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昆明市勘察测绘研究院 全球定位系统（GPS） 学习要点： 1、GPS定位系统的特点； 2、GPS系统的组成及原理； 3、GPS测量的实施； 4、网络RTK。 8.2 GPS系统的组成 8.3 GPS定位原理 所谓绝对定位，是在WGS-84坐标系中，独立确定观测站相对地球质心绝对位置的方法。相对定位同样在WGS-84坐标系中，确定的则是观测站与某一地面参考点之间的相对位置，或两观测站之间相对位置的方法。 所谓静态定位，即在定位过程中，接收机天线(待定点)的位置相对于周围地面点而言，处于静止状态。而动态定位正好与之相反，即在定位过程中，接收机天线处于运动状态，也就是说定位结果是连续变化的，如用于飞机、轮船导航定位的方法就属于动态定位。 利用GPS进行定位的基本原理，是以GPS卫星和用户接收机天线之间距离(或距离差)的观测量为基础，并根据已知的卫星瞬间坐标来确定用户接收机所对应的点位，即待定点的三维坐标(x，y，z)。由此可见，GPS定位的关键是测定用户接收机天线至GPS卫星之间的距离。 相对定位 相对定位的基本原理 利用同步观测数据，确定接收机间的相对位置（基线向量） 8.5 GPS测量的实施 目前，GPS测量的作业模式有多种，比如静态绝对定位、静态相对定位、快速静态定位、准动态定位、实时动态定位等。下面就土木工程测量中最常用的静态相对定位的方法与实施进行简单介绍。 静态相对定位是GPS测量中最常用的精密定位方法。它是采用两台（或两台以上）接收机，分别安置于一条或数条基线的两个端点，同步观测四颗以上卫星。这种方法的基线相对定位精度可达5mm＋D×10-6，适用于各种较高等级的控制网测量。按照GPS测量实施的工作程序可分为技术设计、选点与建立标志、外业观测、成果检核与数据处理等阶段。 8.6 GPS新技术——网络RTK 实时动态测量技术的基本原理是在基站上安置一台GPS接收机，对所有可见卫星进行连续观测，并将其观测数据通过发射台实时地发送给流动观测站。在流动观测站上，GPS接收机在接收卫星信号的同时通过接收电台接受基准站传送的数据，然后由GPS控制器根据相对定位的原理，实时地计算出流动站的厘米级三维坐标。 网络RTK在一个较大的区域内能稀疏地、较均匀地布设多个参考站, 构成一个参考站网,借鉴广域差分GPS和具有多个参考站的局域差分GPS中的基本原理和方法，通过借助于GPS参考站系统的网络型解算模型进行RTK作业，通过观测值、模型及模拟与距离相关的系统误差源，消除或削弱各种误差的影响，从而获取均匀的、高精度的、可靠性的定位结果，这就是网络RTK的基本原理。 实时动态差分 – RTK RTK的基本原理 RTK定位技术是基于载波相位观测值的实时动态定位技术，它能够实时地提供测站点在指定坐标系中的三维定位结果，并达到厘米级精度。在RTK作业模式下，基准站通过数据链将其观测值和测站坐标信息一起传送给流动站。流动站不仅通过数据链接收来自基准站的数据，还要采集GPS观测数据，并在系统内组成差分观测值进行实时处理。RTK技术的关键在于数据处理技术和数据传输技术 要求：接收差分改正数的通讯设备及实时计算流动站精确坐标的软件 GPS RTK定位与距离的关系 8.7 GPS定位技术的应用 由于GPS是一种全天候、高精度的连续定位系统，并且具有定位速度快、费用低廉、方法灵活多样和操作简便等特点，使其在测量学、导航学及其相关学科领域，得到极其广泛的应用。 GPS在测量中的应用 控制测量 大地控制、工程控制、测图控制、航测像控 形变监测 地壳板块、工程形变、地面沉降 放样 工程放样、红线测量 地籍测量 界址点 W W W . W A T S O N W Y A T T . C O M 8.1 概 述 GPS定位系统的应用特点： 高精度、 全天候、 高效率、 多功能、 操作简便、 应用广泛等。 空间部分 地面监控部分 用户部分 GPS 21＋3颗GPS卫星所组成的星座 5个跟踪站、3个注入站、1个主控站 接收设备 GPS卫星星座 GPS空间部分由21颗工作卫星和3颗在轨备用卫星组成， 记作（21+3）GPS星座，如图所示。 24颗卫星均匀分布在6个轨道平面内。在GPS导航定位时， GPS卫星是一个动态的已知点， 为了计算测站的三维坐标， 必须观测至少4颗 GPS卫星，称为定位星座； 空间后方交会 空间距离方程 ?1=?—[(X1-X)2+(Y1-Y)2+(Z1-Z)2] ?2 =?—[(X2-X)2+(Y2-Y)2+(Z2-Z)2] ?3=?—[(X3- X)2+(Y3-Y)2+(Z3-Z)2] …… X、Y 、Z —— 测点点位坐标 Xi、Yi、Zi——卫星星历（坐标） ?1、 ?1、 ?1