GPS测量原理PPT
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
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。
9
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
4
卫星星座
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。
1
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。
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。
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。
2
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。
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。
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 否是一个投影带；
21
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；
其中：ξ = H - Hg (ξ: 高程异常 )
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；
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。
22
谢谢！
23
6
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。
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。
14
坐标转换
WGS-84
当地平面坐标
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 软件源自文库解坐标转换参数。
16
= GPS 观测值 = 控制点
旋转
17
平移
缩放
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
12
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。
▪ 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
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
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。
9
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
4
卫星星座
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。
1
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。
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。
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。
2
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。
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。
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 否是一个投影带；
21
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；
其中：ξ = H - Hg (ξ: 高程异常 )
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；
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。
22
谢谢！
23
6
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。
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。
14
坐标转换
WGS-84
当地平面坐标
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 软件源自文库解坐标转换参数。
16
= GPS 观测值 = 控制点
旋转
17
平移
缩放
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
12
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。
▪ 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
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