gps 测量与数据处理
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GPS 测量与数据处理. 黄劲松 武汉大学 测绘学院. 第一章 绪论. 本章内容. 引子 GPS 原理回顾 GPS 测量概要 课程内容 课程目标. 引子. 2 区. 1 区. 国软. 3 区. GPS 工程项目. 区域 武汉大学 1~3 校区及国际软件学院 功能 测图控制网( 20 点) 等级 D 级( GB2009 ) 成果 北京 54 系 中央子午线: 114 . 待解决的问题. 项目开展 流程 所需条件、技术 所需经费 时间周期. 1. GPS 原理回顾. 几个问题. 什么是 GPS , GPS 的基本功能有哪些? - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
1©2005~2012. 黄劲松 武汉大学 测绘学院
GPS测量与数据处理
黄劲松武汉大学 测绘学院
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第一章 绪论
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本章内容• 引子• GPS 原理回顾• GPS 测量概要• 课程内容• 课程目标
4©2005~2012. 黄劲松 武汉大学 测绘学院
引子
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GPS 工程项目• 区域– 武汉大学 1~3校区及国际软件学院
• 功能– 测图控制网( 20点)
• 等级– D级( GB2009)
• 成果– 北京 54系– 中央子午线: 114
3区
国软
1区
2区
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待解决的问题• 项目开展–流程–所需条件、技术
• 所需经费• 时间周期
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1. GPS 原理回顾
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几个问题• 什么是 GPS , GPS 的基本功能有哪些?• GPS 如何工作?• GPS 的观测值有哪些?• GPS 测量定位的精度受哪些因素的影响?• 什么是相对定位,其结果是什么?• GPS 在测量中有哪些应用?• GPS 在测量中有哪些作业模式?• 什么是 GPS 网,其作用是什么?• GPS 网的建立过程是怎样的?• 如何衡量 GPS 测量成果的质量?• 如何保证及改善 GPS 测量成果的质量?• …
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空间部分
地面监控部分 用户部分GPSGPS
GPS 系统及其构成• 拥有者– 美国
• 系统构成– 空间部分、地面控制部分、用户部分
• 作用– 定位、测速、授(守)时
• 信号– 载波、测距码、导航电文
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GPS 定位的基本原理• 距离交会
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GPS 观测值• 码伪距– C1, P1, P2
• 载波相位– L1, L2
• 多普勒– D1, D2
S
R
( )tR
( )tS
接 收 机 根 据 自 身的 钟 在 时 刻 复制 信 号 的 相 位
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接 收 机 根 据 自 身的 钟 在 时 刻 所接 收 到 卫 星 在时 刻 所 发 送 信 号的 相 位
tRtS
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影响 GPS 测量的因素• 与卫星有关的因素– 卫星钟差、卫星星历误差、相对论效应、 SA
• 与传播途径有关的因素– 大气折射(电离层折射、对流层折射)、多路径效应、其他电磁波干扰
• 与接收设备有关的因素– 天线相位中心偏移及变化、接收机钟差、接收机噪声
• 其他因素
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GPS 定位原理中的若干基本概念• 伪距测量• 载波相位测量–整周计数–整周模糊度–周跳
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载波相位测量
14单差 双差 三差
GPS 定位原理中的若干基本概念• 差分观测值–零差(非差)、单差、双差、三差
• 载波相位观测值的线性组合–宽巷、窄巷、无电离层折射影响和无几何关系组合
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GPS 的定位模式• 根据运动状态–动态定位、静态定位
• 根据时效–实时定位、事后定位
• 根据定位模式–绝对定位、相对定位、差分定位
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2. GPS 测量概要
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GPS 在测量中的应用• 控制• 形变监测• 点位测量• 放样
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GPS 测量仪器设备
Trimble R3 Leica 1230 Topcon Hiper Plus
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常用 GPS 测量模式• 单点定位–通常需采用精密单点定位( PPP)的方法–还未广泛应用
• 相对定位(后处理)–最为常用
• RTK–常用于点位测量与放样
注:本课程主要讲授与相对定位(后处理)有关的内容。
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相对定位• 定义–利用两台以上接收机进行同步观测,获取接收机间相对位置(基线向量)的测量方法。
• 特点–精度高(通过差分消除或削弱了相关误差的影响)
–作业复杂(需进行多台接收机的同步观测)–需要从外部引入位置基准( GPS基线向量缺少绝对位置基准)
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位置基准的传递方式• 单基线方式–效率高,可靠性低
• 导线方式–效率高,可靠性低
• 网络方式–效率低,可靠性高
单基线方式
导线方式 网络方式
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GPS 基线向量网• 定义–由 GPS点和 GPS基线向量所构成–简称 GPS网
• 特点–易进行质量控制– GPS网的布设工作在所有 GPS测量方式中最复杂
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测量成果质量的内涵
质量 精度
质量=精度+可靠性 +应用目标符合度
GPS 测量产品质量的内涵
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质量控制及其内容• 质量控制的定义–一种用来确保生产出的产品保持合乎规定水平的系统
• GPS 测量产品质量控制的内容–质量评价(评定质量的指标)–质量改善(提高质量的方法)
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影响 GPS 网质量的因素
• 基线的质量• 网的结构–基线数量及配置–起算数据的类型、数量及分布
• 网平差处理的方法
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GPS 网
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GPS 测量的依据• 标准及规范• 任务书、合同书• 设计书
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GPS 测量的作业流程• 设计与计划(测前)• 仪器设备的检定与检验(测前)• 施测(测中)• 数据处理及成果整理(测后)
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GPS 测量的作业流程• 测前–项目立项–方案设计–施工设计–测绘资料收集整理–仪器检验、检定–踏勘、选点、埋石
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GPS 测量的作业流程• 测中–作业队进驻–卫星状态预报–观测计划制定–作业调度及外业观测–数据传输、转储、备份–基线解算及质量控制
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GPS 测量的作业流程• 测后–网平差(数据处理、分析)及质量控制–整理成果、技术总结–项目验收
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GPS 测量的成果资料• 方案设计书• 施工设计书• 点之记• 技术总结• 成果资料汇总• 原始观测记录(包括数
据、计算结果文件,观测记录手簿)
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GPS 测量成果的质量• 精度• 可靠性• 可用性–点位设施–密度–分布
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3. 课程内容及目标
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课程内容• 第一章 绪论• 第二章 GPS网及其建立(教材第 7章)• 第三章 GPS 测量的技术设计(教材第 8
章) • 第四章 GPS 测量的外业(教材第 9 章) • 第五章 GPS 测量中的数据格式(教材第 1
0 章) • 第六章 GPS 基线解算(教材第 11 章)• 第七章 GPS 网平差(教材第 12 章)
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课程目标• 掌握– 开展 GPS测量工程的流程– GPS工程技术设计的内容和报告的撰写– GPS网的设计及布设方法– GPS外业观测的方法及注意事项– GPS测量的质量控制方法– GPS测量数据处理基本原理– GPS测量数据处理方法