界先進(jìn)水平的、獨(dú)立的、精度高、密度合理的大地控制測量系統(tǒng)，以此可以建立精密的衛(wèi)星軌道跟蹤系統(tǒng)。我國已建立了自己的GPS衛(wèi)星測軌系統(tǒng)，全天候跟蹤GPS衛(wèi)星，免費(fèi)向用戶提供星歷文件。據(jù)悉，加拿大、澳大利亞和歐洲的一些國家也已建立或正在建立自己的衛(wèi)星定軌系統(tǒng)。第三節(jié)美國政府的GPS政策及中國對策26(二)建立獨(dú)立的衛(wèi)星測軌系統(tǒng)第三節(jié)美國政府的GPS政(三)建立獨(dú)立自主的衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)和不同衛(wèi)星定位系統(tǒng)的聯(lián)合定位俄羅斯已建成英文縮寫GLONASS的全球定位系統(tǒng)，雖然也是建立在與美國對抗的軍事基礎(chǔ)上，但無SA和AS限制，定位精度為±10m左右。歐洲空間局(ESA)也建立了以民用為目的的衛(wèi)星定位系統(tǒng)NAVSAT。我國有關(guān)專家也提議建立自主的衛(wèi)星定位、授時(shí)系統(tǒng)，而且論證比其它幾個(gè)系統(tǒng)更優(yōu)秀。目前，如何將GPS與其它定位系統(tǒng)聯(lián)合起來實(shí)時(shí)精密定位，過去幾年里已有GPS與GLONASS雙星定位系統(tǒng)，精度進(jìn)一步提高，但亦有人擔(dān)心俄羅斯經(jīng)濟(jì)困難，能否做好GLONASS的維修、服務(wù)工作仍是一個(gè)問題。第三節(jié)美國政府的GPS政策及中國對策27(三)建立獨(dú)立自主的衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)和不同衛(wèi)星定位系統(tǒng)的(四)對AS實(shí)施解密據(jù)稱世界上有多位科學(xué)家正在研究解密AS，并有實(shí)質(zhì)性進(jìn)展，美國政府正是基于這一現(xiàn)實(shí)和考慮到全世界對SA和AS的抗議，政府官員稱在1996年以后的10年內(nèi)逐步取消SA。第三節(jié)美國政府的GPS政策及中國對策28(四)對AS實(shí)施解密第三節(jié)美國政府的GPS政策及中國本章思考題：1、GPS定位方法主要有哪些？2、什么叫差分GPS？原理是什么？3、GPS用戶接收機(jī)的采點(diǎn)使用方法和測量步驟？4、什么是AS技術(shù)與SA技術(shù)？我國和各國采取的對抗對策有哪些？29本章思考題：1、GPS定位方法主要有哪些？29第四章全球定位系統(tǒng)定位方法和測量

30第四章全球定位系統(tǒng)定位方法和測量1第四章

全球定位系統(tǒng)定位方法和測量一、本章學(xué)習(xí)目的了解GPS的全球定位系統(tǒng)的定位方法和測量，了解GPS政策及各國采取的對策，掌握GPS采點(diǎn)方法。二、本章學(xué)習(xí)內(nèi)容GPS定位方法GPS定位采點(diǎn)使用方法測量美國政府的GPS政策及中國對策31第四章全球定位系統(tǒng)定位方法和測量一、本章學(xué)習(xí)目的2第一節(jié)GPS定位方法

定位方法按照天線狀態(tài)、定位模式、處理時(shí)效、基本測量以及不同用途等分為許多種。不同的方法，獲得的成果、達(dá)到的精度不同，所用儀器數(shù)量、功能和應(yīng)用目的也不同。靜態(tài)定位：接收機(jī)天線在地球坐標(biāo)系中某固定點(diǎn)不動的定位。動態(tài)定位：接收機(jī)天線安置在運(yùn)動載體上的定位。定位方法按照定位分為：1、單點(diǎn)定位2、靜態(tài)相對定位3、差分定位32第一節(jié)GPS定位方法定位方法按照天線狀態(tài)、定位模式、處理第一節(jié)GPS定位方法1、單點(diǎn)定位只使用一臺接收機(jī)的定位，可分為（1）靜態(tài)定位——包括靜態(tài)測碼偽距單點(diǎn)定位和靜態(tài)測相偽距單點(diǎn)定位（2）動態(tài)單點(diǎn)定位——包括動態(tài)測碼偽距單點(diǎn)定位和動態(tài)測相偽距單點(diǎn)定位33第一節(jié)GPS定位方法1、單點(diǎn)定位4第一節(jié)GPS定位方法2、靜態(tài)相對定位靜態(tài)相對定位的基本原理是在基線的兩個(gè)端點(diǎn)安置接收機(jī)測定基線向量，通過建立單差、雙差和三差觀測模型消除相同誤差或抵消相近誤差。3、差分定位動態(tài)相對定位的基本原理是在兩個(gè)測站上安置接收機(jī)同步觀測，其中一個(gè)測站的空間位置是已知點(diǎn)，通過對已知點(diǎn)的觀測得到已知數(shù)據(jù)與觀測數(shù)據(jù)之間的差值，然后用此差值對未知點(diǎn)的觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行改正。主要有偽距差分、位置差分、載波相位差分等基本定位模式。34第一節(jié)GPS定位方法2、靜態(tài)相對定位5第一節(jié)GPS定位方法3、差分定位（1）偽距差分基本思想是：一定的區(qū)域內(nèi)同一時(shí)刻，已知坐標(biāo)的基準(zhǔn)站與待求坐標(biāo)的用戶流動站同時(shí)測定的偽距受到同樣的誤差影響，可以通過基準(zhǔn)站測定的偽距與已知幾何距離的差值對流動站的偽距進(jìn)行改正，用以消除相同誤差對偽距觀測值的影響?；鶞?zhǔn)站分發(fā)給用戶的偽距改正數(shù)，是由衛(wèi)星星歷(廣播星歷或精密星歷)和基準(zhǔn)站已知坐標(biāo)計(jì)算的基準(zhǔn)站至衛(wèi)星的實(shí)際幾何距離與基準(zhǔn)站測定偽距之差。35第一節(jié)GPS定位方法3、差分定位6第一節(jié)GPS定位方法（2）位置差分位置差分的基本思想是：一定的區(qū)域內(nèi)同一時(shí)刻，已知坐標(biāo)的基準(zhǔn)站與待求坐標(biāo)的用戶流動站同時(shí)測定的坐標(biāo)受到同樣的誤差影響，可以通過基準(zhǔn)站測定的坐標(biāo)與已知坐標(biāo)的差值對流動站的坐標(biāo)進(jìn)行改正，用以消除相同誤差對坐標(biāo)觀測值的影響?；鶞?zhǔn)站分發(fā)給用戶的坐標(biāo)改正數(shù)，是基準(zhǔn)站已知坐標(biāo)與觀測坐標(biāo)之差。36第一節(jié)GPS定位方法（2）位置差分7第一節(jié)GPS定位方法（3）位置差分載波相位差分載波相位差分定位原理與偽距差分相似：由基準(zhǔn)站接收機(jī)對衛(wèi)星進(jìn)行連續(xù)跟蹤觀測，并將觀測數(shù)據(jù)與測站信息實(shí)時(shí)分發(fā)給用戶站；用戶站同步連續(xù)跟蹤觀測衛(wèi)星和接收基準(zhǔn)站信息，并按照相對定位原理進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，確定用戶站空間坐際。37第一節(jié)GPS定位方法（3）位置差分載波相位差分8第一節(jié)GPS定位方法4、定位誤差影響因素：影響衛(wèi)星定位精度誤差來源十分復(fù)雜，可歸結(jié)為四種：衛(wèi)星相關(guān)誤差（衛(wèi)星星歷、衛(wèi)星鐘誤差等）；信號傳播誤差（電離層折射誤差、對流層折射誤差、多路徑效應(yīng)與多路徑誤差等）；接收機(jī)相關(guān)誤差（觀測誤差、接收機(jī)鐘差、天線相對中心位置偏差等）；其他誤差如地球自轉(zhuǎn)引起的誤差、地球潮汐引起的誤差。38第一節(jié)GPS定位方法4、定位誤差影響因素：9GPS用戶接收機(jī)有幾種型號，使用方法大同小異。使用步驟可表述如下：一、前期準(zhǔn)備工作（一）采點(diǎn)勘測路線設(shè)計(jì)：在一大片區(qū)域中一次布設(shè)數(shù)十個(gè)甚至上百個(gè)點(diǎn)，這就要在地形圖或其它草圖上以最小路徑為原則勾畫出采點(diǎn)的編號、順次，以便實(shí)施勘測采點(diǎn)有序高效地進(jìn)行。第二節(jié)GPS定位采點(diǎn)使用方法測量39GPS用戶接收機(jī)有幾種型號，使用方法大同小異。使（二）接收機(jī)參數(shù)設(shè)置：通常接收機(jī)要求設(shè)置以下參數(shù)1、時(shí)區(qū)，即采點(diǎn)勘測地區(qū)所在的地理時(shí)區(qū)，如北京地區(qū)所在時(shí)區(qū)為東八區(qū)，應(yīng)設(shè)置為“＋08：00”；2、時(shí)間間隔即每采一個(gè)點(diǎn)所需停留的最小時(shí)間。時(shí)間間隔的下限一般為1s，不存在上限。3、坐標(biāo)基準(zhǔn)設(shè)置一般設(shè)置為“WGS1984”。4、語系設(shè)置一般設(shè)置中文，即“Chinese”。第二節(jié)GPS定位采點(diǎn)使用方法測量40（二）接收機(jī)參數(shù)設(shè)置：通常接收機(jī)要求設(shè)置以下參數(shù)第二節(jié)GP（三）數(shù)據(jù)字典設(shè)置：數(shù)據(jù)字典與數(shù)據(jù)庫的字段名、屬性等類似。它界定了所采集數(shù)據(jù)的名稱、類型。數(shù)據(jù)字典中數(shù)據(jù)類型共分3種：點(diǎn)、線、面。確定所測地物類型，編制相應(yīng)的數(shù)據(jù)字典后，即可到野外實(shí)地進(jìn)行測量。第二節(jié)GPS定位采點(diǎn)使用方法測量41（三）數(shù)據(jù)字典設(shè)置：數(shù)據(jù)字典與數(shù)據(jù)庫的字段名、屬性等類似。它二、野外測量（一）一些型號系列的用戶接收機(jī)可以兼當(dāng)基準(zhǔn)站用，只需將用戶接收機(jī)備選功能鍵下置于“基準(zhǔn)站”功能下而成為基準(zhǔn)站；（二）啟動用戶接收機(jī)后，選擇適當(dāng)?shù)奈募搭A(yù)先設(shè)置采點(diǎn)順次，即可開始逐點(diǎn)測試采點(diǎn)位置坐標(biāo)。采點(diǎn)時(shí)，測試站點(diǎn)不能設(shè)置在樹下、建筑物墻腳、高壓線附近等。這主要是GPS無線電通訊信號穿透能力較差，這些地點(diǎn)用戶接收機(jī)不能用無線電信號與4顆以上衛(wèi)星相聯(lián)絡(luò)，因而這些地點(diǎn)坐標(biāo)往往不成功。第二節(jié)GPS定位采點(diǎn)使用方法測量42二、野外測量第二節(jié)GPS定位采點(diǎn)使用方法測量134314基準(zhǔn)站和移動站作業(yè)模式44基準(zhǔn)站和移動站作業(yè)模式15三、內(nèi)業(yè)處理目前的GPS用戶接收機(jī)一般具有2M的內(nèi)存，野外獲取的點(diǎn)位坐標(biāo)數(shù)據(jù)以關(guān)系型數(shù)據(jù)格式存貯于機(jī)內(nèi)，測試完畢后，可輸入計(jì)算機(jī)，支持用戶用多種軟件做進(jìn)一步處理。（一）由用戶選擇坐標(biāo)系的種類，如地理坐標(biāo)經(jīng)緯度與高程。（二）在用戶指令下，系統(tǒng)自動實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，并以選定的坐標(biāo)系實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換。

第二節(jié)GPS定位采點(diǎn)使用方法測量45三、內(nèi)業(yè)處理第二節(jié)GPS定位采點(diǎn)使用方法測量16三、內(nèi)業(yè)處理對于差分GPS，還需要增加輸入時(shí)區(qū)名稱，時(shí)差參數(shù)，游動的用戶接收機(jī)數(shù)據(jù)文件名，基準(zhǔn)站文件，差分改正方式等。對于一部分差分GPS設(shè)備，在測試現(xiàn)場不能得到測試結(jié)果，只能回到室內(nèi)，經(jīng)計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理后才能得到測試結(jié)果，這種GPS工作方式稱作后處理差分。第二節(jié)GPS定位采點(diǎn)使用方法測量46三、內(nèi)業(yè)處理第二節(jié)GPS定位采點(diǎn)使用方法測量17由于全球定位系統(tǒng)在軍事上有重要作用，因此，美國政府決定采用SA(SelectiveAvailability—選擇可用性)技術(shù)和AS(Anti—Spoofing—反電子誘騙)技術(shù)，把未經(jīng)美國軍方許可的廣大用戶的實(shí)時(shí)定位精度降低到它所允許的水平±100m，以保護(hù)美國國家利益。第三節(jié)美國政府的GPS政策及中國對策47由于全球定位系統(tǒng)在軍事上有重要作用，因此，美國政

一、SA技術(shù)

主要包括下列兩個(gè)內(nèi)容①有意識地在廣播星歷中加入誤差，在(1-1)式中起始計(jì)算數(shù)據(jù)Xi,Yi,Zi中加入誤差，使星歷精度降低，稱之為ε技術(shù)。②有意識地在衛(wèi)星鐘的鐘頻信號中加入誤差，使鐘頻相對于標(biāo)準(zhǔn)頻率10.20MHz產(chǎn)生±2Hz的抖動，變化周期約10分鐘，從而使(1)式中Si有誤差，即降低觀測值精度，稱之為δ技術(shù)。

二、AS技術(shù)所謂AS技術(shù)指的就是對P碼(精碼)的碼結(jié)構(gòu)進(jìn)行保密，以防敵對方進(jìn)行電子干擾和電子誘騙。具體措施是將P碼與保密的W碼相加，形成更為保密的Y碼，只有美軍、美軍盟軍及經(jīng)美國政府特許的用戶才可使用之。第三節(jié)美國政府的GPS政策及中國對策48一、SA技術(shù)第三節(jié)美國政府的GPS政策及中國對策19三、SA和AS及中國對策

美國政府的GPS政策實(shí)質(zhì)上就是把GPS按照美國安全利益分為內(nèi)外有別的兩類用戶。自己內(nèi)部用戶使用精碼測距和未降低精度的星歷(精密星歷，后處理星歷)實(shí)施定位，以獲得較高定位精度的服務(wù)，即精密定位服務(wù)(PPS)；其余用戶則是利用C/A碼(粗碼)測距和降低了精度的星歷(廣播星歷)實(shí)施定位，即所謂的標(biāo)準(zhǔn)定位服務(wù)(SPS)。目前，PPS的定位精度為±16m，而SPS的定位精度為±100m。SA和AS的實(shí)施嚴(yán)重?fù)p壞了一般用戶的單點(diǎn)實(shí)時(shí)定位精度，同時(shí)也限制了GPS在許多高精度定位領(lǐng)域中實(shí)時(shí)定位的應(yīng)用范圍。于是，全世界范圍內(nèi)展開了對抗SA和AS的研究，主要對策有：第三節(jié)美國政府的GPS政策及中國對策49三、SA和AS及中國對策第三節(jié)美國政府的GPS政策及中國(一)差分定位系統(tǒng)的建立GPS定位中存在著多項(xiàng)誤差來源：衛(wèi)星星歷誤差，測距誤差，接收機(jī)和衛(wèi)星鐘差，對流層延遲，電離層延遲，衛(wèi)星運(yùn)動的攝動力影響等。差分GPS，即DGPS(DifferentialGPS)正是為消除或減弱這些誤差，提高定位精度而提出的，由于上述各項(xiàng)誤差從整體上而言，都具有良好的空間相關(guān)性，當(dāng)相鄰兩個(gè)測站上的GPS接收機(jī)同步觀測同一組衛(wèi)星，兩站距離較近(≤100km)，且其中一站坐標(biāo)已知，通過GPS定位坐標(biāo)和已知坐標(biāo)比較，就能知道上述誤差對未知站的影響，加入相應(yīng)的改正數(shù)就能消除之。第三節(jié)美國政府的GPS政策及中國對策50(一)差分定位系統(tǒng)的建立第三節(jié)美國政府的GPS政策及或者說，通過兩個(gè)測站上的觀測值求差，就能有效地消減上述誤差。通過數(shù)據(jù)鏈(無線通訊電臺)將這些數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳遞，進(jìn)而就能實(shí)時(shí)地確定點(diǎn)的三維坐標(biāo)。差分定位按時(shí)間狀態(tài)可分為實(shí)時(shí)差分和后處理差分；在資源和環(huán)境中，通常采用RTD(RealTimedifferentialGPSforcode——以碼相位為觀測值的實(shí)時(shí)差分GPS定位技術(shù))和RTK(RealTimeKinematicdifferentialGPSforcarrierphase——以載波相位為觀測值的實(shí)時(shí)動態(tài)差分技術(shù))。依據(jù)差分改正的方法和數(shù)學(xué)模型的不同，DGPS為以基準(zhǔn)站坐標(biāo)差(dx,dy,dz或dl,dB,dH)改正未知點(diǎn)的坐標(biāo)差分和以偽距差(dpi)改正未知點(diǎn)偽距差分。

第三節(jié)美國政府的GPS政策及中國對策51或者說，通過兩個(gè)測站上的觀測值求差，就能有效地消RTKGPS技術(shù)52RTKGPS技術(shù)23按照基準(zhǔn)站的多少和服務(wù)范圍的大小，DGPS可進(jìn)一步分為：①單基準(zhǔn)站DGPS(SingleReferenceStationDGPS)——只有一個(gè)基準(zhǔn)站提供差分信息，簡稱SRDGPS。②多基準(zhǔn)站局部區(qū)域DGPS(LocalAreaDGPSWithMulti—referenceStation)——即在某一區(qū)域中布設(shè)若干個(gè)差分GPS站，通常包括一個(gè)或n個(gè)監(jiān)控站，