認識全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)-GNSS（工程測量）

工程測量課件認識GNSS認識GNSSGNSS全稱為“全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)”

（GlobalNavigationSatelliteSystem），是以人造衛(wèi)星作為導航臺的星級無線電導航系統(tǒng)，為全球陸、海、空、天的各類軍民載體提供全天候、高精度的位置、速度和時間信息。GNSS是泛指所有的衛(wèi)星導航系統(tǒng)，包括全球的、區(qū)域的和增強的，如美國的GPS、俄羅斯的Glonass、歐洲的Galileo、中國的北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)，以及相關的增強系統(tǒng)，還涵蓋在建和以后要建設的其他衛(wèi)星導航系統(tǒng)。認識GNSSGNSS系統(tǒng)包括空間部分（衛(wèi)星）、地面部分（跟蹤監(jiān)控站）和用戶部分（GNSS接收機）。GNSS衛(wèi)星定位的基本原理是空間后方交會。其測定空間距離的方式主要有偽距測量和載波相位測量。按定位模式不同，分為絕對定位和相對定位。按定位狀態(tài)不同，分為靜態(tài)定位和動態(tài)定位。按定位成果的時間不同，分為實時定位和事后定位。衛(wèi)星GNSS接收機監(jiān)控站認識GNSS絕對定位又稱為單點定位，是用一臺GNSS接收機進行定位的模式，用偽距測量或載波相位測量的方法確定接收機天線的絕對坐標。由于受衛(wèi)星星歷誤差、大氣延遲誤差等影響，定位精度為米級。一般用于飛機、船舶、車輛等交通工具的定位以及勘探作業(yè)等。認識GNSS相對定位又稱為差分定位，是在不同測站采用兩臺或兩臺以上GNSS接收機同步跟蹤相同的衛(wèi)星信號,以載波相位測量方法確定多臺接收機(多個測站點)的相對位置(三維坐標差)，稱為同步觀測。認識GNSS相對定位由于多臺接收機同步觀測相同的衛(wèi)星，因此接收機的鐘差、衛(wèi)星的鐘差、衛(wèi)星星歷誤差和大氣（電離層和對流層）對于電磁波的延遲效應幾乎是相同的。因此，解算各個測點的坐標時，可以消除或削弱上述各項誤差，從而達到較高的定位精度（±1～5mm），因而被廣泛應用于大地測量、工程測量、地形測量等方面。認識GNSS靜態(tài)定位是在GNSS定位過程中測站接收機天線的位置是相對固定的，用多臺接收機在不同的測站上進行相對定位的同步觀測。成果處理是在外業(yè)觀測結束以后，測量精度較高，一般用于控制測量。ACB認識GNSS實時動態(tài)定位將測站分為基準站和流動站，基準站上安置的接收機對所有可見衛(wèi)星進行連續(xù)觀測，并將觀測數(shù)據(jù)通過無線電傳送設備實時發(fā)送給流動站（用戶站）。流動站接收機將其接收的GNSS衛(wèi)星信號與基準站傳送來的數(shù)據(jù)進行差分計算，實時解算得到流動站的三維坐標。實時動態(tài)定位作業(yè)效率高，精度低于靜態(tài)定位，一般用于細部測量?；鶞收玖鲃诱菊J識GNSSCORS城市測量GNSS定位的應用中應設立固定的基準站，全天候進行連續(xù)不斷的衛(wèi)星觀測,并同時發(fā)射觀測成果的信號,稱為“連續(xù)運行基準”(continuously

operationreferencestation)簡稱CORS。城市中其他GNSS測量的接收機隨時可以與之進行同步觀測，而獲得可靠的相對定位成果。全城市由若干個CORS組成城市GNSS

-

CORS系統(tǒng),作為城市測量控制網(wǎng)。認識GNSSGNSS定位測量的特點全球性，全天候，高精度。與傳統(tǒng)測量相比，其優(yōu)點為：相鄰測站之間不必通視，布網(wǎng)靈活；定位精度高，差分距離相對誤差約為1~10ppm，點位誤差為毫米級；全天候觀測，不受天氣影響；觀測、記錄、計算高度自動化；工程測量課件

GNSS動態(tài)測量GNSS動態(tài)測量（GNSSRTK測量）GNSSRTK測量原理基準站上安置的接收機，對所有可見GNSS衛(wèi)星進行連續(xù)觀測，并將其觀測數(shù)據(jù)通過無線電傳輸設備（也稱數(shù)據(jù)鏈）實時地發(fā)送給用戶觀測站（流動站），流動站GNSS接收機在接收GNSS衛(wèi)星信號的同時，通過無線電接收設備接收基準站傳輸?shù)挠^測數(shù)據(jù)，然后根據(jù)相對定位原理，實時地解算并顯示流動站的三維坐標及其精度。定位精度可達1cm~2cm。RTK技術的關鍵在于數(shù)據(jù)處理技術和數(shù)據(jù)傳輸技術。GNSS動態(tài)測量（GNSSRTK測量）GNSSRTK測量系統(tǒng)的組成（1）基準站1、基準站GNSS接收機：能夠接收、發(fā)射基準站觀測的偽距和載波相位觀測值。2、基站電臺：將基準站觀測的偽距和載波相位觀測值發(fā)射出去。GNSS動態(tài)測量（GNSSRTK測量）GNSSRTK測量系統(tǒng)的組成（2）流動站1、流動站電臺：能夠接收基準站觀測的偽距和載波相位觀測值、基準站坐標。2、流動站GNSS接收機：能夠觀測偽距和載波相位觀測修值，接收基準站的坐標、偽距、載波相位觀測值，并能夠差分處理基準站和流動站載波相位觀測值。3、電子手簿：顯示參數(shù)、坐標、衛(wèi)星、精度、可以調(diào)整參數(shù)。GNSS動態(tài)測量（GNSSRTK測量）GNSSRTK放樣RTK施工測量作業(yè)模式按實現(xiàn)手段可分為兩大類：一類是以單基站廣播差分改正信息的常規(guī)RTK模式；另一類是以CORS（連續(xù)運行衛(wèi)星定位服務綜合系統(tǒng)）網(wǎng)絡RTK模式。GNSS動態(tài)測量（GNSSRTK測量）GNSSRTK放樣常規(guī)RTK系統(tǒng)主要由一個基準站、若干個流動站及數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)組成。常規(guī)RTK數(shù)據(jù)通訊通常采用無線電技術（常規(guī)電臺和GSM或GPRS/CDMA通訊）?；鶞收玖鲃诱綠NSS動態(tài)測量（GNSSRTK測量）GNSSRTK放樣放樣前對基準站位置的選擇必須嚴格，因為基準站接收機每次衛(wèi)星信號失鎖將會影響網(wǎng)絡內(nèi)所有流動站的正常工作?；鶞收究梢栽O置在已知控制點上，也可以為根據(jù)用戶需要自由設站。GNSS動態(tài)測量（GNSSRTK測量）基準站操作要求：（1）基準站點周圍應視野開闊，截止高度角應設為15o，上空無遮擋物；周圍無信號反射物（大面積水域、大型建筑物等），以減少多路徑干擾。并要盡量避開交通要道、過往行人的干擾。（2）對于使用電臺模式作RTK時，基準站應盡量設置于相對制高點上，以方便播發(fā)差分改正信號，增加電臺的作業(yè)半徑。GNSS動態(tài)測量（GNSSRTK測量）基準站操作要求：（3）基準站應避開強磁場（如微波塔、通信塔、雷達、磁鐵礦等大型電磁發(fā)射源）的干擾，應遠離200米外；另基準站要遠離高壓輸電線路、通訊線路50米外。（4）RTK定位的數(shù)據(jù)處理主要是基準站和流動站間的單基線處理，而基準站和流動站的觀測數(shù)據(jù)質(zhì)量及無線電信號的傳播質(zhì)量對定位精度的影響極大。因此，基準站與流動站應同步鎖定5顆以上的衛(wèi)星數(shù)，且空間位置精度因子（PDOP）值應小于6。GNSS動態(tài)測量（GNSSRTK測量）基準站操作要求：（5）基準站架設在已知點上時，儀器架設要嚴格對中、整平，對中誤差應小于1mm，水平誤差長水準氣泡偏離值應小于1mm。如果是自由設站不作此要求。（6）架設的GNSS天線和電臺發(fā)射天線的二個三角架之間應保持至少3米的距離；GNSS天線、信號發(fā)射天線、主機、電源等應連結正確無誤。GNSS動態(tài)測量（GNSSRTK測量）基準站操作要求：（7）對于已知點上架站，應嚴格量取基準站接收機天線高，量取2次以上，較差小于3mm，取用平均值。對于自由架站，不作此要求。盡管各RTK設備在設計時考慮到防水、防曬等因素，但作業(yè)時應盡量避免烈日暴曬或雨水淋濕。GNSS動態(tài)測量（GNSSRTK測量）基準站操作要求：（8）基準站各項參數(shù)設置是在控制手薄中進行。（如基準橢球坐標系、中央子午線、截止高角度、天線高、天線類型、廣播格式、對于電臺，還應設置電臺的波特率、電臺的發(fā)射模式、電臺的抗干擾性以及電臺的功率和頻率等）。只有基準站參數(shù)設置正確，才能保證RTK正確運行。GNSS動態(tài)測量（GNSSRTK測量）基準站操作要求：（9）基準站工作期間，工作人員不能遠離，確?；鶞收颈３址€(wěn)定，要間隔一定時間檢查設備工作狀態(tài)，對不正常情況及時作出處理。在使用無線電通訊設備時應遠離基準站10米以外。GNSS動態(tài)測量（GNSSRTK測量）基準站操作要求：（10）由于基準站除了GNSS設備耗電外，還要為RTK電臺供電，因此基準站要采用12V的電瓶供電，保持基準站持續(xù)穩(wěn)定運行。如果采用無線通訊模式（GPRS/CDMA），辦理通訊卡時要求只作上網(wǎng)使用，不具備通話功能。在工作期間，應保持通訊卡有足夠的流量。GNSS動態(tài)測量（GNSSRTK測量）流動站操作要求：（1）在RTK作業(yè)前，應首先檢查控制手薄內(nèi)存卡容量能否滿足工作需要。（2）由于RTK作業(yè)耗電量大，工作前，應備足電源。（3）應在室內(nèi)將需要測設的數(shù)據(jù)文件（如線路道路參數(shù)、各結構物特征點坐標等）輸入或拷貝到流動站的控制手薄中。GNSS動態(tài)測量（GNSSRTK測量）流動站操作要求：（4）在基準站啟動成功，并且差分數(shù)據(jù)能正常發(fā)射后，技術人員應在基準站旁邊安裝并架設好流動站，利用控制手薄正確配置流動站參數(shù)。（5）流動站一般是固定在2米高的碳纖對中桿上面；如果采用其他類型的對中桿支架，應精確測量對中桿尖端至天線底部的長度。GNSS動態(tài)測量（GNSSRTK測量）流動站操作要求：（6）查看“坐標系統(tǒng)管理”里各項參數(shù)是否與基準站的設置一樣，如果不一樣就改過來。（7）配置流動站截止高角度、天線高度（一般為2米），其余各項參數(shù)視所使用的儀器類型及RTK作業(yè)模式等具體而定。GNSS動態(tài)測量（GNSSRTK測量）流動站操作要求：（8）啟動流動站，流動站能實現(xiàn)初始化并得到固定解之后，才表明基準站與流動站連接成功，流動站能正常接收差分數(shù)據(jù)。此時技術人員可以進行下一步的測量工作。（9）流動站對中桿高度改變時，應及時在手簿中修正此值。GNSS動態(tài)測量（GNSSRTK測量）流動站操作要求：（10）一個測區(qū)在首次使用RTK進行施工放樣前，應進行點校正工作。以后該測區(qū)就不需要進行點校（但可以每半年或一年重新進行一次校正）。對于同種型號的儀器，可以將點校正文件互相拷貝，不需要每臺都進行外業(yè)點校正。（11）流動站作業(yè)范圍應在作業(yè)文件所規(guī)定的范圍之內(nèi)進行，作業(yè)文件就是測量前根據(jù)工程項目情況建立的文件，包含文件名、基準站和流動站所設置的各項參數(shù)（坐標系統(tǒng)、中央子午線、當?shù)刈鴺撕透叱剔D換參數(shù)等）。GNSS動態(tài)測量（GNSSRTK測量）流動站操作要求：（12）RTK施工放樣前，應進行初始化，即控制手簿上顯示必須是固定解時才表示初始成功（顯示為浮動解或單點解時均不能進行測量。注：浮動解表示流動站正在進行初始化，應進行等待；單點解表示流動站與基準站之間的數(shù)據(jù)鏈已斷開，流動站不能正確接收基準站的數(shù)據(jù)進行差分，此時，應檢查流動站的設置，如果設置正確而基準站還在正常工作，則說明放樣點處信號不是很好，技術人員應耐心等待。）初始化方式有二種（即靜態(tài)和OTF），在工程施工放樣時，一般采用靜態(tài)進行初始化。而OTF初始化是指流動站在運動中解算整周模糊度，一般是在測量船、汽車等運動載體上使用。GNSS動態(tài)測量（GNSSRTK測量）流動站操作要求：（13）對于測量精度要求不高的項目（如地界樁放樣），在信號受影響的點位（如樹木較多、建筑物旁邊等情況），為提高效率，可將流動站接收機先移到開闊處或升高天線，待數(shù)據(jù)鏈鎖定后，再小心無傾斜地移回到要放樣的待定點處或放低天線，這樣一般可以初始化成功。GNSS動態(tài)測量（GNSSRTK測量）流動站操作要求：（14）在觀測過程中，流動站接收機應保持對所有可見衛(wèi)星進行連續(xù)跟蹤，并保持能鎖定5顆以上的衛(wèi)星數(shù)，保持PDOP值小于6。對于斷面測量，可適當放大PDOP值（小于8）。流動站一旦失鎖造成跟蹤衛(wèi)星數(shù)下降到4顆以下時，應重新初始化后再進行測量?？梢詮目刂剖直∩喜榭戳鲃诱舅邮盏腉NSS衛(wèi)星在空中分布狀況及各個觀測衛(wèi)星的參數(shù)（如可見衛(wèi)星號、方位角、高度角和信噪比等）。工程測量課件

GNSS靜態(tài)測量GNSS靜態(tài)測量GNSS靜態(tài)測量原理GNSS靜態(tài)測量，是利用測量型GNSS接收機進行定位(相對定位)測量的一種。主要用于建立各種的控制網(wǎng)。進行GNSS靜態(tài)測量時，認為接收機的天線在整個觀測過程中的位置是靜止的，在數(shù)據(jù)處理時，將接收機天線的位置作為一個不隨時間的改變而改變的量，通過接收到的衛(wèi)星數(shù)據(jù)的變化來求得待定點的坐標。GNSS靜態(tài)測量GNSS靜態(tài)測量原理在測量中，GNSS靜態(tài)測量的具體觀測模式是多臺接收機在不同的測站上進行靜止同步觀測，時間由幾分鐘到幾十小時不等。靜態(tài)定位一般用于高精度的測量定位，如各種等級的工程控制網(wǎng)﹑變形監(jiān)測網(wǎng)等。GNSS靜態(tài)測量GNSS靜態(tài)測量工作流程（一）測量前準備測量前準備工作主要包括技術設計、實地踏勘、設備檢定、資料收集整理、人員組成等。GNSS靜態(tài)測量GNSS靜態(tài)測量工作流程（一）測量前準備技術設計是一項GNSS測量項目進行的依據(jù)。它規(guī)定了項目進行所應遵循的規(guī)范、采取的施測方案或方法。一份完整的技術設計，主要應包含如下內(nèi)容：（1）測區(qū)概況介紹測區(qū)的地理位置、氣候、人文、經(jīng)濟發(fā)展狀況、交通條件、通訊條件等。這可為今后工程施測工作的開展提供必要的信息。如在施測時作業(yè)時間、交通工具的安排，電力設備使用，通訊設備的使用。GNSS靜態(tài)測量GNSS靜態(tài)測量工作流程（一）測量前準備（2）工程概況介紹工程的目的、作用、要求、GNSS網(wǎng)等級(精度)、完成時間、有無特殊要求等在進行技術設計、實際作業(yè)和數(shù)據(jù)處理中所必須要了解的信息。（3）技術依據(jù)介紹工程所依據(jù)的測量規(guī)范、工程規(guī)范、行業(yè)標準及相關的技術要求等。GNSS靜態(tài)測量GNSS靜態(tài)測量工作流程（一）測量前準備（4）現(xiàn)有測繪成果介紹測區(qū)內(nèi)及與測區(qū)相關地區(qū)的現(xiàn)有測繪成果的情況。如已知點、測區(qū)地形圖等。（5）施測方案

介紹測量采用的儀器設備的種類和配置、采取的布網(wǎng)方法等。GNSS靜態(tài)測量GNSS靜態(tài)測量工作流程（一）測量前準備（6）作業(yè)要求規(guī)定選點埋石要求、外業(yè)觀測時的具體操作規(guī)程、技術要求等，包括儀器參數(shù)的設置(如采樣率、截止高度角等)、對中精度、整平精度、天線高的量測方法及精度要求等。GNSS靜態(tài)測量GNSS靜態(tài)測量工作流程（一）測量前準備（7）觀測質(zhì)量控制介紹外業(yè)觀測的質(zhì)量要求，包括質(zhì)量控制方法及各項限差要求等。（8）數(shù)據(jù)處理方案詳細的數(shù)據(jù)處理方案包括基線解算和網(wǎng)平差處理所采用的軟件和處理方法等內(nèi)容。（9）提交成果要求規(guī)定提交成果的類型及形式等。GNSS靜態(tài)測量GNSS靜態(tài)測量工作流程（二）測量實施測量實施前需要了解的情況包括：點位情況、上點的難度、測區(qū)內(nèi)經(jīng)濟發(fā)展狀況、民風民俗、交通狀況、測量人員生活安排等。對觀測期間所處區(qū)域的衛(wèi)星狀況、衛(wèi)星的幾何條件等進行預報，同時對周圍有較多障礙物的測站，還要專門對這些障礙物可能對觀測將要產(chǎn)生的影響進行評估。GNSS靜態(tài)測量GNSS靜態(tài)測量工作流程（二）測量實施（1）確定作業(yè)方案

根據(jù)衛(wèi)星狀況、測量作業(yè)的進展情況以及測區(qū)的實際情況，確定作業(yè)方案。（2）選點為保證對衛(wèi)星的連續(xù)跟蹤觀測和衛(wèi)星信號的質(zhì)量，要求測站上空應盡可能的開闊，在10°～15°高度角以上不能有成片的障礙物。GNSS靜態(tài)測量GNSS靜態(tài)測量工作流程（二）測量實施（2）選點為減少各種電磁波對GNSS衛(wèi)星信號的干擾，在測站周圍約200m的范圍內(nèi)不能有強電磁波干擾源，如大功率無線電發(fā)射設施、高壓輸電線等。為避免或減少多路徑效應的發(fā)生，測站應遠離對電磁波信號反射強烈的地形、地物，高層建筑、成片水域等。GNSS靜態(tài)測量GNSS靜態(tài)測量工作流程（二）測量實施（2）選點為便于觀測作業(yè)和今后的應用，測站應選在交通便利、上點方便且易于保存的地方。布網(wǎng)等級依據(jù)國家測量規(guī)范、各行業(yè)測量規(guī)范、任務要求來定等級。GNSS靜態(tài)測量GNSS外業(yè)觀測在觀測工作開始之前，須制定觀測工作的進程表及接收機的