GPS测量与数据处理考点
GPS测量与数据处理复习资料
GPS测量与数据处理岁差：由于天球赤道和天球黄道的长期运动而导致的春分点（天球赤道和天球黄道的一个交点）的进动称为岁差。
极移：由于地球表面的物质运动以及地球内部的物质运动，会使极点的位置产生变化，这种现象称为极移。
导航电文：是由GPS卫星向用户播发的一组反映卫星在空间的运行轨道、卫星钟的改正参数、电离层延迟修正参数及卫星的工作状态等信息的二进制代码，也称数据码（D码）。
相对定位：确定同步跟踪相同的GPS卫星信号的若干个接收机之间的相对位置(坐标差)的定位方法称为相对定位。
同步观测：是指两台或两台以上的GPS接收机同时对同一组卫星信号进行观测。
同步观测环和同步环检验：同步观测环是三台或者三台以上的GPS 接收机进行同步观测所获得的基线向量构成的闭合环，简称同步环。
同步环闭合差从理论上讲应等于0。
相对论效应：GPS测量中的相对论效应是由卫星钟和接收机钟在惯性空间中的运动速度不同以及这两台钟所在处的地球引力位的不同而引起的。
RTK：是一种利用GPS载波相位观测值进行实时动态相对定位的技术。
进行RTK测量时，位于基准站上的GPS接收机通过数据通信实时地把载波相位观测值以及以知的站坐标等信息播发给在附近工作的流动用户。
卫星星历误差：由卫星星历所给出的卫星轨道与卫星的实际之差称为卫星星历误差。
GPS全球定位系统：GPS全球定位系统是一个空基全天候导航系统，它由美国国防部开发，用以满足军方在地面或近地空间获取一个通用参照系中的位置，速度和时间信息的要求。
差分GPS：利用设置在坐标已知的点（基准站）上测定GPS测量定位误差，用以提高在一定范围内其它GPS接收机（流动站）测量定位精度的方法。
多路径误差：在GPS测量中，被测站附近的放射物所反射的卫星信号如果进入接收机天线，就将和直接来自卫星的信号产生干涉，从而使观测值偏离真值，产生多路径误差。
GPS水准：采用GPS技术测定点的正高和正常高，即所谓的GPS水准。
实际上包括两方面内容：一方面是采用GPS方法确定大地高，另一方面是采用其他技术方法确定大地水准面差距或高程异常。
GPS数据处理期末知识点总结
周跳探测方法
高次差/多项式拟合
Geometry-free组合
应对方法
修复
标记，引入新的模糊度参数
4.整周未知数
整周未知数的确定的方法
伪距法
多普勒法（消去法）
走走停停法（Stop and Go）
参数法（搜索法）：经典方法、FARA、LAMBDA
5.基线解算结果的作用
是后续数据处理的观测值（GPS基线向量网平差的观测值）
绝对指标–可确切判定质量合格与否
5.评定基线向量结果质量指标
1) 相对质量指标
单位权方差因子
实质：又称为参考因子，一定程度地反映了观测值质量的优劣
观测值的RMS
定义：观测值残差的均方根
实质
反映了观测值与参数估值间的符合程度
一定程度地反映了观测值质量的优劣
一般认为，RMS越小越好
数据删除率
定义：在基线解算时，如果观测值的改正数大于某一个阈值时，则认为该观测值含有粗差，则需要将其删除。被删除观测值的数量与观测值的总数的比值，就是所谓的数据删除率。
6.影响GPS基线解算结果的几个因素及其判别
基线解算时所设定的起点坐标不准确
判别：无明确的方法
少数卫星的观测时间太短
判别：通过卫星可见性图
在整个观测时段中，有个别卫星或个别时间段周跳太多，致使周跳修复不完善
判别：通过残差图（残差跳跃）
在观测时段内，多路径效应比较严重，观测值的改正数普遍较大
判别：通过残差图（残差中部分区间成系统性变化，且呈现周日特征）
特点
模糊度保持整数特性
波长短，模糊度较难确定
测距精度高
应用
辅助确定Iono-free组合观测值的模糊度
GPS实测与数据处理
整理课件
8
GPS测量的设计与实施>技术设
计 §7.1 GPS网的技术设计
在GPS网的基准设计时，必须考虑以下6个问 题：
①布设GPS网点时，需要足够的起算数据与GPS测
量数据重合，且应分布均匀，以求转换参数。点的总
数不得少于3个；
② 新点与国家高等级点或国家控制点构成图形
③ 在布设GPS网时，可采用3-5条高精度电磁波测
把几台接收机在一段时间
1
内固定在某几个测站上（称为基准站，
如A、B）进行长时间的观测（有较高的
定位精度），而另几台接收机（1、2、3 △ ；2、3、4）流动作业进行同步观测（与 A 自身的基线相连，还和基准站也存在同步
基线），故这种网有较好的图形强度。
整理课件
4 3
△B
12
3.GPS网的连接方式（同步图形扩展式的布网形 式）
`平均距离(km)
1000
300
70
10~15
5~10
0.2~5
5
GPS测量的设计与实施>技术设
计 §7.1 GPS网的技术设计
分级： 《规范》：AA、A、B、C、D、E级； 《规程》：二、三、四等，一、二级。 其中： AA、A、B用于地壳形变监测及国家
高精度基本控制；其他用于地方测图和各种工 程测量的控制。
2）、特点：单基准站式的布网方式的效 率很高，但是由于各流动站一般只与 基 准 站 基准站之间有同步观测基线，故图形 强度很弱，为提高图形强度，一般需 要每个测站至少进整行理两课件次观测。
流动站
11
GPS测量的设计与实施>技术设
计 §7.1 GPS网的技术设计
◇GPS网的图形设计
GPS测量操作与数据处理
GPS测量操作与数据处理GPS测量（Global Positioning System）是一种使用卫星信号和地面接收器来确定位置的技术。
GPS测量包括多个步骤，包括准备工作、站点安装、数据采集和数据处理。
下面将对这些步骤进行详细说明。
首先，进行准备工作。
在进行GPS测量之前，需要获得一个GPS接收器和其他必要的测量设备，例如三角架、测量棒等。
接下来，需要选择一个适当的测量区域，并研究该区域的地理特征，以确定测量站点和总线路。
此外，还需要获得相关的专业地图，以便在测量过程中进行参考。
第二步是进行站点安装。
在选择好测量站点后，需要将GPS接收器正确安装在三角架上，并使用测量棒将其固定在地面上。
接收器应保持水平，以确保测量的准确性。
在安装过程中，还需要注意尽量避免将接收器安装在有遮挡物、高大建筑或植被丛生的区域，以确保接收到的卫星信号质量良好。
第三步是数据采集。
一旦安装完毕，接收器将开始接收卫星信号，并测量其位置和时间信息。
测量过程中，接收器会自动并跟踪多颗卫星，并获取它们的信号。
在测量过程中，需要保持接收器稳定，避免任何移动或干扰。
最后一步是数据处理。
在数据采集完成后，需要将采集到的原始数据进行处理，以获得最终的测量结果和位置坐标。
数据处理通常涉及到运用专业的软件来处理和解析原始数据，并应用相关的数学算法来消除误差和提高测量精度。
校正方法包括差分校正和多普勒效应校正等。
此外，数据处理还可能包括对测量结果进行质量控制和验证，以确保测量结果的准确性和可靠性。
在这个过程中，还可以进行数据过滤、插值和外推等操作，以进一步优化和改进测量结果。
总结起来，GPS测量操作包括准备工作、站点安装、数据采集和数据处理。
每个步骤都需要仔细规划和执行，以确保测量结果的准确性和可靠性。
通过正确使用GPS接收器和专业地图，运用相关的软件和算法对数据进行处理，可以获得高精度的位置测量结果。
GPS测量与数据处理_第二章 GPS定位的时间系统及其换算
以地球自转为基础的世界时系统，已难以满足要求。为此，
征为基础的原子时间系统。 具有很高的稳定性和复现性，所以由此而建立的原子时，
便成为当代最理想的时间系统。
因为物质内部的原子跃迁所辐射和吸收的电磁波频率，
第二章
时间系统及其换算
原子时秒长的定义为：位于海平面上的铯原子基 态两个超精细能级，在零磁场中跃迁辐射振荡9 192 631 770周所持续的时间，为一原子时秒。该 原子时秒作为国际制秒(SI)的时间单位。 这一定义严格地确定了原子时的尺度，而原 子时的原点由下式确定： TA=UT2-0.0039 s
第二章 时间系统及其换算
3、确定时间的基准
测量时间，同样必须建立一个测量的基准，即时间的 单位(尺度)和原点(起始历元)。其中时间的尺度是关键， 而原点可以根据实际应用加以选定。一般来说，任何一个 可观察的周期运动现象，只要符合以下要求，都可以用作 确定时间的基准。
◆运动应是连续的，周期性的； ◆运动的周期应具有充分的稳定性； ◆运动的周期必须具有复现性，即要求在任何地方和时 间，都可以通过观测和实验复现这种周期性运动。
GPS测量与数据处理
课程主要内容
1 2 3 4 5 6 7 绪论 GPS定位的时间系统及其换算 GPS卫星坐标的计算 载波相位观测值周跳探测与修复 基线向量解算 GPS网建立与数据处理分析 CORS系统简介
第二章
时间系统及其换算
主要内容
2.1 2.2 时间系统回顾 GPS定位中的时间表示方法
2.3
第二章 时间系统及其换算
2.1 时间系统回顾
一、有关时间的基本概念 1、时间的两个概念 ◆时间有“时刻”和“时间间隔”两个概念。
◆时刻，即发生某一现象的瞬间。在天文学和卫星测 量学中，与所获数据对应的时刻也称为历元。 ◆时间间隔，系指发生某一现象所经历的过程，是这 一过程始末的时刻之差。 ◆时间间隔测量也称为相对时间测量，而时刻测量相 应地称为绝对时间测量。
GPS静态测量及数据处理ppt课件
20
3.6 GPS网的图形设计
同步网是GPS网的一个单元。
由多个同步网相互连接构成了完整的GPS网，这个网也称异 步网。
在上述三种连接方案中，点连式工作量最小， 但同无步重网复的基不线同检连接核方；式边会连出式现工不同作的量异最步大网，的检网形核结条构件。亦异 最步多网，中结，构由也非最同步稳观定测，获定得位的精基线度向较量高构；成混的连闭合式环比称较为灵异 活步，观工测作环量，与简检称异核步条环件。比较适中。在选择测设方案时， 应在从异所步具网备中的，接同步收网机之数间量的和连精接方度式、有工以作下量三大种：小、卫星 运行 状点连态式、：同测步区网条之间件仅等有一方点面相进连接行的权异步衡网。称为点连式异步网。
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3.1 GPS网的精度分级
GPS网的精度设计
精度指标通常是以相邻点间弦长的标准差来表示， 即用GPS边长的固定误差a和比例误差b表示
a2 (b d 106 )2
在具体布设中，可以分级布设，也可以越级布设， 或布设同级全面网。
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3.2 GPS点的密度
《规范》和《规程》对GPS网中两相临点间距离视 其需要作出了规定：相邻点间最小距离应为平均距离 的1/2～1/3；最大距离应为平均距离的2～3倍。
（2）测区地形图或平面图
（3）测区已知控制点点之记
（4）测区已知控制点坐标
（5）技术规范
①《全球定位系统GPS测量规范》 GB/T 18314-2009（简称《规 范》）
②《全球定位系统城市测量技术规 程》CJJ 73-97（简称《规程》）
③《公路全球定位系统（GPS）测 量规范》JTJ/C 066-98
GPS测量原理与应用复习要点
GPS测量原理与应用复习要点GPS测量原理与应用第一章1．GPS系统组成①空间部分——GPS卫星星座由21颗工作卫星和3颗在轨备用卫星组成GPS卫星星座，记作（21+3）GPS星座。
24颗在轨卫星均匀分布在6个轨道平面内，轨道倾角为55°，各个轨道平面之间相距60°。
在地球表面上任何地点任何时刻，在高度角15°以上，平均可同时观测到6颗卫星，最多可达9颗卫星。
GPS卫星的作用：a、接受地面注入站发送的导航电文b、接受地面主控站命令，适时改正运行偏差或启用备用时钟等c、连续地向用户发送GPS卫星导航定位系统，并用电文的形式提供卫星的现势位置与其他在轨卫星的概略位置。
d、GPS卫星关键在于卫星的寿命要长，时间精度要高。
②地面控制系统——地面监控系统1个主控站（美国科罗拉多）3个注入站（阿森松岛,迪哥加西亚岛，卡瓦加兰）5个监控站（1+3+夏威夷）地面监控系统的作用：a、提供每颗GPS卫星所播发的星历b、监测和控制卫星上各种设备是否正常工作，以及卫星是否一直沿着预定轨道运行c、保持各种卫星处于同一时间标准——GPS时间系统。
③用户设备系统——GPS信号接收机接收机的任务：接受GPS卫星发射的信号，以及获得必要的导航和定位信息及观测量，并经数据处理而完成导航和定位工作。
2．全球导航卫星系统GNSS美国GPS系统，俄罗斯GLONASS系统，欧盟伽利略GALILEO 系统，中国北斗二号卫星导航地位系统，日本MSAS系统3．我国北斗二号卫星导航地位系统与其他定位系统的主要区别：它不仅能使用户测定自己的点位坐标，而且还可以告诉别人自己处在什么点位。
4．GPS系统的特点：①定位精度高②观测时间短③测站间无需通视④可提供三位坐标⑤操作简便⑥全天候作业⑦功能多，应用广5．GPS系统的应用前景①用于建立高精度的国家性大地测量控制网，测定全球性的地球动态参数②用于建立陆地海洋大地测量基准，进行高精度的海岛陆地联测以及海洋测绘③用于监测地球板块运动状态和地壳形变④用于工程测量，成为建立城市与工程控制网的主要手段⑤用于测定航空航天摄影瞬间的相机位置第二章1.完全定义一个空间直角坐标系必须明确：①坐标原点位置②三个坐标轴的指向③长度单位2.参心坐标系和质心坐标系的定义：参心是椭球的几何中心，质心是椭球的质量中心3.WGS—84坐标系的定义原点位于地球质心，Z轴指向BIH1984.0定义的协议地球极（CIP）方向，X轴指向BIH1984.0的零子午面和CIP赤道的交点，Y轴与Z,X 轴构成右手坐标系。
12 总复习——【GPS测量与数据处理】
总复习
1
一、绪论
1. 全球定位系统的产生、发展及前景 （了解） 2. GPS在各个领域中的应用（了解） 3. 美国政府的GPS政策（了解） 4. 其它卫星导航定位系统（了解）
主讲人：王 华
2
GPS是什么？
GPS的英文全称是NAVSTAR Global Position System，简称GPS,其意为“导航星测时与测 距全球定位系统”,或简称全球定位系统。
主讲人：王 华
3
GPS Overview
• 建立国家:美国 • 目的：在全球范围内提供实时、连续、全天候的导航定位及授时服务 • 开始筹建时间：1973年 • 完全建成时间：1995年 • 系统构成：空间部分、地面控制部分、用户部分 • 服务方式：由多颗卫星所组成的卫星星座提供导航定位服务 • 定位原理：距离交会 • 测距原理：被动式电磁波测距 • 特点：全球覆盖、全天候、不间断、精度高
注入站
13
GPS的系统组成：用户部分
• 组成
• 用户 • 接收设备
• 接收设备
• GPS信号接收机 • 其它仪器设备
主讲人：王 华
14
ＧＰＳ卫星信号
• GPS卫星信号的组成部分
• 载波（Carrier） • L1 • L2
• 测距码（Ranging Code） • C/A码（目前只被调制在L1上） • P(Y)码（被分别调制在L1和L2上）
（第2数据 块）
（第2数据 块）
（第3数据 块）
（第3数据 块）
（第1数据 块）
（第3数据 块）
(300bits)
(300bits)
(300bits)
(300bits)
Байду номын сангаас
GPS测量原理与数据处理
绕s轴顺转角度s使s轴的指向由近地点改为升交点。 绕s轴顺转角度i，使s轴与z轴重合。 绕s轴顺转角度，使x轴与s轴重合。
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3.2 卫星无摄运动
用旋转矩阵表示如下
x s y R ( ) R ( i ) R( ) 3 1 s s z s
于GM的倒数。
Ts2 4 2 3 as GM
GM n a3 s
1/ 2
假设卫星运动的平均角速度为n，则n=2/Ts，可得
当开普勒椭圆的长半径确定后，卫星运行的平均角速度也随之确定， 且保持不变。
第6页/共59页
3.2 卫星无摄运动
2、无摄运动的描述
（1）a 轨道的长半径 es 轨道椭圆偏心率
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开普勒轨道参数示意图
z
卫星
赤道 地心
fs s
升交 点
近地 点
i y
春分 点
轨道
x
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3.2 卫星无摄运动
3、真近点角fs的计算
在描述卫星无摄运动的6个开普勒轨道参数中，只有真近 点角是时间的函数，其余均为常数。故卫星瞬间位置的计算，
关键在于计算真近点角。
m
bs
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4.2 GPS卫星信号
4.2.1码及码的特点
1、二进制数与码
码：用以表示各种不同信息的二进制数及其组合 比特：一个二进制数 数码率：在数字化信息传输中的每秒钟传输的比特 数
2、随机噪声码
随机噪声码：码元的出现无规律，不能复制
第31页/共59页
4.2 GPS卫星信号
3、自相关系数
由此可得真近点角
GPS测量与数据处理复习资料要点
GPS测量与数据处理复习资料要点第1章1.1GNSS 的全称是什么？包括哪些系统？ GPS 产生的背景？ 1.21.3美国的GPS 政策有哪些？各自的含义及其对定位的影响如何？美国GPS 政策发生变化的原因？ 1.41.5GPS 现代化的内容有哪些？ 1.6目前区域导航系统有哪些？为什么说北斗仍属于区域卫星导航系统？什么是PPS 和SPS ，分别采用什么测距码？1.7 第3章 3.1 什么试RINEX 数据格式，其定位了哪几种文件？哪些是导航定位中必需的？全球定位系统由哪三部分构成，各自的作用是什么？什么是GPS 卫星星座？ 3.2 3.33.4 GPS 接收机的分类?3.5 GPS 卫星信号包括哪些？3.6 GPS 采用多个载波频率的主要目的是什么？C/A 码的作用是什么？3.7 3.8 什么是导航电文？其主要内容有哪些？导航电文中的参考时刻有哪几个？3.9 3.10如何根据导航电文计算卫星钟钟差？并说明公式中各符号的含义？3.11什么是精密星历？精密星历有哪几种类型？3.12如何根据导航电文计算卫星的坐标？3.13如何根据精密星历计算卫星的坐标？第4章4.1GPS 定位中的误差源有哪些？ 4.24.34.44.54.64.74.84.9 与卫星有关的误差有哪些？如何消除或削弱？与传播路径有关的误差有哪些？如何消除或削弱？与接收机有关的误差有哪些？如何消除或削弱？在相对论的影响下，卫星钟的变化情况？什么是卫星星历误差？与空间相关的误差有哪些？ IGS 提供的卫星星历有哪些？电离层模型是什么？4.10如何利用双频观测值消除电离层误差的影响？4.11电离层延迟的双频改正法的基础是什么？4.12电离层延迟的双频改正是如何实现的，试推导公式？4.13对流层延迟对GPS 信号不具备色散效应？4.14什么是多路径误差，如何削弱？第5章5.1什么是伪距？ 5.25.35.45.55.6 测码伪距观测方程及其各符号的含义？什么是码分多址技术什么是Z 跟踪技术用测距码测定伪距的原因是什么？进行载波相位测量的原因是什么？5.7 5.8 5.9 什么是重建载波？载波相位测量的实际观测值？载波相位观测方程及其各符号的含义？5.10测相伪距观测方程及其各符号的含义？5.11 GPS测量中为什么广泛采用双差解而不采用三差解？5.12测站间求差，卫星间求差，历元间求差各自的优点是什么？5.13单差、双差、三差的主要目的是什么？5.14单差、双差、三差方程个数及方程中未知数个数的计算？5.15求差法的缺点是什么？5.16宽巷与窄巷组合的优缺点是什么？5.17什么是周跳，产生周跳的原因是什么？5.18高次差法探测与修复周跳的能力如何？5.19高次差法探测与修复的原理？5.20什么是整周模糊度？5.21什么是走走停停（Go and Stop）法？5.22什么是快速静态定位法？5.23什么是单点定位，其成果属于什么坐标系？5.24单点定位的误差源有哪些？5.25什么是PPP技术？5.26什么是相对定位；静态定位；动态定位；准动态定位？5.27什么是RTK、它的构成部分有哪些？5.28 5.29 RTK软件应具有哪些功能？RTK的特点及缺陷？5.30什么是PPK技术？5.31网络RTK技术产生的背景？5.32网络RTK技术及其构成？5.33网络RTK技术中常用的方法有哪些？5.34什么是CORS系统？5.35 CORS系统的功能有哪些？5.36差分GPS分类？5.37差分GPS的基本工作原理？5.38位置差分与伪距差分的优缺点？5.39什么是单基准站差分GPS？5.40什么是单基准站差分GPS的优缺点？5.41什么是局域差分GPS？其主要数学模型模型有哪些？5.42局域差分GPS的优缺点？5.43什么是广域差分GPS？5.44广域差分、单站差分与局域差分的基本区别？5.45什么是WASS和LAAS？第7章7.1 GPS静态测量的特点是什么？7.2什么是GPS网、建立GPS网的直接目的是什么？7.3卫星状况预报包括哪些内容？7.4名词解释：观测时段、同步观测、基线向量、复测基线及长度较差、7.5环分量闭合差及全长闭合差的计算？7.6同步闭合环闭合差很小，为什么也不意味着GPS 测量的质量一定好？7.7什么是独立基线向量？第 1 章1.1 GNSS 的全称是什么？包括哪些系统？P9全球导航卫星系统，包括：美国全球定位系统（GPS ）、俄罗斯的GLONASS 、欧盟正在筹建的伽利略（Galileo ）1.2 GPS 产生的背景？p5因为美国海军研制、开发、管理的第一代卫星系统——子午卫星系统存在：（1）一次定位所需的时间过长；（2）不是一个连续的、独立的卫星导航系统等缺点，所以在该系统投入使用不久，美国国防部组织海、陆、空三军着手研制第二代卫星导航定位系统——全球定位系统GPS.1.3 美国的GPS 政策有哪些？各自的含义及其对定位的影响如何？P7SA 政策：含义：选择可用性影响：大幅降低民用定位精度AS 政策：含义：反电子欺骗影响：限制广大非特许用户使用Y 码的可能性；增加载波相位测量数据处理的难度降低单点定位的精度；降低长距离相对定位的精度；AS 技术会对高精度相对定位数据处理整周未知数的确定带来不便。
gps静态测量数据处理
gps静态测量数据处理一、基线解算的类型1、单基线解（1）定义：当有台GPS接收机进行了一个时段的同步观测后，每两台接收机之间就可以形成一条基线向量，共有条同步观测基线，其中最多可以选出相互独立的条同步观测基线，至于这条独立基线如何选取，只要保证所选的条独立基线不构成闭和环就可以了。
这也是说，凡是构成了闭和环的同步基线是函数相关的，同步观测所获得的独立基线虽然不具有函数相关的特性，但它们却是误差相关的，实际上所有的同步观测基线间都是误差相关的。
所谓单基线解算，就是在基线解算时不顾及同步观测基线间误差相关性，对每条基线单独进行解算。
（2）特点：单基线解算的算法简单，但由于其解算结果无法反映同步基线间的误差相关的特性，不利于后面的网平差处理，一般只用在普通等级GPS网的测设中。
2、多基线解（1）定义：与单基线解算不同的是，多基线解算顾及了同步观测基线间的误差相关性，在基线解算时对所有同步观测的独立基线一并解算。
（2）特点：多基线解由于在基线解算时顾及了同步观测基线间的误差相关特性，因此，在理论上是严密的。
（3）多站整体解（绝对坐标）（4）单基线解算的过程（5）利用基线解算软件解算基线向量的过程二、基线解算结果的质量评定指标1、单位权方差因子（1）定义：（2）实质：反映观测值的质量，又称为参考方差因子。
越小越好。
2、RMS - 均方根误差（1）定义：（2）实质：表明了观测值的质量，观测值质量越好，越小，反之，观测值质量越差，则越大，它不受观测条件（观测期间卫星分布图形）的好坏的影响。
3、数据删除率（1）定义：在基线解算时，如果观测值的改正数大于某一个阈值时，则认为该观测值含有粗差，则需要将其删除。
被删除观测值的数量与观测值的总数的比值，就是所谓的数据删除率。
（2）实质：数据删除率从某一方面反映出了GPS原始观测值的质量。
数据删除率越高，说明观测值的质量越差。
4、RATIO（1）定义：RATIO值为在采用搜索算法确定整周未知数参数的整数值时，产生次最小的单位权方差与最小的单位权方差的比值。
GPS测量操作与数据处理
第一部分GPS静态测量第一章GPS静态测量基础一、GPS静态测量基础在GPS测量中，最常用的静态定位模式是相待定位。
所谓静态定位指的是：在进行GPS定位时，认为在整个观测过程中，接收机天线的位置相对于地球保持不变；而在数据处理时，则将接收机天线的位置作为一个不随时间变化的量。
而相对定位则指的是在进行GPS定位时，多台接收机进行同步观测，采集同步观测数据；在数据处理时，则利用这些同步观测数据，计算出向步观测站之间的相对位置(坐标差／基线向量)。
其具体观测模式为多台接收机在不同的测站上进行静止同步观测，时间从几分钟到长年不间断不等。
接收机测定在观测期间到卫星的伪距和载波相位等观测值，并记录在相应的存储器中。
观测结束后，将观测值下载到计算机中进行处理。
数据处理过程一胶包括基线处理、网平差、坐标转换和高程转换，最终求出高精度的网点坐标。
在GPS测量中，静态定位一般用于高精度的测量定位，如各种等级的大地网、工程控制网、变形监侧网等。
二、GPS接收机分类GPS测量型接收机一般可以根据其能够跟踪、处理的GPS卫星信号频率的数量分为单频和双频两大类。
1．单频GPS测量型接收机接收信号：GPS导航电文、C／A码、Ll载波。
接收机特点：(1)一体化接收机：包含带有显示灯的GPS接收机、天线、内置电源。
(2)分体设计：包含天线、GPS接收机、电源分体设计的配置。
可以配置手持计算机设置或阅读参数信息。
2．双频GPS测量型接收机(双频GPS脚量仪)接收信号：GPS肥导航电文、C／A码伪距、P码伪距、L1载波相位、L2载波相位。
接收机特点：(1)一体化：包含带有显示灯的GPS接收机、天线、内置电源。
可以配置手持计算机设置或阅读参数信息。
(2)分体设计：天线、GPS接收机(内置电源、带有显示灯或显示器)分体设计。
第二章GPS静态测量工作的流程一项GPS静态测量工作分为三个阶段．即测前准备、外业实施和数据处理第一节测前准备在这一阶段所进行的主要工作包括项目立项、技术设计、实地踏勘、设备检定、资料收集整理、人员组织等。
GPS测量与数据处理测绘复习资料
GPS测量与数据处理测绘复习资料一、解释下列术语1、广播星历: 卫星将地面监测站注入的有关卫星运行轨道的信息，通过发射导航电文传递给用户，用户接收到这些信号进行解码即可获得所需要的卫星星历，这种星历就是广播星历。
2、整周跳变：接收机在信号跟踪接收过程出现信号中断使计数器无法连续计数，恢复正常后小数部分正确，但整周数发生跳跃，即出现整周跳变。
3、赤经：指赤道坐标系的经向坐标，过天球上一点的赤经圈与过春分点的二分圈所交的球面角。
4、WGS-84大地坐标系: 坐标系的原点是地球的质心,Z轴指向BIH1984.0定义的协议地球极(CTP)方向,X轴指向BIH1984.0的零度子午面和CTP赤道的交点,Y轴和Z,X轴构成右手坐标系。
5、多普勒定位法: 根据多普勒效应原理，利用GPS卫星较高的射电频率，由积分多普勒计数得出伪距差。
6、多路径效应: 在GPS测量中，测站周围的反射物所反射的卫星信号进入接收机天线，并和直接来自卫星信号产生干涉，从而使观测值偏离真值。
这种由于多路径的信号传播所引起的干涉时延效应称为多路径效应。
7、伪距: GPS定位采用的是被动式单程测距。
它的信号发射时刻是由卫星钟确定的，收到时刻则是由接收机钟确定的，这就在测定的卫星至接收机的距离中，不可避免地包含着两台钟不同步的误差影响，所以称其为伪距。
8、SA技术: 其主要内容是：（1）在广播星历中有意地加入误差，使定位中的已知点（卫星）的位置精度大为降低；（2）有意地在卫星钟的钟频信号中加入误差，使钟的频率产生快慢变化，导致测距精度大为降低。
9、静态定位: 如果在定位时，接收机的天线在跟踪GPS卫星过程中，位置处于固定不动的静止状态，这种定位方式称为静态定位。
10、相对论效应：GPS测量中由于卫星钟和接收机钟在惯性空间钟的运动速度不同以及所处的位置引力位的不同而引起的测量误差。
二、填空1、GPS控制网的网形主要有：点连式、边连式、网连式。
2、天线的定向标志线应指向正北。
GPS测量与数据处理考点
GPS测量与数据处理考点G P S测量与数据处理名词解释。
周跳与特点:整周计数出现系统偏差，而不足一整周的部分仍然保持正确的现象。
多路径效应:经某些物体表面反射后到达接收机的信号与直接来自卫星的信号叠加干扰后进入接收机,将使测量值产生系统误差。
载波：可运载调制信号的高频振荡波.L1载波：由卫星上的原子钟所产生的的基准频率f0（=10。
23MHz）倍频154倍后形成的。
L2载波：由f0倍频120倍后形成的。
L5载波：由f0倍频115倍。
作用：更好地消除电离层延迟,组成更多线性组合观测值。
GPS测量与数据处理考点测距码:用于测定从卫星至接收机间的距离的二进制码。
（GPS卫星所用属于伪随机噪声码。
）伪随机噪声码相关系数：不同的码相关系数为0或1/n，对齐的码相关系数为1. GPS测距:卫星发射天线的（平均）相位中心至接收机接收天线相位中心之间的距离。
导航电文：由GPS向用户播发的一组反映卫星在空间的运行轨道、卫星钟的改正参数、电离层延迟修正参数及卫星的工作状态等信息的二进制代码。
卫星星历：用于描述太空飞行体位置和速度的表达式。
卫星星历的时间按世界标准时间（UTC)计算.GPS时不跳秒，UTC会跳秒。
广播星历:由GPS的地面控制部分所确定和提供的,经GPS卫星向所有用户公开播发的一种预报星历。
采用1984年世界大地坐标系。
精密星历：为满足精密应用领域的需要而研制、生产的一种高精度的事后星历。
按一定时间间隔（通常15min）来给出卫星在空间的三维坐标、三维运动速度及卫星钟改正数等信息。
GPS测量与数据处理考点整周模糊度：相对定位:确定同步跟踪相同的GPS卫星信号的若干台接收机之间的相对位置（坐标差）的定位方法。
静态定位:如果待定点在地固坐标系中的位置只存在可忽略的变化，数据处理时，整个时段内的待定点坐标都可以认为是固定不变的一组常数。
确定这些待定点的位置称为静态定位。
动态定位：一个时段内,待定点在地固坐标系中位置有显著变化,数据处理时，每个历元的带顶点坐标均需作为一组未知参数,确定这些载体在不同时刻的瞬时位置的工作称为动态定位。
武汉大学测绘院大地测量专硕《GPS测量与数据处理》知识点高度精华总结版
GPS测量与数据处理知识点高度精华总结版一、GPS网及其建立1、GPS网：采用GPS技术建立的测量控制网，由GPS点和基线向量所构成。
2、GPS静态测量的特点：（1）测量精度高（2）选点灵活，无需造标，布网成本低（3）可全天候作业（4）观测时间短，作业效率高（5）观测、处理自动化（6）可获得三维坐标3、GPS网的建立过程：（1）设计准备阶段：项目规划；技术设计；资料搜集整理；仪器检定和检验；踏勘、选点和埋石（2）测量实施/施工作业阶段：实地了解测区状况；卫星状况预报；确定作业方案；外业观测；数据传输备份；基线解算及其质量控制（3）数据处理：网平差及其质量控制；技术总结；成果验收。
4、几个基本概念：（1）观测时段：从测站上开始接受卫星信号起止停止观测间的连续工作时间段称为观测时段，简称时段，时段持续的时间称为时段长度。
（2）同步观测：两台或两台以上的GPS接收机同时对同一组卫星信号进行观测。
（3）基线向量：利用进行同步观测的GPS接收机所采集的观测数据计算出的接收机间的三维坐标差，简称为基线。
（4）同步观测基线：利用同一时段的同步观测数据所确定出的基线向量被称为同步观测基线（5）闭合环：由多条基线向量首尾相连所构成的闭合图形（6）复测基线：在某两个测站间，由多个时段的同步观测数据所获得的多个基线向量结果称为复测基线（7）同步闭合环：三台或三台以上的GPS接收机进行同步观测所获得的基线向量所构成的闭合环，简称为同步环（8）独立基线向量：若一组基线向量中的任何一条基线向量都无法用该组中其他基线向量的线性组合来表示，则该组基线向量就是一组独立的基线向量（9）独立观测环：由独立观测基线所构成的闭合环即非同步观测环也称为异步环（独立观测环闭合差的大小可作为评定基线解算结果质量的有力指标）5、GPS网的质量及质量控制：（1）质量=精度+可靠性+（成果适用性）（2）质量控制：质量检验（指标）和质量改善（措施）（3）影响GPS质量的因素：GPS基线向量的质量（依赖于观测数据和处理方法）；常规地面观测值的质量（观测方法）；起算数据的精度、数量和分布（网的设计及已有成果的质量）；GPS网的结构（网的设计和外业观测方案）；数据处理方法的完备性（数据处理软件及其解算方案）二、GPS处理的技术设计1、技术设计的依据：GPS处理规范及规程；测量任务书或测量合同书；其他规范与规程2、GPS网的精度和密度设计：用途/目的→GPS等级（AA、A、B、C、D、E）→精度密度设计。
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G P S测量与数据处理考点文档编制序号：[KKIDT-LLE0828-LLETD298-POI08]G P S测量与数据处理名词解释。
周跳与特点：整周计数出现系统偏差，而不足一整周的部分仍然保持正确的现象。
多路径效应：经某些物体表面反射后到达接收机的信号与直接来自卫星的信号叠加干扰后进入接收机，将使测量值产生系统误差。
载波：可运载调制信号的高频振荡波。
L1载波：由卫星上的原子钟所产生的的基准频率f0（=）倍频154倍后形成的。
L2载波：由f0倍频120倍后形成的。
L5载波：由f0倍频115倍。
作用：更好地消除电离层延迟，组成更多线性组合观测值。
测距码：用于测定从卫星至接收机间的距离的二进制码。
（GPS卫星所用属于伪随机噪声码。
）伪随机噪声码相关系数：不同的码相关系数为0或1/n，对齐的码相关系数为1。
GPS测距：卫星发射天线的（平均）相位中心至接收机接收天线相位中心之间的距离。
导航电文：由GPS向用户播发的一组反映卫星在空间的运行轨道、卫星钟的改正参数、电离层延迟修正参数及卫星的工作状态等信息的二进制代码。
卫星星历：用于描述太空飞行体位置和速度的表达式。
卫星星历的时间按世界标准时间（UTC）计算。
GPS时不跳秒，UTC会跳秒。
广播星历：由GPS的地面控制部分所确定和提供的，经GPS卫星向所有用户公开播发的一种预报星历。
采用1984年世界大地坐标系。
精密星历：为满足精密应用领域的需要而研制、生产的一种高精度的事后星历。
按一定时间间隔（通常15min）来给出卫星在空间的三维坐标、三维运动速度及卫星钟改正数等信息。
整周模糊度：相对定位：确定同步跟踪相同的GPS卫星信号的若干台接收机之间的相对位置（坐标差）的定位方法。
静态定位：如果待定点在地固坐标系中的位置只存在可忽略的变化，数据处理时，整个时段内的待定点坐标都可以认为是固定不变的一组常数。
确定这些待定点的位置称为静态定位。
动态定位：一个时段内，待定点在地固坐标系中位置有显着变化，数据处理时，每个历元的带顶点坐标均需作为一组未知参数，确定这些载体在不同时刻的瞬时位置的工作称为动态定位。
卫星天线相位中心偏差：卫星天线相位中心与卫星质心之间的差异。
卫星星历误差：卫星星历给出的卫星位置和速度与卫星实际位置与速度之差。
相对论效应：由于卫星钟和接收机钟所处的状态不同而引起的相对钟误差。
电离层延迟（折射）：60km-1000km大气层在紫外线、X射线、γ射线和高能粒子的作用下，该区域内的气体分子和原子产生电离，形成自由电子和正离子，影响无线电信号的传播，使传播速度发生变化，传播路径产生弯曲，使信号传播时间与真空中光速的乘积不等于卫星至接收机间的几何距离。
对流层延迟（折射）：50km以下的大气层，大气折射率取决于气温、气压和相对湿度等因子，信号的传播路径也会产生弯曲。
多路径效应：经某些物体表面反射后到达接收机的信号与直接来自卫星的信号叠加干扰后进入接收机，将使测量值产生系统误差。
相关系数R=（相同码元数-不同码元数）/总码元数。
多余参数：用户不感兴趣，但为了模型精度不得不引入的参数。
基线解算：利用同步观测数据，确定接收机间的相对位置。
固定解：当整周模糊度参数取整数时所求得的基线向量解，也称整数解。
浮点解：当整周模糊度参数取实数时所求得的基线向量解，也称实数解。
单点定位：根据卫星星历给出的瞬间卫星在空间的位置和卫星钟差，由一台接收机测定的从卫星至接收机的距离，通过距离交会法来独立测定该接收机在地球坐标系中的三维坐标（及接收机钟差）的定位方法。
DOP：三维点位精度衰减因子PDOP；时间精度衰减因子TDOP；几何精度衰减因子GDOP；二维平面精度衰减因子HDOP；高程精度衰减因子VDOP。
中误差m=m0*DOP。
精密单点定位（PPP）：利用载波相位观测值以及由IGS等组织提供的高精度的卫星星历及卫星钟差来进行高精度单点定位的方法。
差分GPS：RTK：利用GPS载波相位观测值进行实时动态相对定位的技术。
CORS系统：连续运行参考系统，以提供卫星导航定位服务为主的多功能服务系统。
闭合环及环闭合差同步观测环RINEX格式：与接收机无关的通用标准格式。
基线向量：由2台以上GPS接收机所采集的同步观测数据形成的差分观测值，通过参数估计方法所计算出的接收机间的三维坐标差。
网平差简答。
C/A码（粗码）的作用：1.捕获卫星信号；2.粗略测距。
【P码为精码，原本用于军方严格保密。
现被Y码取代。
】信号调制：1.调幅；2.调频；3.调相。
4.GPS卫星信号采用二进制相位调制法。
GPS测量中的误差：1.与卫星有关的误差：a)卫星星历误差：卫星星历给出的卫星位置和速度与卫星实际位置与速度之差。
b)卫星钟的钟误差：卫星钟读数与真实的GPS时间之差。
c)相对论效应：由于卫星钟和接收机钟所处的状态不同而引起的相对钟误差。
d)信号在卫星内的时延：开始生成测距信号至信号生成并离开发射天线相位中心间的时间。
e)卫星天线相位中心偏差：卫星天线相位中心与卫星质心之间的差异。
2.与信号传播有关的误差：a)电离层延迟（折射）：60km-1000km大气层在紫外线、X射线、γ射线和高能粒子的作用下，该区域内的气体分子和原子产生电离，形成自由电子和正离子，影响无线电信号的传播，使传播速度发生变化，传播路径产生弯曲，使信号传播时间与真空中光速的乘积不等于卫星至接收机间的几何距离。
b)对流层延迟（折射）：50km以下的大气层，大气折射率取决于气温、气压和相对湿度等因子，信号的传播路径也会产生弯曲。
c)多路径效应：经某些物体表面反射后到达接收机的信号与直接来自卫星的信号叠加干扰后进入接收机，将使测量值产生系统误差。
3.与接收机有关的误差：a)接收机钟的钟误差。
b)接收机的位置误差。
c)接收机测量的噪声。
d)接收机天线相位中心误差。
e)信号在接收机内的时延。
消除或削弱GPS误差影响的方法和措施：1.模型改正法。
（理论公式/经验公式。
）2.求差法。
（误差具有较强的相关性。
）3.参数法。
（参数估计。
）4.回避法。
电离层改正：1.经验模型改正。
2.双频改正模型。
3.三频观测值改正。
高精度GPS测量中的对流层改正：1.待定参数法。
2.随机模型法。
削弱多路径误差的方法：1.选择合适的站址；2.选择合适的接收机；3.适当延长观测时间；4.数据处理。
（参数法、模型法等。
）测距码测距的特点：1.易于将微弱的卫星信号提取出来；2.与脉冲信号相比可提高测距精度；3.便于用CDMA（码分多址）技术对卫星信号进行识别和处理；4.便于对系统进行控制和管理。
伪距观测值：ρ波浪线=卫星与接收机真正距离ρ-（电离层延迟改正Vion）-（对流层延迟改正Vtrop）+c*卫星钟改正数Vts-c*接收机钟改正数VtR.至少要观测四个卫星才能获得接收机位置。
精度较低。
载波相位测量：优点：精度高缺点：整周模糊度问题（：平方法恢复的是半波长的载波，难以确定）；整周跳变问题。
1.重建载波（：码相关法、平方法、互相关技术、Z跟踪技术。
）2.周跳；3.整周模糊度。
载波相位观测值Φ=N0+整周计数IntΦ+不足整周部分Fr（Φ）。
单差、双差、三差观测值：（消除钟差、整周模糊度等未知参数。
）站间一次差分：在接收机之间求一次差。
站间星间：在接收机和卫星间求二次差。
站间、星间、历元间各求一次：三次差。
1.数据利用率低。
（只有同步数据才能进行差分。
）2.引入基线矢量替代了位置矢量。
3.差分观测值间有相关性，使问题复杂化。
4.解的通用性差，某些参数无法求出。
周跳与特点：（电源故障或振荡器本身故障不属于整周跳变。
）产生周跳的原因：1.障碍物阻挡。
2.接收机天线运动。
3.接收卫星信号信噪比低。
4.接收机卫星故障。
周跳的特点：1.全波长载波相位观测值周跳大小为载波波长的整数倍。
2.平方法的观测值周跳为kλ/2.3.如果在历元T1与T2之间发生了周跳，从T2历元开始的后续各历元上整周数减少了n周，曲线会变得不连续不规则，用户只需将后半段有周跳的曲线平行上移与前半段保持平滑连续就能完成周跳的修复。
探测周跳的方法：1.高次差法：将误差的量逐次放大。
2.多项式拟合法。
3.双频相位拟合法。
4.外部约束法。
整周模糊度：确定方法：1.取整法；2.置信区间搜索法。
3.FARA法、已知基线法、交换天线法等。
意义：1.获得高精度定位结构的必要条件；2.对作业效率具有决定性作用。
基线解算的过程：1.求初始解；2.将整周模糊度固定为整数；（重点）3.求固定解。
相对定位的优缺点：（与所用的星历属同一坐标系。
）优点：高精度缺点：至少需要2台接收机同步观测；数据处理较麻烦；不能直接获取绝对坐标。
网络RTK的组成：1.基准站网；2.数据处理中心及数据播发中心；3.数据通信链路；4.用户。
差分GPS：1.单点定位。
2.将GPS单点定位结果与已知站坐标比较。
3.计算较为简单，数据传输量也少，4.基准站与流动站需要观测相同的一组卫星。
（不需完全相同，不能完全不同。
）差分改正数：1.距离改正数：基站坐标与卫星星历计算的站星距-观测距离。
2.位置改正数：接收机对卫星进行观测确定的观测坐标与已知坐标之差。
广域差分与单站、局域差分的基本区别在于：后两者将综合影响播发给用户，前者将误差分别估算出来播发给用户。
影响基线解算结果的因素：1.基线解算时所设定的起点坐标不准确。
2.少数卫星观测时间太短，导致这些卫星的整周未知数无法准确确定。
3.周跳探测、修复不正确。
（可通过残差图判别。
）4.观测时段内，多路径效应比较严重，观测值的改正数普遍较大。
5.对流层或电离层折射影响过大。
无电离层观测值进行基线解算可以改善残差系统分布趋势，但残差显着增大。
声学定位系统：长基线声学定位系统：船上的换能器，海底应答器（三个以上），三点交会。
优点：精度高，换能器易安装。
缺点：系统繁杂，操作复杂，费用昂贵。
短基线：船上三个以上换能器，海底一个应答器。
优点：操作方便，空间固定值，便宜。
缺点：深水测量一般基线大于40km，极易受噪声影响。
超短基线：船上小的声基阵，海底一个应答器。
优点：便宜，噪声小，安装方便。
缺点：校准难以准确，依赖外围设备精度。