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1、6月10日注册测绘师考试GNSS综合讲稿,中国注册测绘师论坛斑点牛每周三YY语音频道,目录,一，GPS网设计3二，GPS测量实施13三，GNSS控制网指标28四，数据处理30五，质量评定36六，成果整理52七，规范内容54八，GPS原理59九，COSS相关77十，结束89,GPS网设计-基本概念1。观测时段：从开始到结束连续观测的时间段。2。同步观测：两台或两台以上接收机对相同卫星观测。3。同步观测环：三台以上接收机同步观测基线构成。4。独立观测环：由独立观测所获得的基线向量构成的闭合环，简称独立环。5。独立基线：N台接收机同步J条基线中的N-1条基线。6。异步观测环：有非同步或独立基线构成的
2、闭合环。7。非独立基线：除独立基线外的其他叫非独立基线，总基线数与独立基线之差为非独立基线数。,GNSS基线计算及高程联测要求,基线计算：S=n*m/N GPS 网特征条件参数 GPS 网特征条件计算公式总基线数（同步边） B 总=SN（N-1）/2必要基线数 B 必=n-1独立基线数 B 独=S（N-1）多余基线数 B 多= B 独- B 必=S（N-1）-（n-1）（S测段数，n待定点数，m每点设站数，N接收机台数）联测高程要求： A、B级应逐点联测高程，C级根据区域似大地水准面精化要求联测高程，D、E级可依具体情况联测高程。,由N台GPS接收机构成的同步图形中一个时段包含的基线数为： J
3、 N*(N1)/2；但其中仅有N1条是独立边，其余为非独立边。当同步观测的GPS接收机数N3时，同步环T的最少个数应为： TJ(N1)(N1)(N2)2n个点的GPS网需要T个同步环来完成观测，公式如下：点连式：T=INT（n-N）/(N-1)+1边连式：T=INT（n-N）/(N-2)+1,GPS控制网布设的问题就是怎样将各同步环有机地连成一个整体，构成一定数量的同步观测环和异步观测环，也可采用线路形式，以较好地满足精度、可靠性、经费和后勤等限制条件。GPS网观测时不要求点间通视，网形设计灵活。根据不同的用途和不同的精度要求，GPS网的布设通常有四种方式：星形，点连式、边连式和混合式。 点连
4、式相邻同步图形间仅有一个公共点连接。 边连式同步图形之间由一条公共基线连接。 网连式相邻同步图形间有两个以上公共点。 混合连接形式既有点连接又有边连接(理想)。或星形连接、附合导线连接、三角锁形连接等。,星形网特点：几何图形简单，只需两台GPS接收机，是一种快速定位作业方式，但是，由于基线间不构成任何同步闭合图形因此抗粗差的能力差，一般适用于精度较低的工程测量。,两台接收机同步观测中，一台接收机A固定不动，另一台接收机B在A周围的一些点上进行相对定位。如右图。,点连式相邻同步图形之间只有一个公共点连接。这种布网方式几何强度较弱，抗粗差能力较差，一般可以加测几个时段以增强网的异步图形闭合条件的个
5、数。,边连式相邻同步图形由一条公共基线连接。这种布网方式几何强度较高，抗粗差能力较强，有较多的复测边和非同步图形闭合条件，在相同的仪器个数的条件下，观测时段将比点连接方式大大增加。,混连式该方式是把点连式和边连式有机地结合在一起，这种方式既可以提高网的几何强度和可靠性指标，有减少了外业工作量，式一种较为理想的布网方法。,三角锁形连接GPS网形,11条基线，5个异步环,12条基线，2条重复边,导线网式连接GPS网形,布设在高级已知点之间的GPS点构成附合导线网式的GPS网。已知点可以是高级GPS点，也可以是高级国家点或地方点。,GPS测量实施,GPS网相邻同步图形之间的连接一般采用边、点混合连接
6、方式；网中闭合条件中基线个数不可过多。每个点独立设站观测次数总和除以总点数，即“重复设站点数”一般应在1.6以上（点连接时一般达不到）；,14,（1）按工作原理分：码相关型接收机平方型接收机混合型接收机（2）按信号通道的类型分：多通道接收机序贯通道接收机多路复用通道接收机,接收机的分类,（3）根据接收信号的频率分：单频接收机（L1）双频接收机（L1+L2）（4）根据接收机的用途分：导航型测量型授时型,接收机的检验,接收机全面检验的内容，包括一般性检视、通电检验和实测检验。（1）一般检验：主要检查接收机设备各部件及其附件是否齐全、完好，紧固部分是否松动与脱落，使用手册及资料是否齐全等。（2）通电
7、检验：接收机通电后有关信号灯、按键、显示系统和仪表的工作情况，以及自测试系统的工作情况，当自测正常后，按键作步骤检验仪器的工作情况（3）实测检验：测试检验是GPS接收机检验的主要内容。其检验方法有：用标准基线检验；已知坐标、边长检验；零基线检验；相位中心偏移量检验等。（4）附件检验。,GPS点位要求,1.点位应设在易于安装接收设备。视野开阔的较高点上。2点位目标要显著，视场周围15以上不应有障碍物，以减少GPS信号被遮挡或障碍物吸收。3点位应远离在功率无线电发射源其距离不少于200m；远离高压输电线，其距离不得少于50m。以避免电磁场对GPS信号的干扰。4点位附近不应有在面积水域或不应有强烈干
8、扰卫星信号接收的物体，以减弱多路径效应的影响。5点位应选在交通方便有利于扩展与联测的地方。6地面基础稳定，易于点的保存。7测站附近局部环境应与周围大环境一致，以减少气象元素的代表性误差8充分利用已有控制点，当利用旧点时，应对旧点的稳定性、完好性，以及觇标是否安全可用作一检查，符合要求方可利用。,选点原则,一、选点原则： 1 B级点必须选在一等水准路线结点或一等与二等水准结点处，应建于基岩上，如水准点3km内无基岩，可以建在土层上； 2 C级点应建于基岩上，如无基岩可以选在土层上 3 均匀布设，满足gps观测条件和水准联测条件； 4 应得到土地管理者同意。 二、选点要求： 1 人员由测绘工程师和
9、地质师组成，充分了解测区信息； 2 实地勘察，选在能长期保存，满足观测拓展条件的地点，做好标记； 3 避开环境变化大，地质不稳定地区，远离无线发射源，高压线至少200m； 4 避开多路径影响，点位周围保持高度角15度以上无遮挡，点位附近有10障碍物时应绘制环视图，50米内固定与变化反射体应标注在环视图上； 5 必须绘制水准联测示意图； 6 提交选点图，点之记信息，实地选点情况说明，对埋石的建议。,GPS网点一般应埋设具有中心标志的标石，以精确标志点位，点的标石和标志必须稳定、坚固以利长久保存和利用。在基岩露头地区，也可以直接在基岩上嵌入金属标志。 每个点标石埋设结束后，提交以下资料：1. 点之
10、记 2GPS网的选取点网图；3土地占用批准文件与测量标志委托保管书；4选点与埋石工作技术总结。,标志埋设,标石分类级个数要求,点的制作：B级使用基岩标石； C 级使用基岩标石和土层标石； DE级使用基岩标石、土层标石、楼顶标石。标石类型分为：天线墩、基本标石和普通标石，各种天线墩均应安置强制对中装置，且对中误差不应大于1mm。B级应使用天线墩，CDE级根据需要选择。标石中心中心点直径不大于0.5mm。天线墩，基岩标石，基本标石应现场灌注。BC级标石埋设后至少需要经过一个雨季，冻土区至少需要一个解冻期，基岩和岩层至少需要一个月后方可施测。,观测,架设天线严格整平对中，对中误差不大于1mm，B级网
11、天线指正北，定向误差不大于5；检查部件连接后开机， 输入测站编号，天线高，天线高需要每隔120量取3次取平均；每时段观测前后各量取天线高，取自1mm，两次量高差不大于3mm。每时段前后要各记录测站数据一次，时段长超过2小时时每次UTC整点增加一次观测记录，夜间放宽到4小时；观测期间不应于50m以内使用电台，10m以内使用对讲机；手簿一律使用铅笔，应现场填写，不应涂改，如有记错应整齐划去，注明原因，其中天线高气象读数等不应连环涂改；定时检查接收机信息，并在手簿记录；认真操作，严防触碰遮挡；避免过冷过热和阳光直晒，雷雨时关闭仪器，卸下天线。,GPS测量作业模式,静态相对定位：适于大地测量、工程测量
12、、变形监测等精密定位，精度高，观测时间长。快速静态定位：适于测图控制网的加密，点位密集，观测时间较短，精度较高。实时动态定位（RTK）：观测时间短，适于测图中碎部点的测定、设计点的测设放样，精度cm级。多基准站RTK技术是今后应用的发展趋势。其余定位方式：准动态、往返式重复设站、动态定位等方式。,静态相对定位,1作业方式：采用两台（或两台以上）接收设备，分别安置在一条或数条基线的两个端点，同步观测4颗以上卫星，每时段长45分钟至2个小时或更多。作业布置如图8-10所示。,2适用范围：建立全球性或国家级大地控制网，建立地壳运动监测网、建立长距离检校基线、进行岛屿与大陆联测、钻井定位及精密工程控制
13、网建立等。3注意事项：所有已观测基线应组成一系列封闭图形，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。,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。2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。,3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。4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
14、合图形，可靠性差。,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。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12min。,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12min；1h后逆序返测各
15、流动点12min。设站布置如图8-13所示。2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。,3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。,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。3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。,实时
16、动态测量,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。,GNSS网,GPS控制网：A级由卫星定位连续运行基准站构成，用于建
17、立国家一等大地网，全球性的地球动力学研究，地壳形变测量，卫星精密定轨测量B级用于建立国家二等大地网，建立地方或城市坐标基准框架，区域性的地球动力学研究、地壳形变测量，精密工程测量。C级用于建立国家三等大地网，以及区域，城市及工程测量控制网。D级用于建立四等大地控制网。E级用于测图，建立施工控制网。大地控制网： 一等由卫星定位连续运行基准站构成，实现三维动态地心坐标的现势性和精度。应布设在一等水准点结点处。 二等对一二等水准进行稳定性监测，精化似大地水准面，为三四等大地控制网提供起始数据。点位均匀布设，考虑具体应用对水准网监测的要求。复测周期5年，执行时间不超过2年。 三等省级控制网，满足基本比
18、例尺测图需求，精化省级似大地水准面。设在三四等水准路线上，根据需要复测。四等为三等的加密，根据需要复测。,各等级GNSS网观测技术指标,卫星高度角是指测站与单颗卫星连线的垂直角。卫星截止高度角即卫星高度角的截止范围，低于该值不予接收数据。时段数1.6即为每站至少观测一个时段，二次观测的时段为总测站的0.6。采样间隔指数据采集时间间隔，采样频率为数据采样频率，等于1/采样间隔。,数据下载存储及点位命名,及时下载数据，立即转为RINEX格式，以检查数据完整性。每天的原始数据和RINEX数据分存两个子目录，子目录命名方式采用“测站编号+年代+该天年积日+D”，“测站编号+年代+该天年积日+R”（D表
19、示原始观测数据，R表示RINEX格式。）原始数据和RINEX数据保留到上交的数据检查验收完成后，在不同介质上备份。RINEX格式：该格式采用文本文件存储数据，数据记录格式与接收机的制造厂商和具体型号无关。年积日：仅在一年中使用的连续计算日期的方法，从当年1月1日起开始计算的天数。平年的12月31日为第365日，闰年的12月31日为第366日。,31,Rinex文件命名规则,命名方法：8+3文件名命名规则例：wh022931.02o，wh022293.02n,外业数据处理,数据质量检查（宜采用专门软件）： 观测卫星数； 数据可利用率80%；对载波的多路径影响小于0.5m；接收机钟日频稳定性不低于
20、10-8外业数据质量检核： 数据剔除率：同一时段观测值数据剔除率不高于10%； 复测基线的长度差：ds=2根号2*m ，单点模式同一点间不同时段应进行检查； 同步环观测闭合差分量中误差应小于5分之根号n*m； 独立环闭合差及附和路线闭合差分量中误差应小于3根号n*m。m为相应级别基线中误差，由仪器标称精度求得。,GPS基线解算及平差,基线向量解算要求： AB网采用专用软件，采用精密星历；CDE采用随机配备的商用软件，采用广播星历；基线解算起算点坐标可以是不少于30min单点定位结果的平差值坐标。 BCDE级观测都需要加入对流层延迟改正；长度小于15KM的基线应采用双差固定解，大于15KM的采用
21、双差固定解和双差浮点解中的最优解。GPS基线精处理结果质量检核： 检查基线分量和边长的重复性； 各时段间基线较差； 独立环闭合差或附和路线闭合差、环线全长闭合差。 提取基线向量原则： 必须选取相对独立基线； 选取的基线可以构成闭合几何图形； 选取质量最好能构成边数较少的异步环，边长较短的基线向量。,平差,无约束平差目的：（至少需要提供1个在2000坐标系中已知点的坐标） 判断有无粗差基线，并处理之使符合要求； 调整各基线向量观测值权数，使之相匹配； 基线向量改正数的绝对值不应超过相应等级的基线长度中误差的3倍。约束平差和联合平差步骤：（至少需要提供2个已知点的坐标） 指定平差基准和坐标系； 指
22、定起算数据； 检验约束平差质量； 平差解算； 基线改正数的绝对值和经相应无约束平差基线改正数较差不应超过相应等级的基线长度中误差的2倍。质量分析与控制指标： 基线向量改正数，用来判断粗差； 相邻点中误差和相对中误差，发现问题及时处理。,软件操作流程图,数据准备数据包括：GPS观测数据、卫星星历、人工观测数据、先验数据等,处理控制参数设置控制参数包括：星历类型、截止高度角、周跳修复方法,软件处理,合格,不合格,？,评定基线质量的指标,相对指标特点：仅具参考意义指标：观测值的参考方差，观测值残差的RMS， RATIO，数据删除率半绝对指标特点：能用于判定基线是否不合格，但不能用于判定基线是否合格指
23、标：同步环闭合差绝对指标特点：可用于判定基线是否合格指标：独立环闭合差，复测基线较差,相对指标,观测值的参考方差实质一定程度地反映了观测值质量的优劣,38,相对指标,观测值残差的RMS实质反映了观测值与参数估值间的符合程度一定程度地反映了观测值质量的优劣一般认为，RMS越小越好,39,相对指标,数据删除率定义：在基线解算时，如果观测值的改正数大于某一个阈值时，则认为该观测值含有粗差，则需要将其删除。被删除观测值的数量与观测值的总数的比值，就是所谓的数据删除率。实质：数据删除率从某一方面反映出了GPS原始观测值的质量。数据删除率越高，通常表明观测值的质量越差。,相对指标,RATIO实质反映了所确
24、定出的整周未知数参数的可靠性，该值总大于等于1，值越大，可靠性越高。这一指标取决于多种因素，既与观测值的质量有关，也与观测条件（卫星星座的几何图形的分布和变化）的好坏有关。,相对指标,RDOP实质：RDOP值的大小与基线位置和卫星在空间中的几何分布及运行轨迹（即观测条件）有关，当基线位置确定后，RDOP值就只与观测条件有关了，而观测条件又是时间的函数，因此，实际上对与某条基线向量来讲， 其RDOP值的大小与观测时间段有关。RDOP表明了GPS卫星的状态对相对定位的影响，即取决于观测条件的好坏，它不受观测值质量好坏的影响。,半绝对指标,同步环闭合差定义由同步观测基线所组成的闭合环的闭合差。特点理
25、论上：由于同步观测基线间具有一定的内在联系，同步环闭合差在理论上应总是为0。实践中：只要数学模型正确、数据处理无误，即使观测值质量不好，同步环闭合差将非常小。实质若同步环闭合差超限，则说明组成同步环的基线中至少存在一条基线向量是错误的若同步环闭合差没有超限，还不能说明组成同步环的所有基线在质量上均合格。,绝对质量指标,异步环闭合差定义由相互独立的基线所组成的闭合环的闭合差。实质异步环闭合差满足限差要求时，则表明组成异步环的基线向量的质量是合格的。当异步环闭合差不满足限差要求时，则表明组成异步环的基线向量中至少有一条基线向量的质量不合格。要确定出哪些基线向量的质量不合格，可以通过多个相邻的异步环
26、或重复基线来判定。,绝对质量指标,复测基线较差（重复基线互差）定义不同观测时段，对同一条基线的观测结果，就是所谓重复基线。这些观测结果之间的差异，就是复测基线较差。实质复测基线较差满足限差要求时，则表明基线向量的质量是合格的。复测基线较差不满足限差要求时，则表明复测基线中至少有一条基线向量的质量不合格。要确定出哪些基线向量的质量不合格，可以通过多条复测基线来判定。,规范要求,全球定位系统（GPS）测量规范（GB/T 18314 2001）,规范要求,全球定位系统（GPS）测量规范（GB/T 18314 2001）,影响基线质量的因素,基线解算时所设定的起点坐标不准确影响方式：导致基线向量发生偏
27、差少数卫星的观测时间太短影响方式：导致与该卫星有关的整周未知数固定困难影响程度：对于基线解算来讲，对于参与计算的卫星，如果与其相关的整周未知数没有准确确定的话，就将严重影响整个基线解算结果的质量,影响基线质量的因素,在整个观测时段中，有个别卫星或个别时间段周跳太多，致使周跳修复不完善影响方式：导致整周未知数固定困难影响程度：严重影响基线向量的质量在观测时段内，多路径效应比较严重，观测值的改正数普遍较大影响方式：导致基线向量质量下降，严重时导致整周未知数固定困难影响程度随多路径效应的严重程度，对基线质量的影响将有所不同多路径效应对基线向量的水平方向影响较大,影响基线质量的因素,对流层折射影响或电
28、离层折射影响较大影响方式：导致基线向量质量下降，严重时导致整周未知数固定困难影响程度随大气折射影响的严重程度，对基线质量的影响将有所不同大气折射影响对基线向量的垂直方向影响较大其它因素卫星轨道误差较大数学模型问题：地球潮汐、地球自转、卫星姿态及天线相位中心问题等,影响基线质量因素的判别,基线起点坐标不准确的判别无明确的方法卫星观测时间短的判别通过卫星可见性图周跳通过残差图（残差跳跃）,上面3幅双差残差图表明SV12存在周跳,影响基线质量因素的判别,多路径效应严重通过残差图（残差中部分区间成系统性变化，且呈现周日特征）对流层或电离层折射影响过大通过残差图（残差中部分区间成系统性变化，但无周日特征
29、）,受多路径效应或大气折射影响的残差图,成果验收,上交资料,GPS规范内容（2009）,使用的大地基准：2000国家大地坐标系统。时间基准：测量采用GPS时，手簿记录采用UTC。,精度要求：,联测要求点数,CDE网相邻分区之间公共点至少要有4个。加密低等级时，采用高等级GPS点数应不少于4个。新布设的GPS网应与附近已有国家高等级GPS点进行联测， 联测点数至少不应少于3个。求定在某一参考坐标系中的坐标，应与原有坐标联测点数不少于3个。相邻两点最大间距不大于平均间距2倍。AB级网应逐点联测高程（不低于二等），C级应根据区域似大地水准面精化要求进行联测高程（不低于三等），DE级依具体情况（四等）
30、。测区内所有高于应布设网点的控制点都要进行联测。,点位的命名规则：,GPS点名应以该点位所在地命名，无法区分时可在点名后加注（一）、（二）等予以区别；新旧点重合时，应采用旧点名；点名书写应规范准确；如与水准点重合时，应在新点名后以括号注明水准点等级及编号；GPS点编制点号时，应整体考虑，统一编号，且适应于计算机管理。,辅助点和范方位点,辅助点：非基岩的A、B级GPS点的附近应埋设辅助点，并测定其与该点的距离和高差，其精度应优于5mm（B级网的水平分量）。方位点：各级GPS网可以根据需要设置方位点，应目标明显，观测方便，距离控制点的距离不小于300m。,GPS的定位实质： 把卫星视为“动态”的控
31、制点，在已知其瞬时坐标的条件下，进行空间距离后方交会，确定用户接收机天线所处的位置。GPS定位方法分类： 按接收机天线所处的状态不同 （1）静态定位 （2）动态定位 按参考点位置的不同 （1）单点定位 （2）相对定位。,GPS原理,静态定位 GPS接收机在进行定位时，待定点的位置相对其周围的点位没有发生变化，其天线位置处于固定不动的静止状态。所谓固定点，就是说如果待定点相对于周围的固定点没有可觉察到的运动，或者虽有可觉察到的运动，但由于这种运动是如此缓慢以致在一次观测期间（一般为数小时至若干天）无法被觉察到，而只有在两次观测之间（一般为几个月至几年）这些运动才能被反映出来，因而每次进行GPS观
32、测资料的处理时，待定点在地固坐标系中的位置都可以认为是固定不动的。静态定位的典型例子：测定板块运动以及监测地壳形变。,动态定位 在定位过程中，接收机位于运动着的载体，天线也处于运动状态的定位。 严格地说，静态定位和动态定位的根本区别并不在于待定点本身是否在运动，而在于建立数学模型中待定点的位置是否可看成常数。也就是说，在观测期间待定点的位置和允许的定位误差相比是否显著，能否忽略不计。 由于进行静态定位时待定点的位置可视为固定不动， 因而就有可能通过大量的重复观测来提高定位精度。,静态定位与动态定位的不同点,静态定位,可靠性强，定位精度高，在大地测量、工程测量中得到了广泛的应用，是精密定位中的基
33、本模式。,动态定位,可测定一个动点的实时位置、运动载体的状态参数。如速度、时间和方位等。,单点定位(绝对定位) 独立确定待定点在坐标系中的绝对位置的方法称为单点定位或绝对定位。由于目前GPS系统采用WGS-84系统，因而单点定位的结果也属于该坐标系统。 单点定位的优点： 只需用一台接收机即可独立定位； 外业观测的组织和实施较为自由方便； 数据处理也较为简单。,单点定位的缺点： 单点定位的结果受卫星星历误差和卫星信号传播过程中的大气延迟误差的影响比较显著，所以定位精度较差。 单点定位模式在船舶、飞机的导航、地质矿产勘探、暗礁定位、建立浮标、海洋捕鱼及低精度测量等领域中有着广泛的应用前景，在国防建
34、设中也有重要的作用。,确定同步跟踪相同的GPS卫星信号的若干台接收机之间的相对位置的一种定位方法。,相对定位（差分定位）,相对定位的优点： 由于用同步观测资料进行相对定位时，对于步测站来讲有许多误差是相同的或大体相同的（如卫星钟的钟误差、卫星星历误差、卫星信号在大气中的传播误差等）在相对定位的过程中这些误差可得以消除或大幅度削弱，因而可获得很高精度的相对位置。,伪距法和载波相位法伪距法 在某一瞬间利用GPS接收机同时测定至少四颗卫星的伪距，根据已知的卫星位置和伪距观测值，采用距离交会法求出接收机的三维坐标和时钟改正数。载波相位测量 把载波作为量测信号，对载波进行相位测量可以达到很高的精度。通过
35、测量载波的相位而求得接收机到GPS卫星的距离。,伪距测量的精度,GPS卫星发播的测距码有两种：一种是公开的C/A码（粗码），另一种是军方保密的P码（精码）。 C/A码：（1/M）（码元宽度）=（1/100）293米3米 P 码：（1/M）（码元宽度）=（1/100）29.3米0.3米,载波相位测量,伪距以测距码作为量测信号，因测距码的波长较长，难以达到较高的精度。而载波相位测量不使用测距码信号，不受测距码控制，属于非测距码测量系统。 载波信号是一种周期性的正弦信号，相位测量只能测定起不足一个波长的小数部分，无法测定起整波长个数。因而存在着整周数的不确定性问题，使得解算过程复杂化。,图5-1 载
36、波相位测量原理,接收机,时间 0,时间 1,初始整周未知数,初始整周未知数,相位观测值,相位观测值,整周计数,整周未知数：在进行载波相位测量时，仪器实际上能测定的只是不足一整周的部分。在载波相位测量中便出现了一个整周未知数，需要通过其它途径解算出后才能求得从卫星至接收机的距离。周跳：如果由于某种原因（例如卫星信号被障碍物挡住而暂时中断）使计数器无法连续计数，那么当信号被重新跟踪后，整周计数中将丢失某一量而变得不正确。而不足一整周的部分 由于是一个瞬时量测值，因而仍是正确的。这种现象叫做整周跳变（简称周跳）或丢失整周（简称失周）。,产生周跳的原因： （1）卫星信号被某些障碍物暂时中断； （2）由
37、于仪器线路的瞬间故障使基准信号无法和卫星信号混频以产生差频信号，或虽产生了差频信号但无法正确计数； （3）由于外界干扰或接收机所处的动态条件恶劣（动态定位中），使载波跟踪环路无法锁定信号而引起信号的暂时失锁等。,整周跳变的探测与修复：探测出发生周跳的时间及所丢失的整周数进而对中断后整周计数进行改正，将其恢复为正确的计数，使这部分观测值仍可照常使用。方法：多项式拟合法，卫星间求差，双频观测值。注意点：如果由于电池的故障或振荡器本身的故障而使信号暂时中断，那么前后信号本身便失去了连续性，恢复正常工作后的观测值中不但整周计数不正确，不足整周的部分也不对。,确定整周未知数方法 伪距法 多普勒法（三差法
38、） 连续跟踪的所有载波相位测量观测值中均含有相同的整周未知数 ，因而将相邻两个观测历元的载波相位相减时就将该未知数消去，从而直接解出坐标参数，此即多普勒法。三差法就是不仅在观测历元间求差，还用在卫星及接收机间求差，可以消去更多的误差，所以使用得较为广泛。 作为未知数参与平差法（经典方法）： 整数解法，实数解法,在接收机间求一次差： 可以消除卫星钟误差的影响； 可以大大削弱卫星星历误差的影响； 可以大大削弱对流层折射和电离层折射的的影响。,在卫星间再求二次差：消除接收机的钟差影响。在接收机、卫星和历元间求三次差：在三次差观测方程中已不存在整周未知数了。实践情况表明，用三次差观测值求得的结果精度不
39、是很高，但它不存在整周未知数的问题，因而通常被用来作为初次解，以协助解决整周未知数和整周跳变等问题。,GNSS连续运行基准站,构成： 基准站：GNSS设备、计算机、气象设备、通信设备、电源设备及观测场地等构成，具备长期连续跟踪观测和记录卫星信号的能力，并通过数据通信网络定时或实时将观测数据传输到数据中心。 数据中心：计算机、网络和软件系统构成，具备监控、数据管理、 数据处理分析、产品服务等功能，用于汇集、存储、处理和分析基准站数据，形成产品和开展服务通信网络。 通信网络：用于实现基准站与数据中心、数据中心与用户间数据交换，完成数据传输、数据产品分发等任务。,技术设计,国家基准站网，用于维持更新
40、国家地心坐标参考框架，站间距100-200km（根据参考站网建设规范为300km）；区域基准站网，用于维持更新区域地心坐标参考框架，应与国家地心坐标参考框架保持一致，厘米级站间距不大于70km（规范为20-80km），分米级站间距大于70km(规范50-150km)；专业应用网，用于专业机构开展专业信息服务，宜与国家地心坐标参考框架建立联系网。连续观测3年，并站速度变化率小于3mm/a 的区域和专业基准站网可纳入国家基准站网。,技术设计,设计前收集相关资料：所在地地形图，交通图，地质构造图，已建站点、冻土、气象、地下水等信息；在图上拟选站址，标注地形、交通、地质等信息，确定基准站位置、名称、编
41、号。堪选完成后进行建筑、结构、电气、防雷、室外工程施工设计，以及设备、供电、数据传输等设计。技术设计完成后应提交技术设计方案以及点位设计图，站点位置信息表，施工设计图等资料。,选址,1，环境条件：应有10以上地平高度角卫星通视条件； 远离产生多路径的地物和电磁干扰区200m以上； 避开易产生振动的地带； 应顾及未来规划和建设，选择环境变化小地区，应进行24小时以上实地环境测试，对于国家和区域基准站，数据可用度要大于85%，多路径效应影响小于0.5m。以15秒采样间隔记录不少于连续4小时的数据，载波相位观测数据利用率低于80%时应变更站址。2，地质条件：基准站应建立在稳定地体上，避开地质构造不稳
42、定地区和 易受水淹或地下水位变化较大的地区。3，依托条件：便于接入通信网络，有稳定电源，交通便利，良好的土建条件，有建设用地和基础设施和安全保障，便于长期保存。4，联测条件：满足重力点、大地控制点、水准点联测要求。,基建,1观测墩：一般为钢混结构，分基岩观测墩，土层观测墩，屋顶观测墩。2 观测室：面积不小于20平方；地基牢固，防水防雷防风防动物，电力线和信号线分开埋设；温度和湿度要维持设备正常运转。3 工作室：面积20平米（规范为15平米）左右，国家基准站网观测墩上埋设水准和重力共用标石，并与地面结合处做不少于5cm的隔振槽，水准标志和强制对中标志的高程误差不大于3mm。4 防雷：包括防雷地网
43、，防雷带，避雷针。观 测室和工作室按第二类防雷建筑物标准设计， 电子设备按B级标准 设计。5 辅助工程：道路等室外工程及管线敷设工程。,观测墩建设要求,基岩观测墩，高出地面3-5米，宜建在观测室内，高出屋面1.5米以上，内部钢筋和基岩紧密浇筑，浇筑深度不少于0.5米，与地面结合处做不少于5cm的隔振槽。土层观测墩，高出地面3-5米，宜建在观测室内，高出屋面1.5米以上，钢筋混凝土墩体埋于解冻线2米以下，与地面结合处做不少于5cm的隔振槽屋顶观测墩，高出地面1.5米，内部钢筋应与屋顶承重钢筋焊接，结合部分不少于0.1米。观测墩应安装强制对中标志，观测墩之间间距大于5米。其他要求：基准站的建设单位
44、应委托当地有关部门指派专人负责保管，办理测绘标志保管手续；区域基准站网应有不少于3个基准站与国家大地参考框架进行联测。水准标石按照国家一等水准联测，重力应与国家重力基本网联测。,数据中心,数据管理系统：监控设备，管理源数据和成果数据。源数据包括基准站原始观测数据、广播星历、气象数据等，成果数据包括基准站坐标、速度、大气参数、坐标框架转换参数、精密星历等。 数据处理分析系统：处理分析源数据，生成成果数据。数据处理应进行源数据、站信息、卫星星历、地球动力学参数等数据准备，完成格式转换、粗差探测、周跳修复等预处理，进行基线解算和网平差等工作。数据分析包括基准站坐标时间序列分析、速度场分析、数据质量分
45、析等。产品服务系统：产品内容分基本和高级两类。提供实时（6秒以内），快速（12小时以内），事后（12小时以外）数据服务。,数据处理分析,数据处理原则：宜采用IERS标准和ITRF作为参考框架，以IGS提供的精密星历以及观测数据为起算数据，应采用业务主管部门认可的高精度数据处理软件。数据准备：观测数据及质量评估；原始数据格式转换；测站信息文件准备；卫星星历准备；极移、章动、岁差、太阳月亮星历等文件。数据解算：1国家级基准站结算方案包括年解、月解、周解、日解；区域基准站网包括年解和日解。 2 国家级基准站网采用的卫星精密星历根据精度定权，区域性的采用精密星历时一般要强制性约束；专业性可以采用广播星
46、历或预报精密星历。 3 实时应用时可采用广播星历或预报精密星历，坐标应采用最新的年解成果； 4 地球自转参数选用应与采用的卫星星历一致；数据分析：国家参考基准站每年要进行如下数据分析：坐标分量随时间变化率分析；工作状况分析；数据综合处理分析；速度场分析。 区域基准站网除了不用进行速度场分析外，其他与国家基准站网同。,测试和维护,基准站网测试 1 基准站数据采集数据完整性； 2 数据传输稳定性； 3 数据中心对基准站的监控能力； 4 实时定位的覆盖范围和有效时间； 5 产品的服务内容和精度指标； 6 其他内容。基准站网维护 1 保障全年每天24小时运行，必要时加报警系统； 2 定期进行设备检查，
47、必要时设备更新； 3 定期与国际IGS站进行联测，维持坐标框架更新； 4 对水准标志按照国家水准联测纲要定期测定； 5 对重力标石与国家重力基本网定期联测。,CORS系统,CORS的分类,单基站CORS：就是只有一个连续运行站。类似于一加一的RTK,只不过基准站由一个连续运行的基准站代替，基准站上有一个控制软件实时监控卫星的状态，存储和发送相关数据。(30km)多基站CORS：分布在一定区域内的多台连续观测站，每一个观测站都是一个单基站，由控制软件自动计算流动站与基站间的距离，将距离近的基站差分数据发送给流动站。网络CORS：利用分布在一定区域内的多台基准站的坐标和实时观测数据对覆盖区域进行系
48、统综合误差建模，尽可能消除区域内流动站观测数据的系统综合误差，获得高精度的实时定位结果。在技术算法上分为虚拟基站技术VRS、主辅站技术MAC。,VRS和MAC,VRS：它通过与流动站相邻的各个参考站之间的基线计算估计各项误差，中心控制站根据三角形插值方法建立一个对应于流动站点位的虚拟参考站，将这个虚拟参考站的改正数信息传输给流动站，然后流动站结合自身的观测值实时解算出流动站的精确点位。 （40km）MAC：是从参考站网以高度压缩的形式，将所有相关的，代表整周未知数水平的观测数据，如弥散性的和非弥散性的差分改正数，作为网络的改正数据播发给流动站。主辅站概念需要流动站用户能够对网络改正数进行简单的、有效的内插，或取决于它的处理能力，进行更严格的计算。(40km),谢谢大家。,
