GPS在大地測量中的運(yùn)用課件

GPS在大地測量中的運(yùn)用GPS衛(wèi)星定位原來分析GPS衛(wèi)星定位基本原理:衛(wèi)星不間斷地發(fā)送自身的星歷參數(shù)和時(shí)間信息，用戶接收到這些信息后，經(jīng)過計(jì)算求出接收機(jī)的三維位置，三維方向以及運(yùn)動速度和時(shí)間信息。實(shí)際上是將衛(wèi)星作為動態(tài)空間已知點(diǎn)，利用距離交會的原理確定接收機(jī)的三維位置。GPS定位的各種常用的觀測量:1)L1載波相位觀測值2)L2載波相位觀測值3)調(diào)制在L1上的C/A-code偽距4)調(diào)制在L2上的P-code偽距5)Dopple觀測值GPS衛(wèi)星定位分類知多少GPS定位的分類：1)按定位方式，GPS定位分為單點(diǎn)定位和相對定位（差分定位）。單點(diǎn)定位就是根據(jù)一臺接收機(jī)的觀測數(shù)據(jù)來確定接收機(jī)位置的方式，它只能采用偽距觀測量，可用于車船等的概略導(dǎo)航定位。相對定位（差分定位）是根據(jù)兩臺以上接收機(jī)的觀測數(shù)據(jù)來確定觀測點(diǎn)之間的相對位置的方法，它既可采用偽距觀測量也可采用相位觀測量，大地測量或工程測量均應(yīng)采用相位觀測值進(jìn)行相對定位。2)按接收機(jī)的運(yùn)動狀態(tài)，可分為動態(tài)定位、靜態(tài)定位。在定位觀測時(shí)，若接收機(jī)相對于地球表面運(yùn)動，則稱為動態(tài)定位；在定位觀測時(shí)，若接收機(jī)相對于地球表面靜止，則稱為靜態(tài)定位。GPS定位A級網(wǎng)絡(luò)建成作為大地測量的科研任務(wù)是研究地球的形狀及其隨時(shí)間的變化，因此建立全球覆蓋的坐標(biāo)系統(tǒng)之一的高精度大地控制網(wǎng)是大地測量工作者多年來一直夢寐以求的。直到空間技術(shù)和射電天文技術(shù)高度發(fā)達(dá)，才得以建立跨洲際的全球大地網(wǎng)，但由于VLBI、SLR技術(shù)的設(shè)備昂貴且非常笨重，因此在全球也只有少數(shù)高精度大地點(diǎn)，直到GPS技術(shù)逐步完善的今天才使全球覆蓋的高精度GPS網(wǎng)得以實(shí)現(xiàn)，從而建立起了高精度的（在1~2cm）全球統(tǒng)一的動態(tài)坐標(biāo)框架，為大地測量的科學(xué)研究及相關(guān)地學(xué)研究打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。1991在全球范圍內(nèi)建立一個(gè)IGS（國際GPS地球動力學(xué)服務(wù)）觀測網(wǎng)，并于1992年6-9月間實(shí)施了第一期會戰(zhàn)聯(lián)測，我國多家單位合作，在全國范圍內(nèi)組織了一次盛況空前“中國’92GPS會戰(zhàn)”，目的是在全國范圍內(nèi)確定精確的地心坐標(biāo)，建立起我國新一代的地心參考框架及其與國家坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換參數(shù)；以優(yōu)于10-8量級的相對精度確定站間基線向量，布設(shè)成國家A級網(wǎng)，作為國家高精度衛(wèi)星大地網(wǎng)的骨架，并奠定地殼運(yùn)動及地球動力學(xué)研究的基礎(chǔ)。建成后的國家A級網(wǎng)共由28個(gè)點(diǎn)組成，經(jīng)過精細(xì)的數(shù)據(jù)處理，平差后在ITRF91地心參考框架中的點(diǎn)位精度優(yōu)于0.1m，邊長相對精度一般優(yōu)于1×10-8,隨后在1993年和1995年又兩次對A級網(wǎng)點(diǎn)進(jìn)行了GPS復(fù)測，其點(diǎn)位精度已提高到厘米級，邊長相對精度達(dá)3×10-9.GPS定位B級網(wǎng)絡(luò)建成做為我國高精度坐標(biāo)框架的補(bǔ)充以及為滿足國家建設(shè)的需要，在國家A級網(wǎng)的基礎(chǔ)上建立了國家B級網(wǎng)（又稱國家高精度GPS網(wǎng)）。布測工作從1991年開始，經(jīng)過5年努力完成外業(yè)工作，內(nèi)業(yè)計(jì)算已基本完成，不日將公布使用。全網(wǎng)基本均勻布點(diǎn)，覆蓋全國，共布測818個(gè)點(diǎn)左右，總獨(dú)立基線數(shù)2200多條，平均邊長在我國東部地區(qū)為50km，中部地區(qū)為100km，西部地區(qū)為150km，經(jīng)整體平差后，點(diǎn)位地心坐標(biāo)精度達(dá)±0.1m，GPS基線邊長相對中誤差可達(dá)2.0×10-8,高程分量相對中誤差為3.0×10-8。新布成的國家A、B級網(wǎng)已成為我國現(xiàn)代大地測量和基礎(chǔ)測繪的基本框架，將在國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中發(fā)揮越來越重要的作用。國家A、B級網(wǎng)以其特有的高精度把我國傳統(tǒng)天文大地網(wǎng)進(jìn)行了全面改善和加強(qiáng)，從而克服了傳統(tǒng)天文大地網(wǎng)的精度不均勻，系統(tǒng)誤差較大等傳統(tǒng)測量手段不可避免的缺點(diǎn)。通過求定A、B級GPS網(wǎng)與天文大地網(wǎng)之間的轉(zhuǎn)換參數(shù)，建立起了地心參考框架和我國國家坐標(biāo)的數(shù)學(xué)轉(zhuǎn)換關(guān)系，從而使國家大地點(diǎn)的服務(wù)應(yīng)用領(lǐng)域更寬廣。利用A、B級GPS網(wǎng)的高精度三維大地坐標(biāo)，并結(jié)合高精度水準(zhǔn)聯(lián)測，從而大大提高了確定我國大地水準(zhǔn)面的精度，特別是克服我國西部大地水準(zhǔn)面存在較大系統(tǒng)誤差的缺陷。GPS定位區(qū)域性控制網(wǎng)所謂區(qū)域GPS網(wǎng)是指國家C、D、E級GPS網(wǎng)或?qū)楣こ添?xiàng)目布測的工程GPS網(wǎng)。這類網(wǎng)的的特點(diǎn)是控制區(qū)域有限（或一個(gè)市或一個(gè)地區(qū)），邊長短（一般從幾百米到20km），觀測時(shí)間短（從快速靜態(tài)定位的幾分鐘至一兩個(gè)小時(shí)）。由于GPS定位的高精度、快速度、省費(fèi)用等優(yōu)點(diǎn)，建立區(qū)域大地控制網(wǎng)的手段我國已基本被GPS技術(shù)所取代。就其作用而言分為建立新的地面控制網(wǎng)；檢核和改善已有地面網(wǎng)；對已有的地面網(wǎng)進(jìn)行加密；擬合區(qū)域大地水準(zhǔn)面。改善已有GPS地面控制網(wǎng)絡(luò)對于現(xiàn)有的地面控制網(wǎng)由于經(jīng)典觀測手段的限制，精度指標(biāo)和點(diǎn)位分布都不能滿足國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要，但是考慮到歷史的繼承性，最經(jīng)濟(jì)、有效的方法就是利用高精度GPS技術(shù)對原有老網(wǎng)進(jìn)行全面發(fā)行合理布設(shè)GPS網(wǎng)點(diǎn)，并晝與老網(wǎng)重合，再把GPS數(shù)據(jù)和經(jīng)典控制網(wǎng)一并聯(lián)合平差處理，從而達(dá)到對老的檢核和改善的目的。對GPS定位控制網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行加密對于已有的地面控制網(wǎng)，除了本身點(diǎn)位密度不夠以外，人為的破壞也相當(dāng)嚴(yán)重，為了滿足基本建設(shè)的急需，采用GPS技術(shù)對重點(diǎn)地區(qū)進(jìn)行控制點(diǎn)加密是一種行之有效的手段。布設(shè)加密網(wǎng)時(shí)要盡量和本區(qū)域的高等級控制點(diǎn)重合，以便較好地把新網(wǎng)同老網(wǎng)匹配好，從而避免控制點(diǎn)誤差的傳遞。GPS定位擬合區(qū)域大地水準(zhǔn)面GPS技術(shù)用于建立大地控制網(wǎng)，在確定平面位置的同時(shí)，能夠以很高的精度確定控制點(diǎn)間的相對大地高差，如何充分利用這種高差信息是近幾年許多學(xué)者熱烈討論的一個(gè)話題。由于地形圖測繪和工程建設(shè)者依據(jù)水準(zhǔn)高程，因此