任務(wù)引入知識(shí)介紹知識(shí)拓展思考練習(xí)全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)簡(jiǎn)介１手機(jī)的衛(wèi)星定位我們已經(jīng)非常熟悉,能否應(yīng)用到測(cè)量工作中呢?

２能否將測(cè)量工作的程序加入接收機(jī)?

全站儀測(cè)量及全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)7任務(wù)引入知識(shí)介紹知識(shí)拓展思考練習(xí)１.全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)概述

全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(GlobalNavigationSateliteSystem,GNSS)是一個(gè)綜合性概念,泛指全球所有的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng).目前正在運(yùn)行和計(jì)劃實(shí)施的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)有四個(gè),即美國(guó)的全球定位系統(tǒng)(GPS)、俄羅斯的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(GLONASS)、歐盟的伽利略系統(tǒng)(Galileo)以及中國(guó)的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(BDS).GNSS的主要構(gòu)成包括空間星座部分、地面測(cè)控部分以及用戶(hù)部分.以下分別對(duì)

GPS、GLONASS、Galileo及BDS的系統(tǒng)組成及其工作機(jī)制進(jìn)行介紹.

全站儀測(cè)量及全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)7任務(wù)引入知識(shí)介紹知識(shí)拓展思考練習(xí)１.

GPSGPS的英文全稱(chēng)是NavigationSatelite

TimingandRangingGlobalPositionSystem,有

時(shí)也被稱(chēng)為NAVSTARGPS,其意為導(dǎo)航星測(cè)時(shí)與測(cè)距全球定位系統(tǒng),或簡(jiǎn)稱(chēng)全球定位系統(tǒng).

GPS系統(tǒng)由三部分組成,即空間星座部分、地面測(cè)控部分、用戶(hù)接收部分(圖７Ｇ９).

(１)GPS空間星座部分GPS空間星座由２４顆衛(wèi)星構(gòu)成,其中工作

衛(wèi)星２１顆,備用衛(wèi)星３顆,衛(wèi)星平均軌道高度

２０２００km,軌道周期約１１h５８min,２４顆衛(wèi)星分 布在６個(gè)軌道平面,軌道面形狀為橢圓(扁率:e＜００２),平均每個(gè)軌道面上分布４顆衛(wèi)星,軌道傾角５５°,星座仿真示意圖如圖７Ｇ１０所示.

GPS衛(wèi)星軌道平面分布如圖７Ｇ１１所示.圖７Ｇ９GPS組成全站儀測(cè)量及全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)7任務(wù)引入知識(shí)介紹知識(shí)拓展思考練習(xí)

圖７Ｇ１０GPS星座仿真示意圖圖７Ｇ１１GPS衛(wèi)星軌道平面分布

空間星座是GPS最重要的組成,GPS衛(wèi)星有如下三個(gè)基本功能:①執(zhí)行地面監(jiān)控站的指令,接收和存儲(chǔ)地面監(jiān)控站發(fā)來(lái)的導(dǎo)航信息.②向用戶(hù)播送導(dǎo)航電文,提供導(dǎo)航和定位信息.

③授時(shí),通過(guò)高精度的衛(wèi)星鐘向用戶(hù)提供精密的時(shí)間基準(zhǔn)全站儀測(cè)量及全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)7任務(wù)引入知識(shí)介紹知識(shí)拓展思考練習(xí)２.

GNSS實(shí)時(shí)差分定位

測(cè)距碼差分GNSS能以米級(jí)的精度實(shí)時(shí)地給出運(yùn)動(dòng)載體的位置,滿(mǎn)足車(chē)輛、艦艇的導(dǎo)航、引航,以及水下測(cè)量等方面的動(dòng)態(tài)定位的需要,但是測(cè)距碼由于自身結(jié)構(gòu)及測(cè)量中隨機(jī)噪聲誤差的限制,很難達(dá)到更高的精度.載波相位測(cè)量的噪聲誤差遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于測(cè)距碼測(cè)量噪聲誤差,在靜態(tài)相對(duì)定位中已實(shí)現(xiàn)１０－８~１０－６的相對(duì)定位精度,但整周模糊度(整周未知數(shù))求解需進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的靜止觀測(cè),以及數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸與數(shù)據(jù)的事后處理,均限制了載波相位測(cè)量在動(dòng)態(tài)定位中的應(yīng)用,因此也限制了載波相位定位的應(yīng)用范圍.

隨著載波相位整周未知數(shù)快速求解技術(shù)及通信技術(shù)的快速發(fā)展,將基準(zhǔn)站的觀測(cè)數(shù)據(jù)及相關(guān)信息實(shí)時(shí)傳輸?shù)搅鲃?dòng)站,流動(dòng)站實(shí)時(shí)地進(jìn)行載波相位差分處理的技術(shù)出現(xiàn),并逐漸發(fā)展與成熟,該技術(shù)簡(jiǎn)稱(chēng)

RTK(RealTimeKinematic)技術(shù).

全站儀測(cè)量及全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)7任務(wù)引入知識(shí)介紹知識(shí)拓展思考練習(xí)(1)RTK工作原理

(１)載波相位差分原理RTK的工作原理為載波相位差分原理.GNSS載波相位差分與偽距差分原理相似,其基本思想是:

在基準(zhǔn)站上安置一臺(tái)GNSS接收機(jī),對(duì)衛(wèi)星進(jìn)行連續(xù)觀測(cè),并通過(guò)無(wú)線電傳輸設(shè)備實(shí)時(shí)地將觀測(cè)數(shù)據(jù)及基準(zhǔn)站坐標(biāo)信息傳送給流動(dòng)站;流動(dòng)站一方面通過(guò)接收機(jī)接收GNSS衛(wèi)星信號(hào),同時(shí)還通過(guò)無(wú)線電接收設(shè)備接收基準(zhǔn)站傳送的觀測(cè)數(shù)據(jù);然后根據(jù)相對(duì)定位原理,實(shí)時(shí)地進(jìn)行處理數(shù)據(jù),并實(shí)時(shí)地以厘米級(jí)的精度給出流動(dòng)站的三維坐標(biāo).

(２)載波相位差分方法

GNSS載波相位差分有兩種定位方法,一種與偽距差分相同,基準(zhǔn)站將載波相位對(duì)應(yīng)的距離修正量發(fā)送給流動(dòng)站,以對(duì)流動(dòng)站的載波相位進(jìn)行改正,實(shí)現(xiàn)定位,該方法稱(chēng)為修正法;另一種是將基準(zhǔn)站的載波相位觀測(cè)值及測(cè)站信息發(fā)送給流動(dòng)站,并由流動(dòng)站將觀測(cè)值求差進(jìn)行坐標(biāo)解算,這種方法稱(chēng)為求差法.

修正法的提出局限于兩個(gè)原因:①載波相位整周未知數(shù)的求解速度不夠快,相對(duì)定位技術(shù)的解算速度達(dá)不到實(shí)時(shí)要求,將差分計(jì)算的工作分配到基準(zhǔn)站和流動(dòng)站共同承擔(dān);②數(shù)據(jù)通信技術(shù)達(dá)不到實(shí)時(shí)要求.全站儀測(cè)量及全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)7

任務(wù)引入知識(shí)介紹知識(shí)拓展思考練習(xí)(2)全站儀野外數(shù)據(jù)采集簡(jiǎn)介

全站儀測(cè)量技術(shù)實(shí)質(zhì)上是將測(cè)得的觀察數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)內(nèi)業(yè)處理,而后圖解繪制出地形圖.現(xiàn)在,隨著數(shù)字測(cè)圖儀器、電腦和軟件的發(fā)展,傳統(tǒng)的測(cè)繪方法因此而發(fā)生了巨大的變化.以全站儀為代表的智能化、數(shù)字化測(cè)繪儀器,使三維數(shù)據(jù)自動(dòng)采集、傳輸、處理的測(cè)量數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)得以實(shí)現(xiàn),從而減輕了測(cè)繪人員的工作強(qiáng)度,提高了效率,縮短了人員培訓(xùn)時(shí)間,測(cè)繪精度也得到了保證和提高.

全站儀野外數(shù)據(jù)采集是通過(guò)全站儀測(cè)定地形特征點(diǎn)的平面位置和高程,并將這些點(diǎn)位信息自動(dòng)記錄和存儲(chǔ).

全站儀野外數(shù)據(jù)采集的步驟為:

(１)測(cè)站設(shè)置:在測(cè)站點(diǎn)上安置全站儀并輸入測(cè)站點(diǎn)坐標(biāo)(X,Y,H)及儀器高.

(２)后視定向:輸入后視點(diǎn)坐標(biāo),并照準(zhǔn)后視定向點(diǎn),使定向角為測(cè)站點(diǎn)至定向點(diǎn)的方位角.

(３)觀測(cè)碎步點(diǎn)坐標(biāo):在全站儀中輸入碎步點(diǎn)處的棱鏡高,照準(zhǔn)碎步點(diǎn)棱鏡進(jìn)行觀測(cè),得出碎步點(diǎn)的坐標(biāo)值并記錄.

(４)在施工過(guò)程中數(shù)據(jù)的采集與坐標(biāo)的放樣流程的區(qū)別.全站儀測(cè)量及全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)7任務(wù)引入知識(shí)介紹知識(shí)拓展

思考練習(xí)

１全站儀主要有哪些功能?與經(jīng)緯儀的區(qū)別主要有哪些?

２使用全站儀進(jìn)行坐標(biāo)放樣的過(guò)程中有哪些注意事項(xiàng)?