GPS静态培训_精品文档.ppt

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一、一、一、一、GPSGPS基础部分基础部分基础部分基础部分二、静态测量二、静态测量二、静态测量二、静态测量三、华测三、华测三、华测三、华测GPSGPSGPSGPS的使用的使用的使用的使用四、静态数据处理四、静态数据处理四、静态数据处理四、静态数据处理主要内容主要内容一、一、GPS基础部分基础部分1.GPS的由来及特点2.GPS的系统组成3.GPS的定位原理4.GPS的信号组成5.GPS的误差来源6.GPS的应用美国国防部于美国国防部于19731973年批准陆海空三军共同研制年批准陆海空三军共同研制新一代卫星导航系统，全称为新一代卫星导航系统，全称为“授时与测距导航系授时与测距导航系统全球定位系统统全球定位系统”（NavigationTimingand（NavigationTimingandRanging/GlobalPositioningSystem）Ranging/GlobalPositioningSystem），简称为，简称为“全球定位系统全球定位系统（GPS）（GPS）”。

整个计划耗时。

整个计划耗时2020年，投年，投资资300300亿美元，是继阿波罗登月、航天飞机之后的亿美元，是继阿波罗登月、航天飞机之后的第三大空间工程。

第三大空间工程。

一、一、GPS基础部分基础部分1.GPS1.GPS的由来及特点的由来及特点一、一、GPS基础部分基础部分1.GPS1.GPS的由来及特点的由来及特点GPS定位技术有以下特点：

操作简便操作简便全天候作业全天候作业功能多、应用广功能多、应用广免费免费定位精度高定位精度高观测时间短观测时间短测站间无须通视测站间无须通视可提供三维坐标可提供三维坐标2.GPS2.GPS的系统组成的系统组成一、一、GPS基础部分基础部分GPS由空间星座部分、地面监控部分和用户部分三部分组成：

空间星座部分空间星座部分：

由24颗卫星组成，其中包括3颗备用卫星。

工作卫星分布在6个轨道面内，每个轨道面上有4颗卫星。

卫星轨道面相对地球赤道面的倾角为55，各轨道平面升交点的赤经相差60，在相邻轨道上，卫星的升交距角相差30。

轨道平均高度约为20200km，卫星运行周期为11h58min。

现在GPS卫星大约有31颗。

2.GPS2.GPS的系统组成的系统组成一、一、GPS基础部分基础部分地面监控部分：

地面监控部分：

GPS的地面监控部分主要由分布在全球的5个地面站所组成，其中包括卫星监测站、主控站和注入站。

用户部分：

用户部分：

用户设备的主要任务是接收GPS卫星发射的信号，以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。

3.GPS3.GPS的定位原理的定位原理一、一、GPS基础部分基础部分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。

4.GPS4.GPS的信号组成的信号组成一、一、GPS基础部分基础部分GPS卫星发射两种频率的载波信号即频率为1575.42MHz的L1载波和频率为1227.60HMz的L2载波。

它们的频率分别是基本频率10.23MHz的154倍和120倍。

它们的波长分别为19.03cm和24.42cm。

在L1和L2上又分别调制着多种信号，这些信号主要有：

1、C/A码码C/A码又被称为粗捕获码，它被调制在L1载波上。

2、P码（码（Y码）码）P码又被称为精码。

它被调制在L1和L2载波上。

3、导航信息（或称、导航信息（或称D码）码）导航信息被调制在L1载波上，其信号频率为50Hz，包含有GPS卫星的轨道参数、卫星钟改正数和其它一些系统参数。

5.GPS5.GPS的误差来源的误差来源一、一、GPS基础部分基础部分误差的分类误差的分类偶然误差（观测噪声）偶然误差（观测噪声）-Noise一般优于波长/码元长度的1/100。

系统误差系统误差-Bias-Bias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其它软件模型误差，地球潮汐GPS控制系统5.GPS5.GPS的误差来源的误差来源-与卫星有关的与卫星有关的一、一、GPS基础部分基础部分卫星星历（轨道）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）应对方法精密定轨轨道松驰相对定位卫星钟差卫星钟差应对方法钟差多项式-t=a0+a1（t-t0）+a2（t-t0）2参数物理同步误差与数学同步误差相对论效应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5.GPS5.GPS的误差来源的误差来源与传播路径有关的与传播路径有关的一、一、GPS基础部分基础部分电离层延迟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对流层延迟对流层对流层延迟的干分量与湿分量相对于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多路径效应多路径效应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5.GPS5.GPS的误差来源的误差来源与接收机硬件有关的与接收机硬件有关的一、一、GPS基础部分基础部分接收机钟差接收机钟差天线相位中心的偏差与变化天线相位中心的偏差与变化天线的几何中心、平均相位中心天线相位中心的偏差天线相位中心的变化应对方法天线定向（相对定位）模型改正接收机通道间的延迟误差接收机通道间的延迟误差6.GPS6.GPS的应用的应用一、一、GPS基础部分基础部分1111、军事用途、军事用途、军事用途、军事用途GPS本身就是军事竞赛的产物。

精码保密，主要提供给本国和盟国的军事用户使用；粗码提供给本国民用和全世界使用。

2222、民用导航、民用导航、民用导航、民用导航占据了民用领域的绝大部分，一般精度要求不高，5-15米，飞机、轮船、车载定位等领域。

3333、测绘、测绘、测绘、测绘要求精度高，早期主要在石油部门使用，现在已在测绘相关行业中广泛普及，成为一种新的测绘方式。

4444、GISGISGISGIS现在处于起步阶段，随着数字地球、数字中国的进程，必将成为一个庞大的新兴产业。

6.GPS6.GPS的应用的应用一、一、GPS基础部分基础部分军事军事测绘测绘林业林业农业农业地质地质电力电力水利水利交通交通环保环保气象气象地震地震石油石油通讯通讯海洋海洋城建城建科研院所科研院所院校院校医疗医疗消防消防国土国土GPS的应用是受到人的想象力的限制，的应用是受到人的想象力的限制，GPS无所不在无所不在二、静态测量二、静态测量静态测量的含义静态测量的含义GPS的精度等级的精度等级静态控制网的布设静态控制网的布设二、静态测量二、静态测量这种模式采用两台这种模式采用两台（或两台以上或两台以上）GPS）GPS接收机，分别安置接收机，分别安置在一条或数条基线的两端，同步观测在一条或数条基线的两端，同步观测44颗以上卫星，每时段根颗以上卫星，每时段根据基线长度和测量等级观测相应的时间。

这种模式一般可以据基线长度和测量等级观测相应的时间。

这种模式一般可以达到达到5mm5mm十十1ppm1ppm的相对定位精度。

的相对定位精度。

1.1.静态测量含义静态测量含义常规静态测量常规静态测量常规静态测量常规静态测量快速静态测量快速静态测量快速静态测量快速静态测量静态测量静态测量二、静态测量二、静态测量2.GPS2.GPS的精度等级的精度等级-1-1国家测绘局1992年制定的我国第一部全球定位系统（GPS）测量规范将GPS的测量精度分为A、B、C、D、E五级。

其中A、B两级一般是国家GPS控制网。

我国的国家GPS网就是按照这一精度标准设计的。

C、D、E三级是针对局部性GPS网规定的。

级别AAABCDE平均距离10003007010155100.25GPS网相邻点的平均边长km相邻点最小距离可为平均距离的1/3-1/2,最大距离可为平均距离的2一3倍。

二、静态测量二、静态测量2.GPS2.GPS的精度等级的精度等级-2-2为了适应生产建设的需要，有关部门制定了全球定位系统城市测量技术规程，按城市或工程GPS网中相邻点的平均距离和精度划分为二、三、四等和一、二级，在布网时可以逐级布网、越级布网或布设同级全面网。

级别项目二等三等四等一级二级固定误差a/mm1010101015比例误差系数b/ppm25101020相邻点平均距离/km95211闭合环或附合路线的边数/条68101010二、静态测量二、静态测量2.GPS2.GPS的精度等级的精度等级-3-3根据公路及桥梁隧道等构造的特点及不同要求，GPS控制网分为一级二级三级四级共四个等级。

级别每对相邻点平均距离d（km）固定误差a（mm）比例误差b（ppm）最弱相邻点点位中误差m（mm）路线特殊构造物路线特殊构造物路线特殊构造物一级4.0105215010二级2.0105525010三级1.01051025010四级0.5102050静态控制测量主要工作过程：

静态控制测量主要工作过程：

第一第一测前工作测前工作-项目的提出、技术设计（网的布设网的布设）、资料整理仪器的检验、踏勘、选点埋石第二第二实施测量实施测量-实地观测第三第三数据处理数据处理第四第四测后工作测后工作二、静态测量二、静态测量3.3.静态控制网的布设静态控制网的布设-1一、一、GPS基础部分基础部分3.3.静态控制网的布设静态控制网的布设-22静态测量网的布设方式1点连式2边连式3混连式4星形网5导线网6环形网其中：

其中：

点连式、星形网、导线网附合条件少，精度低；边连式附合条件多，精度高，但工作量大；边点混合连接式和环形网形式灵活，附合条件多，精度较高，是常用的布设方案。

123456一、一、GPS基础部分基础部分选点的基本要求选点的基本要求A周围应便于安置接收设各和操作，视野开阔，视场内障碍物的高度角不宜超过15；B远离大功率无线电发射源（如电视台、电台、微波站等），其距离不小干200m；远离高压输电线和微波无线电信号传送通道，其距离不得小于50m；C附近不应有强烈反射卫星信号的物件（如大型建筑物等）；D交通方便，并有利于其他测量手段扩展和联测；E地面基础稳定，易于点的保存；FAA、A、B级GPS点，应选在能长期保存的地点；G充分利用符合要求的旧有控制点；H选站时应尽可能使测站附近的小环境（地形、地貌、植被等）与周围的大环境保持一致，以减少气象元素的代表性误差。

为了常规测量方法加密控制网或者作业，C、D、E级GPS网点应有1-2方向通视。

3.3.静态控制网的布设静态控制网的布设-22三、华测三、华测GPS的使用的使用X20接收机的使用X60接收机的使用X90/X91接收机的使用数据的下载三、华测三、华测GPS的使用的使用1.X201.X20接收机的使用接收机的使用卫星指示灯卫星指示灯每隔5秒连闪几次，表示有几颗卫星电池指示灯电池指示灯长亮表示有电，如果不停的闪烁，表示电量不足X20开机便可记录静态数据，开机便可记录静态数据，无需切换，无需设置，简单方无需切换，无需设置，简单方便。

便。

1.单电池供电可达单电池供电可达18个小时个小时2.坚固耐用，防水