《GPS定位原理及应用》授课教案

  本文关键词：GPS定位原理及应用，由笔耕文化传播整理发布。

线、进行岛屿与大陆联测、钻井定位及精密工程控制网建立等。

4．注意事项 所有已观测基线应组成一系列封闭图形（如图8-10），以利于外业检核，提高成果可靠度。并且可以通过平差，有助于进一步提高定位精度。

8．4．2 快速静态定位

1．作业方法 在测区中部选择一个基准站，

并安置一台接收设备连续跟踪所有可见卫星；另一

台接收机依次到各点流动设站，每点观测数分钟。

作业布置如图8-11所示。

2．精度 流动站相对于基准站的基线中误差

为5mm±1ppm2D。

3．应用范围 控制网的建立及其加密、工程

测量、地籍测量、大批相距百米左右的点位定位。

4．注意事项 在测量时段内应确保有5颗以上卫星可供观测；流动点与基准点相距应不超过20km；流动站上的接收机在转移时，不必保持对所测卫星连续跟踪，可关闭电源以降低能耗。

5．优缺点

优点：作业速度快、精度高、能耗低；缺点：二台接收机工作时，构不成闭合图形（如图8-11），可靠性差。

8．4．3 准动态定位

1．作业方法 在测区选择一个基准点，

安置接收机工连续跟踪所有可见卫星；将另一

台流动接收机先置于1号站（如图8-12）观测；

在保持对所测卫星连续跟踪而不失锁的情况下，

将流动接收机分别在2，3，4……各点观测数秒

钟。

2．精度 基线的中误差约为1～2cm。

3．应用范围 开阔地区的加密控制测量、

工程测量及碎部测量及线路测量等。

1． 注意事项 应确保在观测时断上有5

颗以上卫星可供观测；流动点与基准点距离不超过20 km；观测过程中流动接收机不能失锁，否则应在失锁的流动点上延长观测时间1～2min。

8.4.4 往返式重复设站

1．作业方法 建立一个基准点安置接收机连

续跟踪所有可见卫星；流动接收机依次到每点观测

1～2min；1h后逆序返测各流动点1～2min。设站

布置如图8-13所示。

2．精度 相对于基准点的基线中误差为5mm+1ppm.D。

3．应用范围 控制测量及控制网加密、取代导线测量及三角测量、工程测量机地籍测量。

4．注意事项 流动点与基准点距离不超过15km；基准点上空开阔，能正常跟踪3颗及以上卫星。

8.4.5 动态定位

1．作业方法 建立一个基准点安置接收机连续

跟踪所有可见卫星；流动接收机先在出发点上静态

观测数分钟；然后流动接收机从出发点开始连续运

动；按指定的时间间隔自动运动载体的实时位置。

作业布置如图8-14所示

2．精度 相对于基准点的瞬时点位精度

1～2cm。

3．应用范围 精密测定运动目标的轨迹、测定

道路的中心线、剖面测量、航道测量等。

4．注意事项 需同步观测5颗卫星，其中至少4颗卫星要连续跟踪；流动点与基准点距离不超过20 km。

8．4．6 实时动态测量的作业模式与应用

1．实时动态（RTK）定位技术简介

实时动态（Real Time Kinematic-RTB）测量技术，是以载波相位观测量为根据的实时差分GPS（RTD GPS）测量技术，它是GPS测量技术发展中的一个新突破。

实时动态测量的基本思想是：在基线上安置一台GPS接收机，对所有可见GPS卫星进行连续地测量，并将其观测数据，通过无线电传输设备，实时地发送给用户观测站。在用户站上，GPS接收机在接收GPS卫星信号的同时，通过无线电接收设备，接收基准站传输的观测数据，，然后根据相对定位的原理，实时地计算并显示用户站的三维坐标及其精度。

2．RTK作业模式与应用

根据用户的要求，目前实时动态测量采用的作业模式，主要有：

①快速静态测量

采用这种测量模式，要求GPS接收机在每一用户站上，静止地进行观测。在观测过程中，连同接收到的基准站的同步观测数据，实时地解算整周末知数和用户站的三维坐标。如果解算结果的变化趋于稳定，且其精度已满足设计要求，便可适时的结束观测。

采用这种模式作业时，用户站的接收机在流动过程中，可以不必保持对GPS卫星的连续跟踪，其定位精度可达1～2cm。这种方法可应用于城市、矿山等区域性的控制测量，工程测量和地籍测量等。

②准动态测量

同一般的准动测量一样，这种测量模式，通常要求流动的接收机在观测工作开始之前，首先在某一起始点上静止地进行观测，以便采用快速解算整周未知数的方法实时地进行初始化工作。初始化后，流动的接收杨在每一观测站，只需静止观测数历元，并连同基准站的同步观测数据，实时地解算流动站的三维坐标。目前，其定位的精度可达厘米级。

该方法要求接收机在观测过程中，保持对所测卫星的连续跟踪。一旦发生失锁，便需重新进行初始化的工作。

准动态实时测量模式，通常主要应用于地籍测量、碎部测量、路线测量和工程放样等。

③动态测量

动态测量模式，一般需首先在某一起始点上，静止地观测数分钟，以便进行初始化工作。之后，运动的接收机按预定的采样时间间隔自动地进行观测，并连同基准站的同步观测数据，实时的确定采样点的空间位置。目前，其定位的精度可达厘米级。

这种测量模式，仍要求在观测过程中，保持对观测卫星的连续跟踪。一旦发生失锁，则需重新进行初始化的工作。这时，对陆上的运动目标来说，可以在卫星失锁的观测点上，静止地观测数分钟，以便重新初始化，或者利用动态初始化（AROF）技术，重新初始化，而对海上和空中的运动目标来说，则只有应用AROP技术，重新完成初始化的工作。

实时动态测量模式，主要应用于航空摄影测量和航空物探中采样点的实时定位，航空测量，道路中线测量，以及运动目标的精度导航等。

思考题：1、怎样编写GPS测量技术设计书？

2、为什么要进行GPS网的基准设计？其目的是什么？

3、进行GPS网形设计主要考虑哪些因素？

4、GPS测量外业观测在一个测点上要进行哪些工作？工作流程是怎样的？要注意什么？

8.5 数据预处理及观测成果的质量检核

8.5.1 数据预处理

1.数据处理软件及选择

GPS网数据处理分基线解算和网平差两个阶段。各阶段数据处理软件可采用随机软件或经正式鉴定的软件，对于高精度的GPS网成果处理也可选用国际著名的GAMIT/GLOBK、BERNESE、GIPSY、GFZ等软件。

2.基线解算

对于两台级以上接收机同步观测值进行独立基线向量（坐标差）的平差计算叫基线解算。它的基本内容是：

①数据传输；

②数据分流；

③统一数据文件格式；

④卫星轨道的标准化；

⑤探测周跳、修复载波相位观测值；

⑥对观测值进行必要改正。

基线向量的解算一般采用多站、多时段自动处理的方法进行，具体处理中应注意以下几个问题：

①基线解算一般采用双差相位观测值，基线大于30Km，可采用三差相位观测值。

②卫星广播星历坐标值，可作基线解的起算数据。

③基线解算中所需的起算点坐标，应按以下优先顺序采用：

? 国家GPS A、B级网控制点或其他高等级GPS网控制点的已有WGS-84

系坐标。

? 国家或城市较高等级控制点转换到WGS-84系后的坐标系。 ? 不少于观测30min的单点定位结果的平差值提供的WGS-84系坐标。 ④在采用多台接收机同步观测的一个同步时段中，可采用单基线模式解算。 ⑤同一级别的GPS网，根据基线长度不同，可采用不同的数据处理模型。 ⑥对于所有同步观测时间短于30min的快速定位基线，必须采用合格的双差固定解作为基线解算的最终结果。

8.5.2 观测成果的外业检核

1.每个时段同步观测数据的检核

①数据剔除率应小于10%；

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