GPS在控制測量中的作用

1、第第2020講講 GPS GPS在控制測量在控制測量中的作用中的作用 控控制制測測量量第第六六章章 學(xué)時：學(xué)時：2 2學(xué)時學(xué)時 主講：徐克科主講：徐克科 測量學(xué)測量學(xué) 基礎(chǔ)基礎(chǔ) 1 本講主要內(nèi)容本講主要內(nèi)容 第六章第六章 控制測量控制測量 ? 6.6 GPS在控制測量中的應(yīng)用在控制測量中的應(yīng)用 控控制制測測量量第第六六章章測量學(xué)測量學(xué) 基礎(chǔ)基礎(chǔ) 2 6.6 GPS 6.6 GPS在控制測量中的應(yīng)用在控制測量中的應(yīng)用 一一.GPS.GPS概述概述 全球定位系統(tǒng)全球定位系統(tǒng)(GPS-Global Positioning System)(GPS-Global Positioning System)是

2、利用是利用人造衛(wèi)星進(jìn)行地面定位的系統(tǒng)，是美國軍方于人造衛(wèi)星進(jìn)行地面定位的系統(tǒng)，是美國軍方于19941994年建立的第年建立的第二代衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。二代衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。 控控制制測測量量第第六六章章 類似的系統(tǒng)：類似的系統(tǒng)： 俄羅斯的俄羅斯的GLONASSGLONASS(Global Navigation satellite (Global Navigation satellite systemsystem）；）； 歐空局的歐空局的GalileoGalileo（伽利略定位系統(tǒng)），我國參與建設(shè)；（伽利略定位系統(tǒng)），我國參與建設(shè)； 我國的我國的北斗北斗定位系統(tǒng)等。定位系統(tǒng)等。 測量學(xué)測量學(xué) 基礎(chǔ)基礎(chǔ) 3

3、 6.6 GPS 6.6 GPS在控制測量中的應(yīng)用在控制測量中的應(yīng)用 GPS的的優(yōu)點優(yōu)點： ? 速度快、精度高；速度快、精度高；(1? ?10-6 1? ?10-8) 控控制制測測量量第第六六章章? 全天候作業(yè)：全天候作業(yè)： ? 不需要點間通視；不需要點間通視； ? 能同時獲得點的三維坐標(biāo)；能同時獲得點的三維坐標(biāo)； ? 觀測時間短，儀器操作簡單。觀測時間短，儀器操作簡單。 測量學(xué)測量學(xué) 基礎(chǔ)基礎(chǔ) 4 6.6 GPS 6.6 GPS在控制測量中的應(yīng)用在控制測量中的應(yīng)用 二二.GPS.GPS系統(tǒng)的組成系統(tǒng)的組成 空空 間間 部部 分分 24 顆導(dǎo)航衛(wèi)星 控控制制測測量量第第六六章章用用 戶戶 設(shè)設(shè)

4、 備備 部部 分分 接接 受受 衛(wèi)衛(wèi) 星星 信信 號號 控控 制制 部部 分分 1 個個 主主 控控 站站 3 個個 注注 入入 站站 5 個個 監(jiān)監(jiān) 控控 站站 測量學(xué)測量學(xué) 基礎(chǔ)基礎(chǔ) 5 6.6 GPS 6.6 GPS在控制測量中的應(yīng)用在控制測量中的應(yīng)用 1 1、空間星座部分、空間星座部分 由由2424（21+321+3）顆衛(wèi)星組）顆衛(wèi)星組成，分布在六個軌道面內(nèi)，成，分布在六個軌道面內(nèi)，每個軌道面上有四顆衛(wèi)星。每個軌道面上有四顆衛(wèi)星。 作用：作用： （）接收、存儲和處理地（）接收、存儲和處理地面監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)射來的面監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)射來的 導(dǎo)航電導(dǎo)航電文文及其它有關(guān)信息；及其它有關(guān)信息； （）向用戶

5、連續(xù)不斷的發(fā)（）向用戶連續(xù)不斷的發(fā)送導(dǎo)航與定位信息，并提供送導(dǎo)航與定位信息，并提供時間標(biāo)準(zhǔn)、衛(wèi)星本身的空間時間標(biāo)準(zhǔn)、衛(wèi)星本身的空間實時位置；實時位置； （）接收并執(zhí)行地面監(jiān)控（）接收并執(zhí)行地面監(jiān)控6 系統(tǒng)發(fā)送的控制指令。系統(tǒng)發(fā)送的控制指令。 控控制制測測量量第第六六章章測量學(xué)測量學(xué) 基礎(chǔ)基礎(chǔ) 6.6 GPS 6.6 GPS在控制測量中的應(yīng)用在控制測量中的應(yīng)用 2 2、地面監(jiān)控部分、地面監(jiān)控部分 ?1個主控站個主控站:Colorado springs(科羅拉多科羅拉多.斯平士斯平士) ?3個注入站個注入站:Ascencion(阿森松群島阿森松群島)、 Diego Garcia(迭哥伽西亞迭哥伽西

6、亞)、kwajalein(卡瓦加蘭卡瓦加蘭)。 ?5 5個監(jiān)控站：個監(jiān)控站： 以上主控站、注入站及以上主控站、注入站及Hawaii(Hawaii(夏威夷夏威夷) )。 控控制制測測量量第第六六章章 Colorado springsColorado springs kwajaleinkwajalein HawaiiHawaii AscencionAscencion Diego GarciaDiego Garcia 測量學(xué)測量學(xué) 基礎(chǔ)基礎(chǔ) 7 6.6 GPS 6.6 GPS在控制測量中的應(yīng)用在控制測量中的應(yīng)用 2 2、地面監(jiān)控部分、地面監(jiān)控部分 控控制制測測量量第第六六章章監(jiān)控站 作用： 主控站

7、注入站 （）跟蹤和監(jiān)控在軌衛(wèi)星的運行狀態(tài)，監(jiān)測大氣折射，控制和預(yù)報收GPS衛(wèi)星的軌道； （）給衛(wèi)星注入導(dǎo)航電文； 測量學(xué)測量學(xué) （）調(diào)整衛(wèi)星的狀態(tài)，指揮啟用備用衛(wèi)星。 8 基礎(chǔ)基礎(chǔ) 6.6 GPS 6.6 GPS在控制測量中的應(yīng)用在控制測量中的應(yīng)用 3、用戶設(shè)備部分、用戶設(shè)備部分 作用： （）跟蹤接收GPS衛(wèi)星發(fā)射的信號并進(jìn)行處理，以便測量出GPS信號從衛(wèi)星到接收天線的傳播時間； （）解釋導(dǎo)航電文，實時的計算出測站的三維位置，甚至三維速度和時間； 控控制制測測量量第第六六章章 測量學(xué)測量學(xué) 基礎(chǔ)基礎(chǔ) 9 6.6 GPS 6.6 GPS在控制測量中的應(yīng)用在控制測量中的應(yīng)用 控控制制測測量量第第六

8、六章章測量學(xué)測量學(xué) 10 手持型手持型GPS機機 車載型車載型GPS機機 基礎(chǔ)基礎(chǔ) 6.6 GPS 6.6 GPS在控制測量中的應(yīng)用在控制測量中的應(yīng)用 控控制制測測量量第第六六章章雙頻機雙頻機 測量學(xué)測量學(xué) 11 單頻機單頻機 基礎(chǔ)基礎(chǔ) 6.6 GPS 6.6 GPS在控制測量中的應(yīng)用在控制測量中的應(yīng)用 三部分之間的工作關(guān)系三部分之間的工作關(guān)系 控控制制測測量量第第六六章章測量學(xué)測量學(xué) 基礎(chǔ)基礎(chǔ) 12 6.6 GPS 6.6 GPS在控制測量中的應(yīng)用在控制測量中的應(yīng)用 三. GPS定位原理 測距碼偽距測量原理：測距碼偽距測量原理： 偽距： 控控制制測測量量（x,y,z) x,y,z) ?c?t

9、 ? ?1? ?2?cva?cvb式中： 改正后的距離 第第六六章章 1電離層延遲 2對流層延遲 va衛(wèi)星鐘鐘差 13 A （x xA A,y,yA A,z,zA A) ) 測量學(xué)測量學(xué) 基礎(chǔ)基礎(chǔ) vb接收機鐘鐘差 6.6 GPS 6.6 GPS在控制測量中的應(yīng)用在控制測量中的應(yīng)用 ?(X1?XA)?(Y1?YA)?(Z1?ZA)222? ?1? ?2?cva?cvb?(X1?XA)?(Y1?YA)?(Z1?ZA)? ?1? ?2?cva?cvb?(X2?XA)?(Y2?YA)?(Z2?ZA)? ?1? ?2?cva?cvb?(X3?XA)?(Y3?YA)?(Z3?ZA)22222222222

10、2 控控制制測測量量第第六六章章? ?1? ?2?cva?cvb?(X4?XA)?(Y4?YA)?(Z4?ZA)測量學(xué)測量學(xué) 基礎(chǔ)基礎(chǔ) 14 6.6 GPS 6.6 GPS在控制測量中的應(yīng)用在控制測量中的應(yīng)用 三三. GPS. GPS定位原理定位原理 （x,y,z) x,y,z) 因此，因此，GPS定位至少定位至少 觀測到觀測到4顆顆定位衛(wèi)星。定位衛(wèi)星。 控控制制測測量量第第六六章章GPS的定位原理： 距離的hou方交會 A （x xA A,y,yA A,z,zA A) ) 測量學(xué)測量學(xué) 基礎(chǔ)基礎(chǔ) 15 6.6 GPS 6.6 GPS在控制測量中的應(yīng)用在控制測量中的應(yīng)用 控控制制測測量量第第六

11、六章章測量學(xué)測量學(xué) 基礎(chǔ)基礎(chǔ) 16 6.6 GPS 6.6 GPS在控制測量中的應(yīng)用在控制測量中的應(yīng)用 四四. .絕對定位和相對定位絕對定位和相對定位 定位定位 精精 度度 ： 5 10 mm 1ppm 控控制制測測量量第第六六章章同時觀測到相同的同時觀測到相同的4顆或顆或以上以上的衛(wèi)星。的衛(wèi)星。 A B 測量學(xué)測量學(xué) 基礎(chǔ)基礎(chǔ) 17 控控制制測測量量第第六六章章測量學(xué)測量學(xué) 基礎(chǔ)基礎(chǔ) 18 6.6 GPS 6.6 GPS在控制測量中的應(yīng)用在控制測量中的應(yīng)用 五GPS定位網(wǎng)的測設(shè)方案 1、同步網(wǎng)測設(shè)方案、同步網(wǎng)測設(shè)方案 臺、臺和臺等臺、臺和臺等 控控制制測測量量第第六六章章測量學(xué)測量學(xué) 基礎(chǔ)基

12、礎(chǔ) 19 6.6 GPS 6.6 GPS在控制測量中的應(yīng)用在控制測量中的應(yīng)用 2、異步網(wǎng)測設(shè)方案 （1 1）點連式）點連式 （2 2）線連式）線連式 控控制制測測量量第第六六章章（3 3）混連式）混連式 測量學(xué)測量學(xué) 基礎(chǔ)基礎(chǔ) 20 6.6 GPS 6.6 GPS在控制測量中的應(yīng)用在控制測量中的應(yīng)用 六、應(yīng)用GPS的優(yōu)越性 （）不要求測站點間通視，給測量工作帶來極大方便； 控控制制測測量量第第六六章章（）控制網(wǎng)幾何圖形已不是決定測量精度的重要因素；（）不受時間、天氣條件的限制，全天候觀測； （）自動化程度高，工作效率高； A B （）降低成本； （）精度高。 測量學(xué)測量學(xué) 基礎(chǔ)基礎(chǔ) 21 6.

13、6 GPS 6.6 GPS在控制測量中的應(yīng)用在控制測量中的應(yīng)用 六、GPS的不足 必須能觀測到有效地衛(wèi)星信號。 高度角應(yīng)大于高度角應(yīng)大于 控控制制測測量量第第六六章章測量學(xué)測量學(xué) 基礎(chǔ)基礎(chǔ) 22 6.6 GPS 6.6 GPS在控制測量中的應(yīng)用在控制測量中的應(yīng)用 七GPS定位網(wǎng)的布測 、外業(yè) （1）踏勘 （2）選點 （3）埋石 (4）數(shù)據(jù)采集 控控制制測測量量第第六六章章測量學(xué)測量學(xué) 基礎(chǔ)基礎(chǔ) 23 6.6 GPS 6.6 GPS在控制測量中的應(yīng)用在控制測量中的應(yīng)用 、布網(wǎng)的原則 （1）GPS網(wǎng)的布設(shè)應(yīng)視其目的、作業(yè)時衛(wèi)星狀況、 控控制制測測量量第第六六章章預(yù)期達(dá)到的精度、成果的可靠性以及工作

14、效率而定，按照優(yōu)化設(shè)計原則設(shè)計； （2）與點之間雖不要求通視，但應(yīng)有利于按常規(guī)測量加密控制網(wǎng)； （3）GPS網(wǎng)點應(yīng)利用已有水準(zhǔn)點聯(lián)測高程； 24 測量學(xué)測量學(xué) 基礎(chǔ)基礎(chǔ) 6.6 GPS 6.6 GPS在控制測量中的應(yīng)用在控制測量中的應(yīng)用 3 3、野外選點的基本要求、野外選點的基本要求 （1 1）點位應(yīng)選在容易安置接收設(shè)備和方便操作的地方，且視）點位應(yīng)選在容易安置接收設(shè)備和方便操作的地方，且視野開闊，視場內(nèi)障礙物的高度角應(yīng)大于度；野開闊，視場內(nèi)障礙物的高度角應(yīng)大于度； （2 2）點位應(yīng)選在遠(yuǎn)離大功率無線電發(fā)射源，以避免周圍磁場）點位應(yīng)選在遠(yuǎn)離大功率無線電發(fā)射源，以避免周圍磁場對對GPSGPS衛(wèi)星

15、信號的干擾；衛(wèi)星信號的干擾； （3 3）點位附近不應(yīng)有強干擾）點位附近不應(yīng)有強干擾GPSGPS衛(wèi)星信號的接收物體，盡量衛(wèi)星信號的接收物體，盡量避免大面積的水域，以減少多路徑誤差的影響；避免大面積的水域，以減少多路徑誤差的影響； （4 4）點位應(yīng)選在交通方便的地方，有利于用其他方法聯(lián)測；）點位應(yīng)選在交通方便的地方，有利于用其他方法聯(lián)測； （5 5）地面基礎(chǔ)穩(wěn)定，有利于點位保存。）地面基礎(chǔ)穩(wěn)定，有利于點位保存。 測量學(xué)測量學(xué) 基礎(chǔ)基礎(chǔ) 控控制制測測量量第第六六章章25 6.6 GPS 6.6 GPS在控制測量中的應(yīng)用在控制測量中的應(yīng)用 八八GPS定位網(wǎng)的布測形式定位網(wǎng)的布測形式 1 1、三角形網(wǎng)、

16、三角形網(wǎng) 優(yōu)點：優(yōu)點： 圖形幾何結(jié)構(gòu)強，具有較圖形幾何結(jié)構(gòu)強，具有較多的檢核條件，平差后網(wǎng)中相多的檢核條件，平差后網(wǎng)中相鄰點間基線向量的精度比較均鄰點間基線向量的精度比較均勻。勻。 缺點：缺點： 觀測工作量大。觀測工作量大。 一般只有在網(wǎng)的精度和可一般只有在網(wǎng)的精度和可靠性要求比較高時，才單獨采靠性要求比較高時，才單獨采用這種圖形。用這種圖形。 26 測量學(xué)測量學(xué) 基礎(chǔ)基礎(chǔ) 控控制制測測量量第第六六章章 6.6 GPS 6.6 GPS在控制測量中的應(yīng)用在控制測量中的應(yīng)用 2 2、環(huán)形網(wǎng)、環(huán)形網(wǎng) 優(yōu)點：優(yōu)點： 觀測工作量較小，且具有較好觀測工作量較小，且具有較好的自檢性和可靠性的自檢性和可靠性。

17、 缺點：缺點： 非直接觀測基線邊非直接觀測基線邊( (或間接邊或間接邊) )精精度較直接觀測邊低，相鄰點間的基度較直接觀測邊低，相鄰點間的基 控控制制測測量量第第六六章章 線精度分布不均勻。線精度分布不均勻。 是大地測量和精密工程測量中是大地測量和精密工程測量中普遍采用的圖形，通常采用上述兩普遍采用的圖形，通常采用上述兩測量學(xué)測量學(xué) 種圖形的混合圖形。種圖形的混合圖形。 27 基礎(chǔ)基礎(chǔ) 6.6 GPS 6.6 GPS在控制測量中的應(yīng)用在控制測量中的應(yīng)用 3 3、星形網(wǎng)、星形網(wǎng) 優(yōu)點：優(yōu)點： 觀測中只需要兩臺觀測中只需要兩臺GPSGPS接收接收機，作業(yè)簡單。機，作業(yè)簡單。 缺點：缺點： 幾何圖形簡單，檢驗和發(fā)現(xiàn)幾何圖形簡單，檢驗和發(fā)現(xiàn) 控控制制測測量量第第六六章章 粗差能力差。粗差能力差。 廣泛用于工程測量、邊界測廣泛用于工程測量、邊界測量、地籍測量和碎部測量等。量、地籍測量和碎部測量等。 測量學(xué)測量學(xué) 基礎(chǔ)基礎(chǔ) 28 6.6 GPS 6.6 GPS在控制測量中的應(yīng)用在控制測量中的應(yīng)用 九九GPS接收機接收機 ? 性價比高：價格比國內(nèi)同類產(chǎn)品 ? 性能極佳：防水耐低溫 ? 體積小：僅重800克 ? 數(shù)據(jù)存儲：存儲量大，內(nèi)存可靠，永不丟失數(shù)據(jù) 控控制制測測量量第第六六章章 ? 質(zhì)量可靠：基于國內(nèi)首臺靜態(tài)測量GPS NGS-200 29 ? 擴展性好：傻瓜機可傻可