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测绘新技术简介 12 1 1GPS的组成 GPS定位系统由GPS卫星空间部分 地面控制部分和用户GPS接收机三部分组成 12 1全球定位系统GPS 1 空间部分由21颗工作卫星和3颗备用卫星 GPS卫星图片1 GPS卫星图片2 2 地面监控部分 Coloradosprings Hawaii Ascencion DiegoGarcia kwajalein 1个主控站 Coloradosprings 科罗拉多 斯平士 3个注入站 Ascencion 阿森松群岛 DiegoGarcia 迭哥伽西亚 kwajalein 卡瓦加兰 5个监控站 以上主控站 注入站及Hawaii 夏威夷 3 用户接收机部分 GPS接收机的基本类型分导航型和大地型 大地型接收机又分单频型和双频型 图片 导航型GPS机 手持型GPS机 车载型GPS机 图片 大地型GPS接收机 单频机 双频机 GPS的含义是 导航卫星测时和测距 全球定位系统GPS的英文 NavigationSatelliteTimingandRangingGlobalPositioningSystem GIS 计算机软硬件 专业技术人员 地理空间数据 12 1 2GPS卫星定位的原理 接收机对跟踪的每一颗卫星进行测距 地心 Si Pij Pj ri Rj 有关各观测量及已知数据如下 r 为已知的卫地矢量P 为观测量 伪距 R 为未知的测站点位矢量 对卫星进行测距 距离观测值的计算 接收机至卫星的距离借助于卫星发射的码信号量测并计算得到的接收机本身按同一公式复制码信号比较本机码信号及到达的码信号确定传播延迟的时间 t传播延迟时间乘以光速就是距离观测值 C t 单点定位结果的获取 单点定位解可以理解为一个后方交会问题卫星充当轨道上运动的控制点 观测值为测站至卫星的伪距 由时延值推算得到 由于接收机时钟与卫星钟存在同步误差所以要同步观测4颗卫星 解算四个未知参数 精度 经度 高程h 钟差 t 采用载波相位观测值 发自卫星的电磁波信号 信号量测精度优于波长的1 100载波波长 L1 19cm L2 24cm 比C A码波长 C A 293m 短得多所以 GPS测量采用载波相位观测值可以获得比伪距 C A码或P码 定位高得多的成果精度 L1载波 L2载波 C A码 P 码 组成星际站际两次差分观测值 可以消去卫星钟的系统偏差可以消去接收机时钟的误差 可以消去轨道 星历 误差的影响可以削弱大气折射对观测值的影响 解算出初始整周未知数 测站对某一卫星的载波相位观测值由三部分组成 1 初始整周未知数n 2 t0至ti时刻的整周记数Ci 3 相位尾数 i如果信号没有失锁 则每一个观测值包含同一个初始整周未知数n为了利用载波相位进行定位 必须先解算出初始整周未知数 取得总观测值n Ci i 弄清楚初始整周未知数的确定与定位精度的关系 如果无法准确解出初始整周未知数 则定位精度难以优于 1m随着初始整周未知数解算精度的提高 定位精度也相应提高一旦初始整周未知数精确获得 定位精度不再随时间延长而提高经典静态定位需要30 80分钟观测才能求定初始整周未知数快速静态定位将这个过程缩短到2 5分钟 12 2RS的基本概念 1 名字 遥 遥远 感 感知 遥感 2 传感器 不与物体直接接触 便能得知物体的属性情况的仪器设备或器官 如 眼 耳 鼻等传感器官 照相机 摄影机等传感器 12 3GIS的系统 1963年 加拿大测量学家R F Tomlinson首先提出了地理信息系统这一术语 并建立了世界上第一个实用的地理信息系统 加拿大地理信息系统 CGIS 用于自然资源的管理和规划 我国地理信息系统方面的工作自80年代初开始 以1980年中国科学院遥感应用研究所成立全国第一个地理信息系统研究室为标志 面向功能的定义 GIS是采集 存储 检查 操作 分析和显示地理数据的系统 面向工具箱定义 GIS是一组用来输入 存储 查询 变换和显示空间数据的工具的集合 这种定义强调GIS提供的用于处理地理数据的工具 面向数据库定义 GIS是这样一类数据库系统 它的数据有空间次序 并且提供一个对数据进行操作的操作集合 用来回答对数据库中空间实体的查询 面向专题应用定义 根据GIS应用领域的不同 将GIS分为各类应用系统 GIS定义 定义类型 GIS是由计算机硬件 软件和不同方法组成的系统 该系统设计用来支持空间数据采集 管理 处理 分析 建模和显示 以便解决复杂的规划和管理问题 美国联邦数字