GPS测量原理ppt课件

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GPS全球定位系统
GPS是英文Global Positioning System 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。
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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。
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5. 如果一个区域比较大,控制点比较多,要分 区做校正,不要一个区域十几个点或更多的 点全部参与校正；
6．注意所有残差，不要超过2厘米以上，否 则检查控制点是否有误。
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谢谢！
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坐标转换
WGS-84
当地平面坐标
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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。
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= GPS 观测值 = 控制点
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旋转
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平移
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缩放
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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
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GNSS(Global Navigation Satellite System)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。
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GPS坐标系统
WGS一84大地坐标系 WGS-84坐标系统的全称是World Geodical System-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。
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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。
▪ 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
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位
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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
.Biblioteka Baidu
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2、RTK测量
RTK（Real Time Kinematic）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。
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。
其中：ξ = H - Hg (ξ: 高程异常 )
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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；
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。
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GPS测量定位的分类
▪ 依定位时的状态 ▪ 动态定位 ▪ 静态定位
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；
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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 否是一个投影带；
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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。
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卫星星座
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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。
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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。
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