GPS测量原理ppt课件

1 GNSS GlobalNavigationSatelliteSystem 是全球导航卫星系统的英文缩写 它是所有全球导航卫星系统及其增强系统的集合名词 是利用全球的所有导航卫星所建立的覆盖全球的全天侯无线电导航系统 目前可供利用的全球卫星导航系统有美国的GPS和俄罗斯的GLONASS以及未来欧洲的Galileo GPS测量原理 2 GPS全球定位系统 GPS是英文GlobalPositioningSystem的缩写 即全球定位系统 GPS全球定位系统主要由三大组成部分 即空间星座部分 地面监控部分和用户设备部分 GPS测量原理 3 GPS卫星星座的构成全球定位系统的空间卫星星座 由24颗卫星组成 其中包括3颗备用卫星 卫星分布在6个轨道面内 每个轨道面上分布有4颗卫星 GPS测量原理 4 卫星星座 GPS测量原理 5 GPS的定位原理 由于卫星的位置精确可知 在GPS观测中 我们可得到卫星到接收机的距离 利用三维坐标中的距离公式 利用3颗卫星 就可以组成3个方程式 解出观测点的位置 X Y Z 考虑到卫星的时钟与接收机时钟之间的误差 实际上有4个未知数 X Y Z和钟差 因而需要引入第4颗卫星 形成4个方程式进行求解 从而得到观测点的经纬度和高程 GPS测量原理 6 GPS坐标系统 WGS一84大地坐标系WGS 84坐标系统的全称是WorldGeodicalSystem 84 世界大地坐标系 84 它是一个地心地固坐标系统 WGS 84坐标系统由美国国防部制图局建立 为GPS的所使用的坐标系统 GPS测量原理 7 GPS定位技术相对于经典测量的特点 1 观测站之间无需通视 2 定位精度高 3 观测时间短 4 提供三维坐标 5 操作简便 6 全天候作业 GPS测量原理 8 GPS误差来源及其影响 误差的分类 1 与信号传播有关的误差 电离层折射误差 对流层折射误差 多路经误差 2 与卫星有关的误差 卫星星历误差 卫星钟差 相对论效应 3 与接收机有关的误差 接收机钟差 接收机位置误差 天线相位中心位置的偏差 4 其他误差 地球自转的影响 地球潮汐影响 GPS测量原理 9 GPS测量原理 多路径效应 在GPS测量中 如果测站周围的反射物所反射的卫星信号 反射波 进入接收机天线 这就将和直接来自卫星的信号 直接波 产生干涉 从而使观测值偏离真值产生所谓的 多路径误差 由于多路径的信号传播所引起的干涉时延效应被称为多路经效应 10 GPS测量定位的分类 依定位时的状态动态定位静态定位依时效实时定位事后定位依定位模式绝对定位 单点定位 相对定位差分定位 依定位采用的观测值伪距测量 伪距法定位 载波相位测量依确定整周模糊度的方法及观测时段的长短常速静态或动态定位快速静态或动态定位 GPS测量原理 11 常用GPS测量模式 1 常规静态测量这种模式采用三台 或三台以上 GPS接收机 分别安置在一条或数条基线的两端 同步观测4颗以上卫星 每时段根据基线长度和测量等级观测45分钟以上的时间 这种模式一般可以达到5mm十1ppm的相对定位精度 常规静态测量常用于建立全球性或国家级大地控制网 建立地壳运动监测网 建立长距离检校基线 进行岛屿与大陆联测 钻井定位及精密工程控制网建立等 GPS测量原理 12 2 RTK测量RTK RealTimeKinematic 技术又称载波相位动态实时差分技术 它能够实时地提供测量点在指定坐标系中的三维坐标 x y z 并能够达到厘米级的精度 RTK技术的出现可以说是测量技术史上的一场革命 由于其在野外作业时能够实时提供测量点的三维坐标 并且以其实时 高效 不受通视条件限制等优点 可应用于控制 放样 测图等 已涵盖大地测量 地形测量 地籍测量 航空摄影测量 GIS 设备控制 变形监测 精准农业 水上测量 环境应用等领域 倍受用户青睐 GPS测量原理 13 RTK的工作原理 RTK的工作原理是将一台接收机置于基准站上 另一台或几台接收机置于载体 称为流动站 上 基准站和流动站同时接收同一时间 同一GPS卫星发射的信号 基准站所获得的观测值与已知位置信息进行比较 得到GPS差分改正值 然后将这个改正值通过无线电数据链电台及时传递给共视卫星的流动站精化其GPS观测值 从而得到经差分改正后流动站较准确的实时位置 GPS测量原理 14 坐标转换 WGS 84 当地平面坐标 GPS测量原理 15 点校正 一般是在RTK作业前首先在测区测量已知控制点 以同时获取控制点的WGS 84坐标系统坐标和地方坐标系统坐标 然后利用处理软件求解坐标转换参数 GPS测量原理 16 GPS观测值 控制点 旋转 GPS测量原理 17 平移 缩放 GPS测量原理 18 垂直平差是通过曲面拟合的方法得到一个斜面或曲面平与当地坐标系的似大地水准面来拟合 其中 H Hg 高程异常 GPS测量原理 19 校正的结果对RTK测量的精度的影响很大 而参与点校正的点的选取对校正结果的影响也是非常明显 特别是高程校正 故在校正点的选取上 我们应该注意以下问题 1 尽量避免单点校正 因为坐标系统中存在旋转 如果一定要用单点校正 一定要注意旋转大小 根据旋转大小 控制作业范围 2 注意控制范围 在一个测区要有足够的控制点 并避免短边控制长边 GPS测量原理 20 3 对于高程要特别注意控制点的线性分布 几个控制点分布在一条线上 特别是做线路工程 参与校正的高程点建议不要超过2个点 既在校正时 校正方法里不要超过两个点选垂直平差的 4 注意坐标系统 中央子午线 投影面 特别是海拔比较高的地方 控制点与放样点是