单元7 GNSS数字测图2 P165.pptxVIP

甘肃建筑职业技术学院刘宗波

第七章GPS数字测图

[本章提要]

7.1GPS概述

7.2GPS静态控制测量

7.3GPS—RTK动态碎部测量

1/66

2

3

4

[本章提要]

主要讲述GPS定位系统的组成、GPS定位原理、GPS控制网的技术设计和外业观测、GPS数据处理、GPS—RTK动态数据采集等内容。

[重点与难点]

重点:

☆GP定位原理☆GP控制网设计

☆GP外业静态、动态观测☆GP敬据处理难点:

☆GP外业静态、动态观测

甘肃建筑职业技术学院

刘宗波

2/66

2

3

4

7.1GPS概述

一、概述

全球定位系统（GlobalPositioning

System——GPS）是一种定时和测距的空间交会定点的导航系统，可以向全球用户提供连续、实时、高精度的三维位置、三维速度和时间信息。

甘肃建筑职业技术学院

刘宗波

3/66

2

3

4

1．系统组成

GPS系统包括三大部分：地面控制部分；空间部分；用户分。

甘肃建筑职业技术学院

刘宗波

4/66

2

3

4

地面控制部分：地面控制部分：主控站、监控站和注入站。

甘肃建筑职业技术学院

刘宗波

2

3

4

5/66

甘肃建筑职业技术学院刘宗波

①主控站：位于美国科罗拉多（Colorado）的法尔孔（Falcon）空军基地。

根据各监控站对GPS的观测数据，计算出卫星的星历和卫星时钟的改正参数等，并将这些数据通过注入站注入到卫星中去；

对卫星进行控制，向卫星发布指令；当工作卫星出现故障时，调度备用卫星，替代失效的工作卫星工作；

主控站还具有监控站的功能。

②监控站：主控站、夏威夷（Hawaii）、阿松森群岛

（Ascencion）、迭哥伽西亚（DiegoGarcia）、和卡瓦加兰（Kwajalein）。

接收卫星信号，监测卫星的工作状态。

③注入站：阿松森群岛（Ascencion）、迭哥伽西亚（Diego

Garcia）、和卡瓦加兰（Kwajalein）。其作用和功能是：

注入站的作用是将主控站计算的卫星星历和卫星时钟的改正参数等注入到卫星中去。

6/66

2

3

4

甘肃建筑职业技术学院

刘宗波

空间部分

①卫星分布组成：由21颗工作卫星和3颗在轨备用卫星组成GPS卫星星座。

2

3

4

7/66

甘肃建筑职业技术学院刘宗波

②卫星分布情况

24颗卫星均匀分布在6个轨道平面内，轨道倾角为55度，各个轨道平面之间夹角为60度，即轨道的升交点赤经各相差60度。每个轨道平面内各颗卫星之间的升交角相差90度。每颗卫星的正常运行周期为11h58min，若考虑地球自转等因素，将提前4min进入下一周期。

③GPS卫星信号

载波：L波段双频L11575.42MHz，L21227.60MHz

卫星识别：码分多址（CDMA）

测距码：C/A码（民用），P码（美国军方及特殊授户）

导航数据：卫星轨道坐标、卫星钟差方程式参数、电离层延迟修正

8/66

2

3

4

甘肃建筑职业技术学院刘宗波

用户部分

①组成：GPS接收机、气象仪器、计算机、钢尺等仪器设成。

②GPS接收机：天线单元，信号处理部分，记录装置和源。

天线单元：由天线和前置放大器组成，灵敏度高，抗干扰性强。GPS天线分为单极天线、微带天线、锥型天线等。

信号处理部分：是GPS接收机的核心部分，进行滤波和信号处理，由跟踪环路重建载波，解码得到导航电文，获得伪距定位结果。

记录装置:主要有接收机的内存硬盘或记录卡（CF卡）。

电源:分为外接和内接电池（12V），机内还有一锂电池。

9/66

2

3

4

刘宗波

③GPS接收机的基本类型：大地型、导航型和授时型三种。大地型接收机按接收载波信号的差异分为单频（L1）型和双频（L1，L2）型。

10/66PTK系统导航型接收机大地型接收机

甘肃建筑职业技术学院

2

3

4

2GPS系统的特点

GPS测量与经典测量方法的对比1：

不需要相互通视

观测作业不受天气条件的影响

网的质量与点位的分布情况无关

能达到大地测量所需要的精度水平

白天和夜间均可作业

经济效益显著

GPS测量与经典测量方法的对比2：

lGPS测量效率比传统方法有极大的提高

l无论作大面积控制和局部测量都是理想的仪器

l价格上具有更强的市场竞争能力

l任何条件下都有充分把握提供足够的精度

甘肃建筑职业技术学院

刘宗波

11/66

2

3

4

甘肃建筑职业技术学院刘宗波

3我国GPS测量的常用坐标系

WGS-84

WGS-84坐标是GPS所采用的坐标系统，