第二章 数字测图的硬件设备

硬件构成——电子手薄
字
化
测 图 技
• 连接外业工作与内业工作的一道桥梁，它的作 用是：在外业与全站仪连接，记录观测数据并
术
作必要处理，在内业与计算机连接，讲记录数
据传入计算机，供进一步处理
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数
GPS测量模式
字
化
测 • 近年来推出的载波相位差分技术，又称RTK（
图
Real Time Kinematic）实时动态定位技术，
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光电测距仪 电子经纬仪
微处理器
数
全站仪
字
化 测
全站仪自诞生以来在精度指标上没有显著变
图
化，发展的实质是在功能上的进步、完善。
技
术
• 第一代： 斜距、平距转换
• 第二代： 专项功能
• 第三代： 磁卡、内存
• 第四代： 电脑型全站，有操作系统DOS
• 第五代： 可视化，WinCE全站仪
第二章 数字测图的硬件设备
数 数字测图系统硬件设备
字
化
测
图
技
数据采集设备
术
数据处理
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输入输出设备
数
§2.1 全站仪
字
化 测
全站仪是全站型电子速测仪的简称，它
图 技
集电子经纬仪、光电测距仪和微处理器于
术 一体，能完善地实现测量和处理过程的一
体化。
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数 字 化 测 图 技 术
技
能够实时提供测点在指定坐标系的三维坐标成
术
果，在测程20km范围内可以达到厘米级精度
。
• RTK作业模式下，参考站的GPS接收机，通过 数据链将其观测值及站坐标信息一起发送给流 动站的GPS接收机，流动站不仅接收参考站的 数据，还直接接收GPS卫星发射的数据，观测 数据组成相位差分观测值，进行实时处理实时 给出厘米级的定位结果。
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数
GPS定位的常用观测值
字
化
测
图 技
• L1 载波相位观测值
术 • L2 载波相位观测值（半波或全波）
• 调制在L1 上的C/A 码伪距
• 调制在L1 上的P 码伪距
• 调制在L2 上的P 码伪距
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硬件构成——GPS接收机
数 字 化 测 图 技 术
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数
测
坐标测量功能
图 技
专项测量功能（如下）
术
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数
新型号全站仪
字
化
测 图
➢ WinCE全站仪
技 术
➢ 免棱镜全站仪
➢ 自动跟踪全站仪
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数
GPS测量模式
字
化
测
图
技
术
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数
字
点位测定原理
化
测
R1
图Leabharlann Baidu
技
术
我 们 必 定 在 以 R1 为 半 径 的 球 面 的 某 个 点 上
术
中心运用一定的技术进行解算，并将解
算出的改正数实时发送至用户站，用户
同时接受卫星信号和来自控制中心的信
号，求出测站三维坐标。
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数
VRS
字
化
测 图 技 术
是网络RTK中最关键的技术。
控制中心通过接受整个网络中所有参考站的数据，解算系统误差 改正数，为用户特别模拟一个就位于其身边的虚拟的参考站，因 此用户比使用距离较远的参考站得出的坐标精度高。
数 思考：GPS是如何将自己的位置告诉用户的？
字
化
测 图 技
• GPS 卫星向广大用户发送用于导航定位的调制 波，它包含有：载波、测距码、数据码。
术 • 载波有两种频率：L1（1575.42MHz）、L2（
1227.60MHz ）
• 测距码：C/A码（粗码）、P码（精码）
• 数据码：GPS 卫星的轨道参数、卫星钟改正数 和其它一些系统参数。用户一般需要利用此导 航信息来计算某一时刻GPS 卫星在地球轨道上 的位置。导航信息也被称为广播星历。
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数 河北省卫星定位综合服务系统
字
化
测
图 参考站设备安装截止到08年11
技 术
月10日为止，已经基本完成。
• 需要独立设参考站，设站误差对观测精 度有影响。
• 参考站上的设备，接收机、电台等需有 人看守。
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数
网络RTK
字
化
测 图 技
• 作业：
什么是网络RTK？有哪些优点？主要有哪些实
术
现方法？
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数
网络RTK
字
化
测 图
建立多个永久参考站，并将所有参考站
技
与控制中心相连，形成一个网络，控制
字
化
测 图
• 1、架设基准站
技 术
• 2、设置和启动基准站（设定转换参数）
• 3、设置和启动流动站
• 4、采集碎部点
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数
常规RTK的不足之处：
字
化
测 图 技
• 随着用户站至参考站间距离的增加，系 统误差（主要使多路径效应、电离层、
术
对流层影响）增加，尤其是在电离层活
跃高峰期，距离小于10公里。
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数 字 化 测 图 技 术
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拓扑康
尼康
测距精度大都在 2mm+2ppm左右
索佳
显示面板
莱卡
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光电测角系统
数
字
光电测距系统
I/O
化
双轴液体补偿装置
总线
测
图
自动瞄准与跟踪系统
技
术
微处理器
显示器
键盘
存储器
接口
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数
反射棱镜
字
化
测
图
技
术
2021/3/5
2021/3/5
数
字
点位测定原理
化
测
R1
图
技
R2
术
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2个球面相交成一个圆弧 点位被限制在一曲线上
数
字 化
点位测定原理
测 图
R3
技
R1 R2
术
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3 个球面相交成一个点 3 个距离段可以确定纬度，经度，和高程
点的空间位置被确定
数
GPS测量模式
字
化 测
(x1,y1,z1)
数
全站仪的特点
字
化
测 图
1.整体式的结构
技 2.向智能化操作与大屏幕字符、数字显示发展
术 3.自动改正轴系误差，适应在单个度盘位置的高
精度测角与测点。
4.丰富的内存软件功能和可编程性发展
5.存储卡和便携式微机用于全站仪的数据采集
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全站仪的功能
数
字 化
基本测量功能(角度、距离、高差测量)
(x2,y2,z2)
(x3,y3,z3)
图
技 术
d2
d3
(x4,y4,z4)
d1
d4
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(X,Y,Z)(未知待求)
d1 (x1x)2 (y1 y)2 (z1 z)2 d2 (x2 x)2 (y2 y)2 (z2 z)2 d3 (x3 x)2 (y3 y)2 (z3 z)2 d4 (x4 x)2 (y4 y)2 (z4 z)2
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GPS信号
数
字
化
测
图
技
基准站接收
术
基准站参数
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用户
基准站观测信号 及坐标信号等
流动站参数
发射
接收
GPS信号
电台
基 准 站 坐 标
流动站接收
基准站观测信号
流动站观测信号
转 解算两站间实时基线
换
参
解求流动站实时坐标
数
坐标转换
流动站高斯平面坐标
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数
RTK作业方法