1、GPS測量原理及應(yīng)用,第一部分 GPS原理概要,發(fā)展簡史 系統(tǒng)組成 工作原理 信號結(jié)構(gòu) 誤差來源 定位類型,第一章 GPS發(fā)展簡史,“哪兒？”與“怎么去？”,現(xiàn)代衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng),TRANSIT 與CICADA 多普勒導(dǎo)航定位系統(tǒng) GPS與GLONASS NAVSTAR-GPS: NAVigation System with Time And Ranging - Global Positioning System. （美國） GLONASS: GLObal NAvigation Satellite System. （俄羅斯）,第二章 GPS的系統(tǒng)及其信號,第一節(jié) GPS的系統(tǒng)構(gòu)成,空間部分 控

2、制部分 用戶部分 （地面部分）,一、GPS的空間部分,GPS的空間部分是由由GPS衛(wèi)星所組成的衛(wèi)星星座所構(gòu)成。 GPS衛(wèi)星的類型： Block （實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星） Block （正式工作衛(wèi)星） Block A（正式工作衛(wèi)星） Block R（正式工作衛(wèi)星） Block F（正式工作衛(wèi)星）,一、GPS的空間部分（續(xù)）,GPS衛(wèi)星的組成： 原子鐘 無線電發(fā)射器 計(jì)算機(jī),一、GPS的空間部分（續(xù)）,Block 衛(wèi)星,一、GPS的空間部分（續(xù)）,Block 衛(wèi)星,一、GPS的空間部分（續(xù)）,Block R衛(wèi)星,一、GPS的空間部分（續(xù)）,GPS星座 設(shè)計(jì)星座：21+3 21顆正式的工作衛(wèi)星+3顆活動的備用衛(wèi)

3、星 6個(gè)軌道面，平均軌道高度20200km，軌道傾角55 ，周期11h 58min（顧及地球自轉(zhuǎn)，地球-衛(wèi)星的幾何關(guān)系每天提前4min重復(fù)一次） 保證在15高度角以上，能夠同時(shí)觀測到4至8顆衛(wèi)星 當(dāng)前星座：26顆,一、GPS的空間部分（續(xù)）,GPS衛(wèi)星星座（=35 ，=90）,一、GPS的空間部分（續(xù)）,作用 發(fā)送導(dǎo)航定位信息 其他特殊用途（如通訊、檢測核暴等）,二、GPS的控制部分,組成：主控站、注入站和監(jiān)測站。 主控站 作用： 收集各檢測站的數(shù)據(jù)，編制導(dǎo)航電文，監(jiān)控衛(wèi)星狀態(tài) 通過注入站將衛(wèi)星星歷注入衛(wèi)星，向衛(wèi)星發(fā)送控制指令 衛(wèi)星維護(hù)與異常情況的處理,二、 GPS的控制部分（續(xù)）,數(shù)量：1

4、分布：美國克羅拉多州法爾孔空軍基地 注入站 作用：將導(dǎo)航電文注入GPS衛(wèi)星 數(shù)量：3 分布：阿松森群島（大西洋）、迪戈加西亞（印度洋）和卡瓦加蘭（太平洋）,二、 GPS的控制部分（續(xù)）,監(jiān)測站 作用：接收衛(wèi)星數(shù)據(jù)，采集氣象信息，并將所收集到的數(shù)據(jù)傳送給主控站 數(shù)量：5 分布：夏威夷、主控站及三個(gè)注入站,二、 GPS的控制部分（續(xù)）,GPS的控制部分,二、 GPS的控制部分（續(xù)）,GPS的控制部分,三、GPS的用戶部分,GPS信號接收機(jī) 采用石英鐘 GPS信號接收機(jī)的類型 依用途：大地型（測地型）、導(dǎo)航型與授（守）時(shí)型 依能否接收測距碼（偽距碼）：有碼與無碼 依接收偽距碼的種類：P碼與C/A碼

5、依接收不同頻率載波的數(shù)量：單頻與雙頻,第二節(jié) GPS的位置基準(zhǔn)與時(shí)間基準(zhǔn),一、位置基準(zhǔn),概述 坐標(biāo)系統(tǒng) 原點(diǎn)、坐標(biāo)軸指向、長度基準(zhǔn) 慣性系與非慣性系 地心系與參心系,一、位置基準(zhǔn)（續(xù)）,類型 習(xí)/慣用天體參照系（Conventional Celestial Reference System） 例：ICRF，IERS (International Earth Rotation Service)制定，由500顆河外星系的天體所構(gòu)成 習(xí)/慣用地面參照系（Conventional Terrestrial Reference System） 例：ITRF， IERS (International Ear

6、th Rotation Service)制定，由全球數(shù)百個(gè)SLR、VLBI和GPS站所構(gòu)成,一、位置基準(zhǔn)（續(xù)）,GPS應(yīng)用中所采用的位置基準(zhǔn) WGS84（World Geodetic System 1984） 廣播星歷 由美國國防部研制確定，其原點(diǎn)在地球質(zhì)心，Z軸指向BIH1984.0定義的協(xié)議地球極（CTP），X軸指向BIH1984.0的零子午面與CTP赤道的交點(diǎn)，Y軸與Z、X軸構(gòu)成右手系。橢球采用IUGG在第17屆大會給出的推薦值：長半軸為6378137，扁率為1/298.257223563。大地水準(zhǔn)面模型采用EGM。 ITRFyy IGS精密星歷 Z軸指向CIO ，利用SLR、VLBI和

7、GPS等技術(shù)維持。 提供站坐標(biāo)及速度場信息,一、位置基準(zhǔn)（續(xù)）,GPS應(yīng)用中所采用的位置基準(zhǔn)（續(xù)） WGS84與ITRF的關(guān)系 WGS84地面站坐標(biāo)精度為1m到2m的精度，ITRF則為厘米級精度 引力常數(shù)不同,一、位置基準(zhǔn)（續(xù)）,GPS應(yīng)用中所采用的位置基準(zhǔn)（續(xù)） WGS84與ITRF的關(guān)系（續(xù)） 轉(zhuǎn)換關(guān)系,二、時(shí)間基準(zhǔn)（系統(tǒng)）,時(shí)間的起點(diǎn)和時(shí)間的長度 時(shí)間系統(tǒng) 太陽時(shí)與恒星時(shí) 力學(xué)時(shí) 原子時(shí) GPS時(shí) 為原子時(shí) 1980年1月6日0時(shí)與UTC一致 GPS時(shí)用GPS周+一周內(nèi)的秒數(shù)來表示,三、GPS信號的結(jié)構(gòu),1. GPS信號的組成,用于導(dǎo)航定位的GPS信號由三部分組成： 載波（L1和L2）

8、導(dǎo)航電文 測距碼（C/A碼和P(Y)碼）,2. 載波,兩種頻率的正弦波 L1： L2：,3. 導(dǎo)航電文,方波 碼速：50bps 內(nèi)容： 廣播星歷（導(dǎo)航信息） 衛(wèi)星鐘改正 歷書（概略星歷） 電離層信息 衛(wèi)星健康狀況,4. 測距碼,方波 偽隨機(jī)噪聲碼 兩種測距碼： C/A碼 - 粗碼 碼速：1.023MHz 碼元長度：300m P(Y)碼 - 精碼 碼速：10.23MHz 碼元長度：30m,4. 測距碼（續(xù)）,測距碼的調(diào)制,5. GPS信號的構(gòu)成示意圖,美國降低普通用戶導(dǎo)航定位精度的措施,SA - Selective Availability（選擇可用性） -技術(shù)：軌道信息加繞（長周期，慢變化）

9、-技術(shù)：衛(wèi)星鐘抖動（高頻，短周期，快變化） AS - Anti-Spoofing（反欺騙） P碼加密，成為Y碼,第四節(jié) GPS的工作原理,一、本質(zhì),距離后方交會,二、工作流程,三、距離測定方法,利用測距碼測距（偽距測量） 利用載波測距（載波相位測量）,第五節(jié) 偽距測量與載波相位測量,偽距的測定,測定偽距的示意圖,一、偽距測量,測距碼 偽距的測定,1. 測距碼,偽隨機(jī)噪聲碼（PRN） 模二和 二進(jìn)制信號 碼元、時(shí)間周期（TP）與長度周期（LP） 運(yùn)算規(guī)則： 相關(guān)系數(shù) 隨機(jī)噪聲的自相關(guān)性,1. 測距碼（續(xù)）,偽隨機(jī)噪聲碼（續(xù)） 偽隨機(jī)噪聲碼 可復(fù)制性 生成方式 GPS的測距碼 C/A碼：碼速1.0

10、23MHz, TP=1ms, LP=1023, 碼元長度293.052m P碼： 碼速10.23MHz, TP=266天9小時(shí)45分55.5秒, LP=235469592765000, 碼元長度29.3052m。 實(shí)際被截為7天一個(gè)周期，共38段，每一段賦予不同的衛(wèi)星，衛(wèi)星的PRN號也由此得到。,2. 利用測距碼測距,測距原理,2. 利用測距碼測距（續(xù)）,利用測距碼測距的優(yōu)點(diǎn) 精度高 無多值性 抗干擾 區(qū)分不同衛(wèi)星,3. 偽距觀測值,偽距觀測值,二、載波相位測量,載波的結(jié)構(gòu) 載波相位的測定 整周模糊度與周跳 載波相位觀測值,1. 載波的結(jié)構(gòu),正弦波,2. 載波相位的測定,基本物理原理 測定方法

11、,3. 整周模糊度與周跳,整周模糊度 整周跳變（周跳）,4. 載波相位觀測值,載波相位觀測值,第六節(jié) 導(dǎo)航電文,導(dǎo)航電文的內(nèi)容 導(dǎo)航電文的結(jié)構(gòu),一、導(dǎo)航電文（D碼）的內(nèi)容,衛(wèi)星星歷 時(shí)鐘改正 電離層時(shí)延改正 衛(wèi)星狀態(tài) 轉(zhuǎn)換碼,二、導(dǎo)航電文的結(jié)構(gòu),基本構(gòu)成 遙測碼與轉(zhuǎn)換碼（交接字） 第一數(shù)據(jù)塊 第二數(shù)據(jù)塊 第三數(shù)據(jù)塊,1. 基本構(gòu)成,1. 基本構(gòu)成（續(xù)）,2. 遙測碼與轉(zhuǎn)換碼（交接字）,遙測碼（字） 同步碼：第18bit 遙測電文：第922bit 無意義連接比特：第2324bit 檢校：第2530bit 轉(zhuǎn)換碼 Z計(jì)數(shù)：第117bit 特殊標(biāo)識1：第18bit 特殊標(biāo)識2：第19bit，同步標(biāo)識

12、，AS標(biāo)識 子幀標(biāo)識：第2022bit，第幾子幀 無意義連接比特：第2324bit 檢校：第2530bit,3. 第一數(shù)據(jù)塊,第1子幀 URA系數(shù)N URA：用戶測距精度 URA=2N(m) 衛(wèi)星健康狀態(tài) 鐘齡（IODC）：IODC=toc-tl 群時(shí)延Tgd： (tsv)L1= tsv- Tgd 星鐘改正參數(shù)：toc, a0 a1 a2 ts=a0+a1(t-toc)+a2(t-toc)2,4. 第二數(shù)據(jù)塊,第2、3子幀 星歷參數(shù) 開普勒軌道根數(shù)（6個(gè)） 軌道攝動參數(shù)（9個(gè)） 星歷參考時(shí)刻toe 星歷齡期IODE,5. 第三數(shù)據(jù)塊,第4、5子幀 歷書（概略衛(wèi)星軌道） 衛(wèi)星健康狀態(tài),第七節(jié) 美

13、國政府的GPS政策,原則 措施,一、原則,保障國家利益不受損害,二、措施,SA Selective Availability 對衛(wèi)星軌道參數(shù)加擾的技術(shù)（低頻） 對衛(wèi)星基準(zhǔn)頻率加擾的技術(shù)（高頻） 已于2000年5月1日停止。 AS Anti-Spoofing P+WY,第8節(jié) 衛(wèi)星信號的調(diào)制,第9節(jié) GPS接收機(jī),定義 結(jié)構(gòu) 類型 接收通道 天線,一、定義,能夠接收、跟蹤、變換和測量GPS信號的衛(wèi)星信號接收設(shè)備。,二、結(jié)構(gòu),天線前置放大器,信號處理器,微處理器,振蕩器,控制、顯示及存儲設(shè)備,電源,二、結(jié)構(gòu)（續(xù)）,天線（含前置放大器） 信號處理器 微處理器 顯示、控制及存儲設(shè)備 振蕩器 電源,三、

14、接收機(jī)的類型,根據(jù)工作原理： 碼相關(guān)型 平方型 碼相位型 混合型,根據(jù)信號通道類型： 多通道 序貫通道 多路復(fù)用通道,根據(jù)接收信號的頻率： 單頻 雙頻,根據(jù)測定測距碼的類型： C/A碼 P（Y）碼,根據(jù)能否從信號中提取導(dǎo)航電文： 有碼 無碼,根據(jù)用途： 導(dǎo)航型 測量型 守（授）時(shí)型,四、GPS接收機(jī)的信號通道,什么是GPS接收機(jī)的信號通道 信號通道的類型 序貫通道、多路復(fù)用通道和多通道 碼相關(guān)型通道、平方型通道和碼相位型通道,1. 什么是GPS的信號通道,是GPS衛(wèi)星信號經(jīng)由天線進(jìn)入接收機(jī)的路徑 是軟硬件的結(jié)合體 作用是跟蹤、處理和量測衛(wèi)星信號，獲取工作所需的數(shù)據(jù)和信息,2. 信號通道的類型,

15、根據(jù)跟蹤方式 序貫通道 多路復(fù)用通道 多通道 根據(jù)工作原理 碼相關(guān)型通道 平方型通道 碼相位型通道,3. 序貫通道、多路復(fù)用通道和多通道,序貫通道 1個(gè)通道跟蹤多顆衛(wèi)星/頻率的信號 1個(gè)跟蹤周期大于20ms 成本低，無通道間的延遲誤差，無法提取導(dǎo)航電文，無法保持對載波的連續(xù)跟蹤，控制軟件復(fù)雜 多路復(fù)用通道 1個(gè)通道跟蹤多顆衛(wèi)星/頻率的信號 一個(gè)跟蹤周期小于20ms 成本低，無通道間的延遲誤差，可提取導(dǎo)航電文，可保持對載波的連續(xù)跟蹤，控制軟件復(fù)雜 多通道 1個(gè)通道跟蹤1顆衛(wèi)星/頻率的信號 性能好 成本高、有通道間的延遲誤差,4. 碼相關(guān)型通道、平方型通道和碼相位型通道,碼相關(guān)型通道 優(yōu)點(diǎn)：可以進(jìn)

16、行偽距和載波相位測量，信號質(zhì)量好，可獲取導(dǎo)航電文 缺點(diǎn)：要了解碼的結(jié)構(gòu) 平方型通道 優(yōu)點(diǎn)：不需要了解碼的結(jié)構(gòu) 缺點(diǎn)：信號質(zhì)量差，無法測定偽距，無法提取導(dǎo)航電文 碼相位型通道 優(yōu)點(diǎn)：不需要了解碼的結(jié)構(gòu) 確定：精度低,5. 全波與半波,五、GPS接收機(jī)的天線,作用 天線的相位中心,1. 作用,接收來自衛(wèi)星的信號 放大 經(jīng)（頻率變換） 用于（跟蹤、處理、量測）,2. 天線的相位中心,天線的幾何中心與相位中心 幾何中心 相位中心 相位中心偏差 天線相位中心的變化 與信號的高度角有關(guān) 與信號的方位角有關(guān) 相同類型的天線具有相同的相位中心特性,思考題,GPS由哪幾部分組成，各部分的功能是什么？ GPS信號

17、包括哪些成分？ 什么是偽隨機(jī)噪聲碼，它有什么特性？ 采用測距碼測距，有哪些優(yōu)點(diǎn)？ 什么是偽距？ 什么是周跳，什么是整周模糊度？ GPS的導(dǎo)航電文中包括哪些內(nèi)容？ 什么是GPS接收機(jī)，它由哪幾部分構(gòu)成？ 什么是信號通道？ 什么是SA，什么是AS？,第三章 GPS測量定位誤差,概述 與衛(wèi)星有關(guān)的誤差 與傳播途徑有關(guān)的誤差 與接收機(jī)有關(guān)的誤差 其它誤差,第一節(jié) 概述,系統(tǒng)誤差（影響） 與衛(wèi)星有關(guān)的誤差 星歷誤差 衛(wèi)星鐘差 相對論效應(yīng) 與傳播途徑有關(guān)的誤差 對流層折射 電離層折射 多路徑效應(yīng) 與接收機(jī)有關(guān)的誤差 接收機(jī)鐘差 天線相位中心的偏差及變化 各通道間的信號延遲誤差 其它 偶然誤差,第一節(jié) 概述

18、（續(xù)）,消除、削弱上述系統(tǒng)誤差（影響）的措施和方法 引入?yún)?shù) 建立模型 同步觀測值求差 忽略,第二節(jié) 與衛(wèi)星有關(guān)的誤差（影響）,衛(wèi)星星歷（軌道）誤差 衛(wèi)星鐘差 相對論效應(yīng),一、衛(wèi)星星歷（軌道）誤差,什么是衛(wèi)星星歷（軌道）誤差 預(yù)報(bào)星歷（廣播星歷）與實(shí)測星歷（精密星歷） 應(yīng)對方法 精密定軌 軌道松馳 相對定位,二、衛(wèi)星鐘差,什么是衛(wèi)星鐘差 物理同步誤差與數(shù)學(xué)同步誤差,三、相對論效應(yīng),什么是相對論效應(yīng) 廣義相對論效應(yīng)與狹義相對論效應(yīng) 相對論效應(yīng)對衛(wèi)星鐘的影響 應(yīng)對方法,第三節(jié) 與傳播途徑有關(guān)的誤差,對流層延遲 電離層延遲 多路徑效應(yīng),一、電磁波的傳播特性,基本特性,一、電磁波的傳播特性（續(xù)）,傳播

19、速度與大氣折射 光速： 折射率n與折射系（指）數(shù)N： 相速與群速：,二、大氣的結(jié)構(gòu),對流層 0km40km 各種氣體元素、水蒸氣和塵埃等 非色（彌）散型介質(zhì) 電離層 （50）70km以上 帶電粒子 色（彌）散型介質(zhì),三、對流層折射影響及改正,干分量與濕分量,三、對流層折射影響及改正（續(xù)）,對流層改正模型 霍普菲爾德模型,三、對流層折射影響及改正（續(xù)）,三、對流層折射影響及改正（續(xù)）,其它模型 薩斯塔莫寧模型（Saastamoinen） 勃蘭克模型（Black） 氣象元素的測定 氣象元素：氣壓、干溫、濕溫、相對濕度,四、電離層折射影響及改正,電離層折射 對載波的影響 對偽距的影響,四、電離層折射

20、影響及改正（續(xù)）,四、電離層折射影響及改正（續(xù)）,電子密度 與高度有關(guān) 與地方時(shí)有關(guān) 與太陽活動有關(guān) 與季節(jié)有關(guān) 與位置有關(guān),四、電離層折射影響及改正（續(xù)）,電離層折射改正 單頻改正 Klobuchar模型 雙頻改正,五、多路徑效應(yīng),什么是多路徑效應(yīng),五、多路徑效應(yīng)（續(xù)）,多路徑效應(yīng)與以下一些因素有關(guān) 衛(wèi)星、接收機(jī)、信號反射體三者間的相對位置關(guān)系 反射信號的強(qiáng)度（信號反射體的反射率） 接收機(jī)處理信號的方法 應(yīng)對方法 選擇測站 避開易發(fā)生多路徑的環(huán)境，如建構(gòu)筑物、山坡、成片水域等。 長時(shí)間觀測 改進(jìn)接收設(shè)備硬件 接收機(jī)天線 抑徑板，Choke Ring 信號處理方法 窄相關(guān)技術(shù),五、多路徑效應(yīng)（

21、續(xù)）,其它數(shù)據(jù)處理的方法 模型法 濾波,第四節(jié) 與接收設(shè)備有關(guān)的誤差,接收機(jī)鐘差 天線相位中心偏差和變化 不同信號通道間的信號延遲偏差,一、接收機(jī)鐘差,什么是接收機(jī)鐘差 應(yīng)對方法 模型法 模型的有效性受限于接收機(jī)鐘的穩(wěn)定度 參數(shù)法 差分法 星間差分,二、天線相位中心偏差和變化,天線相位中心偏差和變化 天線相位中心偏差,二、天線相位中心偏差和變化（續(xù)）,天線相位中心的變化 主要隨信號的高度角的變化而變化 與信號的方位角關(guān)系角小,三、不同信號通道間的信號延遲偏差,信號通道間的信號延遲偏差 如果通道間的信號延遲偏差都相同時(shí)，可被鐘差吸收。 如果通道間的信號延遲偏差都不相同時(shí)，將影響定位精度，以及電離

22、層折射影響的確定。 應(yīng)對方法 參數(shù)法,第五節(jié) 其它誤差（因素）,地球潮汐 固體潮 負(fù)荷潮 海洋負(fù)荷潮 大氣負(fù)荷潮 軟件,第四章 GPS靜態(tài)定位基礎(chǔ),第一節(jié) 概述,GPS測量定位的類型,根據(jù)定位模式： 單點(diǎn)定位（絕對定位） 相對定位 差分定位,根據(jù)定位時(shí)接收機(jī)天線的運(yùn)動狀態(tài)： 靜態(tài)定位 動態(tài)定位,根據(jù)定位時(shí)效： 實(shí)時(shí)定位 事后定位,根據(jù)觀測值類型： 偽距測量 載波相位測量,GPS工作的基本原理（續(xù)）,偽距觀測方程：,已知值： 衛(wèi)星位置： 衛(wèi)星鐘差： 待定值： 接收機(jī)位置： 接收機(jī)鐘差：,GPS工作的基本原理（續(xù)）,DOP值 GDOP值：,PDOP值：,定位精度：,為等效距離誤差,GPS工作的基本

23、原理（續(xù)）,載波相位的測定 載波相位觀測值,L2載波的測定 半波和全波,GPS工作的基本原理（續(xù)）,周跳 整周模糊度 整周模糊度的確定 RATIO值,GPS工作的基本原理（續(xù)）,參考系 定位基準(zhǔn)：WGS-84 長半軸：6378137m 扁率：1/298.257223563 時(shí)間基準(zhǔn)：GPS時(shí) GPS周+GPS秒 起點(diǎn)：1980年1月6日,第五節(jié) GPS測量的誤差源,GPS測量的誤差源,偶然誤差 觀測誤差 C/A碼偽距：0.3m 3m P(Y)碼偽距：3cm 0.3m 載波相位：0.2mm 2mm,GPS測量的誤差源（續(xù)）,系統(tǒng)誤差 與衛(wèi)星有關(guān)的誤差 衛(wèi)星星歷誤差 衛(wèi)星鐘差 與傳播途徑有關(guān)的誤差

24、 電離層折射 對流層折射 多路徑效應(yīng),GPS測量的誤差源（續(xù)）,與接收設(shè)備有關(guān)的誤差 接收機(jī)鐘差 天線相位中心的偏差,載波相位觀測方程,簡化的觀測方程,：載波相位觀測值（cycle） ：載波波長（m） ：站星距（m） ：真空中的光速（m/s） ：接收機(jī)鐘差（s） ：衛(wèi)星鐘差（s）,載波相位觀測方程（續(xù)）,：對流層折射（m） ：電離層折射（m） ：衛(wèi)星星歷誤差（m） ：整周模糊度 （cycle） ：觀測歷元時(shí)刻,差分觀測值,差分方式 站間差分： 消除衛(wèi)星鐘差影響，減弱電離層折射、對流層折射和衛(wèi)星星歷誤差的影響 星間差分： 消除接收機(jī)鐘差影響 歷元間差分： 不含整周模糊度參數(shù),差分觀測值（續(xù)）,差

25、分觀測值 單差： 雙差： 三差： 實(shí)際工作中通常采用雙差觀測值,第六節(jié) GPS測量定位的類型,GPS測量定位的類型,依定位時(shí)的狀態(tài) 動態(tài)定位 靜態(tài)定位 依定位模式 絕對定位 相對定位 差分定位,GPS測量定位的類型（續(xù)）,依定位采用的觀測值 偽距測量 載波相位測量 依時(shí)效 實(shí)時(shí)定位 事后定位 依確定整周模糊度的方法及觀測時(shí)段的長短 常規(guī)靜態(tài)定位 快速靜態(tài)定位,GPS載波相位相對定位,原始觀測值 載波相位 一般方法 觀測：同步觀測 處理：雙差 結(jié)果 基線向量： 基線向量的方差協(xié)方差陣：,第二部分 GPS測量,第一節(jié) 概述,主要內(nèi)容,布設(shè)各類GPS網(wǎng) 放樣 測圖 地理信息要素的采集 輔助其它測量工

26、作 .,布設(shè)GPS網(wǎng)的工作步驟,測前 立項(xiàng)：目的、范圍、點(diǎn)位數(shù)量與分布、精度要求、成果內(nèi)容、時(shí)限、經(jīng)費(fèi). 技術(shù)設(shè)計(jì) 測繪資料的收集 儀器檢定 踏勘、選點(diǎn)埋石,布設(shè)GPS網(wǎng)的工作步驟（續(xù)）,測中 實(shí)地了解測區(qū)情況 觀測期間衛(wèi)星狀態(tài)的預(yù)報(bào) 確定作業(yè)方案 外業(yè)觀測 內(nèi)業(yè)處理 數(shù)據(jù)傳輸、轉(zhuǎn)儲 基線解算 質(zhì)量評估,布設(shè)GPS網(wǎng)的工作步驟（續(xù)）,測后 結(jié)果分析 網(wǎng)平差 質(zhì)量評估 技術(shù)總結(jié) 成果驗(yàn)收,第二節(jié) GPS測量規(guī)范,目的,指導(dǎo)規(guī)范GPS測量工作,內(nèi)容,精度分級 網(wǎng)的設(shè)計(jì)要求 選點(diǎn)與埋石的要求 儀器設(shè)備 類型要求 檢定內(nèi)容 外業(yè)觀測及記錄要求 數(shù)據(jù)處理 成果驗(yàn)收與上交資料,規(guī)范的種類,全球定位系統(tǒng)GP

27、S測量規(guī)范，1992，國家測繪局 全球定位系統(tǒng)城市測量規(guī)程，1997，建設(shè)部 .,規(guī)范的種類（續(xù)）,第三節(jié) GPS網(wǎng)的布設(shè),一、概述,GPS網(wǎng) GPS基線向量網(wǎng) 同步觀測：多臺接收機(jī)同時(shí)對同一組衛(wèi)星進(jìn)行觀測 同步觀測基線與獨(dú)立基線 布設(shè)GPS網(wǎng)的目的 提高GPS測量結(jié)果的精度和可靠性 進(jìn)行坐標(biāo)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換,二、GPS網(wǎng)的類型,根據(jù)用途分 大地控制網(wǎng) 城市控制網(wǎng) 工程控制網(wǎng) 測圖控制網(wǎng) 形變監(jiān)測網(wǎng) . 根據(jù)精度劃分,1. 精度指標(biāo),：網(wǎng)中相鄰點(diǎn)弦長精度(mm)； a：固定誤差(mm)； b：比例誤差(ppm)； D：相鄰點(diǎn)間的距離(km)。,2. GPS網(wǎng)的等級,A級網(wǎng)一般為區(qū)域或國家框架網(wǎng)、區(qū)域

28、動力學(xué)網(wǎng)；B級網(wǎng)為國家大地控制網(wǎng)或地方框架網(wǎng)；C級網(wǎng)為地方控制網(wǎng)和工程控制網(wǎng)；D級網(wǎng)為工程控制網(wǎng)；E級網(wǎng)為測圖網(wǎng)。 美國聯(lián)邦大地測量分管委員會（Federal Geodetic Control Subcommittee-FGCS）在1988年公布的GPS相對定位的精度標(biāo)準(zhǔn)中有一個(gè)AA級的等級，其要求固定誤差3mm，比例誤差0.01ppm，此等級的網(wǎng)一般為全球性的坐標(biāo)框架和地球動力學(xué)測量。,三、GPS網(wǎng)的布網(wǎng)形式,跟蹤站式 會戰(zhàn)式 多基準(zhǔn)站式 同步圖形擴(kuò)展式 單基準(zhǔn)站式,1. 跟蹤站式的布網(wǎng),形式：若干臺接收機(jī)長期固定安放在測站上，進(jìn)行常年、不間斷的觀測，即一年觀測365天，一天觀測24小時(shí)，這

29、種觀測方式很象是跟蹤站，因此，這種布網(wǎng)形式被稱為跟蹤站式（實(shí)際上就是跟蹤站）。數(shù)據(jù)處理通常采用精密星歷。 優(yōu)點(diǎn)：精度極高，具有框架基準(zhǔn)特性。 缺點(diǎn)：需建立專門的永久性建筑即跟蹤站，觀測成本很高。 適用范圍：一般用于建立GPS跟蹤站（AA級網(wǎng)），永久性的的監(jiān)測網(wǎng)（ 如用于監(jiān)測地殼形變、大氣物理參數(shù)等的永久性監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)）。,2. 會戰(zhàn)式的布網(wǎng),形式：在布設(shè)GPS網(wǎng)時(shí)，一次組織多臺GPS接收機(jī)，集中在一段不太長的時(shí)間內(nèi)，共同作業(yè)。在作業(yè)時(shí)，觀測分階段進(jìn)行，在同一階段中，所有的接收機(jī)，在若干天的時(shí)間里分別各自在同一批點(diǎn)上進(jìn)行多天、長時(shí)段的同步觀測，在完成一批點(diǎn)的測量后，所有接收機(jī)又都遷移到另外一批點(diǎn)上采

30、用相同方式，進(jìn)行另一階段的觀測，直至所有點(diǎn)觀測完畢。 優(yōu)點(diǎn)：可以較好地消除SA等因素的影響，因而具有特高的尺度精度。 適用范圍：用于布設(shè)A、B級網(wǎng)。,3.多基準(zhǔn)站式的布網(wǎng),形式：若干臺接收機(jī)在一段時(shí)間里長期固定在某幾個(gè)點(diǎn)上進(jìn)行長時(shí)間的觀測，這些測站稱為基準(zhǔn)站，在基準(zhǔn)站進(jìn)行觀測的同時(shí)，另外一些接收機(jī)則在這些基準(zhǔn)站周圍相互之間進(jìn)行同步觀測。 優(yōu)點(diǎn)：各個(gè)基準(zhǔn)站之間進(jìn)行了長時(shí)間的觀測，因此，可以獲得較高精度的定位結(jié)果，這些高精度的基線向量可以作為整個(gè)GPS網(wǎng)的骨架。另外一方面，其余的進(jìn)行了同步觀測的接收機(jī)間除了自身間有基線向量相連外，它們與各個(gè)基準(zhǔn)站之間也存在有同步觀測，因此，也有同步觀測基線相連，這樣可以獲得更強(qiáng)的圖形結(jié)構(gòu)。 適用范圍：C，D。,4.同步圖形擴(kuò)展式的布網(wǎng),形式：多臺接收機(jī)在不同測站上進(jìn)行同步觀測，在完成一個(gè)時(shí)段的同步觀測后，又遷移到其它的測站上進(jìn)行同步觀測，每次同步觀測都可以形成一個(gè)同步圖形，在測量過程中，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。 一個(gè)由n臺儀