第二講 GNSS測量概述課件

GNSS測量第二講GNSS測量概述第一節(jié)概述什么是GNSSGNSS定位GNSS誤差源GPS的發(fā)展簡史1991年，在海灣戰(zhàn)爭中，GPS首次大規(guī)模用于實戰(zhàn)。1995年7月17日，GPS達(dá)到FOC–

完全運行能力（FullOperationalCapability）。1999年1月25日，美國副總統(tǒng)戈爾宣布，將斥資40億美圓，進(jìn)行GPS現(xiàn)代化。1999年8月21/22日子夜，GPS發(fā)生GPS周結(jié)束翻轉(zhuǎn)問題。2000年1月1日，Y2K問題。2000年5月1日，美國總統(tǒng)克林頓宣布，GPS停止實施SA。GNSS(GlobalNavigationSatelliteSystem)是全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)的英文縮寫，它是所有全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)及其增強系統(tǒng)的集合名詞，是利用全球的所有導(dǎo)航衛(wèi)星所建立的覆蓋全球的全天侯無線電導(dǎo)航系統(tǒng)。一、GNSSGNSSGPS??軍事測繪林業(yè)農(nóng)業(yè)地質(zhì)電力水利交通環(huán)保氣象地震石油通訊海洋城建科研院所院校醫(yī)療消防國土

GNSS的應(yīng)用行業(yè)應(yīng)用實例繪制道路圖

地面運輸

農(nóng)業(yè)

GNSS接收機

OEM板卡Trimble（美國天寶）天寶

Leica（瑞士萊卡）

NovAtelMagellan(美國麥哲倫）AshtechTOPCON（日本拓普康）

Javad

國外品牌國內(nèi)外GNSS產(chǎn)品

國內(nèi)品牌華測

南方中海達(dá)易測（合眾思壯）

光譜中緯博飛蘇光GNSS測繪產(chǎn)品制造商美國天寶集團（兼并了德國蔡司、瑞典捷創(chuàng)力，日本尼康測量部）海克斯康集團（加拿大諾瓦泰與瑞士徠卡）日本東芝集團（日本拓普康、索佳、美國加瓦特）美國麥哲倫（兼并了美國阿士泰克和法國塞色爾）上海華測導(dǎo)航技術(shù)有限公司廣州南方測繪儀器有限公司廣州中海達(dá)導(dǎo)航有限公司

功能多、用途廣測站間無需通視定位精度高觀測時間短提供三維坐標(biāo)操作簡便全天候作業(yè)

全球性，全天候，高精度，保密性

GNSS的特點P=正確位置P防電子欺騙技術(shù)(AS)選擇性服務(wù)政策(SA)*SA技術(shù)已經(jīng)于2000年5月取消理論上利用C/A碼可獲取10-30m的定位精度30m100mGNSS構(gòu)成CompassGPSGalileoGLONASS衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)衛(wèi)星數(shù)量定位精度系統(tǒng)進(jìn)展研制國家GPS系統(tǒng)24顆5米1994年，GPS衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)己布設(shè)完成?，F(xiàn)在正研制第二代GPS系統(tǒng)。美國北斗系統(tǒng)35顆10米2011年7月27日，成功發(fā)射第九顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星，計劃于2020年覆蓋全球。中國格洛納斯(GLONASS)系統(tǒng)24顆10～15米目前該系統(tǒng)在軌衛(wèi)星總數(shù)為26顆，其中20顆正常工作，4顆正接受技術(shù)維護，另有2顆處于“預(yù)備役”狀態(tài)。俄羅斯伽利略系統(tǒng)30顆小于1米1999年歐盟公布了“伽利略”計劃，現(xiàn)在“伽利略”系統(tǒng)正在建設(shè)中。歐盟第二講GNSS測量概述北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)2000年10月31日，中國在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心用“長征三號甲”運載火箭，成功將第一顆北斗導(dǎo)航試驗衛(wèi)星送入太空。第二講GNSS測量概述2000年10月31日140E2000年12月21日80E2003年5月25日110.5E建成北斗衛(wèi)星導(dǎo)航試驗系統(tǒng)一、系統(tǒng)建設(shè)發(fā)展路線北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)按照三步走的總體規(guī)劃分步實施：第一步，1994年啟動北斗衛(wèi)星導(dǎo)航試驗系統(tǒng)建設(shè)，2000年形成區(qū)域有源服務(wù)能力；第二步，2004年啟動北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)建設(shè)，2012年形成區(qū)域無源服務(wù)能力；第三步，2020年北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)形成全球無源服務(wù)能力。GNSS未來發(fā)展趨勢向多系統(tǒng)組合式導(dǎo)航方向發(fā)展與慣性導(dǎo)航、無線電導(dǎo)航技術(shù)相結(jié)合向差分導(dǎo)航方向發(fā)展2020年GPS36顆GLONASS30顆北斗35顆GALILEO30顆

世界四大衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的競爭，說到底是人才的競爭。世界上衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)人才十分稀缺，頂尖人才更是寶貴的戰(zhàn)略資源。地物地貌數(shù)學(xué)法則地物地貌GNSS測量原理杭州北緯30°25′53″東經(jīng)120°14′88″如何確定空間點的位置?坐標(biāo)?。。?yīng)用實例1.1954年北京坐標(biāo)系（BJ54舊）2.1980年國家大地坐標(biāo)系（GDZ80）

3.新1954年北京坐標(biāo)系（BJ54新）4.國家2000坐標(biāo)系（CGCS2000）我國的大地坐標(biāo)系

中華人民共和國大地原點位于陜西省涇陽縣永樂鎮(zhèn)，是1980年國家大地坐標(biāo)系起算點。平面基準(zhǔn)大地原點世界大地坐標(biāo)系WGS-84坐標(biāo)系原點：地球質(zhì)心GNSS所采用的坐標(biāo)系。坐標(biāo)系統(tǒng)之間的轉(zhuǎn)換

七參數(shù)法----需要三個點在兩個坐標(biāo)系中的坐標(biāo)四參數(shù)法----需要兩個點在兩個坐標(biāo)系中的坐標(biāo)點校正參數(shù)計算GNSS測量的高程系統(tǒng)國家高程基準(zhǔn)（常用）：1956黃海高程系統(tǒng)水準(zhǔn)原點高程為72.289m；1985國家高程基準(zhǔn)水準(zhǔn)原點高程為72.260m；驗潮室

中國85黃海高程系統(tǒng)

示意圖國家水準(zhǔn)原點位于青島觀象山

高程不等于零

高程轉(zhuǎn)換

距離測定原理XllVlXllllXllVlXllllllllVVVllVlllXlX距離測定原理XllVlXllllVll距離測定原理XllVlXllllllllVVVllVlllXlX距離=傳播時間x光速距離測定原理我們必定在以R1為半徑的球面的某個點上R1

點位測定原理2個球面相交成一個圓弧點位被限制在一曲線上R1R2點位測定原理3個球面相交成一個點3個距離段可以確定緯度，經(jīng)度，和高程點的空間位置被確定R1R2R3點位測定原理x,y,z,

tGNSS的定位空間距離后方交會

點位測定

精度10-30m單機定位用于導(dǎo)航，其定位精度大約在10到30m左右GNSS誤差源48GNSS誤差來源-多徑49遮擋物遮擋物多經(jīng),信號遮擋(大樓,山,樹葉等)GNSS誤差來源-遮擋50地球大氣固體障礙物金屬電磁場GNSS誤差來源-干擾51

多路徑效應(yīng)

削弱多路徑效應(yīng)的方法1）選擇合適的站址

天線安置盡量避開強反射物（如水面、山坡、高層建筑物等）2）選擇合適的GNSS接收機及天線選用防多路徑效應(yīng)的天線（如扼流圈天線等）改進(jìn)接收機的軟、硬件（如MET60%、MEDLL90%等）3）適當(dāng)延長觀測時間

可視為一種周期性誤差，其周期一般為數(shù)分鐘至數(shù)十分鐘。

GNSS需要良好的對天通視

接收天線的觀測視野中不應(yīng)該存在障礙物GNSS定位技術(shù)的缺點跟上時代步伐，享受GNSS休閑測量

還不如這樣測呢

?。?！找控制點？？？第二節(jié)GNSS靜態(tài)測量靜態(tài)測量加密控制點已知點A已知點B控制點加密點GPS靜態(tài)測量作業(yè)步驟GPS控制網(wǎng)的技術(shù)設(shè)計GPS控制網(wǎng)網(wǎng)形設(shè)計踏勘選點，修改網(wǎng)形，設(shè)置點位標(biāo)志編制作業(yè)進(jìn)度計劃，進(jìn)行星歷預(yù)報外業(yè)觀測概算和觀測質(zhì)量檢核正式計算，基線解算、網(wǎng)平差、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換及高程擬合成果報告的編制和資料驗收GNSS網(wǎng)的設(shè)計目標(biāo)質(zhì)量精度觀測值間相互符合的程度觀測值與已知值間符合的程度可靠性發(fā)現(xiàn)粗差的能力抵御粗差的能力效率費用網(wǎng)設(shè)計的優(yōu)劣質(zhì)量效率費用可靠性精度精度

質(zhì)量我國GNSS測量規(guī)范所規(guī)定的網(wǎng)的等級611.控制網(wǎng)的應(yīng)用范圍2.分級布網(wǎng)

大城市可分3級,中小城市可分2級3.GPS測量的精度標(biāo)準(zhǔn)

4.坐標(biāo)系統(tǒng)與起算數(shù)據(jù)

橢球參數(shù),中央子午線,縱橫坐標(biāo)加常數(shù),投影面高程,起算點的坐標(biāo)及其精度5.GPS高程6.選點原則和點位標(biāo)志級別a(mm)b平均距離(km)AA≤3≤0.011000A≤5≤0.1300

B≤8≤170

C≤10≤510~15D≤10≤105~10E≤10≤200.2~5連測部分水準(zhǔn)點(C、D、E級應(yīng)按四等水準(zhǔn)進(jìn)行連測)GPS控制網(wǎng)的技術(shù)設(shè)計各級測量基本技術(shù)要求規(guī)定AAABCDE衛(wèi)星截止高度角(?)101015151515同時觀測有效衛(wèi)星數(shù)≥4≥4≥4≥4≥4≥4觀測時段數(shù)≥10≥6≥4≥2≥1.6≥1.6時段長度min(靜態(tài))≥720≥540≥240≥60≥45≥40快速靜態(tài)(雙頻全波)≥15≥10≥10快速靜態(tài)(單頻)≥30≥20≥15采樣間隔s(靜態(tài))30303010~3010~3010~30采樣間隔s(快速靜態(tài))5~155~155~15GNSS測量的等級及其用途我國城市測量規(guī)程所規(guī)定的網(wǎng)的等級65各級GNSS測量的精度指標(biāo)相鄰點間基線長度標(biāo)準(zhǔn)差標(biāo)準(zhǔn)差，單位mm固定誤差，單位mm比例誤差，單位ppm相鄰點間的距離，單位mm66儀器的檢測與選用選擇最佳觀測時段

（1）各測站的觀測員應(yīng)按計劃規(guī)定的時間作業(yè)，確保同步觀