全球卫星定位系统GPS.ppt

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1、 全球卫星定位系统全球卫星定位系统GPSGPS1.GPS（Global Positioning System）简介 即全球定位系统，是由美国建立的一个卫即全球定位系统，是由美国建立的一个卫星导航定位系统，利用该系统，用户可以在全星导航定位系统，利用该系统，用户可以在全球范围内实现全天候、连续、实时的三维导航球范围内实现全天候、连续、实时的三维导航定位和测速；另外，利用该系统，用户还能够定位和测速；另外，利用该系统，用户还能够进行高精度的时间传递和高精度的精密定位。进行高精度的时间传递和高精度的精密定位。GPS GPS 计划始于计划始于1973 1973 年，已于年，已于1994 1994 年进

2、入完全年进入完全运行状态。运行状态。GPS GPS 的整个系由空间部分、地面控的整个系由空间部分、地面控制部分和用户部分所组成：制部分和用户部分所组成：1.1 GPS 系统的组成空间部分：空间部分：空间部分：提供星历和时间信息提供星历和时间信息提供星历和时间信息 发射伪距和载表信号发射伪距和载表信号发射伪距和载表信号 提供其它辅助信息提供其它辅助信息提供其它辅助信息地面控制部分：地面控制部分：地面控制部分：地面控制部分：地面控制部分：地面控制部分：中心控制系统中心控制系统中心控制系统中心控制系统中心控制系统中心控制系统 实现时间同步实现时间同步实现时间同步实现时间同步实现时间同步实现时间同步

3、跟踪卫星进行定轨跟踪卫星进行定轨跟踪卫星进行定轨跟踪卫星进行定轨跟踪卫星进行定轨跟踪卫星进行定轨用户部分用户部分用户部分用户部分用户部分用户部分：接收并测卫星信号接收并测卫星信号接收并测卫星信号接收并测卫星信号接收并测卫星信号接收并测卫星信号 记录处理数据记录处理数据记录处理数据记录处理数据记录处理数据记录处理数据 提供导航定位信息提供导航定位信息提供导航定位信息提供导航定位信息提供导航定位信息提供导航定位信息空间部分o24颗卫星（21+3）o6个轨道平面o55轨道倾角o20200km轨道高度（地面高度）o12小时（恒星时）轨道周期o5个多小时出现在地平线以上（每颗星）1.2 GPS1.2 G

4、PS定位测量特点定位测量特点一、一、GPSGPS特点：特点：1 1、定位精度高、定位精度高 应用实践已经证明，应用实践已经证明，GPSGPS相对定位精度在相对定位精度在50KM50KM以内可达以内可达 ，100-500KM100-500KM可达可达 ，1000KM1000KM可达可达 。在。在300-1500m300-1500m工程精密定位中，工程精密定位中，1 1小时以上观测的解其平面位小时以上观测的解其平面位置误差小于置误差小于1mm1mm。2 2、观测时间短、观测时间短 随着随着GPSGPS系统的不断完善，软件的不断更新，目前，系统的不断完善，软件的不断更新，目前，20KM20KM以内相

5、对静态定位，仅以内相对静态定位，仅需需15-20 15-20 分钟；快速静态相对定位测量时，当每个流动站与基准站相距在分钟；快速静态相对定位测量时，当每个流动站与基准站相距在15KM15KM以内时，以内时，流动站观流动站观 测时间只需测时间只需1-21-2分钟，然后可随时定位，每站观测只需几秒钟。分钟，然后可随时定位，每站观测只需几秒钟。3 3、测站间无须通视测站间无须通视 4 4、可提供三维坐标、可提供三维坐标 经典大地测量将平面与高程采用不同方法分别施测。经典大地测量将平面与高程采用不同方法分别施测。GPSGPS可同时精确测定测站点可同时精确测定测站点的三维坐标。的三维坐标。目前目前GPS

6、GPS水准可满足四等水准测量的精度。水准可满足四等水准测量的精度。5 5、操作简便操作简便 随着随着GPSGPS接收机不断改进，自动化程度越来越高，接收机不断改进，自动化程度越来越高，有的已达有的已达“傻瓜化傻瓜化”的程度；接收机的体积的程度；接收机的体积 越来越小，越来越小，重量越来越轻，极大地减轻测量工作者的工作紧张程度重量越来越轻，极大地减轻测量工作者的工作紧张程度和劳动强度。和劳动强度。使野外工作变得轻松愉快。使野外工作变得轻松愉快。6 6、全天候作业、全天候作业 目前目前GPSGPS观测可在一天观测可在一天2424小时内的任何时间进行小时内的任何时间进行,不不受阴天黑夜、起雾刮风、下

7、雨下雪等气候的影响。受阴天黑夜、起雾刮风、下雨下雪等气候的影响。7 7、功能多、应用广、功能多、应用广 GPSGPS系统不仅可用于测量、导航，还可用于测速、系统不仅可用于测量、导航，还可用于测速、测时。测速的精度可达测时。测速的精度可达0.1M/S0.1M/S，测时的精度可达几十毫，测时的精度可达几十毫微秒。其应用领域不断扩大。微秒。其应用领域不断扩大。1.3 GPS 定位的误差源（1 1）与）与GPSGPS卫星有关的因素卫星有关的因素o SASA政策政策 美国政府从其国家利益出发，通过降低广播星历精度、美国政府从其国家利益出发，通过降低广播星历精度、在在GPS GPS 基准信号中加入高频抖动

8、技术）等方法，人为降低普基准信号中加入高频抖动（技术）等方法，人为降低普通用户利用通用户利用GPS GPS 进行导航定位时的精度。进行导航定位时的精度。o卫星星历误差卫星星历误差 在进行在进行GPS GPS 定位时，计算在某时刻定位时，计算在某时刻GPS GPS 卫星位置所需的卫星位置所需的卫星轨道参数是通过各种类型的星历提供的，但不论采用哪种卫星轨道参数是通过各种类型的星历提供的，但不论采用哪种类型的星历，所计算出的卫星位置都会与其真实位置有所差异，类型的星历，所计算出的卫星位置都会与其真实位置有所差异，这就是所谓的星历误差。这就是所谓的星历误差。o卫星钟差卫星钟差 卫星钟差是卫星钟差是G

9、PS GPS 卫星上所安装的原子钟的钟面时与卫星上所安装的原子钟的钟面时与GPS GPS 标准时间之间的误差。标准时间之间的误差。o卫星信号发射天线相位中心偏差卫星信号发射天线相位中心偏差 卫星信号发射天线相位中心偏差是卫星信号发射天线相位中心偏差是GPS GPS 卫星上信号发射卫星上信号发射天线的标称相位中心与其真实相位中心之间的差异。天线的标称相位中心与其真实相位中心之间的差异。o电离层延迟电离层延迟 由于地球周围的电离层对电磁波的折射效应，使得由于地球周围的电离层对电磁波的折射效应，使得GPS GPS 信信号的传播速度发生变化，这种变化称为电离层延迟。电磁波所号的传播速度发生变化，这种变

10、化称为电离层延迟。电磁波所受电离层折射的影响与电磁波的频率以及电磁波传播途径上电受电离层折射的影响与电磁波的频率以及电磁波传播途径上电子总含量有关。子总含量有关。o对流层延迟对流层延迟 由于地球周围的对流层对电磁波的折射效应，使得由于地球周围的对流层对电磁波的折射效应，使得GPS GPS 信信号的传播速度发生变化，这种变化称为对流层延迟。电磁波所号的传播速度发生变化，这种变化称为对流层延迟。电磁波所受对流层折射的影响与电磁波传播途径上的温度、湿度和气压受对流层折射的影响与电磁波传播途径上的温度、湿度和气压有关。有关。o多路径效应多路径效应 由于接收机周围环境的影响，使得接收机所接收到的卫星由于

11、接收机周围环境的影响，使得接收机所接收到的卫星信号中还包含有各种反射和折射信号的影响，这就是所谓的多信号中还包含有各种反射和折射信号的影响，这就是所谓的多路径效应。路径效应。（2）与传播途径有关的因素（3）与接收机有关的因素o 接收机钟差接收机钟差 接收机钟差是接收机钟差是GPS GPS 接收机所使用的钟的钟接收机所使用的钟的钟面时与面时与GPS GPS 标准时之间的差异。标准时之间的差异。o 接收机天线相位中心偏差接收机天线相位中心偏差 接收机天线相位中心偏差是接收机天线相位中心偏差是GPS GPS 接收机天接收机天线的标称相位中心与其真实的相位中心之间的线的标称相位中心与其真实的相位中心之

12、间的差异。差异。o 接收机软件和硬件造成的误差接收机软件和硬件造成的误差 在进行在进行GPS GPS 定位时，定位结果还会受到诸定位时，定位结果还会受到诸如处理与控制软件和硬件等的影响。如处理与控制软件和硬件等的影响。（4）其它 GPS 控制部分人为或计算机造成的影响控制部分人为或计算机造成的影响 由于由于GPS 控制部分的问题或用户在进控制部分的问题或用户在进行数据处理时引入的误差等。行数据处理时引入的误差等。o数据处理软件的影响数据处理软件的影响 数据处理软件的算法不完善对定位结果数据处理软件的算法不完善对定位结果的影响。的影响。2 坐标系、基准和坐标系统2.1 坐标系o测量的基本任务就是

13、确定物体在空间中的位测量的基本任务就是确定物体在空间中的位置、姿态及其运动轨迹。而对这些特征的描置、姿态及其运动轨迹。而对这些特征的描述都是建立在某一个特定的空间框架和时间述都是建立在某一个特定的空间框架和时间框架之上的。所谓空间框架就是我们常说的框架之上的。所谓空间框架就是我们常说的坐标系统，而时间框架就是我们常说的时间坐标系统，而时间框架就是我们常说的时间系统。系统。空间直角坐标系 o空间直角坐标系的坐空间直角坐标系的坐标系原点位于参考椭标系原点位于参考椭球的中心，球的中心，Z Z 轴指向轴指向参考椭球的北极，参考椭球的北极，X X 轴指向起始子午面与轴指向起始子午面与赤道的交点，赤道的交

14、点，Y Y 轴位轴位于赤道面上，且按右于赤道面上，且按右手系与手系与X X 轴呈轴呈9090夹夹角。某点在空间中的角。某点在空间中的坐标可用该点在此坐坐标可用该点在此坐标系的各个坐标轴上标系的各个坐标轴上的投影来表示。的投影来表示。空间大地坐标系o空间大地坐标系是采用空间大地坐标系是采用大地经、纬度和大地高大地经、纬度和大地高来描述空间位置的。纬来描述空间位置的。纬度是空间的点与参考椭度是空间的点与参考椭球面的法线与赤道面的球面的法线与赤道面的夹角，经度是空间中的夹角，经度是空间中的点与参考椭球的自转轴点与参考椭球的自转轴所在的面与参考椭球的所在的面与参考椭球的起始子午面的夹角，大起始子午面的

15、夹角，大地高是空间点沿参考椭地高是空间点沿参考椭球的法线方向到参考椭球的法线方向到参考椭球面的距离。球面的距离。平面直角坐标系 o平面直角坐标系是利用投影变换，平面直角坐标系是利用投影变换，将空间坐标（空间直角坐标或空间将空间坐标（空间直角坐标或空间大地坐标）通过某种数学变换映射大地坐标）通过某种数学变换映射到平面上，这种变换又称为投影变到平面上，这种变换又称为投影变换。投影变换的方法有很多，如换。投影变换的方法有很多，如UTM UTM 投影、投影、Lambert Lambert 投影等，在我投影等，在我国采用的是高斯国采用的是高斯-克吕格投影，也克吕格投影，也称为高斯投影称为高斯投影。2.2

16、 基 准 o所谓基准是指为描述空间位置所谓基准是指为描述空间位置而定义的点、线、面，在大地而定义的点、线、面，在大地测量中，基准是指用以描述地测量中，基准是指用以描述地球形状的参考椭球的参数，如球形状的参考椭球的参数，如参考椭球的长、短半轴，以及参考椭球的长、短半轴，以及参考椭球在空间中的定位及定参考椭球在空间中的定位及定向，还有在描述这些位置时所向，还有在描述这些位置时所采用的单位长度的定义。采用的单位长度的定义。2.3 GPS 测量中常用的坐标系统oWGS-84 WGS-84 坐标系是目前坐标系是目前GPS GPS 所采用的所采用的坐标系统，坐标系统，GPS GPS 所发布的星历参数所发布

17、的星历参数就是基于此坐标系统的。就是基于此坐标系统的。WGS-84 WGS-84 坐标系的坐标原点位于地球的质心，坐标系的坐标原点位于地球的质心，Z Z 轴指向轴指向BIH1984.0 BIH1984.0 定义的协议地定义的协议地球极方向，球极方向，X X 轴指向轴指向BIH1984.0BIH1984.0的的零子午面和赤道的交点，零子午面和赤道的交点，Y Y 轴与轴与X X 轴和轴和Z Z 轴构成右手系。轴构成右手系。1954 年北京坐标系 o1954 1954 年北京坐标系是我国目前广泛采用的大年北京坐标系是我国目前广泛采用的大地测量坐标系地测量坐标系,采用的参考椭球是克拉索夫斯采用的参考椭

18、球是克拉索夫斯基椭球，遗憾的是，该椭球并未依据当时我基椭球，遗憾的是，该椭球并未依据当时我国的天文观测资料进行重新定位，而是由前国的天文观测资料进行重新定位，而是由前苏联西伯利亚地区的一等锁，经我国的东北苏联西伯利亚地区的一等锁，经我国的东北地区传算过来的，该坐标系的高程异常是以地区传算过来的，该坐标系的高程异常是以前苏联前苏联1955 1955 年大地水准面重新平差的结果为年大地水准面重新平差的结果为起算值，按我国天文水准路线推算出来的，起算值，按我国天文水准路线推算出来的，而高程又是以而高程又是以1956 1956 年青岛验潮站的黄海平均年青岛验潮站的黄海平均海水面为基准。海水面为基准。o

19、 克拉索夫斯基椭球参数同现代精确的椭球参数的克拉索夫斯基椭球参数同现代精确的椭球参数的差异较大，并且不包含表示地球物理特性的参数，差异较大，并且不包含表示地球物理特性的参数，因而给理论和实际工作带来了许多不便。因而给理论和实际工作带来了许多不便。o 椭球定向不十分明确，椭球的短半轴既不指向国椭球定向不十分明确，椭球的短半轴既不指向国际通用的际通用的CIO CIO 极，极，也不指向目前我国使用的也不指向目前我国使用的JYD JYD 极。极。参考椭球面与我国大地水准面呈西高东低的系统性参考椭球面与我国大地水准面呈西高东低的系统性倾斜，东部高程异常达倾斜，东部高程异常达6060余米，最大达余米，最大

20、达6767米。米。o 该坐标系统的大地点坐标是经过局部分区平差得该坐标系统的大地点坐标是经过局部分区平差得到的，因此，全国的天文大地控制点实际上不能形到的，因此，全国的天文大地控制点实际上不能形成一个整体，区与区之间有较大的隙距，如在有的成一个整体，区与区之间有较大的隙距，如在有的接合部中，同一点在不同区的坐标值相差接合部中，同一点在不同区的坐标值相差1-2 1-2 米，米，不同分区的尺度差异也很大，而且坐标传递是从东不同分区的尺度差异也很大，而且坐标传递是从东北到西北和西南，后一区是以前一区的最弱部作为北到西北和西南，后一区是以前一区的最弱部作为坐标起算点，因而一等锁具有明显的坐标积累误差。

21、坐标起算点，因而一等锁具有明显的坐标积累误差。1954 年北京坐标系存在着很多缺点 1980 年西安大地坐标系 o1978 1978 年，我国决定重新对全国天文大地网施行整体年，我国决定重新对全国天文大地网施行整体平差，并且建立新的国家大地坐标系统，整体平差平差，并且建立新的国家大地坐标系统，整体平差在新大地坐标系统中进行，这个坐标系统就是在新大地坐标系统中进行，这个坐标系统就是1980 1980 年西安大地坐标系统。年西安大地坐标系统。1980 1980 年西安大地坐标系统所年西安大地坐标系统所采用的地球椭球参数的四个几何和物理参数采用了采用的地球椭球参数的四个几何和物理参数采用了IAG 1

22、975 IAG 1975 年的推荐值，椭球的短轴平行于地球的自年的推荐值，椭球的短轴平行于地球的自转轴（由地球质心指向转轴（由地球质心指向1968.0 JYD 1968.0 JYD 地极原点方向），地极原点方向），起始子午面平行于格林尼治平均天文子午面，椭球起始子午面平行于格林尼治平均天文子午面，椭球面同似大地水准面在我国境内符合最好，高程系统面同似大地水准面在我国境内符合最好，高程系统以以1956 1956 年黄海平均海水面为高程起算基准。年黄海平均海水面为高程起算基准。高程系统*一）、大地高系统一）、大地高系统H H 大地高系统是以参考椭球面为基准大地高系统是以参考椭球面为基准面的高程系统

23、面的高程系统。*二）、正高系统二）、正高系统HgHg 正正高高系系统统是是以以大大地地水水准准面面为为基基准准面面的的高高程程系系统统。某某点点的的正正高高是是该该点点到到通通过过该该点点的的铅铅垂垂线线与与大大地地水水准准面面的的交交点点之之间间的距离，正高用符号的距离，正高用符号HgHg表示。表示。*三）、正常高三）、正常高HH 正正常常高高系系统统是是以以似似大大地地水水准准面面为为基基准准的的高高程程系系统统。某某点点的的正正常常高高是是该该点点到到通通过过该该点点的的铅铅垂垂线线与与似似大大地地水水准准面面的的交交点之间的距离，正常高用点之间的距离，正常高用HH表示。表示。高程系统

24、之间的转换关系 大大地地水水准准面面到到参参考考椭椭球球面面的的距距离离，称称为为大大地地水水准准面面差差距距，记记为为hg hg。大大地地高高与与正正高高之之间间的的关关系系可可以以表示为：表示为：H=Hg+hgH=Hg+hg 似似大大地地水水准准面面到到参参考考椭椭球球面面的的距距离离，称称为为高高程程异异常常，记记为为 。大大地地高高与与正正常常高高之之间间的的关关系系可可以以表表示为：示为：H=H+H=H+高程异常或大地水准面差距hg的确定方法1 1、等值线图法等值线图法 从从高高程程异异常常图图或或大大地地水水准准面面差差距距图图分分别别查查出出各各点点的的高高程程异异常常或或大大地

25、地水水准准面面差差距距，然然后后分分别别采采用用下下面面两两式式可可计计算算出正常高和正高。出正常高和正高。正常高正常高:H=H-:H=H-正高：正高：Hg=H-hg Hg=H-hg 2 2、地球模型法、地球模型法 地球模型法本质地球模型法本质上是一种数字化的上是一种数字化的等值线图，目前国等值线图，目前国际上较常采的地球际上较常采的地球模型有模型有EGM96EGM96、OSU91AOSU91A等。带入经等。带入经纬度坐标即可得到纬度坐标即可得到 或或hg hg。2.4采用载波相位观测值发自卫星的电磁波信号：信号量测精度优于波长的信号量测精度优于波长的1/1001/100载波波长（载波波长（L

26、1=19cm,L1=19cm,L2=24cm)L2=24cm)比比C/AC/A码波长码波长 (C/A=293m)C/A=293m)短得多短得多所以，所以，GPSGPS测量采用载波相位观测值可以获得比伪距（测量采用载波相位观测值可以获得比伪距（C/AC/A码或码或P P码）码）定位高得多的成果精度，同时消除掉由于电离层效应而引起的延定位高得多的成果精度，同时消除掉由于电离层效应而引起的延迟误差。迟误差。L1载波载波L2载波载波C/A码码P-码码 p=29.3 m L2=24 cm L1=19c m C/A=293 m组成星际站际两次差分观测值可以消去卫星钟的系统偏差可以消去卫星钟的系统偏差可以消

27、去接收机时钟的误差可以消去接收机时钟的误差PikPljPijPjPlkPkSlSi可以消去轨道（星历）误差的影响可以消去轨道（星历）误差的影响可以削弱大气折射对观测值的影响可以削弱大气折射对观测值的影响载波相位差分原理 载波相位差分载波相位差分GPSGPS的方法分为两类：修正的方法分为两类：修正法和差分法。前者与伪距差分相同，基准站法和差分法。前者与伪距差分相同，基准站将载波相位修正值发送给用户站，以改正其将载波相位修正值发送给用户站，以改正其载波相位，从而解算坐标。载波相位，从而解算坐标。后者将基准站采集的载波相位发送给用后者将基准站采集的载波相位发送给用户台，用户台结合来自卫星的载波相位求

28、差户台，用户台结合来自卫星的载波相位求差解算坐标。解算坐标。3 GPS测量的设计与实施pGPSGPS测量的技术设计测量的技术设计pGPSGPS测测量量的的外外业业准准备备及及技技术术设设计计书书编编 写写pGPSGPS测量的外业实施测量的外业实施pGPSGPS测量的作业模式测量的作业模式p数据预处理及观测成果的质量数据预处理及观测成果的质量p技术总结与上交资料技术总结与上交资料3.1.1 GPS3.1.1 GPS网技术设计的依据网技术设计的依据 GPSGPS布布网网设设计计与与数数据据采采集集的的技技术术依依据据主主要要是是GPSGPS测测量量规规范范和和测测量量任任务书。二者同时也是数据处理

29、等后续工作的技术依据。务书。二者同时也是数据处理等后续工作的技术依据。一、测量任务书一、测量任务书 测量任务书是测量施工单位上级主管部门下达的技术文件。这种测量任务书是测量施工单位上级主管部门下达的技术文件。这种技术文件是指令性文件，它规定了测量任务的范围和目的，进度和技术文件是指令性文件，它规定了测量任务的范围和目的，进度和密度的要求，完成任务并上交成果资料的项目和时间安排以及完成密度的要求，完成任务并上交成果资料的项目和时间安排以及完成测量任务的经济指标。测量任务的经济指标。二、二、GPSGPS测量规范测量规范 是国家测绘主管部门或行业部门制定的技术法规。主要有：是国家测绘主管部门或行业部

30、门制定的技术法规。主要有：20012001年国家测绘局颁布的年国家测绘局颁布的全球定位系统（全球定位系统（GPSGPS）的测量规范）的测量规范 1998 1998年建设部发布的行业标准年建设部发布的行业标准全球定位系统城市测量技术规程全球定位系统城市测量技术规程 各部委根据本部门各部委根据本部门GPSGPS工作的实际情况制定的其他工作的实际情况制定的其他GPSGPS测量规程和测量规程和细则。细则。3.1 GPS测量的技术设计 3.1.2 GPS3.1.2 GPS网的精度、密度设计网的精度、密度设计1 1、精度设计、精度设计 对对于于GPSGPS网网的的精精度度要要求求，主主要要取取决决于于网网

31、的的用用途途和和定定位位技技术术所所能能达达到到的的精精度度。精精度度指指标标通通常常是是以以相相临临点点间间弦弦长长的标准差来表示，即的标准差来表示，即 式中式中 GPS基线向量的弦长中误差，基线向量的弦长中误差，mm；GPS接收机标称精度中的固定误差，接收机标称精度中的固定误差，mm；b GPS接接收收机机标标称称精精度度中中的的比比例例误误差差系系数数，ppm；d GPS卫星定位网中相临点间的距离，卫星定位网中相临点间的距离，km。级别平均距离（km）固定误差a（mm）比例误差b（ppmD）AA100030.01A30050.1B7081C1015105D5101010E0.251020

32、规范规定的规范规定的GPSGPS测量精度分级（一）测量精度分级（一）等级平均距离（km）a（mm）b（ppmD）最弱边相对中误差二91021/12万三51051/8万四210101/4.5万一级110101/2万二级115201/1万规程规定的规程规定的GPSGPS测量精度分级（二）测量精度分级（二）注：当边长小于注：当边长小于200200m m时，边长中误差应小于时，边长中误差应小于2020mmmm。2 2、GPSGPS点的密度标准点的密度标准 规规范范和和规规程程对对GPSGPS网网中中两两相相临临点点间间距距离离视视其其需需要要作作出出了了规规定定：相相邻邻点点间间最最小小距距离离应应为

33、为平平均均距距离离的的1/21/21/31/3；最最大大距距离离应应为为平平均均距距离离的的2 23 3倍倍。规规程程还还规规定定，特特殊殊情情况况下下，个别点的间距还允许超出表中规定。个别点的间距还允许超出表中规定。3.1.3 GPS3.1.3 GPS网的基准设计网的基准设计 GPSGPS网的基准包括位置基准、尺度基准、方位网的基准包括位置基准、尺度基准、方位基准。基准。在基准设计时应考虑：在基准设计时应考虑：o 1 1、为求定、为求定GPSGPS点在地面坐标系的坐标，应在地点在地面坐标系的坐标，应在地面坐标系中选定起算数据和联测原有地方控制面坐标系中选定起算数据和联测原有地方控制点若干，用

34、以坐标转换（点若干，用以坐标转换（2 2个点）。个点）。o 2 2、为保证、为保证GPSGPS网进行约束平差后坐标精度的均网进行约束平差后坐标精度的均匀性以及减少尺度比误差影响，对匀性以及减少尺度比误差影响，对GPSGPS网内重合网内重合的高等级国家控制点，除未知点联结图形观测的高等级国家控制点，除未知点联结图形观测外，对它们也要适当的构成长边图形。外，对它们也要适当的构成长边图形。o3 3、GPSGPS网经平差计算后网经平差计算后,可以得到可以得到GPSGPS点在地面参照系点在地面参照系中的大地高中的大地高,为求得为求得GPSGPS点的正常高点的正常高,可根据具体情况可根据具体情况联测高程点

35、联测高程点,联测的高程点需联测的高程点需均匀分布均匀分布于网中于网中,对丘对丘陵或山地应按高程拟和曲面的要求进行布设陵或山地应按高程拟和曲面的要求进行布设o4 4、新建、新建GPSGPS网的坐标系应尽量与测区过去采用的坐标网的坐标系应尽量与测区过去采用的坐标系统一致系统一致,如果采用地方或工程坐标系如果采用地方或工程坐标系,一般还应注一般还应注意意 （1 1）所采用的参考椭球；（）所采用的参考椭球；（2 2）坐标系）坐标系 的中央的中央子午线经度；（子午线经度；（3 3）纵、横坐标加常数；（）纵、横坐标加常数；（4 4）坐标）坐标系投影面高程及测区平均高程异常值；（系投影面高程及测区平均高程异

36、常值；（5 5）起算点）起算点的坐标值的坐标值.3.1.4 GPS3.1.4 GPS图形设计图形设计 网的图形设计，虽然主要决定于用户的网的图形设计，虽然主要决定于用户的要求，但是有关经费、时间和人力的消耗以要求，但是有关经费、时间和人力的消耗以及所需接收设备的类型、数量和后勤保障条及所需接收设备的类型、数量和后勤保障条件等，也都与网的图形设计有关。对此应当件等，也都与网的图形设计有关。对此应当充分加以顾及，以期在满足用户要求的条件充分加以顾及，以期在满足用户要求的条件下，尽量减少消耗。下，尽量减少消耗。一一、为为了了用用户户的的利利益益，GPSGPS网网图图形形设设计计时时应应遵遵循循以以下

37、下原则：原则：（1 1）GPSGPS网网应应根根据据测测区区实实际际需需要要和和交交通通状状况况，作作业业时时的的卫卫星星状状况况，预预期期达达到到的的精精度度，成成果果的的可可靠靠性性以以及及工工作作效效率，按照优化设计原则进行。率，按照优化设计原则进行。（2 2）GPSGPS网网一一般般应应通通过过独独立立观观测测边边构构成成闭闭合合图图形形，例例如如一一个个或或若若干干个个独独立立观观测测环环，或或者者附附合合路路线线形形式式，以以增增加加检核条件，提高网的可靠性。检核条件，提高网的可靠性。（3 3）GPSGPS网网的的点点与与点点之之间间不不要要求求通通视视，但但应应考考虑虑常常规规测

38、量方法加密时的应用，每点应有一个以上通视方向。测量方法加密时的应用，每点应有一个以上通视方向。（4 4）在在可可能能条条件件下下，新新布布设设的的GPSGPS网网应应与与附附近近已已有有的的GPSGPS点点进进行行联联测测；新新布布设设的的GPSGPS网网点点应应尽尽量量与与地地面面原原有有控控制制网网点点相相联联接接，联联接接处处的的重重合合点点数数不不应应少少于于三三个个，且且分分布均匀，以便可靠地确定布均匀，以便可靠地确定GPSGPS网与原有网之间的转换参数。网与原有网之间的转换参数。（5 5）GPSGPS网网点点，应应利利用用已已有有水水准准点点联联测测高高程程。C C级级网网每每隔隔

39、3636点点联联测测一一个个高高程程点点，D D和和E E级级网网视视具具体体情情况况确确定定联联测测点点数数。A A和和B B级级网网的的高高程程联联测测分分别别采采用用三三、四四等等水水准准测测量量的的方方法法；C C至至E E级级网网可可采采用用等等外外水水准准或或与与其其精精度度相相当当的的方方法进行。法进行。3.1.5 GPS基线向量网的布网形式 GPS GPS网常用的布网形式有以下几种：跟踪站式、网常用的布网形式有以下几种：跟踪站式、会战式、多基准站式、同步图形扩展式、单基准站会战式、多基准站式、同步图形扩展式、单基准站式。式。1 1、跟踪站式：、跟踪站式：1 1）、布网形式：若干

40、台接收机长期固定安放在测站）、布网形式：若干台接收机长期固定安放在测站上，进行常年、不间断的观测，即一年观测上，进行常年、不间断的观测，即一年观测365365天，天，一天观测一天观测2424小时，这种观测方式很象是跟踪站，因小时，这种观测方式很象是跟踪站，因此，这种布网形式被称为跟踪站式。此，这种布网形式被称为跟踪站式。2 2）、特点：由于在采用跟踪站式的布网形式布设）、特点：由于在采用跟踪站式的布网形式布设GPSGPS网时，接收机在各个测站上进行了不间断的连网时，接收机在各个测站上进行了不间断的连续观测，观测时间长、数据量大，而且在处理采用续观测，观测时间长、数据量大，而且在处理采用这种方式

41、所采集的数据时，一般采用精密星历，因这种方式所采集的数据时，一般采用精密星历，因此，采用此种形式布设的此，采用此种形式布设的GPSGPS网具有很高的精度和网具有很高的精度和框架基准特性。框架基准特性。每个跟踪站为保每个跟踪站为保证连续观测，一般需证连续观测，一般需要建立专门的永久性要建立专门的永久性建筑即跟踪站，用以建筑即跟踪站，用以安置仪器设备，这使安置仪器设备，这使得这种布网形式的观得这种布网形式的观测成本很高。测成本很高。此种布网形式一此种布网形式一般用于建立般用于建立GPSGPS跟踪站跟踪站（AAAA级网），对于普级网），对于普通用途的通用途的GPSGPS网，由于网，由于此种布网形式观

42、测时此种布网形式观测时间长、成本高，故一间长、成本高，故一般不被采用。般不被采用。2、会战式1 1）、布网形式）、布网形式 在布设在布设GPSGPS网时，一次组织多台网时，一次组织多台GPSGPS接收机，集接收机，集中在一段不太长的时间内，共同作业。在作业时，中在一段不太长的时间内，共同作业。在作业时，所有接收机在若干天的时间里分别在同一批点上进所有接收机在若干天的时间里分别在同一批点上进行多天、长时段的同步观测，在完成一批点的测量行多天、长时段的同步观测，在完成一批点的测量后，所有接收机又都迁移到另外一批点上进行相同后，所有接收机又都迁移到另外一批点上进行相同方式的观测，直至所有的点观测完毕

43、这就是所谓方式的观测，直至所有的点观测完毕，这就是所谓的会战式的布网。的会战式的布网。2 2）、特点）、特点 采用会战式布网形式所布设的采用会战式布网形式所布设的GPSGPS网，因为各基网，因为各基线均进行过较长时间、多时段的观测，所以可以较线均进行过较长时间、多时段的观测，所以可以较好地消除好地消除SASA等因素的影响，因而具有特高的尺度精等因素的影响，因而具有特高的尺度精度。此种布网方式一般用于布设度。此种布网方式一般用于布设A A、B B级网。级网。3、多基准站式1 1）布网形式：所谓多基准站式的布网）布网形式：所谓多基准站式的布网形式就是有若干台接收机在一段时间形式就是有若干台接收机

44、在一段时间里长期固定在某几个点上进行长时间里长期固定在某几个点上进行长时间的观测，这些测站称为基准站，在基的观测，这些测站称为基准站，在基准站进行观测的同时，另外一些接收准站进行观测的同时，另外一些接收机则在这些基准站周围相互之间进行机则在这些基准站周围相互之间进行同步观测。同步观测。2 2）、特点：采用多基准站式的）、特点：采用多基准站式的布网形式所布设的布网形式所布设的GPSGPS网，由网，由于在各个基准站之间进行了于在各个基准站之间进行了长时间的观测，因此，可以长时间的观测，因此，可以获得较高精度的定位结果，获得较高精度的定位结果，这些高精度的基线向量可以这些高精度的基线向量可以作为整个

45、作为整个GPSGPS网的骨架。另外网的骨架。另外一方面，其余的进行了同步一方面，其余的进行了同步观测的接收机间除了自身间观测的接收机间除了自身间有基线向量相连外，它们与有基线向量相连外，它们与各个基准站之间也存在有同各个基准站之间也存在有同步观测，因此，也有同步观步观测，因此，也有同步观测基线相连，这样可以获得测基线相连，这样可以获得更强的图形结构。更强的图形结构。4、同步图形扩展式1 1）、布网形式：所谓同步图形扩展式的布网形式，就是多）、布网形式：所谓同步图形扩展式的布网形式，就是多台接收机在不同测站上进行同步观测，在完成一个时段台接收机在不同测站上进行同步观测，在完成一个时段的同步观测后

46、又迁移到其它的测站上进行同步观测，的同步观测后，又迁移到其它的测站上进行同步观测，每次同步观测都可以形成一个同步图形，在测量过程中，每次同步观测都可以形成一个同步图形，在测量过程中，不同的同步图形间一般有若干个公共点相连，整个不同的同步图形间一般有若干个公共点相连，整个GPSGPS网由这些同步图形构成。网由这些同步图形构成。2 2）、特点：同步图形扩展式的布网形式具有扩展速度快，）、特点：同步图形扩展式的布网形式具有扩展速度快，图形强度较高，且作业方法简单的优点。同步图形扩展图形强度较高，且作业方法简单的优点。同步图形扩展式是布设式是布设GPSGPS网时最常用的一种布网形式。网时最常用的一种

47、布网形式。同步图形扩展式的作业方式具有作业效率高，图形同步图形扩展式的作业方式具有作业效率高，图形强度好的特点，它是目前在强度好的特点，它是目前在GPSGPS测量中普遍采用的一种测量中普遍采用的一种布网形式，在本书中将着重介绍此种布网形式。布网形式，在本书中将着重介绍此种布网形式。*3 3）、采用同步图形扩展式布设）、采用同步图形扩展式布设GPSGPS基线向量网时的观测作基线向量网时的观测作业方式主要以下几种式：点连式、边连式、网连式、混业方式主要以下几种式：点连式、边连式、网连式、混连式。连式。（1）点连式 所谓点连式就是在观测作业所谓点连式就是在观测作业时，相邻的同步图形间只通过一时，相邻

48、的同步图形间只通过一个公共点相连。这样，当有个公共点相连。这样，当有3 3台台仪器共同作业时，每观测一个时仪器共同作业时，每观测一个时段，就可以测得段，就可以测得2 2个新点，当这个新点，当这些仪器观测观测了些仪器观测观测了n n个时段后，个时段后，就可以最多测得就可以最多测得2n2n个新点。个新点。特点：点连式观测作业方式的优特点：点连式观测作业方式的优点是作业效率高，图形扩展迅速；点是作业效率高，图形扩展迅速；它的缺点是图形强度低，如果连它的缺点是图形强度低，如果连接点发生问题，将影响到后面的接点发生问题，将影响到后面的同步图形。同步图形。（2）边连式o观测作业方式：所谓边连观测作业方式：

49、所谓边连式就是在观测作业时，相式就是在观测作业时，相邻的同步图形间有一条边邻的同步图形间有一条边（即两个公共点）相连。（即两个公共点）相连。这样，当有这样，当有3 3台仪器共同同台仪器共同同作业时，每观测一个时段，作业时，每观测一个时段，就可以测得就可以测得1 1个新点，当这个新点，当这些仪器观测观测了些仪器观测观测了n n个时段个时段后，就可以最多测得后，就可以最多测得n n个新个新点。点。o特点：边连式观测作业方特点：边连式观测作业方式具有较好的图形强度和式具有较好的图形强度和较高的作业效率。较高的作业效率。（3）网连式o观测作业方式观测作业方式 所谓网连式就是在作业时，相邻的同步所谓网连

50、式就是在作业时，相邻的同步图形间有图形间有3 3个（含个（含3 3个）以上的公共点相连。个）以上的公共点相连。这样，当有这样，当有n n台仪器共同作业时，每观测一台仪器共同作业时，每观测一个时段，就可以测得个时段，就可以测得n-3n-3个新点个新点.o特点特点 采用网连式观测作业方式所测设的采用网连式观测作业方式所测设的GPSGPS网网具有很强的图形强度，但网连式观测作业方具有很强的图形强度，但网连式观测作业方式的作业效率很低。式的作业效率很低。（4）混连式o观测作业方式：在实际的观测作业方式：在实际的GPSGPS作业中，一作业中，一般并不是单独采用上面所介绍的某一种观般并不是单独采用上面所介