《Gps測量基礎》課件

GPS測量基礎GPS測量在現(xiàn)代測繪工程中扮演著至關重要的角色，其高精度、高效率和全天候工作能力，為各種工程項目提供了可靠的定位和測量數(shù)據(jù)。投稿人：GPS測量的基本原理衛(wèi)星定位利用GPS衛(wèi)星發(fā)射的信號，計算接收機與衛(wèi)星之間的距離。接收機測量GPS接收機接收衛(wèi)星信號，測量時間延遲和信號強度。位置計算根據(jù)衛(wèi)星位置和距離，計算接收機的三維坐標。GPS測量的特點全天候不受天氣影響，可以全天候工作。高精度可達到厘米級甚至毫米級的精度。全球覆蓋可覆蓋全球大部分地區(qū)。自動化測量過程自動化，提高效率。GPS測量系統(tǒng)組成GPS測量系統(tǒng)主要由**空間段**、**控制段**和**用戶段**組成。**空間段**主要指環(huán)繞地球運行的GPS衛(wèi)星，負責發(fā)射信號。**控制段**主要指地面監(jiān)控站和主控站，負責衛(wèi)星的運行管理和信號的控制。**用戶段**主要指GPS接收機，負責接收衛(wèi)星信號并進行數(shù)據(jù)處理，最終確定用戶的地理位置。GPS定位原理衛(wèi)星信號接收接收機接收來自不同衛(wèi)星的信號。距離計算根據(jù)信號傳播時間，計算接收機與衛(wèi)星之間的距離。三維定位至少需要四顆衛(wèi)星才能確定接收機在三維空間中的位置。GPS接收機的組成GPS接收機是整個GPS測量系統(tǒng)的核心部件，主要由以下部分組成：天線：接收來自衛(wèi)星的信號射頻前端：放大和濾波接收到的信號信號處理單元：解碼和處理衛(wèi)星信號數(shù)據(jù)存儲單元：存儲觀測數(shù)據(jù)和計算結果顯示和控制單元：顯示測量結果，控制接收機工作GPS測量的坐標系統(tǒng)世界大地坐標系（WGS84）國家大地坐標系（CGCS2000）平面坐標系（UTM、高斯-克呂格）GNSS衛(wèi)星體系GPS美國全球定位系統(tǒng)，由31顆衛(wèi)星組成，運行在6個軌道面上。GLONASS俄羅斯全球導航衛(wèi)星系統(tǒng)，由24顆衛(wèi)星組成，運行在3個軌道面上。Galileo歐盟全球導航衛(wèi)星系統(tǒng)，由30顆衛(wèi)星組成，運行在3個軌道面上。北斗中國北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)，由35顆衛(wèi)星組成，運行在5個軌道面上。衛(wèi)星信號的特點高精度GPS衛(wèi)星信號具有高精度，可以提供厘米級甚至毫米級的定位精度。全球覆蓋GPS衛(wèi)星網(wǎng)絡覆蓋全球，可以實現(xiàn)全天候的定位和導航?？垢蓴_性強GPS衛(wèi)星信號具有很強的抗干擾能力，可以在復雜環(huán)境中保持穩(wěn)定性。多路徑效應GPS信號傳播過程中，會受到反射和衍射的影響，造成多路徑效應。偽距和相位觀測數(shù)據(jù)1偽距偽距是接收機到衛(wèi)星的距離估計，通過測量信號傳播時間計算得出，受到衛(wèi)星鐘差、電離層延遲和對流層延遲的影響。2相位相位觀測值是指衛(wèi)星信號的載波相位變化，可以精確測量接收機到衛(wèi)星之間的距離，受衛(wèi)星鐘差影響較小，但受電離層和對流層延遲的影響。3觀測數(shù)據(jù)類型GPS觀測數(shù)據(jù)包括偽距觀測數(shù)據(jù)、相位觀測數(shù)據(jù)、多普勒觀測數(shù)據(jù)等。GPS觀測數(shù)據(jù)的獲取1接收衛(wèi)星信號GPS接收機通過天線接收來自衛(wèi)星的信號2測量信號參數(shù)測量信號的到達時間、頻率和相位等參數(shù)3計算定位信息根據(jù)測量參數(shù)計算出接收機的坐標和時間差分GPS測量原理1基準站已知精確坐標2移動站待測點坐標3差分校正消除誤差實時動態(tài)測量模式1數(shù)據(jù)采集GPS接收機連續(xù)獲取衛(wèi)星信號，實時計算位置坐標。2數(shù)據(jù)處理實時處理觀測數(shù)據(jù)，進行誤差校正和坐標轉換。3數(shù)據(jù)輸出將處理后的坐標數(shù)據(jù)實時顯示在接收機屏幕上或傳輸?shù)狡渌O備。后處理測量模式數(shù)據(jù)收集接收機采集數(shù)據(jù)，包括時間、衛(wèi)星信號、偽距和載波相位信息。數(shù)據(jù)預處理對原始數(shù)據(jù)進行格式轉換、衛(wèi)星鐘差修正、電離層和對流層延遲修正等。數(shù)據(jù)解算利用精密星歷和觀測數(shù)據(jù)，通過最小二乘法計算出接收機坐標。結果輸出生成最終的坐標結果，并進行精度評估和質量控制。靜態(tài)相對測量方法1基線測量兩個接收機同時觀測同一顆衛(wèi)星2數(shù)據(jù)處理計算兩接收機之間的距離和方位角3坐標計算利用基線測量結果確定未知點的坐標動態(tài)相對測量方法1基線向量法利用兩個接收機同時觀測同一顆衛(wèi)星，計算兩點之間的距離和方位角，從而確定兩點之間的相對位置。2雙差法通過消除衛(wèi)星鐘差、接收機鐘差和大氣延遲的影響，提高測量精度。3三差法進一步消除接收機相位中心誤差，提高測量精度。準確度影響因素分析衛(wèi)星信號衛(wèi)星信號強度、大氣層延遲、多路徑效應等因素都會影響接收信號的質量，進而影響定位精度。接收機接收機的類型、性能、觀測誤差等都會影響定位精度。例如，高精度接收機比普通接收機精度更高。測量環(huán)境測量環(huán)境中的遮擋物、電磁干擾、地面反射等都會影響信號接收，進而影響定位精度。觀測數(shù)據(jù)質量檢查1完整性檢查確保觀測數(shù)據(jù)完整，無缺失或錯誤記錄。2一致性檢查驗證觀測數(shù)據(jù)之間的一致性，例如時間戳、坐標系等。3合理性檢查根據(jù)觀測條件和儀器性能判斷觀測數(shù)據(jù)的合理性，排除明顯錯誤數(shù)據(jù)。4精度分析評估觀測數(shù)據(jù)的精度，并根據(jù)精度要求進行調整。觀測數(shù)據(jù)處理流程1數(shù)據(jù)質量控制剔除異常值和誤差數(shù)據(jù)2數(shù)據(jù)預處理坐標轉換、時間同步3數(shù)據(jù)解算計算坐標、高度、速度4結果分析精度評估、誤差分析網(wǎng)絡RTK測量實時網(wǎng)絡利用多個基準站組成網(wǎng)絡，實時提供差分改正信息高精度定位可實現(xiàn)厘米級甚至毫米級定位精度廣泛應用廣泛應用于工程測量、地籍測量、城市規(guī)劃等領域精密單點定位測量無需參考站僅使用GPS接收機和衛(wèi)星信號進行定位。高精度定位利用精密軌道信息和大氣校正模型。廣泛應用大地測量、導航、地球物理等領域。PPP測量技術原理1精確單點定位PPP是基于衛(wèi)星信號的精密單點定位技術，無需參考站即可實現(xiàn)高精度定位。2衛(wèi)星軌道和鐘差改正PPP利用衛(wèi)星軌道和鐘差信息，精確計算衛(wèi)星位置和時間，提高定位精度。3多路徑效應消除通過各種算法消除多路徑效應的影響，提高定位的可靠性。移動GIS數(shù)據(jù)采集實時采集利用移動設備實時采集地理空間數(shù)據(jù)，實現(xiàn)快速數(shù)據(jù)更新和動態(tài)監(jiān)測。便捷高效擺脫傳統(tǒng)測量方法的限制，提高數(shù)據(jù)采集效率和工作便捷性。應用廣泛適用于各種應用場景，包括城市規(guī)劃、環(huán)境監(jiān)測、災害應急等。3D激光掃描測量3D激光掃描測量技術利用激光掃描儀獲取目標物體表面點云數(shù)據(jù)，并將其轉換為三維模型。該技術可以快速、準確地獲取物體的外形和尺寸信息，廣泛應用于建筑工程、文物保護、考古研究等領域。與傳統(tǒng)測量方法相比，3D激光掃描具有以下優(yōu)勢：高精度、高效率全方位掃描，無盲區(qū)數(shù)據(jù)處理方便，可進行模型重建可用于復雜地形、結構的測量無人機攝影測量無人機攝影測量技術利用無人機搭載的傳感器進行航拍，獲取高分辨率的影像數(shù)據(jù)，并通過專門的軟件進行處理，生成高精度的地形圖、三維模型、正射影像等。無人機攝影測量具有效率高、成本低、機動靈活等特點，廣泛應用于地形測繪、城市規(guī)劃、資源調查、災害評估、電力巡檢等領域。多源數(shù)據(jù)融合測量衛(wèi)星影像提供大范圍、高精度的地形數(shù)據(jù)，可用于地質調查、土地利用分析等。航空攝影提供高分辨率的圖像，可用于城市規(guī)劃、災害監(jiān)測等。激光雷達數(shù)據(jù)提供高精度的三維點云數(shù)據(jù)，可用于地形測量、建筑物建模等。測量數(shù)據(jù)管理與應用數(shù)據(jù)存儲與備份安全可靠地存儲測量數(shù)據(jù)，建立完善的備份機制，確保數(shù)據(jù)的完整性和可用性。數(shù)據(jù)處理與分析利用專業(yè)的軟件進行數(shù)據(jù)處理，進行誤差分析、精度評估等工作，獲得可靠的測量結果。數(shù)據(jù)應用與共享將測量數(shù)據(jù)應用于工程建設、城市規(guī)劃、資源管理等領域，并實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，提高數(shù)據(jù)利用效率。測量精度評估與報告誤差分析分析測量過程中產生的各種誤差，如系統(tǒng)誤差、隨機誤差等。數(shù)據(jù)質量控制對觀測數(shù)據(jù)進行質量檢查，剔除異常數(shù)據(jù)，保證數(shù)據(jù)的可靠性。報告撰寫撰寫測量精度評估報告，包括測量方法、誤差分析、精度評估結果等。測量工程應用實例GPS測量技術廣泛應用于各個領域，如：地形測繪工程建設資源勘探城市規(guī)劃交通運輸農業(yè)監(jiān)測環(huán)境保護軍事偵察測量技術未來發(fā)展趨勢智能化人工智能和機器學習將被廣泛應用于測量數(shù)據(jù)處理，提高自動化程度和效率。融合化多源數(shù)據(jù)融合技術將成為主流，將多種傳感器數(shù)據(jù)集成，實現(xiàn)更全面、精準的測量結果。移動化移動測量技術將更加