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1、GPSGPS测量原理测量原理 GNSS(GNSS(G Global lobal N Navigation avigation S Satellite atellite S System)ystem)是全球导航卫星系统的英文缩写，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前可供利用的全球卫星导航系统有美国的GPSGPS和俄罗斯的和俄罗斯的GLONA
2、SSGLONASS以及未来欧洲的以及未来欧洲的GalileoGalileo。 GPSGPS全球定位系统全球定位系统 GPSGPS是英文是英文Global Positioning SystemGlobal Positioning System的缩写，即全球定位系统。的缩写，即全球定位系统。 GPS GPS全球定位全球定位系统主要由三大组成部分，即空间星座部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。分、地面监控部分和用户设备部分。GPSGPS卫星星座的构成卫星星座的构成 全球定位系统的空间全球定位系统的空间卫星星座卫星星座，由，由2424颗卫星组成，其中包括颗卫星组成，其
3、中包括3 3颗备用卫星。卫星颗备用卫星。卫星分布在分布在6 6个轨道面内，每个轨道面上分布有个轨道面内，每个轨道面上分布有4 4颗卫星。颗卫星。卫星星座卫星星座GPS的定位原理由于卫星的位置精确可知，在由于卫星的位置精确可知，在GPSGPS观测中，我们可观测中，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，利用离公式，利用3 3颗卫星，就可以组成颗卫星，就可以组成3 3个方程式，个方程式，解出观测点的位置（解出观测点的位置（X,Y,ZX,Y,Z）。考虑到卫星的时钟）。考虑到卫星的时钟与接收机时钟之间的误差，实际上有与接收机时钟之间的误差，实际
4、上有4 4个未知数，个未知数，X X、Y Y、Z Z和钟差，因而需要引入第和钟差，因而需要引入第4 4颗卫星，形成颗卫星，形成4 4个方程式进行求解，从而得到观测点的经纬度和个方程式进行求解，从而得到观测点的经纬度和高程。高程。 GPSGPS坐标系统坐标系统WGS一一84大地坐标系大地坐标系 WGS-84WGS-84坐标系统的全称是坐标系统的全称是World Geodical World Geodical System-84System-84（世界大地坐标系（世界大地坐标系-84-84），它是），它是一个地心地固坐标系统。一个地心地固坐标系统。WGS-84WGS-84坐标系统坐标系统由美国国防
5、部制图局建立，为由美国国防部制图局建立，为GPSGPS的所使用的所使用的坐标系统。的坐标系统。GPSGPS定位技术相对于经典测量的特点定位技术相对于经典测量的特点1 1、观测站之间无需通视。、观测站之间无需通视。2 2、定位精度高。、定位精度高。3 3、观测时间短。、观测时间短。4 4、提供三维坐标。、提供三维坐标。5 5、操作简便。、操作简便。6 6、全天候作业。、全天候作业。GPSGPS误差来源及其影响误差来源及其影响误差的分类：误差的分类： 1 1）与信号传播有关的误差：电离层折射误差、）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；对流层折射误差、多路经误差； 2
6、2）与卫星有关的误差：卫星星历误差、卫星）与卫星有关的误差：卫星星历误差、卫星钟差、相对论效应；钟差、相对论效应； 3 3）与接收机有关的误差：接收机钟差、接收）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；机位置误差、天线相位中心位置的偏差； 4 4）其他误差：地球自转的影响、地球潮汐影）其他误差：地球自转的影响、地球潮汐影响。响。多路径效应多路径效应在在GPSGPS测测量量中中，如如果果测测站站周周围围的的反反射射物物所所反反射射的的卫卫星星信信号号( (反反射射波波) )进进入入接接收收机机天天线线，这这就就将将和和直直接接来来自自卫卫星星的的信信号号( (直直
7、接接波波) )产产生生干干涉涉，从从而而使使观观测测值值偏偏离离真真值值产产生生所所谓谓的的“多多路路径径误误差差”。由由于于多多路路径径的的信信号号传传播播所所引引起起的的干干涉涉时时延延效效应应被称为多路经效应。被称为多路经效应。GPS测量定位的分类测量定位的分类依定位时的状态依定位时的状态动态定位动态定位静态定位静态定位依时效依时效实时定位实时定位事后定位事后定位依定位模式依定位模式绝对定位（单点定绝对定位（单点定位）位）相对定位相对定位差分定位差分定位依定位采用的观测值依定位采用的观测值伪距测量（伪距法伪距测量（伪距法定位）定位） 载波相位测量载波相位测量依确定整周模糊度的依确定整周模
8、糊度的方法及观测时段的长方法及观测时段的长短短常速静态或动态定常速静态或动态定位位快速静态或动态定快速静态或动态定位位常用常用GPSGPS测量模式测量模式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。 2、RTK测量 RTK（Real Time Kinematic）技术又称载波相位动
9、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。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
10、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。坐标转换WGS-84 当地平面坐标 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 观测值= 控制点旋转 平移 缩放 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：其中： = H - Hg (: 高程异常高程异常 ) 校正的结果对RTK测量的精度的影响很大，而参与点校正的
11、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；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；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。谢谢！
