楊程-第5章 坐標(biāo)測量

1、2021-10-24普通高等學(xué)校土木工程專業(yè)精編系列規(guī)劃教材普通高等學(xué)校土木工程專業(yè)精編系列規(guī)劃教材土木工程測量2021-10-24 5 坐標(biāo)測量2021-10-24內(nèi)容提要內(nèi)容提要能力要求能力要求 本章主要包括本章主要包括直線定向直線定向（直線定向、方位角、象（直線定向、方位角、象限角、坐標(biāo)的正反算）、限角、坐標(biāo)的正反算）、地面定位技術(shù)地面定位技術(shù)（極坐標(biāo)（極坐標(biāo)法法 、角度交會法、距離交會法）、角度交會法、距離交會法）、衛(wèi)星定位技術(shù)衛(wèi)星定位技術(shù)（GNSS的組成、的組成、GNSS定位方法、定位方法、GNSS接收機(jī)使接收機(jī)使用）等相關(guān)內(nèi)容。本章的教學(xué)重點(diǎn)為直線定向；教用）等相關(guān)內(nèi)容。本章的教學(xué)

2、重點(diǎn)為直線定向；教學(xué)難點(diǎn)為地面定位技術(shù)。學(xué)難點(diǎn)為地面定位技術(shù)。 通過本章學(xué)習(xí)，要求學(xué)生通過本章學(xué)習(xí)，要求學(xué)生熟練掌握熟練掌握直線定向的直線定向的概念、坐標(biāo)方位角的定義和推算、坐標(biāo)的正反算、概念、坐標(biāo)方位角的定義和推算、坐標(biāo)的正反算、極坐標(biāo)法等測定點(diǎn)位平面坐標(biāo)的方法，極坐標(biāo)法等測定點(diǎn)位平面坐標(biāo)的方法，理解理解三角高三角高程測量原理；結(jié)合實(shí)踐教學(xué)，程測量原理；結(jié)合實(shí)踐教學(xué)，理解理解GNSSGNSS靜態(tài)相對定靜態(tài)相對定位技術(shù)和實(shí)時動態(tài)差分定位位技術(shù)和實(shí)時動態(tài)差分定位RTKRTK技術(shù)。技術(shù)。2021-10-245 坐標(biāo)測量5.1 直線定向直線定向5.2 地面定位技術(shù)地面定位技術(shù)5.3 衛(wèi)星定位技術(shù)衛(wèi)星

3、定位技術(shù) 習(xí)題與思考題習(xí)題與思考題2021-10-24第一節(jié)第一節(jié) 直線定向直線定向 1、標(biāo)準(zhǔn)方向的種類，三種標(biāo)準(zhǔn)方向之間的關(guān)、標(biāo)準(zhǔn)方向的種類，三種標(biāo)準(zhǔn)方向之間的關(guān)系；系； 2、確定地面上兩點(diǎn)之間的相對平面位置引出、確定地面上兩點(diǎn)之間的相對平面位置引出 直線定向概念直線定向概念 ； 3、表示直線方向的方法、表示直線方向的方法 ； 4、幾種方位角之間的關(guān)系、幾種方位角之間的關(guān)系 ； 5、正、反坐標(biāo)方位角；坐標(biāo)方位角的推算、正、反坐標(biāo)方位角；坐標(biāo)方位角的推算 ；坐標(biāo)正算與反算；坐標(biāo)正算與反算；2021-10-24學(xué)習(xí)目標(biāo)建立建立直線定向直線定向的概念，能夠熟練地進(jìn)行的概念，能夠熟練地進(jìn)行方位角方位

4、角的有關(guān)的有關(guān)運(yùn)算。為三維測量及施工測量計算打好基礎(chǔ)。運(yùn)算。為三維測量及施工測量計算打好基礎(chǔ)。學(xué)習(xí)重點(diǎn)直線定向、坐標(biāo)方位角的推算方法；直線定向、坐標(biāo)方位角的推算方法；三種方位角間的換算關(guān)系；三種方位角間的換算關(guān)系；坐標(biāo)正算與坐標(biāo)反算。坐標(biāo)正算與坐標(biāo)反算。2021-10-24 有有80%的信息和地理位置有關(guān)！的信息和地理位置有關(guān)！ 日常生活中我們經(jīng)常問這幾句話日常生活中我們經(jīng)常問這幾句話 在哪兒？靜態(tài)地理位置靜態(tài)地理位置 怎么走？ 動態(tài)地理位置動態(tài)地理位置 某地有什么？ 地理信息分布地理信息分布2021-10-242021-10-24 下圖是北京市崇文區(qū)的一個街區(qū)下圖是北京市崇文區(qū)的一個街區(qū)小胡

5、同變成大馬路小胡同變成大馬路1999年遙感影像年遙感影像2002年遙感影像年遙感影像2021-10-24北京西站影像2021-10-24直線定向（直線定向（line orientationline orientation） ：確定一條直線與標(biāo)準(zhǔn)方向的關(guān)系確定一條直線與標(biāo)準(zhǔn)方向的關(guān)系 ( (水平夾水平夾角角) )稱為直線定向。稱為直線定向。標(biāo)準(zhǔn)方向分類標(biāo)準(zhǔn)方向分類 1 1、真子午線方向（真北方向）：、真子午線方向（真北方向）：地面地面上某點(diǎn)指向地球南北極的方向。上某點(diǎn)指向地球南北極的方向。即過地面某點(diǎn)真子午線的切線方向稱為即過地面某點(diǎn)真子午線的切線方向稱為該點(diǎn)的真子午線方向，其北端所示方該點(diǎn)的真

6、子午線方向，其北端所示方向。向。 可用可用天文測量天文測量方法測定，也可用方法測定，也可用陀螺經(jīng)陀螺經(jīng)緯儀緯儀測定。測定。P2021-10-24 磁北方向磁北方向：磁針自由靜止時所指示的方向稱為：磁針自由靜止時所指示的方向稱為磁子午線方向磁子午線方向，其北端所指方向，其北端所指方向,稱為磁北方向。稱為磁北方向。 磁北方向可用羅盤儀測定。磁北方向可用羅盤儀測定。 坐標(biāo)北方向坐標(biāo)北方向：坐標(biāo)縱軸坐標(biāo)縱軸 (X軸軸)正向所示方向正向所示方向, 稱為稱為坐標(biāo)北方向，也稱軸北方向。坐標(biāo)北方向，也稱軸北方向。 實(shí)用上常取與高斯平面直角坐標(biāo)實(shí)用上常取與高斯平面直角坐標(biāo)系中系中X軸平行的方向，因此軸平行的方向

7、，因此各點(diǎn)的坐各點(diǎn)的坐標(biāo)北方向都是相互平行的標(biāo)北方向都是相互平行的。 真北方向、磁北方向、坐標(biāo)北方真北方向、磁北方向、坐標(biāo)北方向，這三個基本方向合稱為向，這三個基本方向合稱為三北方向三北方向。2021-10-24 子午線收斂角、磁偏角概念子午線收斂角、磁偏角概念 1、子午線收斂角：、子午線收斂角：兩點(diǎn)真子午線方向間的夾角兩點(diǎn)真子午線方向間的夾角稱為稱為子午線收斂角子午線收斂角。子午線收斂角隨緯度的增大而增子午線收斂角隨緯度的增大而增大，并與兩點(diǎn)間的距離成正比。大，并與兩點(diǎn)間的距離成正比。 2021-10-24 2、磁偏角、磁偏角：地面上某點(diǎn)真北方向與磁北方向的夾角。用表示表示。PN磁偏角磁偏角

8、 真北磁北磁北+-東西2021-10-24三北方相間的關(guān)系三北方相間的關(guān)系磁偏角磁偏角：過一點(diǎn)的真北方向與磁北方：過一點(diǎn)的真北方向與磁北方向之間的夾角，用向之間的夾角，用表示。表示。子午線收斂角子午線收斂角：過一點(diǎn)的真北方向與：過一點(diǎn)的真北方向與坐標(biāo)北方向之間的夾角，用坐標(biāo)北方向之間的夾角，用表示。表示。 符號規(guī)定符號規(guī)定 磁北或坐標(biāo)北方向在真北方向磁北或坐標(biāo)北方向在真北方向東側(cè)東側(cè)時，時，與與為正；磁北方向或坐為正；磁北方向或坐標(biāo)北方向在真北方向標(biāo)北方向在真北方向西側(cè)西側(cè)時，時，與與為負(fù)。為負(fù)。 2021-10-24一、直線定向的表示方法一、直線定向的表示方法 1.1.方位角方位角 對某一確

9、定起點(diǎn)的直線，由在該起點(diǎn)處的基本對某一確定起點(diǎn)的直線，由在該起點(diǎn)處的基本方向起，順時針至該直線方向的水平角稱為該直線方向起，順時針至該直線方向的水平角稱為該直線的的方位角方位角。 方位角的取值范圍是方位角的取值范圍是0360。2021-10-24標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)方方向向真子午線方向真子午線方向磁子午線方向磁子午線方向坐標(biāo)縱軸方向坐標(biāo)縱軸方向真方位角（真方位角（A）磁方位角（磁方位角（Am）坐標(biāo)方位角（坐標(biāo)方位角（ ）2磁北磁北真北真北坐標(biāo)北坐標(biāo)北AmA1由不同的標(biāo)準(zhǔn)方向所得到的方位角，分別為：由不同的標(biāo)準(zhǔn)方向所得到的方位角，分別為： mAA mA AAmu 真真 方方 位角位角:u 磁磁 方方 位角：

10、位角：u 坐標(biāo)方位角：坐標(biāo)方位角：2021-10-24 2. 2.象限角象限角 以基本方向線北端或南端起算，順時針或逆時以基本方向線北端或南端起算，順時針或逆時針方向量至直線的水平角，稱為針方向量至直線的水平角，稱為象限角象限角，用，用R表示。表示。 11111RRRROPOPOP 2218022RRROPOP 3318033RRROPOP 4436044RRROPOP 2021-10-24表表5-1 象限角與方位角的關(guān)系象限角與方位角的關(guān)系象象 限限由方位角由方位角求象限角求象限角R由象限角由象限角R求方位角求方位角編號編號名稱名稱I北東（北東（NE）R=RII南東（南東（SE）R= 180

11、-=180-RIII南西（南西（SW）R=-180=180+RIV北西（北西（NW）R=360-=360-R2021-10-24 12已知，通過連測求得已知，通過連測求得1212邊與邊與2323邊的連接角為邊的連接角為2 （右角）、（右角）、 2323邊與邊與3434邊的連接角為邊的連接角為3（左角），現(xiàn)（左角），現(xiàn)推算推算23、34。1234xxx23341223前進(jìn)方向前進(jìn)方向2位于推算路線位于推算路線1-2-3前進(jìn)方向的右側(cè)，故為右角。同前進(jìn)方向的右側(cè)，故為右角。同理，理， 3為左角。為左角。坐標(biāo)方位角推算坐標(biāo)方位角推算2021-10-24正、反坐標(biāo)方位角正、反坐標(biāo)方位角 直線直線1-2

12、 1-2 ：點(diǎn)：點(diǎn)1 1是起點(diǎn)，點(diǎn)是起點(diǎn)，點(diǎn)2 2是終點(diǎn)。是終點(diǎn)。1212 正正坐標(biāo)方位角；坐標(biāo)方位角；2121 反反坐標(biāo)方位角。坐標(biāo)方位角。2112xyoxx1218012211802112180正反直線直線2-12-1：所以一條直線的正、反坐標(biāo)方位角互差所以一條直線的正、反坐標(biāo)方位角互差1801802021-10-24212221231801234xx2312221前進(jìn)方向前進(jìn)方向x3433232333234180 由圖中分析可知：由圖中分析可知：2021-10-24推算坐標(biāo)方位角的通用公式：推算坐標(biāo)方位角的通用公式：左右后前180注意：注意： 計算中計算中，若若前前360360，減，減3

13、60360； 若若前前0360（41720 360） 45=341804 0, y 0 180R 當(dāng)當(dāng) x 0 = 180+R 當(dāng)當(dāng) x 0, y 0, y 02021-10-24T0 9（六公寓西北側(cè)）T0 3（毓秀園南門主路拐角處）T1 0（毓秀園北門前東側(cè)）T1 1(實(shí)驗樓西側(cè)主路交口處）T0 8（女浴室東側(cè)主路北端）T0 6（花園樓東側(cè)主路拐角處）T0 4（四公寓門前西側(cè)）T0 2（主樓前主路東南拐角處）T0 5（南輔門主路花園樓拐角處）T0 7(青年公寓東側(cè)主路北端）N0 2(游泳池入口處）N0 1(體育場旗桿北側(cè)）N0 4(體育場西南籃球場入口處）D 1 9 6 1 3(晉元莊92

14、1車站南側(cè)）X:306375.317;Y:487035.375N0 3(體育場主席臺中央）N0 6(晉元莊十字路口東南側(cè))N0 5(體育場正門前方主路北側(cè)邊）N0 7(南門主路965車站)D 1 9 6 1 2(阜石路輔路內(nèi)側(cè))x : 3 0 6 3 7 7 . 2 4 7 ; y : 4 8 6 8 1 8 . 2 7 8T0 1（主樓前環(huán)島東側(cè)）T1 2(第三教學(xué)樓圓形階梯教室前）N2021-10-24小小 結(jié)結(jié) 1.直線定向直線定向確定直線方向與標(biāo)準(zhǔn)方向確定直線方向與標(biāo)準(zhǔn)方向之間的關(guān)系。之間的關(guān)系。 2.標(biāo)準(zhǔn)方向標(biāo)準(zhǔn)方向真子午線方向；磁子午線真子午線方向；磁子午線方向；坐標(biāo)縱軸方向。方向

15、；坐標(biāo)縱軸方向。 3.坐標(biāo)方位角坐標(biāo)方位角以坐標(biāo)縱軸方向為起始以坐標(biāo)縱軸方向為起始方向順時針轉(zhuǎn)到該直線的水平夾角。方向順時針轉(zhuǎn)到該直線的水平夾角。 4. 正、反方位角正、反方位角一條直線的正、反坐一條直線的正、反坐標(biāo)方位角相差標(biāo)方位角相差180。2021-10-241 傳統(tǒng)測量技術(shù)傳統(tǒng)測量技術(shù) 兩維坐標(biāo)：兩維坐標(biāo)：平面坐標(biāo)平面坐標(biāo)x,y極坐標(biāo)法、角極坐標(biāo)法、角度交會法、距離交會法。度交會法、距離交會法。 一維坐標(biāo)：一維坐標(biāo)：高程高程H水準(zhǔn)測量技術(shù)、三水準(zhǔn)測量技術(shù)、三角高程測量技術(shù)。角高程測量技術(shù)。 特點(diǎn)：測算分離，手動完成特點(diǎn)：測算分離，手動完成第二節(jié)第二節(jié) 地面定位技術(shù)地面定位技術(shù)2021-

16、10-242 現(xiàn)代測量技術(shù)現(xiàn)代測量技術(shù) 三維坐標(biāo)：三維坐標(biāo)：x,y, H全站儀技術(shù)全站儀技術(shù) 特點(diǎn)：測算一體，自動完成特點(diǎn)：測算一體，自動完成2021-10-24 3 測定（測定（x,y）的傳統(tǒng)技術(shù)）的傳統(tǒng)技術(shù) （1）極坐標(biāo)法）極坐標(biāo)法 已知已知A、B兩點(diǎn)坐標(biāo)，根據(jù)水平角兩點(diǎn)坐標(biāo)，根據(jù)水平角 和水平距離和水平距離DAP，經(jīng)計算求得經(jīng)計算求得P點(diǎn)坐標(biāo)。點(diǎn)坐標(biāo)。2021-10-24計算步驟：計算步驟：1 1、在已知點(diǎn)、在已知點(diǎn)A A安置儀器，觀測水平角安置儀器，觀測水平角 2 2、測量、測量A A、P P兩點(diǎn)的水平距離兩點(diǎn)的水平距離D DAPAP3 3、根據(jù)已知點(diǎn)、根據(jù)已知點(diǎn)A A、B B的坐標(biāo)，

17、利用反算公式計算其坐標(biāo)的坐標(biāo)，利用反算公式計算其坐標(biāo)方位角方位角ABAB4 4、根據(jù)坐標(biāo)方位角、根據(jù)坐標(biāo)方位角 和水平角和水平角 ，推算未知邊推算未知邊APAP的坐標(biāo)方位角：的坐標(biāo)方位角：=+APAB當(dāng)未知邊位于已知邊左側(cè)時，上式取當(dāng)未知邊位于已知邊左側(cè)時，上式取5、利用坐標(biāo)正算公式，計算、利用坐標(biāo)正算公式，計算P點(diǎn)坐標(biāo)。點(diǎn)坐標(biāo)。-2021-10-24 極坐標(biāo)法擴(kuò)展極坐標(biāo)法擴(kuò)展導(dǎo)線法，測量轉(zhuǎn)折角和導(dǎo)線法，測量轉(zhuǎn)折角和未知邊未知邊2021-10-24（2）角度交會法）角度交會法導(dǎo)線測量：控制面積大，導(dǎo)線測量：控制面積大，一般要求地勢平坦。需一般要求地勢平坦。需要測角，量邊要測角，量邊交會定點(diǎn)：山

18、區(qū)或地形交會定點(diǎn)：山區(qū)或地形復(fù)雜的地區(qū)。復(fù)雜的地區(qū)。分為：分為：前前方交會，側(cè)方交會，后方交會，側(cè)方交會，后方交會，測邊交會方交會，測邊交會等。等。2021-10-24前方交會法前方交會法作業(yè)方式：作業(yè)方式：在已知點(diǎn)在已知點(diǎn)A A、B B上分別向新點(diǎn)上分別向新點(diǎn)P P觀測水平觀測水平角角和和，從而可以計算，從而可以計算P P點(diǎn)的坐標(biāo)。點(diǎn)的坐標(biāo)。ABP2021-10-24計算方法計算方法：按照導(dǎo)線計算方法，以按照導(dǎo)線計算方法，以ABAB為起始邊計為起始邊計算導(dǎo)線算導(dǎo)線檢核檢核：從三個已知點(diǎn)從三個已知點(diǎn)A A、B B、C C上分別向新點(diǎn)上分別向新點(diǎn)P P進(jìn)行進(jìn)行角度觀測，由兩個三角形分別解算角度觀

19、測，由兩個三角形分別解算P P點(diǎn)的坐標(biāo)。點(diǎn)的坐標(biāo)。ABPCBAABABBAPBAABABBAPctanctan)(ctactanctanctan)(ctanctanXXnYYYYYXXX2021-10-24 （3）距離交會法距離交會法測測量三角形的兩條未知邊量三角形的兩條未知邊2021-10-24 4 測定測定H的傳統(tǒng)方法的傳統(tǒng)方法 （1）水準(zhǔn)測量）水準(zhǔn)測量 水準(zhǔn)測量水準(zhǔn)測量高程的測站傳遞（轉(zhuǎn)點(diǎn)）高程的測站傳遞（轉(zhuǎn)點(diǎn)）2021-10-24 4 測定測定H的傳統(tǒng)方法的傳統(tǒng)方法（1）水準(zhǔn)測量）水準(zhǔn)測量 水準(zhǔn)測量水準(zhǔn)測量外業(yè)外業(yè)2021-10-24 4 測定測定H的傳統(tǒng)方法的傳統(tǒng)方法（1）水準(zhǔn)測量）

20、水準(zhǔn)測量 水準(zhǔn)測量水準(zhǔn)測量立尺立尺2021-10-24 4 測定測定H的傳統(tǒng)方法的傳統(tǒng)方法（1）水準(zhǔn)測量）水準(zhǔn)測量 水準(zhǔn)測量水準(zhǔn)測量觀測觀測2021-10-24 4 測定測定H的傳統(tǒng)方法的傳統(tǒng)方法（1）水準(zhǔn)測量）水準(zhǔn)測量 水準(zhǔn)測量水準(zhǔn)測量讀數(shù)讀數(shù)2021-10-24 4 測定測定H的傳統(tǒng)方法的傳統(tǒng)方法（1）水準(zhǔn)測量）水準(zhǔn)測量 水準(zhǔn)測量水準(zhǔn)測量讀數(shù)讀數(shù)2021-10-24 4測定測定H的傳統(tǒng)方法的傳統(tǒng)方法（2）三角高程測量）三角高程測量原理原理2021-10-24 4測定測定H的傳統(tǒng)方法的傳統(tǒng)方法（2）三角高程測量）三角高程測量原理原理HB=HA+DABtgAB+iA-vB2021-10-24

21、4測定測定H的傳統(tǒng)方法的傳統(tǒng)方法（2）三角高程測量）三角高程測量球氣差改正球氣差改正HB=HA+DABtgAB+iA-vB+f1-f2f=+f1-f2f=(1-k)D2/(2R)2021-10-245 測定（測定（x,y,H）的現(xiàn)代技術(shù)）的現(xiàn)代技術(shù)全站儀技術(shù)全站儀技術(shù)全站儀全站儀(total station)是由電子測角、是由電子測角、光電測距、微型機(jī)及其軟件組合而成光電測距、微型機(jī)及其軟件組合而成的智能型光電測量儀器。的智能型光電測量儀器。全站儀全站儀 全站型電子速測儀全站型電子速測儀人們把快速測量距離和方位的儀器人們把快速測量距離和方位的儀器稱之為速測儀稱之為速測儀(Tachymeter)

22、。2021-10-24 全站儀的全站儀的基本功能基本功能是測量水平角、豎直角和斜距。是測量水平角、豎直角和斜距。借助于機(jī)內(nèi)固化的軟件，可以組成多種測量功能，借助于機(jī)內(nèi)固化的軟件，可以組成多種測量功能，如如可可以計算并顯示：平距、高差以及鏡站點(diǎn)的三維坐標(biāo)，進(jìn)以計算并顯示：平距、高差以及鏡站點(diǎn)的三維坐標(biāo)，進(jìn)行偏心測量、懸高測量、對邊測量、面積計算等。全站行偏心測量、懸高測量、對邊測量、面積計算等。全站儀具有如下特點(diǎn)：儀具有如下特點(diǎn)： 2021-10-24全站儀由以下兩大部分組成：全站儀由以下兩大部分組成： l l）采集數(shù)據(jù)設(shè)備采集數(shù)據(jù)設(shè)備：主要有電子測角系統(tǒng)、電子測距系：主要有電子測角系統(tǒng)、電子測

23、距系統(tǒng)、還有自動補(bǔ)償設(shè)備等。統(tǒng)、還有自動補(bǔ)償設(shè)備等。2 2）微處理器微處理器：微處理器是全站儀的核心裝置：微處理器是全站儀的核心裝置, ,主要由中主要由中央處理器央處理器, ,隨機(jī)儲存器和只讀存儲器等構(gòu)成隨機(jī)儲存器和只讀存儲器等構(gòu)成, ,測量時測量時, ,微處理器根據(jù)鍵盤或程序的指令控制各分系統(tǒng)的測量微處理器根據(jù)鍵盤或程序的指令控制各分系統(tǒng)的測量工作工作, ,進(jìn)行必要的邏輯和數(shù)值運(yùn)算以及數(shù)字存儲、處進(jìn)行必要的邏輯和數(shù)值運(yùn)算以及數(shù)字存儲、處理、管理、傳輸、顯示等。理、管理、傳輸、顯示等。2021-10-24全站儀的特點(diǎn)全站儀的特點(diǎn)（1）儀器操作簡單，高效。儀器操作簡單，高效。全站儀具有現(xiàn)代測量工

24、作所需的全站儀具有現(xiàn)代測量工作所需的所有功能。所有功能。（2）快速安置快速安置：簡單地整平和對中后，儀器一開機(jī)后便可工作。簡單地整平和對中后，儀器一開機(jī)后便可工作。儀器具有專門的動態(tài)角掃描系統(tǒng)，因此無需初始化。關(guān)機(jī)后，仍會保留儀器具有專門的動態(tài)角掃描系統(tǒng)，因此無需初始化。關(guān)機(jī)后，仍會保留水平和垂直度盤的方向值。電子水平和垂直度盤的方向值。電子“氣泡氣泡”有圖示顯示并能使儀器始終保有圖示顯示并能使儀器始終保持精密置平。持精密置平。（3）適應(yīng)性強(qiáng)。適應(yīng)性強(qiáng)。全站儀是為適應(yīng)惡劣環(huán)境操作所制造的儀器。全站儀是為適應(yīng)惡劣環(huán)境操作所制造的儀器。（4）全站儀設(shè)有雙向傾斜補(bǔ)償器全站儀設(shè)有雙向傾斜補(bǔ)償器，可以自

25、動對水平和豎直可以自動對水平和豎直方向進(jìn)行修正，以消除豎軸傾斜誤差的影響。還可進(jìn)行地球曲率改正、方向進(jìn)行修正，以消除豎軸傾斜誤差的影響。還可進(jìn)行地球曲率改正、折光誤差以及溫度、氣壓改正。折光誤差以及溫度、氣壓改正。（5）控制面板具有人機(jī)對話功能控制面板具有人機(jī)對話功能?？刂泼姘逵涉I盤和主控制面板由鍵盤和主,副副顯示窗組成。除照準(zhǔn)以外的各種測量功能和參數(shù)均可通過鍵盤來實(shí)現(xiàn)顯示窗組成。除照準(zhǔn)以外的各種測量功能和參數(shù)均可通過鍵盤來實(shí)現(xiàn),儀器的兩側(cè)均有控制面板儀器的兩側(cè)均有控制面板,操作十分方便。操作十分方便。（6）具有雙向通訊功能具有雙向通訊功能，可將測量數(shù)據(jù)傳輸給電子手簿或外部可將測量數(shù)據(jù)傳輸給電

26、子手簿或外部計算機(jī)，也計算機(jī)，也可接受電子手簿和外部計算機(jī)的指令和數(shù)據(jù)?？山邮茈娮邮植竞屯獠坑嬎銠C(jī)的指令和數(shù)據(jù)。 2021-10-24全站儀與經(jīng)緯儀相比具有以下優(yōu)點(diǎn)全站儀與經(jīng)緯儀相比具有以下優(yōu)點(diǎn): : 1 1、測量結(jié)果自動記錄在、測量結(jié)果自動記錄在“電子手簿電子手簿”中，減少了讀中，減少了讀數(shù)的錯誤和記錄的粗差，提高了功效；數(shù)的錯誤和記錄的粗差，提高了功效； 2 2、利用全站儀中的微處理器，通過傳感器可以自動、利用全站儀中的微處理器，通過傳感器可以自動的改正儀器軸系誤差，提高測量精度的改正儀器軸系誤差，提高測量精度; ;3 3、距離改正，高差計算和坐標(biāo)計算在儀器上自動完、距離改正，高差計算和坐

27、標(biāo)計算在儀器上自動完成，減少了內(nèi)業(yè)計算工作量成，減少了內(nèi)業(yè)計算工作量; ;4 4、角度測量中自動掃描整個度盤，并求出平均值作、角度測量中自動掃描整個度盤，并求出平均值作為結(jié)果，消除了度盤的刻劃誤差和偏心差。為結(jié)果，消除了度盤的刻劃誤差和偏心差。 2021-10-24（1）全站儀的結(jié)構(gòu)組成）全站儀的結(jié)構(gòu)組成2021-10-24（1）全站儀的結(jié)構(gòu)組成2021-10-24（2）全站儀的功能 測角水平角、豎直角 測距水平距離、傾距、高差主值 測量坐標(biāo)x,y,H 特殊功能對邊測量、懸高測量、面積測量、后方交會、偏心測量、放樣等2021-10-24 （3）全站儀的操作和使用）全站儀的操作和使用操作面板操作

28、面板2021-10-24 （3）全站儀的操作和使用）全站儀的操作和使用操作面板操作面板2021-10-242021-10-24（3）全站儀的操作和使用）全站儀的操作和使用 操作面板操作面板 儀器安置儀器安置 對中，整平，開機(jī)（對中，整平，開機(jī)（POWER鍵）鍵），打開傳感器（星鍵打開傳感器（星鍵+F2），精確整平，），精確整平，量取儀器高量取儀器高i。 設(shè)置儀器常數(shù)、棱鏡常數(shù)、氣象參設(shè)置儀器常數(shù)、棱鏡常數(shù)、氣象參數(shù)。調(diào)節(jié)盤左（盤右）狀態(tài)。數(shù)。調(diào)節(jié)盤左（盤右）狀態(tài)。2021-10-242021-10-24安置目標(biāo)2021-10-24安置目標(biāo)2021-10-24（3）全站儀的操作和使用）全站儀的操

29、作和使用 基本測量：照準(zhǔn)，讀數(shù)，記錄基本測量：照準(zhǔn)，讀數(shù)，記錄 平角測量平角測量豎絲豎絲照準(zhǔn)照準(zhǔn) 豎直角測量豎直角測量橫絲橫絲照準(zhǔn)照準(zhǔn) 距離測量距離測量十字絲交點(diǎn)十字絲交點(diǎn)照準(zhǔn)照準(zhǔn) x,y,H測量測量十字絲交點(diǎn)十字絲交點(diǎn)照準(zhǔn)照準(zhǔn)2021-10-24全站儀使用記錄表（綜合）全站儀使用記錄表（綜合）日 期： 時 間： 天 氣： 組 號： 儀器號： 測站名稱： 觀測者： 記錄者：儀器高測回數(shù)目標(biāo)名目標(biāo)高豎盤位置水平度盤讀數(shù)()一測回方向值()豎直度盤讀數(shù)()豎直角()斜 距(m)平 距(m)高 差(m)盤左盤右盤左盤右盤左盤右盤左盤右2021-10-245 測定（測定（x,y,H）的現(xiàn)代技術(shù)）的現(xiàn)代

30、技術(shù)全站儀技術(shù)全站儀技術(shù)全站儀坐標(biāo)測量就是利用極坐標(biāo)原理進(jìn)行的。全全站儀坐標(biāo)測量就是利用極坐標(biāo)原理進(jìn)行的。全站儀坐標(biāo)測量的工作程序是安置儀器、新建文件、站儀坐標(biāo)測量的工作程序是安置儀器、新建文件、測站設(shè)置、后視定向、坐標(biāo)測量和數(shù)據(jù)傳輸，南測站設(shè)置、后視定向、坐標(biāo)測量和數(shù)據(jù)傳輸，南方方NTS 663全站儀坐標(biāo)測量的具體操作見表全站儀坐標(biāo)測量的具體操作見表5-2。 2021-10-24第二節(jié)第二節(jié) 地面定位技術(shù)地面定位技術(shù)表5-2 NTS 663全站儀坐標(biāo)測量操作工作程序工作程序操 作 步 驟安置儀器在測站點(diǎn)（控制點(diǎn)）上安置全站儀，包括對中整平、量取儀器高。儀器常數(shù)設(shè)置：棱鏡加常數(shù)=-30mm。氣

31、象參數(shù)設(shè)置：如，實(shí)測氣壓 P=673mmHg=897hpa，實(shí)測溫度t=25。新建文件開機(jī)。進(jìn)入“程序”“標(biāo)準(zhǔn)測量”“設(shè)置”“作業(yè)”“新建”“文件”打開新建的文件。測站設(shè)置進(jìn)入“記錄”選項“側(cè)視測量”，根據(jù)儀器提示輸入測站點(diǎn)點(diǎn)名和儀器高。按“ENT”鍵進(jìn)入下一頁，輸入測站點(diǎn)坐標(biāo)（N（北）E（東）Z（高程）。按“ENT”鍵進(jìn)入下一頁，輸入測站點(diǎn)點(diǎn)名和儀器高。 2021-10-24第二節(jié)第二節(jié) 地面定位技術(shù)地面定位技術(shù)表5-2 NTS 663全站儀坐標(biāo)測量操作（續(xù)1）工作程序工作程序操 作 步 驟后視定向按“ENT”鍵，輸入后視點(diǎn)坐標(biāo)。同時把棱鏡豎立在后視點(diǎn)上，全站儀盤左照準(zhǔn)后視點(diǎn)上的棱鏡，按下“

32、設(shè)置”鍵，再按“校核”鍵，校核。合格后按“ENT”鍵進(jìn)入碎部點(diǎn)測量。坐標(biāo)測量輸入待測點(diǎn)點(diǎn)號，全站儀照準(zhǔn)待測點(diǎn)上豎立的棱鏡，按“ENT”鍵，測量、記錄待測點(diǎn)坐標(biāo)。選擇下一個待測點(diǎn)，循環(huán)進(jìn)行。本站所有需測的待測點(diǎn)測量完成后，在控制點(diǎn)上檢測，若檢測合格，關(guān)機(jī)。2021-10-24第二節(jié)第二節(jié) 地面定位技術(shù)地面定位技術(shù)表5-2 NTS 663全站儀坐標(biāo)測量操作（續(xù)2）程序程序操 作 步 驟數(shù)據(jù)傳輸用數(shù)據(jù)通信線將全站儀和電腦連接（COM口或USB口）。啟動CASS軟件，在“數(shù)據(jù)”菜單中選擇“讀取全站儀數(shù)據(jù)”，彈出“全站儀內(nèi)存數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換”參數(shù)設(shè)置界面，打開全站儀“通信參數(shù)”對照，將軟件參數(shù)設(shè)置和全站儀一致。

33、指定文件的保存路徑和文件名。進(jìn)入全站儀的“程序”“標(biāo)準(zhǔn)測量”“作業(yè)”“打開”“選擇作業(yè)”“傳輸”“發(fā)送數(shù)據(jù)”“坐標(biāo)數(shù)據(jù)”，出現(xiàn)提示“準(zhǔn)備好了嗎？” 點(diǎn)擊電腦界面上的“轉(zhuǎn)換”，電腦彈出“先在微機(jī)上按回車”的提示，依照提示即可完成數(shù)據(jù)傳輸。2021-10-24第三節(jié) 衛(wèi)星定位技術(shù)GNSS一、概述1 GNSS的產(chǎn)生、發(fā)展和現(xiàn)狀 (1) 美國美國GPS1957從研究多普勒衛(wèi)星定位技術(shù)開始，到1958.12研制海軍衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（NNSS），1959.9發(fā)射第一顆試驗衛(wèi)星，1964.01投入使用（6顆衛(wèi)星、20多個地面跟蹤站、用戶接收機(jī)）。1973.12美國防部批準(zhǔn)陸?？章?lián)合研制第二代衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)（G

34、PS）計劃。方案論證（1974-1977）、試驗研制（1978-1988）、工程建設(shè)（1989-1994）、正式運(yùn)營（1995-）?，F(xiàn)代化計劃（2000-）。第五章第五章 坐標(biāo)測量坐標(biāo)測量2021-10-24一、概述1 GNSS的產(chǎn)生、發(fā)展和現(xiàn)狀 (1) 美國美國GPS現(xiàn)代化計劃（2000-）。作為現(xiàn)代化計劃的當(dāng)前成就，雷神公司 的GPS操作控制系統(tǒng)OCX與洛克希德馬丁公司GPS衛(wèi)星的整合取得重大進(jìn)展，成功地在GPS衛(wèi)星模擬器與OCX組件之間交換了衛(wèi)星指令和遙測數(shù)據(jù)。該整合將有利于OCX系統(tǒng)的開發(fā)測試，并能夠降低在軌測試地面衛(wèi)星接口時的風(fēng)險。 第五章第五章 坐標(biāo)測量坐標(biāo)測量第三節(jié) 衛(wèi)星定位技術(shù)

35、GNSS2021-10-24第三節(jié) 衛(wèi)星定位技術(shù)GNSS一、概述1 GNSS的產(chǎn)生、發(fā)展和現(xiàn)狀 (1) 美國美國GPS現(xiàn)代化計劃（2000-）。 另外，美國軍方也開始考慮GPS衛(wèi)星未來的戰(zhàn)略升級 。根據(jù)空軍關(guān)于新一代GPS衛(wèi)星導(dǎo)航星座的新升級戰(zhàn)略，可能從第9顆GPS衛(wèi)星起，向該系列衛(wèi)星集成抗干擾能力。前，洛克希德馬丁公司航天系統(tǒng)分部正在按照計劃建造首批四顆GPS衛(wèi)星，首顆GPS衛(wèi)星將在2014年發(fā)射。 第五章第五章 坐標(biāo)測量坐標(biāo)測量2021-10-24第三節(jié) 衛(wèi)星定位技術(shù)GNSS一、概述1 GNSS的產(chǎn)生、發(fā)展和現(xiàn)狀 (2) 前蘇聯(lián)前蘇聯(lián)/俄羅斯俄羅斯GLONASS 1982.10.12發(fā)射第

36、一顆試驗衛(wèi)星，1995投入使用。 2012.02報道，報道， GLONASS共有共有31顆衛(wèi)星在軌，其顆衛(wèi)星在軌，其中中24顆正在運(yùn)行，顆正在運(yùn)行，3顆即將投入運(yùn)行，顆即將投入運(yùn)行，2顆處于維顆處于維護(hù)中，護(hù)中，1顆正在試驗，顆正在試驗，1顆備用。至此，俄羅斯顆備用。至此，俄羅斯GLONASS衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)研發(fā)正式完成。衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)研發(fā)正式完成。 第五章第五章 坐標(biāo)測量坐標(biāo)測量2021-10-24一、概述1 GNSS的產(chǎn)生、發(fā)展和現(xiàn)狀 (3) 中國中國CAMPASS（BeiDou） 1983提出設(shè)想，2000.10.31發(fā)射第一顆試驗衛(wèi)星，2012.05在軌組網(wǎng)衛(wèi)星12顆。2012年10月25日

37、第16顆衛(wèi)星發(fā)射成功。 2011.12.27開始，向中國及周邊地區(qū)提供連續(xù)的導(dǎo)航定位和授時服務(wù) 第五章第五章 坐標(biāo)測量坐標(biāo)測量第三節(jié) 衛(wèi)星定位技術(shù)GNSS2021-10-24BeiDou示意圖示意圖 第五章第五章 坐標(biāo)測量坐標(biāo)測量第三節(jié) 衛(wèi)星定位技術(shù)GNSS2021-10-24一、概述1 GNSS的產(chǎn)生、發(fā)展和現(xiàn)狀 (3) 中國中國CAMPASS（BeiDou） Beidou系統(tǒng)是中國獨(dú)立自主研發(fā)的全球衛(wèi)星定位定位系統(tǒng)。2012年10月25日第16顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星順利升空，標(biāo)志著我國北斗衛(wèi)星區(qū)域?qū)Ш较到y(tǒng)建設(shè)全面完成，形成覆蓋亞太地區(qū)的服務(wù)能力。Beidou系統(tǒng)將于2020年建成北斗衛(wèi)星全球?qū)Ш较?/p>

38、統(tǒng)，屆時將有35顆在軌衛(wèi)星。第五章第五章 坐標(biāo)測量坐標(biāo)測量第三節(jié) 衛(wèi)星定位技術(shù)GNSS2021-10-24一、概述1 GNSS的產(chǎn)生、發(fā)展和現(xiàn)狀 (4) 歐盟歐盟GALILEO1999年初推出 GALILEO計劃，部署新一代定位衛(wèi)星。該計劃由27顆運(yùn)行衛(wèi)星和3顆預(yù)備衛(wèi)星組成，覆蓋全球，位置精度達(dá)數(shù)米，可與美國GPS兼容，總投資35億歐元。 2005.1228發(fā)射第一顆試驗衛(wèi)星。 第五章第五章 坐標(biāo)測量坐標(biāo)測量第三節(jié) 衛(wèi)星定位技術(shù)GNSS2021-10-24一、概述1 GNSS的產(chǎn)生、發(fā)展和現(xiàn)狀（5）小結(jié)：GNSS的代表系統(tǒng) 美國的GPS：當(dāng)前健康運(yùn)營 俄羅斯的GLONASS：當(dāng)前比較健康運(yùn)營

39、中國的Beidou：當(dāng)前覆蓋亞太區(qū)域，計劃2020年覆蓋全球。 *歐盟的Galileo：還沒有全面實(shí)施第五章第五章 坐標(biāo)測量坐標(biāo)測量第三節(jié) 衛(wèi)星定位技術(shù)GNSS2021-10-24第三節(jié)第三節(jié) 衛(wèi)星定位技術(shù)衛(wèi)星定位技術(shù)GNSS一、概述2 GNSS的特點(diǎn) 全球、全天候、高精度、自動化、高效益、三維實(shí)時導(dǎo)航（定位、測速、授時）3 GNSS的組成 （1）空間星座部分 （2）地面監(jiān)控部分 （3）用戶接收部分第五章第五章 坐標(biāo)測量坐標(biāo)測量2021-10-24空間部分： 提供星歷和時間信息 發(fā)射偽距和載表信號 提供其它輔助信息2021-10-24GNSS主要特征比較系統(tǒng)特征GPSGLONASS Beido

40、u GALILEO載波頻率GHz1.231.581.611.251561.098 MHz (B1) 1589.742 MHz (B1-2)1207.14 MHz (B2) 1268.52 MHz(B3)衛(wèi)星高度km20200191002150023616衛(wèi)星數(shù)（設(shè)計）21+321+327+3+527+3衛(wèi)星周期h11:5811:1514:04衛(wèi)星鐘穩(wěn)定度10-1310-1110-1210-13第五章第五章 坐標(biāo)測量坐標(biāo)測量2021-10-24一、概述 3 GNSS的組成 （ 1 ）空間星座部分衛(wèi)星功能： 接收、存儲和處理地面監(jiān)控站的控制指令和導(dǎo)航電文等信息 與原子鐘同步生成測距碼和載波，將測距

41、碼和導(dǎo)航電文調(diào)制在載波上，向接收機(jī)用戶發(fā)送GPS信號。第三節(jié) 衛(wèi)星定位技術(shù)GNSS第五章第五章 坐標(biāo)測量坐標(biāo)測量2021-10-24第三節(jié)第三節(jié) 衛(wèi)星定位技術(shù)衛(wèi)星定位技術(shù)GNSS第五章第五章 坐標(biāo)測量坐標(biāo)測量一、概述 3 GNSS的組成 （ 1 ）空間星座部分GNSS信號:2021-10-24 GPS衛(wèi)星信號結(jié)構(gòu)基準(zhǔn)頻率（原子鐘）基準(zhǔn)頻率（原子鐘）10.23MHZ L1L11575.42MHZ C/AC/A碼碼 1.023MHZ P P碼碼 10.23MHZL2L21227.60MHZP P碼碼10.23MHZ101541205050比特比特/S/S衛(wèi)星信息電文衛(wèi)星信息電文(D(D碼碼) )每

42、顆衛(wèi)星都發(fā)射一系列無線電信號每顆衛(wèi)星都發(fā)射一系列無線電信號( (基準(zhǔn)頻率基準(zhǔn)頻率 ) )2 2種載波種載波(L1(L1和和L2) L2) ；2 2種碼信號種碼信號(C/A(C/A碼和碼和P P碼碼) )1 1組導(dǎo)航電文組導(dǎo)航電文( (信息碼，信息碼，D D碼碼) )2021-10-24qL1載波相位觀測值載波相位觀測值154f0(154倍頻倍頻)q二進(jìn)制相位調(diào)制技術(shù)二進(jìn)制相位調(diào)制技術(shù)qL2載波相位觀測值載波相位觀測值120f0(120倍頻倍頻)q調(diào)制在調(diào)制在L1上的上的C/A-code偽距偽距粗碼，精度粗碼，精度低?？煽焖俨东@衛(wèi)星。每顆衛(wèi)星發(fā)射的低?？煽焖俨东@衛(wèi)星。每顆衛(wèi)星發(fā)射的C/A碼碼不同

43、，利用衛(wèi)星編號不同，利用衛(wèi)星編號PRN區(qū)分。區(qū)分。q調(diào)制在調(diào)制在L2上的上的P-code偽距偽距精碼，測距精精碼，測距精度度0.3mq導(dǎo)航電文導(dǎo)航電文(信息碼，信息碼，D碼碼)廣播星歷、衛(wèi)星廣播星歷、衛(wèi)星鐘差改正、電離層延遲改正鐘差改正、電離層延遲改正2021-10-24 對衛(wèi)星進(jìn)行測距接收機(jī)對跟蹤的每一顆衛(wèi)星進(jìn)行測距接收機(jī)對跟蹤的每一顆衛(wèi)星進(jìn)行測距地心SiPijPj riRjRj = ri +Pij觀測量及已知數(shù)據(jù)如下：觀測量及已知數(shù)據(jù)如下：r 已知的衛(wèi)地矢量P觀測量(偽距)R未知的測站點(diǎn)位矢量第五章第五章 坐標(biāo)測量坐標(biāo)測量2021-10-24距離觀測值的計算v 接收機(jī)至衛(wèi)星的距離借助于衛(wèi)星

44、發(fā)射的碼信號量測并計算得到v 接收機(jī)本身按同一公式復(fù)制碼信號v 比較本機(jī)碼信號及到達(dá)的碼信號，確定傳播時間tv 傳播時間乘以光速就得到距離觀測值=C t衛(wèi)星鐘調(diào)制的碼信號接收機(jī)時鐘復(fù)制的碼信號tt第五章第五章 坐標(biāo)測量坐標(biāo)測量2021-10-24采用載波相位觀測值采用載波相位觀測值衛(wèi)星傳播衛(wèi)星傳播的電磁波的電磁波信號：信號：信號量測精度優(yōu)于波長的1/100載波波長(L1=19cm, L2=24cm)比C/A碼波長 (C/A=293m)短得多所以，GPS測量采用載波相位觀測值可以獲得比偽距(C/A碼或P碼)定位高得多的測距精度L1載波載波L2載波載波C/A碼碼P-碼碼 p=29.3 m L2=2

45、4 cm L1=19c m C/A=293 m第五章第五章 坐標(biāo)測量坐標(biāo)測量2021-10-24第三節(jié)第三節(jié) 衛(wèi)星定位技術(shù)衛(wèi)星定位技術(shù)GNSS第五章第五章 坐標(biāo)測量坐標(biāo)測量一、概述 3 GNSS的組成 （1）空間星座部分 （2）地面監(jiān)控部分2021-10-24（2 2）地面監(jiān)控部分）地面監(jiān)控部分一個主控站一個主控站：科羅拉多斯必靈司三個注入站：三個注入站：阿松森(Ascencion) 迭哥伽西亞(Diego Garcia) 卡瓦加蘭(kwajalein)五個監(jiān)測站五個監(jiān)測站=1個主控站+3個注入站+夏威夷(Hawaii)5555HawaiiAscencionDiego Garciakwajal

46、einColorado springs第五章第五章 坐標(biāo)測量坐標(biāo)測量2021-10-24（2 2）地面監(jiān)控部分）地面監(jiān)控部分第五章第五章 坐標(biāo)測量坐標(biāo)測量2021-10-24第三節(jié)第三節(jié) 衛(wèi)星定位技術(shù)衛(wèi)星定位技術(shù)GNSS第五章第五章 坐標(biāo)測量坐標(biāo)測量一、概述一、概述 3 GNSS的組成的組成 （1）空間星座部分）空間星座部分 （2）地面監(jiān)控部分）地面監(jiān)控部分 （3）用戶接收部分）用戶接收部分GNSS接收機(jī)接收機(jī) 測量型、雙頻、多通道、多系統(tǒng)2021-10-24（3）用戶接收部分測量型測量型GPS接收機(jī)接收機(jī)供電信號信息命令數(shù)據(jù)供電，控制供電數(shù)據(jù)控制 第五章第五章 坐標(biāo)測量坐標(biāo)測量2021-10

47、-24GNSS用戶設(shè)備分類(1)測量型GNSS接收機(jī)(2)導(dǎo)航型GNSS接收機(jī)(3)授時型GNSS接收機(jī)2021-10-24第五章第五章 坐標(biāo)測量坐標(biāo)測量2021-10-24第五章第五章 坐標(biāo)測量坐標(biāo)測量2021-10-24測量型GNSS接收機(jī)南方靈銳S82T靜態(tài)（快速靜態(tài)）平面精度3mm+1ppm 靜態(tài)（快速靜態(tài)）高程精度5mm+1ppm RTK平面精度1cm+1ppmRTK高程精度2cm+1ppm單機(jī)定位精度1.5m220通道，L1，L2載波 GPS/GLONASS雙系統(tǒng) 2021-10-24測量型GNSS接收機(jī)南方靈銳S82C靜態(tài)（快速靜態(tài)）水平精度2.5mm+1ppm 靜態(tài)（快速靜態(tài)）

48、高程精度5mm+1ppm RTK水平精度1cm+1ppmRTK高程精度2cm+1ppm單機(jī)定位精度1.5m28-54通道，L1，L2載波 GPS/Beidou/GLONASS/預(yù)留Galileo多系統(tǒng) 2021-10-24測量型GNSS接收機(jī)2021-10-24二、 GNSS定位的基本原理 1 坐標(biāo)系統(tǒng)和時間系統(tǒng) 坐標(biāo)系統(tǒng)：WGS84世界大地坐標(biāo)系 第三節(jié) 衛(wèi)星定位技術(shù)GNSS第五章第五章 坐標(biāo)測量坐標(biāo)測量赤道赤道首首子子午午線線ZXY地球質(zhì)心地球質(zhì)心IERS IRMIERS IRP參考橢球面參考橢球面第五章第五章 坐標(biāo)測量坐標(biāo)測量第三節(jié) 衛(wèi)星定位技術(shù)GNSS二、 GNSS定位的基本原理 1

49、坐標(biāo)系統(tǒng)和時間系統(tǒng) 坐標(biāo)系統(tǒng)：WGS84世界大地坐標(biāo)系 2021-10-24二、 GNSS定位的基本原理 1 坐標(biāo)系統(tǒng)和時間系統(tǒng) GPS時間系統(tǒng)是以國際原子時ATI的秒長為基準(zhǔn)，時間原點(diǎn)定義在1980.0106協(xié)調(diào)世界時UTC的00點(diǎn)，連續(xù)不跳秒。 GPS時與UTC時的整秒差及其不足秒的差異由國際時間服務(wù)機(jī)構(gòu)定期發(fā)布。衛(wèi)星星歷中的衛(wèi)星鐘差信息是相對于GPS時間系統(tǒng)的。第五章第五章 坐標(biāo)測量坐標(biāo)測量第三節(jié)第三節(jié) 衛(wèi)星定位技術(shù)衛(wèi)星定位技術(shù)GNSS2021-10-24 二、 GNSS定位的基本原理 1 坐標(biāo)系統(tǒng)和時間系統(tǒng) 坐標(biāo)系統(tǒng)：用戶坐標(biāo)系 大地坐標(biāo)系大地坐標(biāo)系我國常用大地坐標(biāo)系我國常用大地坐標(biāo)系

50、 1954年北京坐標(biāo)系（參心系） 我國的我國的5454坐標(biāo)系實(shí)際上是屬于坐標(biāo)系實(shí)際上是屬于蘇聯(lián)蘇聯(lián)19421942年大地坐標(biāo)系年大地坐標(biāo)系，其坐，其坐標(biāo)原點(diǎn)不在北京，而是在蘇聯(lián)普爾科沃。對我國東部地區(qū)標(biāo)原點(diǎn)不在北京，而是在蘇聯(lián)普爾科沃。對我國東部地區(qū)的大地水準(zhǔn)面差距（或高程異常）達(dá)的大地水準(zhǔn)面差距（或高程異常）達(dá)+68+68米，對距離的影響米，對距離的影響約為約為1/101/10萬，對東部地區(qū)測繪大比例尺地形圖產(chǎn)生一定影萬，對東部地區(qū)測繪大比例尺地形圖產(chǎn)生一定影響。響。第五章第五章 坐標(biāo)測量坐標(biāo)測量第三節(jié) 衛(wèi)星定位技術(shù)GNSS2021-10-24 二、 GNSS定位的基本原理 1 坐標(biāo)系統(tǒng)和時

51、間系統(tǒng) 坐標(biāo)系統(tǒng)：用戶坐標(biāo)系 大地坐標(biāo)系大地坐標(biāo)系我國常用大地坐標(biāo)系我國常用大地坐標(biāo)系 1980國家大地坐標(biāo)系（局部參心系，地球質(zhì)心系） 20世紀(jì)70年代末，將大地原點(diǎn)選在陜西涇陽縣永樂鎮(zhèn)北涇陽縣永樂鎮(zhèn)北洪流村洪流村，橢球面與我國境內(nèi)的大地準(zhǔn)面密合最佳。全國全國范圍內(nèi)大地水準(zhǔn)面差距（或高程異常）約在范圍內(nèi)大地水準(zhǔn)面差距（或高程異常）約在2020米內(nèi)。米內(nèi)。它對距離的影響小于它對距離的影響小于1/301/30萬，對較大的比例尺測圖來說萬，對較大的比例尺測圖來說不產(chǎn)生影響。不產(chǎn)生影響。是目前仍在使用的坐標(biāo)系。第五章第五章 坐標(biāo)測量坐標(biāo)測量第三節(jié)第三節(jié) 衛(wèi)星定位技術(shù)衛(wèi)星定位技術(shù)GNSS2021-10

52、-24 二、 GNSS定位的基本原理 1 坐標(biāo)系統(tǒng)和時間系統(tǒng) 坐標(biāo)系統(tǒng)：用戶坐標(biāo)系 大地坐標(biāo)系大地坐標(biāo)系我國常用大地坐標(biāo)系我國常用大地坐標(biāo)系 CGCS2000坐標(biāo)系（中國坐標(biāo)系（中國2000大地坐標(biāo)系，地球質(zhì)大地坐標(biāo)系，地球質(zhì)心系）心系） 第一層次：第一層次：連續(xù)運(yùn)行參考站，連續(xù)運(yùn)行參考站，28個點(diǎn)，構(gòu)成個點(diǎn)，構(gòu)成CGCS2000基本骨架，精度基本骨架，精度mm級，速度為級，速度為1mm/y。 第二層次：第二層次：空間大地網(wǎng)，包括全國空間大地網(wǎng)，包括全國GPS一、二級網(wǎng)、一、二級網(wǎng)、GPS A、B級網(wǎng)、地殼運(yùn)動觀測網(wǎng)，共約級網(wǎng)、地殼運(yùn)動觀測網(wǎng)，共約2500多點(diǎn)，簡多點(diǎn)，簡稱稱“2000國家國家

53、GPS大地控制網(wǎng)大地控制網(wǎng)”。精度為。精度為cm級，速度級，速度精度為精度為2-3cm/y。 第三層次：第三層次：天文大地網(wǎng)，約天文大地網(wǎng)，約5萬個點(diǎn)。其大地經(jīng)緯度精萬個點(diǎn)。其大地經(jīng)緯度精度：度：0.3m，大地高誤差優(yōu)于，大地高誤差優(yōu)于0.5m。第五章第五章 坐標(biāo)測量坐標(biāo)測量第三節(jié)第三節(jié) 衛(wèi)星定位技術(shù)衛(wèi)星定位技術(shù)GNSS2021-10-24橢球名稱橢球名稱長半軸長半軸a（m）短半軸短半軸b（m）扁率扁率計算年代計算年代/國家國家備注備注貝塞爾貝塞爾637739763560791:299.1521841/德國德國 海福特海福特637838863569121:297.01910/美國美國1942年

54、國際年國際第第1個推薦個推薦值值克拉索夫克拉索夫斯基斯基637824563568631:298.31940/蘇聯(lián)蘇聯(lián)1954北京坐北京坐標(biāo)系采用標(biāo)系采用1975國際國際橢球橢球637814063567551:298.2571975/國際國際第第3個推薦個推薦值值1980西安坐西安坐標(biāo)系采用標(biāo)系采用WGS-84637813763567521:298.2571979/國際國際第第4個推薦個推薦值值美國美國GPS采采用用2021-10-24二、二、 GNSS定位的基本原理定位的基本原理 1 坐標(biāo)系統(tǒng)和時間系統(tǒng)坐標(biāo)系統(tǒng)和時間系統(tǒng) 不同坐標(biāo)系的坐標(biāo)可以相互轉(zhuǎn)換，前提是在一定的空間區(qū)域內(nèi)有一定數(shù)量的公共點(diǎn)

55、。使用GNSS技術(shù)，就需要將GNSS坐標(biāo)系的測量成果轉(zhuǎn)換為用戶坐標(biāo)系。第五章第五章 坐標(biāo)測量坐標(biāo)測量第三節(jié)第三節(jié) 衛(wèi)星定位技術(shù)衛(wèi)星定位技術(shù)GNSS2021-10-24二、 GNSS定位的基本原理 1 坐標(biāo)系統(tǒng)和時間系統(tǒng) GPS時間系統(tǒng)是以國際原子時ATI的秒長為基準(zhǔn)，時間原點(diǎn)定義在1980.0106協(xié)調(diào)世界時UTC的00點(diǎn)，連續(xù)不跳秒。 GPS時與UTC時的整秒差及其不足秒的差異由國際時間服務(wù)機(jī)構(gòu)定期發(fā)布。衛(wèi)星星歷中的衛(wèi)星鐘差信息是相對于GPS時間系統(tǒng)的。第五章第五章 坐標(biāo)測量坐標(biāo)測量第三節(jié)第三節(jié) 衛(wèi)星定位技術(shù)衛(wèi)星定位技術(shù)GNSS2021-10-24二、 GNSS定位的基本原理 2 單點(diǎn)定位（

56、絕對定位）空間距離后方交會 衛(wèi)星相當(dāng)于軌道上運(yùn)動的控制點(diǎn)，(xs,ys,zs)已知，觀測值是星站距離（測站至衛(wèi)星的偽距，沒考慮接收機(jī)鐘差） 由于接收機(jī)時鐘與衛(wèi)星鐘存在同步誤差 t，所以要求同步觀測最少4顆衛(wèi)星，解算四個未知參數(shù)：測站坐標(biāo)(x,y,z)和接收機(jī)鐘差 t。第五章第五章 坐標(biāo)測量坐標(biāo)測量第三節(jié)第三節(jié) 衛(wèi)星定位技術(shù)衛(wèi)星定位技術(shù)GNSS2021-10-24二、 GNSS定位的基本原理 2 單點(diǎn)定位（絕對定位）空間距離后方交會第五章第五章 坐標(biāo)測量坐標(biāo)測量第三節(jié)第三節(jié) 衛(wèi)星定位技術(shù)衛(wèi)星定位技術(shù)GNSS2021-10-24同步觀測衛(wèi)星數(shù)少于4個，無解；同步觀測衛(wèi)星數(shù)等于4個，有解，但不可靠；

57、同步觀測衛(wèi)星數(shù)多于4個，有多余觀測，有解可靠。第五章第五章 坐標(biāo)測量坐標(biāo)測量第三節(jié) 衛(wèi)星定位技術(shù)GNSS2 單點(diǎn)定位（絕對定位）空間距離后方交會2021-10-24二、 GNSS定位的基本原理 3 GNSS定位的主要誤差（1）與衛(wèi)星有關(guān)的誤差 衛(wèi)星星歷誤差；衛(wèi)星鐘誤差（2）與信號傳播有關(guān)的誤差 電離層延遲誤差；對流層延遲誤差；多路徑效應(yīng)（3）與接收機(jī)及其安置有關(guān)的誤差 接收機(jī)天線相位中心偏離；對中誤差；量取天線高的誤差。第五章第五章 坐標(biāo)測量坐標(biāo)測量第三節(jié)第三節(jié) 衛(wèi)星定位技術(shù)衛(wèi)星定位技術(shù)GNSS2021-10-24三、GNSS相對定位 第五章第五章 坐標(biāo)測量坐標(biāo)測量第三節(jié)第三節(jié) 衛(wèi)星定位技術(shù)衛(wèi)

58、星定位技術(shù)GNSS2021-10-24三、GNSS相對定位1靜態(tài)相對定位2臺以上的接收機(jī)，同步觀測。 第五章第五章 坐標(biāo)測量坐標(biāo)測量第三節(jié)第三節(jié) 衛(wèi)星定位技術(shù)衛(wèi)星定位技術(shù)GNSS2021-10-24三、GNSS相對定位1靜態(tài)相對定位2臺以上的接收機(jī)，同步觀測。2臺同步觀測，可解算1條基線向量；3臺同步觀測，可解算3條基線向量，構(gòu)成1個三角形（同步環(huán)）；4臺同步觀測，可解算6條基線向量，構(gòu)成3個獨(dú)立的三角形（同步環(huán)）。第五章第五章 坐標(biāo)測量坐標(biāo)測量第三節(jié)第三節(jié) 衛(wèi)星定位技術(shù)衛(wèi)星定位技術(shù)GNSS2021-10-24第三節(jié)第三節(jié) 衛(wèi)星定位技術(shù)衛(wèi)星定位技術(shù)GNSS表5-6 S82T接收機(jī)靜態(tài)相對測量操

59、作工作程序操 作 步 驟開、關(guān)機(jī) 按住ON/OFF響1聲=開機(jī)。按住ON/OFF響3聲=關(guān)機(jī)切換動態(tài)/靜態(tài)/藍(lán)牙初始化開機(jī)，剛開機(jī)的主機(jī)需要等一段時間，使接收機(jī)完成初始化過程，再進(jìn)行操作。切換動態(tài)：長按ON/OFF，響3聲，再響1聲，松開ON/OFF，再開機(jī)=動態(tài)。切換靜態(tài)：長按ON/OFF，響3聲，再響2聲，松開ON/OFF，再開機(jī)=靜態(tài)。注：若基準(zhǔn)站無法使用。用移動站作基準(zhǔn)站的方法，開機(jī)長按ON/OFF響7聲后（此時為關(guān)機(jī)狀態(tài)）再開機(jī)，即可把移動站調(diào)為基準(zhǔn)站（此時不加小天線）。2021-10-24第三節(jié)第三節(jié) 衛(wèi)星定位技術(shù)衛(wèi)星定位技術(shù)GNSS表5-6 S82T接收機(jī)靜態(tài)相對測量操作（續(xù)1）

60、工作程序操 作 步 驟靜態(tài)觀測切換為靜態(tài)，關(guān)機(jī)。安置儀器=對中、整平，量取天線高，開機(jī)。在記錄表中記錄點(diǎn)名、開機(jī)時間、天線高。到計劃關(guān)機(jī)時間，關(guān)機(jī)。在記錄表中記錄關(guān)機(jī)時間。傳輸數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)處理。數(shù)據(jù)傳輸傳輸數(shù)據(jù)前，需確定電腦是否安裝USB驅(qū)動，可在南方Gps數(shù)據(jù)處理軟件里找9600USB、9800USB驅(qū)動程序并安裝，之后才可進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。連接傳輸線，一端接收機(jī)（9針口），另一端計算機(jī)（COM口或USB口）。打開接收機(jī)。啟動傳輸軟件（如南方Gps數(shù)據(jù)處理軟件），工具南方接收機(jī)數(shù)據(jù)下載連接在U盤中復(fù)制觀測數(shù)據(jù)至工作文件夾。2021-10-24第三節(jié)第三節(jié) 衛(wèi)星定位技術(shù)衛(wèi)星定位技術(shù)GNSS表5-6