GPS原理及发展概况(一).ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,GPS,基础知识介绍,-,广州中海达,第一章 概述,什么是,GPS,？,GPS,的用途有哪些？,定 义,GPS,的英文全称是,Navigation Satellite Timing And Ranging Global Position System,（,导航星测时与测距全球定位系统），简称,GPS,有时也被称作,NAVSTAR GPS,。全球定位系统是一个全天侯被动式导航系统，它由美国国防部开发，用以满足军方在地面或近地空间内获取在一个通用参照系中的位置、速度和时间信息的要求。,GPS,的发展简史（一）,1958,年,12,月开始设计,NNSS(Navy Navigation Satellite System)TRANSIT,，即,子午卫星系统。,1963,年,12,月发射第一颗子午导航卫星。,1967,年,7,月系统解密以供民用。,TRANSIT,系统,卫星：,6,颗,极地轨道,:,通过地球的南北极,轨道高度：,1100km,信号频率：,150MHz,、,400MHz,绝对定位精度：,10m,相对定位精度：,0.5m,定位原理：多普勒定位,存在问题：卫星少，无法实现实时定位；轨道低，难以精密,定轨；频率低，难以消除电离层影响。,GPS,的发展简史（二）,1973,年,12,月，美国国防部批准研制,GPS,。,1978,年,2,月,22,日，第,1,颗,GPS,试验卫星发射成功。,1985,年，,GPS,试验卫星发射完毕。,GPS,的发展简史（三）,1989,年,2,月,14,日，第,1,颗,GPS,工作卫星发射成功。,1991,年，在海湾战争中，,GPS,首次大规模用于实战。,1994,年，,GPS,工作卫星全部发射完毕。这样全球各地随时可观测到,48,颗,15,高度截止角以上的卫星。,2000,年,5,月,1,日，美国总统克林顿宣布，,GPS,停止实施,SA,。,其它卫星导航定位系统,GLONASS-Global Navigation Satellite System,卫星：,21+3,轨道高度：,19100km,信号频率：,16021616MHz,、,12461256MHz,Galileo,卫星：,27+3,轨道高度：,23616km,北斗卫星导航指挥系统,卫星：,5+30,轨道高度：,35785 km,北斗导航系统已经发射成功,5,颗静止轨道卫星，可以覆盖中国及周边地区。根据计划，到,2012,年，中国将完成另外,30,颗非静止轨道卫星，,35,颗卫星将共同组成网络，覆盖全球。,“北斗一代”目前提供两种服务方式，即开放服务和授权服务。开放服务是在服务区免费提供定位、测速和授时服务，定位精度为,10,米。授权服务是向授权用户提供更安全的定位、测速、授时和通信服务以及系统完好性信息。,美国的全球定位系统（,GPS,）是一个接收型的定位系统，只转播信号，用户接收就可以做定位了。但北斗一代是双向的，既可以让用户知道目前所处的位置，又可以让别人知道用户的位置。这就给沙漠、海洋救援带来了极大的便利。,GPS,的应用,军事、国防,陆路交通（车辆导航、监控）、航运、航空,搜索、救援,遥感,测量,卫星定轨,资源勘探,通讯,广播、电视,电力,时间传递,.,第二章,GPS,系统及信号,系统构成,工作原理,信号结构,美国,GPS,政策,GPS,接收机,GPS,的系统组成（一）,GPS,的系统组成,GPS,系统由,空间部分,、,地面控制部分,和,用户设备部分,等三部分组成,GPS,的系统组成（二）,-,空间部分（,1,）,GPS,的空间部分（,GPS,卫星星座）,GPS,卫星星座,设计星座：,21+3,21,颗正式的工作卫星,+3,颗活动的备用卫星,6,个轨道面，平均轨道高度,20200km,，,轨道倾角,55,，周期,11,h,58,min,（,顾及地球自转，地球-卫星的几何关系每天提前4,min,重复一次）,保证在,24,小时，在,高度角,15,以上，能够同时观测到,4,至,8,颗卫星,当前星座：,28,颗,GPS,的系统组成（三）,-,空间部分（,2,）,GPS,卫星,作用：,发送用于导航定位的信号（,L1,L2,）,其他特殊用途，如通讯、监测核暴等。,主要设备：原子钟（,2,台铯钟、,2,台铷钟）、信号,生成与发射装置,类型：,试验卫星：,Block,工作卫星：,Block,Block,Block A,Block R,Block F,（,新一代的,GPS,卫星）,GPS,的系统组成（四）,-,地面控制部分（,1,）,GPS,的地面控制部分（地面监测系统）,组成：主控站（,1,个）、跟踪站（,5,个）和注入站（,3,个）,作用：监测和控制卫星运行，编算卫星星历（导航电文），保持系统时间。,GPS,的系统组成（五）,-,地面控制部分（,2,）,主控站（,1,个）,作用：,收集各检测站的数据，编制导航电文，监控卫星状态；,通过注入站将卫星星历注入卫星，向卫星发送控制指令；,卫星维护与异常情况的处理。,地点：美国克罗拉多州法尔孔空军基地。,跟踪站（,5,个）,作用：接收卫星数据，采集气象信息，并将所收集到的数据传送给主控站。,地点：夏威夷、主控站及三个注入站。,注入站（,3,个）,作用：将导航电文注入,GPS,卫星。,地点：阿松森群岛（大西洋）、迪戈加西亚（印度洋）和卡瓦加兰（太平洋）。,GPS,的系统组成（六）,-,用户设备部分,用户设备部分,-GPS,信号接收机及相关设备,接收、跟踪和测量,GPS,信号的设备,多数采用石英钟,通过增加一颗卫星降低对接收机时钟的要求,基站 移动站,GPS,工作的基本原理,GPS,工作的基本原理,距离后方交会,已知点（动态）：,GPS,卫星,待定点：接收机（天线）,首先将卫星在轨道上运行的瞬间位置作为已知点，再测定接收机天线,A,点至卫星之间的距离，那么,A,点一定是位于以卫星为中心、所测得距离为半径的圆球上。同时又测得点,A,至另一卫星的距离，则,A,点一定处在前后两个圆球相交的圆环上。再同时测得与第三个卫星的距离，就可以确定,A,点只能是在三个圆球相交的两个点上。根据一些地理知识，可以很容易排除其中一个不合理的位置。这样有三颗卫星即可定位,但一般要测定第四颗卫星，用来校准,GPS,接收机的时钟,从而得到更精确的定位精度。,GPS,的信号结构（一）,GPS,信号的基本组成部分（信号分量）,载波（,Carrier Phase,）,测距码（,Ranging Code,）,导航电文（,Navigation Message/Data Message,）,a.,载波,作用：搭载其它信号，也可用于测量（测距）。,类型,目前,L1,：,频率：,1575.43MHz,，,波长：,19cm,L2,：,频率：,1227.60MHz,，,波长：,24cm,今后,增加,L5,：,1176.45MHz,，,波长：,26cm,GPS,的信号结构（二,）,b.,测距码,伪随机噪声码,PRN,码,目前,C/A,（,C1,）,码速：,1.023MHz,码元长度：,300m,码元数：,1023bit,P(Y)1,、,P(Y)2,码速：,10.23MHz,码元长度：,30m,码元数：,6.19*10E12bit,今后,C2,军用码,M1,、,M2,GPS,的信号结构（三）,c.,导航电文,码速：,50bps,形式：以帧的形式发送；每帧（,5,个子帧）,1500bit,，,需,30,秒。,内容：,广播星历（导航信息）,;,卫星钟改正,;,历书（概略星历）,电离层信息,;,卫星健康状况,美国政府的,GPS,政策,SPS,与,PPS,SPS,标准定位服务，使用,C/A,码，民用,PPS,精密定位服务，可使用,P,码，军用,SA,（已于,2000,年,5,月,1,日取消,）,Selective Availability,选择可用性：人为降低普通用户的测量精度。,方法,技术：轨道加绕（长周期，慢变化）,技术：星钟加绕（高频抖动，短周期，快变化）,AS Anti-Spoofing,反电子欺骗,P,码加密，,P+W-Y,GPS,今后,提高信号质量,在,L2,上增加,C/A,码,增加第三民用频率,L5,增加,2,个军用码：,M1,，,M2,GPS,接收机,作用,:,接收、跟踪和测量,GPS,信号的设备,基本单元,天线单元（微带、锥型、螺旋形）,接收单元（频率维持通常采用石英钟）,信号通道（,OEM,主板）,存储器,;,计算与显控（手簿、电脑）,电源,类型,依用途：大地型（测地型）、导航型与授（守）时型,依能否接收测距码（伪距码）：有码与无码,依接收伪距码的种类：,P,码与,C/A,码,依接收不同频率载波的数量：单频与双频,GPS,接收机的几个重要的物理与几何特性,天线相位中心,接收机钟差,接收机信号通道间的延迟,第三章,GPS,测量定位误差,误差的分类,与卫星有关的误差,与传播途径有关的误差,与接收设备有关的误差,误差的分类,偶然误差（观测噪声）,一般优于波长,/,码元长度的,1/100,。,系统误差,与卫星有关的误差,卫星星历（轨道）误差,卫星钟差,相对论效应,与传播途径有关的误差,电离层延迟误差,对流层延迟误差,多路径效应,与接收设备有关的误差,接收机钟差,天线相位中心偏差和变化,接收机不同通道间的信号延迟误差,其它,软件,模型误差,;,地球潮汐,GPS,控制系统,与卫星有关的误差,卫星星历（轨道）误差,广播星历（预报星历）与精密星历（后处理星历）,应对方法,精密定轨,相对定位,卫星钟差,物理同步误差与数学同步误差,应对方法,钟差多项式,-t=a,0,+a,1,(t-t,0,)+a,2,(t-t,0,),2,相对论效应,狭义相对论效应,与钟的运动速度有关，使星钟变慢,广义相对论效应,与钟所处位置的重力位有关，使星钟变快,应对方法,事先调整钟速，根据卫星轨道进行修正,与,传播途径有关的误差,电离层延迟,电离层,-,自由电子,与信号的频率有关,与信号频率的平方成反比（色散效应）,与信号传播途径上的电子密度有关，而电子密度又与高度、时间、季节、地理位置、太阳活动等有关,电离层对载波和测距码的影响，大小相等，符号相反,应对方法,模型改正,单层电离层模型,双频改正,相对定位,对流层延迟,相对于,GPS,信号，与信号的频率无关（非色散）,应对方法,相对定位,模型改正,气象元素,-,干温、湿温、气压,Hopefield,模型、,Saastamoinen,模型等。,多路径效应,应对方法,观测地点的选择、接收设备的性能、长时间观测、数据处理方法,与,接收设备有关的误差,接收机钟差,天线相位中心的偏差与变化,天线的几何中心,天线相位中心的偏差,应对方法,天线定向（相对定位）,模型改正,接收机通道间的延迟误差,各类误差的处理方法,模型改正法,原理：利用模型计算出误差影响的大小，直接对观测值,进行修正,适用情况：对误差的特性、机制及产生原因有较深刻了,解，能建立理论或经验公式,所针对的误差源,相对论效应,电离层延迟,对流层延迟,卫星钟差,限制：有些误差难以模型化,消除或消弱各种误差影响的方法,求差法,原理：通过观测值间一定方式的相互求差，消去或消弱求差观测值中所包含的相同或相似的误差影响,适用情况：误差具有较强的空间、时间或其它类型的相关性。,所针对的误差源：对流层延迟、电离层延迟、卫星轨道误差、卫星钟差、接收机钟差,限制：空间相关性将随着测站间距离的增加而减弱,消除或消弱各种误差影响的方法,参数法,原理：采用参数估计的方法，将系统性偏差求定出来,适用情况：几乎适用于任何的情况,限制：不能同时将所有影响均作为参数来估计,消除或消弱各种误差影响的方法,回避法,原理：选择适宜的观测地点，避开易产生误差的环境；采用特殊的观测方法；采用特殊的硬件设备，消除或减弱误差的影响,适用情况：对误差产生的条件及原因有所了解；具有特殊的设备。,所针对的误差源：电磁波干扰、多路径效应,限制：无法完全避免误差的影响，具有一定的盲目性,第四章,GPS,静态定位基础,GPS,测量定位的类型,伪距的测定,伪距法单点定位,载波相位测量,GPS,测量定位的分类,依定位时的状态,动态定位,静态定位,依定位模式,绝对定位（单点定位）,相对定位,依定位采用的观测值,伪距测量（伪距法定位）,载波相位测量,载波相位平滑伪距,依时效,实时定位,RTK,RTD,事后定位,依确定整周模糊度的方法及观测时段的长短,常规静态定位,快速静态定位,相对定位,差分定位,伪距法,定位,特点,无模糊度（多值性）问题,定位速度快，实时定位,精度高,对信号的强度要求不高,伪距法,单点定位（一）,特点,观测值：伪距,结果：在地固坐标系（,WGS-84,）下的坐标,绝对定位又称单点定位，是在坐标系中，利用伪距测量确定观测站相对地球质心绝对位置的方法。其实质就是空间距离的后方交会。其优点是只需一台接收机即可独立确定待求点的绝对坐标，精度一般,1530,米。可用于旅游，汽车、飞机、轮船等导航。,伪距：卫星发射的测距码信号到达,GPS,接收机的传播时间乘以光速所得到的量测距离。,伪距法,单点定位（二,）,伪距法定位原理,载波相位测量（一）,理想的观测方法：信号接收时刻，卫星端卫星载波信号的相位,(,S,),与接收机端卫星载波信号的相位,(,R,),之差。从而测定出站星距离,(,),，即,问题：卫星端卫星载波信号的相位,(,S,),不能直接测定。,载波相位测量（二）,实际观测方法：信号接收时刻，接收机模拟（复制）的卫星端卫星载波信号的相位,(,S,),与接收机端卫星载波信号的相位,(,R,),之差，即,实际观测值：,周跳的探测与修复,周跳：载波相位计数器没有连续记录而造成的整周记数不正确，但不到一个整周的相位观测值仍然是正确的。,周跳产生的原因,信号被遮挡,干扰,接收机运动速度过快,接收机暂时的故障,周跳的修复,高次差法,/,多项式拟合法,简单的高次差或多项式拟合法,星间差分的高次差,用双频观测值修复周跳,残差法,整周,未知数（整周模糊度）的确定,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,快速确定整周未知数的算法,FARA,LAMBDA,.,固定解与浮动解（整数解与实数解）,第五章,GPS,动态定位,GPS,动态定位,GPS,动态定位的应用,动态定位的类型（方法）,概述,什么是,GPS,动态定位,GPS,动态定位（测量），是利用,GPS,信号，测定相对于地球运动的用户天线的状态参数，这些状态参数包括三维坐标、三维速度和时间等七个。,导航，是测得运动载体的状态参数，并导引运动载体准确的运动到预定的位置。,GPS,动态定位的应用,导航,探险、车辆、船舶、航空器等,跟踪、监控与调度,车辆、船舶、航空器等,制导,武器制导、自动驾驶等,定轨,卫星、航天器等,姿态确定,卫星、航天器、航空器等,测量,放样、监测等,概述,GPS,动态定位的应用（续）,概述,GPS,动态定位的应用（续）,概述,GPS,动态定位的应用（续）,概述,GPS,动态定位的应用（续）,概述,GPS,动态定位的应用（续）,GPS,动态定位的类型,单点动态定位与相对动态定位,实时动态定位与后处理动态定位,伪距动态定位与载波相位动态定位,第六章 差分,GPS,技术,差分,GPS,差分,GPS,的类型,各类差分,GPS,简介,什么是差分,GPS,（,DGPS Differential GPS,）,基本思路：利用设于坐标已知的参考站，计算各类改,正数,影响,GPS,测量定位的误差,什么是差分,GPS,（,续）,误差的特性,卫星轨道误差：影响大小与测站位置有关，距离较近时，影响大小相近（误差的空间位置相关性）,卫星钟差：影响大小与测站无关（时间相关性）,大气折射（电离层、对流层折射）：影响具有空间位置相关性,多路径：与测站有关，测站间无关,差分,GPS,组成,基准站与流动站,差分改正数,什么是差分,GPS,（,续）,差分,GPS,系统的构成,差分,GPS,的类型,位置（坐标）差分与距离（伪距）差分,位置改正数,位置改正数的确定,缺陷,要求参考站和流动站所观测的卫星完全相同,距离改正数,距离改正数的确定：计算距离,观测距离,局域差分与广域差分,局域差分,GPS,（,LADGPS Local Area DGPS,）,基准站作用距离：数百公里,广域差分,GPS,（,WADGPS Wide Area DGPS,）,基准站作用距离：数千公里,特点：将各项误差分离出来，建立误差与位置的关系,分离出的误差：卫星轨道、卫星钟差,建立误差与位置的关系模型：大气折射,RTK Real Time,Kinametic,（,实时动态差分）,系统构成,参考站,流动站,数据链,应用,连续运行参考站（,CORS,）,VRS Virtual Reference Station,作业模型类似,RTK,原理,利用基准站网计算出用户附近某点（虚拟参考站）各项误差改正，再将它们加到利用虚拟参考站坐标和卫星坐标所计算出的距离之上，得出虚拟参考站上的虚拟观测值，将其发送给用户，进行实时相对定位。,特点,精度和可靠性高,属网络,RTK,第七,章,GPS,静态测量与数据处理,GPS,测量的步骤及质量要求,技术设计的编写,GPS,接收机的检定,GPS,网的设计,GPS,的作业组织,基线解算及质量评定,网平差及质量评定,7.1 GPS,测量的基本步骤及质量要求,一、,GPS,测量的工作步骤（以基线向量网为例）,1.,测前工作,工程项目的提出,测区位置及其范围,提交成果的内容,用途和精度等级,点位分布及点的数量,时限要求,投资经费。,测绘资料的搜集与整理,技术设计,仪器的检验,踏勘、选点埋石,2.,测量实施,实地了解测区情况,卫星状况预报,确定作业方案,外业观测,数据传输与备份,基线处理与质量评估,重复“确定作业方案”、“外业观测”、“数据传输与备份”及“基线处理与质量评估”四步，直至完成所有,GPS,观测工作,3.,测后工作,结果分析（网平差处理与质量评估）,技术总结,成果验收,：网中相邻点间的距离中误差,(mm),；,a,：,固定误差,(mm),；,b,：,比例误差,(,ppm,),；,D,：,相邻点间的距离,(km),。,二、,GPS测量质量的评定,1.,精度指标,2.GPS,网的等级,测量分类,固定误差,a(mm,),比例误差,b(ppm,),相邻点距离,(km),A,5,0.1,1002000,B,8,1,15250,C,10,5,540,D,10,10,215,E,10,20,110,A,级网一般为区域或国家框架网、区域动力学网；,B,级网为国家大地控制网或地方框架网；,C,级网为地方控制网和工程控制网；,D,级网为工程控制网；,E,级网为测图网。,美国联邦大地测量分管委员会,（,Federal Geodetic Control Subcommittee-FGCS,）,在,1988,年公布的,GPS,相对定位的精度标准中有一个,AA,级的等级，其要求固定误差,3mm,，,比例误差,0.01ppm,，,此等级的网一般为全球性的坐标框架和地球动力学测量。,7.2,技术设计的编写,一、技术设计的作用,作业、数据处理的技术依据,二、技术设计的内容,项目来源,测区概况,工程概况,技术依据,现有测绘成果,施测方案,作业要求,观测质量控制,数据处理方案,提交成果要求,7.3 GPS,接收机及相关设备的检定,一、接收机的检定,零基线的检定,检验仪器的内部噪声,利用基线场进行仪器检定,二、其它设备的检定,基座的检定,尺的检定,7.4 GPS,网的设计,一、,GPS,基线向量网的布网形式,跟踪站式,会战式,多基准站式,同步图形扩展式,单基准站式,1.,跟踪站式的布网,形式：若干台接收机长期固定安放在测站上，进行常年、不间断的观测，即一年观测,365,天，一天观测,24,小时，这种观测方式被称为跟踪站式。数据处理通常采用精密星历。,优点：精度极高，具有框架基准特性。,缺点：需建立专门的永久性建筑即跟踪站，观测成本很高。,适用范围：一般用于建立,GPS,跟踪站（,AA,级网），永久性的的监测网（如用于监测地壳形变、大气物理参数等的永久性监测网络）。,2.,会战式的布网,形式：在布设,GPS,网时，一次组织多,台,GPS,接收机，集中在一段不太长的时间内，共同作业。在作业时，观测分阶段进行，在同一阶段中，所有的接收机，在若干天的时间里分别在同一批点上进行多天、长时段的同步观测，在完成一批点的测量后，所有接收机又都迁移到另外一批点上，采用相同方式，进行另一阶段的观测，直至所有点观测完毕。,优点：可以较好地消除,SA,等因素的影响，因而具有特高的尺度精度。,适用范围：用于布,设,A,、,B,级网。,3.,多基准站式的布网,形式：若干台接收机在一段时间里长期固定在某几个点上进行长时间的观测，这些测站称为基准站，在基准站进行观测的同时，另外一些接收机则在这些基准站周围相互之间进行同步观测。,优点：各个基准站之间进行了长时间的观测，因此，可以获得较高精度的定位结果，这些高精度的基线向量可以作为整个,GPS,网的骨架。另外一方面，其余的进行了同步观测的接收机间除了自身间有基线向量相连外，它们与各个基准站之间也存在有同步观测，因此，也有同步观测基线相连，这样可以获得更强的图形结构。,适用范围：,C,，,D,。,4.,同步图形扩展式的布网,形式：多台接收机在不同测站上进行同步观测，在完成一个时段的同步观测后，又迁移到其它的测站上进行同步观测，每次同步观测都可以形成一个同步图形，在测量过程中，不同的同步图形间一般有若干个公共点相连，整个,GPS,网由这些同步图形构成。,优点：扩展速度快，图形强度较高，且作业方法简单。,适用范围：,C,，,D,。,5.,单基准站（星形网）式的布网,形式：以一台接收机作为基准站，在某个测站上连续开机观测，其余的接收机在此基准站观测期间，在其周围流动，每到一点就进行观测，流动的接收机之间一般不要求同步，这样，流动的接收机每观测一个时段，就与基准站间测得一条同步观测基线，所有这样测得的同步基线就形成了一个以基准站为中心得星形。,优点：效率高。,缺点：图形强度弱,适用范围,：,D,，,E,。,二、同步图形的连接方式,点连式,边连式,网连式,混连式,1.,点连式,形式：相邻的同步图形间只通过一个公共点相连。,优点：作业效率高，图形扩展迅速。,缺点：图形强度低，如果连接点发生问题，将影响到后面的同步图形。,2.,边连式,形式：相邻的同步图形间有一条边（即两个公共点）相连。,优点：作业效率较高，图形强度较强。,3.,网连式,形式：相邻的同步图形间有,3,个（含,3,个）以上的公共点相连。,优点：图形强度最强。,缺点：作业效率低。,4.,混连式,形式：相邻的同步图形间以点连式、边连式、网连式等混合构成。,优点：构网图形灵活机动，便于组织。,缺点：作业效率一般，精度不均匀。,三,、,GPS,基线向量网的,设计,指标,效率指标,可靠性指标,精度指标,1.,效率指标,S,min,：最少观测时段数；,Sd：设计观测时段数。,R：每个点的最少重复观测期数；,n：点数；,m：仪器数。,2.,可靠性指标,l,t,：总独立观测基线数。,l,r,：多余独立观测基线数；,3.,精度指标,相邻点距离中误差。,点位中误差。,采用协因数矩阵,Q或与其有关的一些指标来衡量。,四,、,GPS,基线向量网的,设计,原则,1.,选点的原则,为保证对卫星的连续跟踪观测和卫星信号的质量，要求测站上空应尽可能的开阔，在,1015,高度角以上不能有成片的障碍物。,为减少各种电磁波对,GPS,卫星信号的干扰，在测站周围约,200m,的范围内不能有强电磁波干扰源，如大功率无线电发射设施、高压输电线等。,为避免或减少多路径效应的发生，测站应远离对电磁波信号反射强烈的地形、地物，如高层建筑、成片水域等。,为便于观测作业和今后的应用，测站应选在交通便利，上点方便的地方。,测站应选择在易于保存的地方。,2.,提高可靠性的原则,增加观测期数（增加独立基线数）。,保证一定的重复设站次数。,保证每点与三条以上的独立基线相连。,最小异步环边数不大于,6,。,3.,提高精度的原则,网中距离较近的点一定要进行同步观测，以获得它们间的直接观测基线。,建立框架网。,最小异步环边数不大于,6,。,适当引入高精度测距边。,若要进行高程拟合，水准点密度要高，分布要均匀，且要将拟合区域包围起来。,适当延长观测时间，增加观测时段。,选取适当数量的已知点，已知点分布均匀。,7.5 GPS,测量时的作业组织,一、,GPS,测量队伍的组织结构,二、队长的职责,根据作业进度，参考技术人员的意见，下达作业指令,作业现场指挥,安排测量人员的在测区工作生活的相关事宜,三、内业处理人员的职责,数据传输、数据处理,质量控制,为队长决策提供参考意见,四、外业观测小组的职责,根据调度指令及现场命令进行外业观测,7.6,基线解算及质量评定,一、基线解算的过程,1.,基线解算的类型,单基线解,多基线解,2.,利用基线解算软件解算基线向量的过程,HD2003,静态处理软件操作流程,:,建立工程项目,原始数据的导入（,Rinex,格式的转换介绍）,修改天线高,基线解算、处理不合格的基线,基线闭合差检验,平差前网结构连通性的检验,输入已知点坐标，选择平差类型（三维或者二维加高程拟合两者选一）,进行网平差,无约束平差结果报告精度的分析,约束平差及结果报告精度的分析,输出基线处理报告，网平差报告,4.,评定基线质量的指标,RMS,（,相对指标）,RATIO,（,相对指标）,同步环闭合差,（,相对指标）,异步环闭合差（绝对指标）,重复基线的互差（绝对指标,）,5.,影响基线解算结果质量的几个主要因素及应对方法,基线解算时所设定的起点坐标不准确,（设定较准确的起点坐标，采用同一点或同一点的衍生点起算）,少数卫星的观测时间太短，导致这些卫星的整周未知数无法准确确定,（剔除观测时间太短的卫星）,在整个观测时段里，有个别时间段或个别卫星周跳太多，致使周跳无法完全修复,（剔除周跳多的卫星，截去周跳多的时间段）,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,（剔除受多路径影响严重的观测值）,对流层折射或电离层折射影响太大,（模型改正、采用Iono-Free观测值，提高截止高度角）,7.7 GPS,网平差,一、,GPS,网平差的类型,无约束平差、约束平差和联合平差,三维平差和二维平差,二、无约束平差、约束平差和联合平差,1.无约束平差,定义,：,GPS,网的无约束平差指的是在平差时不引入会造成,GPS,网产生由非观测量所引起的变形的外部起算数据。常见的,GPS,网的无约束平差，一般是在平差时没有起算数据或没有多余的起算数据。,作用,：,评定,GPS,网的内部符合精度，发现和剔除,GPS,观测值中可能存在的粗差；得到,GPS,网中各个点在,WGS-84,系下经过了平差处理的三维空间直角坐标；为将来可能进行的高程拟合，提供经过了平差处理的大地高数据。,2.,约束平差,定义：,GPS,网的约束平差指的是平差时所采用的观测值完全是,GPS,观测值（即,GPS,基线向量），而且，在平差时引入了使得,GPS,网产生由非观测量所引起的变形的外部起算数据。,作用：,确定所需坐标系下的坐标。,3.,联合平差,定义：,GPS,网的联合平差指的是平差时所采用的观测值除了,GPS,观测值以外，还采用了地面常规观测值，这些地面常规观测值包括边长、方向、角度等观测值等。,作用：,确定所需坐标系下的坐标。,三、网平差时的几项检验,1.,单位权方差的检验,2.,基线改正数的检验,3.已知坐标的检验,7.8 GPS,水准,一、高程系统,大地高（H）,正常高/正高（Hr/,H,g）,二、,GPS,水准,等值线法,拟合法,大地水准面模型法,