測(cè)繪畢業(yè)論文---gps rtk在地形圖測(cè)量中的應(yīng)用(含外文翻譯）

1、<p>　　題目：GPS RTK在地形圖測(cè)量中的應(yīng)用</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　本文介紹了GPS全球定位系統(tǒng)的建立，GPS系統(tǒng)的組成，GPS系統(tǒng)的原理，以及GPS導(dǎo)航定位誤差，著重介紹了GPS RTK技術(shù)的基本原理，RTK的組成及工作條件，RTK測(cè)量的精度和誤差來(lái)源，并結(jié)合一個(gè)具體例子——陽(yáng)煤集團(tuán)和順化工場(chǎng)面現(xiàn)狀場(chǎng)面地形

2、圖的測(cè)量工作，詳細(xì)闡述了RTK技術(shù)在地形圖測(cè)量方面的應(yīng)用，可以有效的提高作業(yè)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，并提出RTK技術(shù)作業(yè)過(guò)程中存在的一些問(wèn)題，RTK技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，在測(cè)量方面局限性和今后的發(fā)展方向。</p><p>　　關(guān)鍵詞：GPS； RTK技術(shù)； 地形圖測(cè)量測(cè)量</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　This int

3、roduced a GPS global positioning system, GPS system, the composition of GPS systems theory, and GPS positioning error, highlights the basic principles Gpsrtk technology, the composition and working conditions languages,

4、RTK measurement precision and error sources and in the context of a specific example -- Yang coal group and chemical scene situation scene topographic survey work, elaborated the RTK technology in topographic survey appl

5、ications, surveying and line measurements of the ver</p><p>　　Key words : GPS； RTK； Surveying topographic</p><p><b>　　一般部分6</b></p><p><b>　　1 緒論7</b><

6、/p><p>　　1.1 GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)的產(chǎn)生、發(fā)展及應(yīng)用前景7</p><p>　　1.2. GPS定位技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀10</p><p>　　1.3. 我國(guó)GPS定位技術(shù)的發(fā)展12 </p><p>　　2 GPS衛(wèi)星全球定位系統(tǒng)概述14</p><p>　　2.1 GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)概論14 <

7、;/p><p>　　2.2 GPS系統(tǒng)的組成14</p><p>　　3 GPS在測(cè)量工作中的應(yīng)用及其工作原理18</p><p>　　3.1 GPS在測(cè)量上的應(yīng)用18</p><p>　　3.2 GPS衛(wèi)星的導(dǎo)航定位信號(hào)20</p><p>　　3.3 GPS衛(wèi)星定位原理與方法21</p>

8、<p>　　3.4 GPS導(dǎo)航定位誤差26</p><p>　　4 GPS定位測(cè)量設(shè)計(jì)31</p><p>　　4.1 影響GPS測(cè)量技術(shù)設(shè)計(jì)的因素31</p><p>　　4.2 布網(wǎng)方案31</p><p>　　4.3 選點(diǎn)原則32</p><p>　　4.4 GPS接收機(jī)的選

9、用33</p><p>　　5 GPS定位測(cè)量中的數(shù)據(jù)處理34</p><p>　　5.1 WGS-84大地坐標(biāo)系34</p><p>　　5.2 54北京坐標(biāo)系34</p><p>　　5.3 1980年國(guó)家大地坐標(biāo)系35</p><p>　　5.4 新1954年北京坐標(biāo)系35</p&g

10、t;<p>　　5.5 GPS時(shí)間系統(tǒng)35</p><p>　　5.6 數(shù)據(jù)處理36</p><p>　　6 RTK技術(shù)及其在地形圖中的應(yīng)用44</p><p>　　6.1 RTK技術(shù)概述44</p><p>　　6.2 RTK技術(shù)在地形圖測(cè)量中的應(yīng)用52</p><p>　　第二篇 專

11、題部分64</p><p>　　第一節(jié) 概述64</p><p>　　第二節(jié) 程序設(shè)計(jì)66</p><p>　　第三節(jié) 程序演示與代碼67</p><p><b>　　總結(jié)74</b></p><p><b>　　英文文獻(xiàn)77</b></p>

12、<p><b>　　中文文獻(xiàn)81</b></p><p><b>　　致 謝83</b></p><p><b>　　一般部分</b></p><p><b>　　1 緒論</b></p><p>　　1.1 GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)的產(chǎn)生、發(fā)

13、展及應(yīng)用前景</p><p>　　20世紀(jì)60年代第一代衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)——子午衛(wèi)星系統(tǒng)（Transit）正式建成并投入軍用，該系統(tǒng)采用多普勒測(cè)量的方法進(jìn)行導(dǎo)航和定位。由于其存在的種種局限性，由美國(guó)國(guó)防部等多家機(jī)構(gòu)組成的聯(lián)合工作辦公室（JPO）提出了一個(gè)綜合性方案——GPS系統(tǒng)并于20世紀(jì)90年代建成并投入運(yùn)行。該系統(tǒng)是以衛(wèi)星為基礎(chǔ)的無(wú)線電衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)，它具有全能性、全球性、全天候、連續(xù)性和實(shí)時(shí)性的精密三維導(dǎo)

14、航與定位功能，而且具有良好的抗干擾性和保密性。GPS系統(tǒng)做為新一代的衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)在導(dǎo)航、測(cè)繪、資源調(diào)查行業(yè)帶來(lái)了一系列革命，并廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)。 </p><p>　　GPS的英文全稱是NAVigation Satellite Timing And Ranging Global Position System（導(dǎo)航星測(cè)時(shí)

15、與測(cè)距全球定位系統(tǒng)），簡(jiǎn)稱GPS，有時(shí)也被稱作NAVSTAR GPS，是美國(guó)國(guó)防部建立的衛(wèi)星定位導(dǎo)航系統(tǒng)?？臻g部分設(shè)計(jì)為21+3顆衛(wèi)星組成的星座（其中有三顆為備用衛(wèi)星），這些衛(wèi)星分布在6個(gè)軌道面上，每個(gè)軌道面布設(shè)4顆衛(wèi)星，衛(wèi)星高度為20 200km ,軌道傾角為55度，衛(wèi)星運(yùn)轉(zhuǎn)周期為11時(shí)58分(恒星時(shí)為12個(gè)小時(shí))，這樣的分布可保證在地球的任何地方可同時(shí)看到4-12顆衛(wèi)星(截止高度角為10度時(shí))，從而能夠?qū)崿F(xiàn)地球表面及其上空任何地點(diǎn)、

16、任意時(shí)刻的三維坐標(biāo)、測(cè)速、定時(shí)。</p><p>　　GPS的發(fā)展迄今為止主要經(jīng)歷下面四個(gè)階段：</p><p>　　1、 GPS系統(tǒng)的方案論證階段（1974-1978）</p><p>　　2、 GPS系統(tǒng)系統(tǒng)論證階段（1979-1987） </p><p>　　3、 GPS系統(tǒng)建成并進(jìn)入完全運(yùn)作能力階段(1988-1999)</p&

17、gt;<p>　　4、 GPS系統(tǒng)現(xiàn)代化更新階段（2000-2010）</p><p>　　GPS發(fā)展進(jìn)程時(shí)間一覽表：</p><p>　　1.2 GPS定位技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀</p><p>　　如人們所說(shuō)："GPS的應(yīng)用，僅受人們的想象力制約。"GPS問(wèn)世以來(lái)，已充分顯示了其在導(dǎo)航定位領(lǐng)域的霸主地位。許多領(lǐng)域也由于GPS的出現(xiàn)而發(fā)

18、生了革命性變化。目前，幾乎全世界所有需要導(dǎo)航定位的用戶，都被GPS的高精度，全天候，全球覆蓋，方便靈活和優(yōu)質(zhì)價(jià)廉所吸引。</p><p>　　. GPS的應(yīng)用按其使用領(lǐng)域簡(jiǎn)單介紹如下</p><p>　　1. GPS應(yīng)用于測(cè)量GPS技術(shù)給測(cè)繪界帶來(lái)了一場(chǎng)革命。 </p><p>　　利用載波相位差分技術(shù)（RTK），在實(shí)時(shí)處理兩個(gè)觀測(cè)

19、站的載波相位的基礎(chǔ)上，可以達(dá)到厘米級(jí)的精度。與傳統(tǒng)的手工測(cè)量手段相比，GPS技術(shù)有著巨大的優(yōu)勢(shì)： 測(cè)量精度高; 操作簡(jiǎn)便，儀器體積小，便于攜帶; 全天候操作;觀測(cè)點(diǎn)之間無(wú)須通視;測(cè)量結(jié)果統(tǒng)一在WGS84坐標(biāo)下，信息自動(dòng)接收、存儲(chǔ)，減少繁瑣的中間處理環(huán)節(jié)。 當(dāng)前，GPS技術(shù)已廣泛應(yīng)用于大地測(cè)量、資源勘查、地殼運(yùn)動(dòng)、地籍測(cè)量等領(lǐng)域。 </p><p>　　2.GPS應(yīng)用于交通出租車、租車服務(wù)、物流配送等行業(yè)利用GP

20、S技術(shù)對(duì)車輛進(jìn)行跟蹤、調(diào)度管理，合理分布車輛，以最快的速度響應(yīng)用戶的乘車或送請(qǐng)求，降低能源消耗，節(jié)省運(yùn)行成本。 GPS在車輛導(dǎo)航方面發(fā)揮了重要的角色，在城市中建立數(shù)字化交通電臺(tái)，實(shí)時(shí)發(fā)播城市交通信息，車載設(shè)備通過(guò)GPS進(jìn)行精確定位，結(jié)合電子地圖以及實(shí)時(shí)的交通狀況，自動(dòng)匹配最優(yōu)路徑，并實(shí)行車輛的自主導(dǎo)航。 民航運(yùn)輸通過(guò)GPS接收設(shè)備，使駕駛員著陸時(shí)能準(zhǔn)確對(duì)準(zhǔn)跑道，同時(shí)還能使飛機(jī)緊湊排列，提高機(jī)場(chǎng)利用率，引導(dǎo)飛機(jī)安全進(jìn)離場(chǎng)。</p&g

21、t;<p>　　3.GPS應(yīng)用于救援 </p><p>　　利用GPS定位技術(shù)，可對(duì)火警、救護(hù)、警察進(jìn)行應(yīng)急調(diào)遣，提高緊急事件處理部門對(duì)火災(zāi)、犯罪現(xiàn)場(chǎng)、交通事故、交通堵塞等緊急事件的響應(yīng)效率。特種車輛（如運(yùn)鈔車）等，可對(duì)突發(fā)事件進(jìn)行報(bào)警、定位，將損失降到最低。 有了GPS的幫助，救援人員就可在人跡罕至、條件惡劣的大海、山野、沙漠，對(duì)失蹤人員實(shí)施有效的搜索、拯救。裝有GPS裝置的漁船，在發(fā)生險(xiǎn)情時(shí)，

22、可及時(shí)定位、報(bào)警，使之能更快更即使地獲得救援。</p><p>　　4.GPS應(yīng)用于農(nóng)業(yè)</p><p>　　當(dāng)前，發(fā)達(dá)國(guó)家已開(kāi)始把GPS技術(shù)引入農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，即所謂的"精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)耕作"。該方法利用GPS進(jìn)行農(nóng)田信息定位獲取，包括產(chǎn)量監(jiān)測(cè)、土樣采集等，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)的分析處理，決策出農(nóng)田地塊的管理措施，把產(chǎn)量和土壤狀態(tài)信息裝入帶有GPS設(shè)備的噴施器中，從而精確地給農(nóng)田地

23、塊施肥、噴藥。通過(guò)實(shí)施精準(zhǔn)耕作，可在盡量不減產(chǎn)的情況下，降低農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本，有效避免資源浪費(fèi)，降低因施肥除蟲(chóng)對(duì)環(huán)境造成的污染。</p><p>　　5.GPS應(yīng)用于娛樂(lè)消遣</p><p>　　隨著GPS接收機(jī)的小型化以及價(jià)格的降低，GPS逐漸走進(jìn)了人們的日常生活，成為人們旅游、探險(xiǎn)的好幫手。通過(guò)GPS，人們可以在陌生的城市里迅速地找到目的地，并且可以最優(yōu)的路徑行駛；野營(yíng)者攜帶GPS接收機(jī)，

24、可快捷地找到合適的野營(yíng)地點(diǎn)，不必?fù)?dān)心迷路；甚至一些高檔的電子游戲，也使用了GPS仿真技術(shù)。</p><p>　　1.3 我國(guó)GPS定位技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用</p><p>　　1.3.1我國(guó)GPS定位技術(shù)的發(fā)展</p><p>　　中國(guó)成立后，我國(guó)的航天科技事業(yè)在自力更生、艱苦創(chuàng)業(yè)的征途上，逐步建立和發(fā)展起來(lái)，現(xiàn)已躋身于世界先進(jìn)水平的行列，成為世界空間強(qiáng)國(guó)之一。從197

25、0年4月把第一顆人造衛(wèi)星 送入軌道以來(lái)，我國(guó)已成功地發(fā)射了三十多顆人造衛(wèi)星，為空間大地測(cè)量工作的開(kāi)展創(chuàng)造了有利條件。</p><p>　　70年代后期，有關(guān)單位在從事多年理論研究的同時(shí)，引進(jìn)并試制成功了各種人造衛(wèi)星觀測(cè)儀器。 其中有人衛(wèi)攝影儀、衛(wèi)星激光測(cè)距儀和多普勒接收機(jī)。根據(jù)多年的觀測(cè)實(shí)踐，完成了全國(guó)天文大地網(wǎng)的 整體平差，建立了1980年國(guó)家大地坐標(biāo)系，進(jìn)行了南海群島的聯(lián)測(cè)。</p><p

26、>　　80年代初，我國(guó)一些院校和科研單位已開(kāi)始研究GPS技術(shù)。十多年來(lái)，我國(guó)的測(cè)繪工作者 在GPS定位基礎(chǔ)理論研究和應(yīng)用開(kāi)發(fā)方面作了大量工作。</p><p>　　80年代中期，我國(guó)引進(jìn)GPS接收機(jī)，并應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。同時(shí)著手研究建立我國(guó)自己的 衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。至今十多年來(lái)，據(jù)有關(guān)人士估計(jì)，目前我國(guó)的GPS接收機(jī)擁有量約在 4萬(wàn)臺(tái)左右，其中測(cè)量類約500—700臺(tái)，航空類約幾百臺(tái)，航海類約3萬(wàn)多臺(tái)，車載類數(shù)千

27、臺(tái)。 而且以每年兩萬(wàn)臺(tái)的速度增加。足以說(shuō)明GPS技術(shù)在我國(guó)各行業(yè)中應(yīng)用的廣泛性。</p><p>　　1.3.2我國(guó)GPS定位技術(shù)的應(yīng)用</p><p>　　在大地測(cè)量方面，利用GPS技術(shù)開(kāi)展國(guó)際聯(lián)測(cè)，建立全球性大地控制網(wǎng)，提供高精度的地心坐標(biāo)，測(cè)定和精化大地水準(zhǔn)面。組織各部門（10多個(gè)單位，30多臺(tái)GPS雙頻接收機(jī)）參加革命992年全國(guó)GPS定位大會(huì)戰(zhàn)。經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)處理，GPS網(wǎng)點(diǎn)地心坐標(biāo)精

28、度優(yōu)于0。2M，點(diǎn)間位置精度優(yōu)于10-8。在我國(guó)建成了平均邊長(zhǎng)約為100KM的GPS A級(jí)網(wǎng)，提供了亞米級(jí)精度地心坐標(biāo)基準(zhǔn)。此后，在A級(jí)網(wǎng)的基礎(chǔ)上，我國(guó)又布設(shè)了邊長(zhǎng)為此30—100KM的B級(jí)網(wǎng)，全國(guó)約2500個(gè)點(diǎn)。A、B級(jí)GPS網(wǎng)點(diǎn)都聯(lián)測(cè)了幾何水準(zhǔn)。這樣，就為我國(guó)各部門的測(cè)繪工作，建立各級(jí)測(cè)量控制網(wǎng)，提供了高精度的平面和高程三維基準(zhǔn)。我國(guó)已完成西沙、南沙群島各島嶼與大陸的GPS聯(lián)測(cè)，使海島與全國(guó)大地網(wǎng)聯(lián)成一整體。</p>

29、<p>　　在工程測(cè)量方面，應(yīng)用GPS靜態(tài)相對(duì)定位技術(shù)，布設(shè)精密工程控制網(wǎng)，用于城市和礦區(qū)油田地面沉降監(jiān)測(cè)、大壩變形監(jiān)測(cè)、高層建筑變形監(jiān)測(cè)、隧道貫通測(cè)量等精密工程。加密測(cè)圖控制點(diǎn)，應(yīng)用GPS實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位技術(shù)（簡(jiǎn)稱RTK）測(cè)繪各種比例尺地形圖和用于施工放樣。</p><p>　　在航空攝影測(cè)量方面，我國(guó)測(cè)繪工作者也應(yīng)用GPS技術(shù)進(jìn)行航測(cè)外業(yè)控制測(cè)量、航攝飛行導(dǎo)航、機(jī)載 GPS航測(cè)等航測(cè)成圖的各個(gè)階段。&l

30、t;/p><p>　　在地球動(dòng)力學(xué)方面，GPS技術(shù)用于全球板塊運(yùn)動(dòng)監(jiān)測(cè)和區(qū)域板塊運(yùn)動(dòng)監(jiān)測(cè)。我國(guó)已開(kāi)始用兵GPS技術(shù) 監(jiān)測(cè)南極洲板塊運(yùn)動(dòng)、青藏高原地殼運(yùn)動(dòng)、四川鮮水河地殼斷裂運(yùn)動(dòng)，建立了中國(guó)地殼形變觀測(cè)網(wǎng)、 三峽庫(kù)區(qū)形變觀測(cè)網(wǎng)、首都圈GPS形變監(jiān)測(cè)網(wǎng)等。</p><p>　　GPS技術(shù)已經(jīng)用于海洋測(cè)量、水下地形測(cè)繪。</p><p>　　我國(guó)的《全球定位系統(tǒng)（GPS）測(cè)量

31、規(guī)范》已于己于人1992年10月1日起實(shí)施。此外，在軍事部門、交通部門、郵電部門、地礦、煤礦、石油、建筑以及農(nóng)業(yè)、氣象、土地管理、 金融、公安等部門和行業(yè)，在航空航天、測(cè)時(shí)授時(shí)、物理探礦、姿態(tài)測(cè)定等領(lǐng)域，也都開(kāi)展了GPS技術(shù)的 研究和應(yīng)用。</p><p>　　在靜態(tài)定位和動(dòng)態(tài)定位應(yīng)用技術(shù)及定位誤差方面作了深入的研究，研制開(kāi)發(fā)了GPS靜態(tài)定位和高動(dòng)態(tài)高精度定位軟件以及精密定軌軟件。在理論研究與應(yīng)用開(kāi)發(fā)的同時(shí)，培養(yǎng)

32、和造就了一大批技術(shù)人才和產(chǎn)業(yè)隊(duì)伍。 近幾年，我國(guó)已建成了北京、武漢、上海、西安、拉薩、烏魯木齊等永久性的GPS跟蹤站，進(jìn)行對(duì)GPS 衛(wèi)星的精密定軌，為高精度的GPS定位測(cè)量提供觀測(cè)數(shù)據(jù)和精密星歷服務(wù)，致力于我國(guó)自主的廣域差 分GPS（WADGPS）方案的建立，參與全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)（GNSS）和GPS增強(qiáng)系統(tǒng)（WAAS） 的籌建。同時(shí)，我國(guó)已著手建立自己的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（雙星定位系統(tǒng)），能夠生產(chǎn)導(dǎo)航 型GPS接收機(jī)。GPS技術(shù)的應(yīng)用正向更深

33、層次發(fā)展。為了適應(yīng)GPS技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展，1995年成立了中國(guó)GPS協(xié)會(huì)，協(xié)會(huì)下設(shè)四個(gè)專業(yè)委員會(huì)， 希望通過(guò)廣泛的交流與合作，發(fā)展我國(guó)的GPS應(yīng)用技術(shù)。</p><p>　　2 GPS衛(wèi)星全球定位系統(tǒng)概述</p><p>　　2.1 GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)概論</p><p>　　全球定位系統(tǒng)（Global Position System-GPS）是美國(guó)國(guó)防部主要為滿

34、足軍事對(duì)海上、陸地和空中設(shè)施進(jìn)行高精度導(dǎo)航和定位的需要而建立的。該系統(tǒng)從本世紀(jì)70年代初開(kāi)始設(shè)計(jì)、研制，歷經(jīng)約20年，于1993年6月建成，并投入使用。GPS定位系統(tǒng)由三個(gè)部分組成：GPS衛(wèi)星星座（空間部分）、地面監(jiān)控系統(tǒng)（地面控制部分）、GPS信號(hào)接收機(jī)（用戶設(shè)備部分），空間星座和地面監(jiān)控部分由美國(guó)國(guó)防部控制，用戶使用GPS接收機(jī)接收衛(wèi)星信號(hào)進(jìn)行高精度的精密定位以及高精度的時(shí)間傳遞。目前，二十多顆GPS衛(wèi)星已覆蓋了全球，每顆衛(wèi)星均在不

35、間斷地向地球播發(fā)調(diào)制在兩個(gè)頻段上的衛(wèi)星信號(hào)。在地球上任何一點(diǎn)，均可連續(xù)地同步觀測(cè)至少4顆GPS衛(wèi)星，從而保障了全球、全天候的連續(xù)的三維定位。</p><p>　　2.2 GPS系統(tǒng)的組成</p><p>　　GPS定位系統(tǒng)由三個(gè)部分組成：GPS衛(wèi)星星座（空間部分）、地面監(jiān)控系統(tǒng)（地面控制部分）、GPS信號(hào)接收機(jī)（用戶設(shè)備部分）。各部分的組成如圖1-1</p><p>

36、;　　圖1-1 GPS三組成部分關(guān)系圖</p><p>　　2.2.1 GPS工作衛(wèi)星及其星座</p><p>　　GPS的空間部分是由24顆GPS工作衛(wèi)星所組成的。這些GPS工作衛(wèi)星共同組成了GPS衛(wèi)星星座。其中21為可用于導(dǎo)航的衛(wèi)星，3顆為活動(dòng)的備用衛(wèi)星，這24顆衛(wèi)星分布在6個(gè)傾角為55°的軌道上繞地球運(yùn)行。（如圖1-2）</p><p>　　圖1-

37、2 GPS網(wǎng) </p><p>　　衛(wèi)星的運(yùn)行周期約為12恒星時(shí)，每顆GPS工作衛(wèi)星都發(fā)出用于導(dǎo)航定位的信號(hào)，GPS用戶正是利用這些信號(hào)來(lái)進(jìn)行工作的。</p><p>　　在兩萬(wàn)公里高空的GPS衛(wèi)星,當(dāng)?shù)厍驅(qū)阈莵?lái)說(shuō)自轉(zhuǎn)一周時(shí),它們繞地球運(yùn)行二周,即繞地球一周的時(shí)間為12恒星時(shí)。這樣，對(duì)于地面觀測(cè)者來(lái)說(shuō)，每天將提前4分鐘見(jiàn)到同一顆GPS衛(wèi)星。位于地平線以上的衛(wèi)星顆數(shù)隨著時(shí)間和地點(diǎn)的不同

38、而不同，最少可見(jiàn)到4顆，最多可以見(jiàn)到11顆。在用GPS信號(hào)導(dǎo)航定位時(shí)，為了解算測(cè)站的三維坐標(biāo)，必須觀測(cè)4顆GPS衛(wèi)星，稱為衛(wèi)星星座。這4顆衛(wèi)星在觀測(cè)過(guò)程中的幾何位置分布對(duì)定位精度有一定的影響。對(duì)于某地某時(shí)，甚至不能測(cè)得精確的點(diǎn)位坐標(biāo)，這種時(shí)間段叫做“間隙段”。但這種時(shí)間間隙段是很短暫的，并不影響全球絕大多數(shù)地方的全天候、高精度、連續(xù)實(shí)時(shí)的導(dǎo)航定位測(cè)量。</p><p>　　GPS工作衛(wèi)星的編號(hào)和試驗(yàn)衛(wèi)星基本相同。

39、其編號(hào)方法有：按發(fā)射先后次序編號(hào)；按PRN（衛(wèi)星所采用的偽隨機(jī)噪聲碼）的不同編號(hào)；NASA編號(hào)（美航空航天局對(duì)GPS衛(wèi)星的編號(hào)）；國(guó)際編號(hào)（第一部分為該星發(fā)射年代，第二部分為該年中發(fā)射衛(wèi)星的序號(hào)，字母A表示發(fā)射的有效負(fù)荷）；按軌道位置順序編號(hào)等。在導(dǎo)航定位測(cè)量中，一般采用PRN編號(hào)。</p><p>　　在GPS系統(tǒng)中，GPS衛(wèi)星的作用如下：</p><p>　　1 用L波段的兩個(gè)無(wú)線載

40、波（19cm和24cm波）向廣大用戶連續(xù)不斷地發(fā)輸導(dǎo)航定位信號(hào)。每個(gè)載波用導(dǎo)航信息D(t)和偽隨機(jī)碼（PRN）測(cè)距信號(hào)進(jìn)行雙相調(diào)制。用于捕獲信號(hào)及粗略定位的偽隨機(jī)碼叫C\A碼（又叫S碼），精密測(cè)距碼（用于精密定位）叫P碼。有導(dǎo)航電文可以知道該衛(wèi)星當(dāng)前的位置和衛(wèi)星的工作情況。</p><p>　　在衛(wèi)星飛越注入站上空時(shí),接收由地面注入站用S波段(10cm)</p><p>　　發(fā)輸?shù)叫l(wèi)星的導(dǎo)

41、航電文和其他有關(guān)信息,并通過(guò)GPS信號(hào)電路,適時(shí)地發(fā)輸給 廣大用戶。</p><p>　　接收地面主控站通過(guò)注入站發(fā)輸?shù)叫l(wèi)星的調(diào)度命令，適時(shí)地改</p><p>　　正運(yùn)行偏差或啟用備用時(shí)鐘等。</p><p>　　GPS衛(wèi)星的核心部件是高精度的時(shí)鐘、導(dǎo)航電文存儲(chǔ)器、雙頻發(fā)射和接收機(jī)以及微處理機(jī)。而對(duì)于GPS定位成功的關(guān)鍵在于高穩(wěn)定度的頻率標(biāo)準(zhǔn)。這種高穩(wěn)定的頻率標(biāo)準(zhǔn)

42、由高度精確的時(shí)鐘提供。因?yàn)?0-9s時(shí)間誤差將會(huì)引起30cm的站星距離誤差。為此，每顆GPS工作衛(wèi)星一般安設(shè)兩臺(tái)銣原子鐘和兩臺(tái)銫原子鐘，并計(jì)劃未來(lái)采用更穩(wěn)定的氫原子鐘。GPS衛(wèi)星雖然發(fā)輸幾種不同頻率的信號(hào)，但是它們均源于一個(gè)基準(zhǔn)信號(hào)，所以只需啟用一臺(tái)原子鐘，其余作為備用。衛(wèi)星鐘由地面站檢驗(yàn)，其鐘差、鐘速連同其它信息由地面站注入衛(wèi)星后，再轉(zhuǎn)發(fā)給用戶設(shè)備。</p><p>　　2.2.2地面監(jiān)控系統(tǒng)</p>

43、;<p>　　對(duì)于導(dǎo)航定位來(lái)說(shuō)，GPS衛(wèi)星是一動(dòng)態(tài)已知點(diǎn)。星的位置是依據(jù)衛(wèi)星發(fā)射的星歷----描述衛(wèi)星及其軌道的參數(shù)算得的。每顆衛(wèi)星所播發(fā)的星歷，是由地面監(jiān)控系統(tǒng)提供的。衛(wèi)星上的各種設(shè)備是否正常工作，以及衛(wèi)星是否一直沿著預(yù)定軌道運(yùn)行，都要由地面設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制。地面監(jiān)控系統(tǒng)另一 重要作用是保持各顆衛(wèi)星處于同一時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)——GPS時(shí)間系統(tǒng)。這就需要地面站監(jiān)測(cè)各顆衛(wèi)星的時(shí)間，求出鐘差，然后由地面注入站發(fā)給衛(wèi)星，衛(wèi)星再由導(dǎo)航電文

44、發(fā)給用戶設(shè)備。</p><p>　　GPS工作衛(wèi)星的地面監(jiān)控系統(tǒng)包括一個(gè)主控站、三個(gè)注入站和五個(gè)監(jiān)測(cè)站。</p><p>　　主控站設(shè)在美國(guó)本士科羅拉多。主控站的任務(wù)是收集、處理本站和監(jiān)測(cè)站收到的全部資料，編算出每顆衛(wèi)星的星歷和GPS時(shí)間系統(tǒng)，將預(yù)測(cè)的衛(wèi)星星歷、鐘差、狀態(tài)數(shù)據(jù)以及大氣傳播改正編制成導(dǎo)航電文傳輸?shù)阶⑷胝?。主控站還負(fù)責(zé)糾正衛(wèi)星的軌道偏離，必要時(shí)調(diào)度衛(wèi)星，讓備用衛(wèi)星取代失效的工作

45、衛(wèi)星。另外還負(fù)責(zé)監(jiān)測(cè)整個(gè)地面監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的工作，檢驗(yàn)注入給衛(wèi)星的導(dǎo)航電文，監(jiān)測(cè)衛(wèi)星是否將導(dǎo)航電文發(fā)輸給了用戶。</p><p>　　五個(gè)監(jiān)測(cè)站除了位于主控站和三個(gè)注入站之外的四個(gè)站以外，還在夏威夷設(shè)立了一個(gè)監(jiān)測(cè)站。監(jiān)測(cè)站的主要任務(wù)是為主控站提供衛(wèi)星的觀測(cè)數(shù)據(jù)。每個(gè)監(jiān)測(cè)站均用GPS信號(hào)接收機(jī)對(duì)每顆可見(jiàn)衛(wèi)星每6分鐘進(jìn)行一次偽距測(cè)量和積分多普勒觀測(cè)，采集氣象要素等數(shù)據(jù)。在主控站的遙控下自動(dòng)采集定軌數(shù)據(jù)并進(jìn)行各項(xiàng)改正，每15

46、分鐘平滑一次觀測(cè)數(shù)據(jù)，依次推算出每2分鐘間隔的觀測(cè)值，然后將數(shù)據(jù)發(fā)輸給主控站。</p><p>　　GPS信號(hào)接收機(jī)的任務(wù)是：能夠捕獲到按一定衛(wèi)星高度截止角所選擇的待測(cè)衛(wèi)星的信號(hào)，并跟蹤這些衛(wèi)星的運(yùn)行，對(duì)所接收到的GPS信號(hào)進(jìn)行變換、放大和處理，以便測(cè)量出GPS信號(hào)從衛(wèi)星到接收機(jī)天線的傳播時(shí)間，解譯出GPS衛(wèi)星所發(fā)輸?shù)膶?dǎo)航電文，實(shí)時(shí)地計(jì)算出測(cè)站的三維位置，甚至三維速度和時(shí)間。</p><p&g

47、t;　　靜態(tài)定位中，GPS接收機(jī)在捕獲和跟蹤GPS衛(wèi)星的過(guò)程中固定不變，接收機(jī)高精度地測(cè)量GPS信號(hào)的傳播時(shí)間，利用GPS衛(wèi)星在軌的已知位置，解算出接收機(jī)天線所在位置的三維坐標(biāo)。而動(dòng)態(tài)定位則是用GPS接收機(jī)測(cè)定一個(gè)運(yùn)動(dòng)物體的運(yùn)行軌跡。GPS信號(hào)接收機(jī)所位于的運(yùn)動(dòng)物體叫做載體。載體上的GPS接收機(jī)天線在跟蹤GPS衛(wèi)星的過(guò)程中相對(duì)地球而運(yùn)動(dòng)，接收機(jī)用GPS信號(hào)實(shí)時(shí)地測(cè)得運(yùn)動(dòng)載體的狀態(tài)參數(shù)。</p><p>　　接收機(jī)

48、硬件和機(jī)內(nèi)軟件以及數(shù)據(jù)的后處理軟件包，構(gòu)成完整的GPS用戶設(shè)備。GPS接收機(jī)的結(jié)構(gòu)分為天線單元和接收機(jī)單元兩大部分。對(duì)于測(cè)地型接收機(jī)來(lái)說(shuō)，兩個(gè)單元一般分兩個(gè)獨(dú)立的部件，接收單元置于測(cè)站附近的適當(dāng)?shù)胤?，用電纜線兩者連接成一個(gè)整機(jī)。也有的將天線單元制作成一個(gè)整體，觀測(cè)時(shí)將其安置在測(cè)站點(diǎn)上。</p><p>　　GPS接收機(jī)一般用蓄電池作電源。同時(shí)采用機(jī)內(nèi)外兩種直流電源。設(shè)置機(jī)內(nèi)電池的目的在于更換外電池時(shí)不中斷連續(xù)觀測(cè)

49、。在用機(jī)外電池的過(guò)程中，機(jī)內(nèi)電池自動(dòng)充電。關(guān)機(jī)后，機(jī)內(nèi)電池為RAM存儲(chǔ)器供電，以防止丟失數(shù)據(jù)。</p><p>　　近幾年，國(guó)內(nèi)引進(jìn)了許多種類型的GPS測(cè)地型接收機(jī)。各種類型的GPS測(cè)地型接收機(jī)用于精密相對(duì)定位時(shí)，其雙頻接收機(jī)精度可達(dá)5mm+1ppm.D,單頻接收機(jī)在一定距離內(nèi)精度可達(dá)10mm+2ppm.D。用于差分定位其精度可達(dá)亞米級(jí)至厘米級(jí)。</p><p>　　目前，各種類型的GPS

50、接收機(jī)體積越來(lái)越小，重量越來(lái)越輕，便于野外觀測(cè)。GPS和GLONASS兼容的全球?qū)Ш蕉ㄎ幌到y(tǒng)接收機(jī)已經(jīng)問(wèn)世。</p><p>　　3 GPS在測(cè)量工作中的應(yīng)用及其工作原理</p><p>　　3.1 GPS在測(cè)量上的應(yīng)用</p><p>　　全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)的迅速發(fā)展，引起了各國(guó)軍事部門和廣大民用部門的普遍關(guān)注。GPS定位技術(shù)的高度自動(dòng)化及其達(dá)到的精度和具有的潛力，

51、也引起了廣大測(cè)量工作者的極大興趣。特別是近二十年來(lái)，GPS定位技術(shù)在應(yīng)用基礎(chǔ)的研究、新應(yīng)用領(lǐng)域的開(kāi)拓、軟件和硬件的開(kāi)發(fā)等方面都取得了迅速的發(fā)展。目前，這一定位技術(shù)已普遍應(yīng)用在大地測(cè)量、工程測(cè)量、工程和地殼變形測(cè)量、地籍測(cè)量、航空攝影和海洋測(cè)量、運(yùn)載工具導(dǎo)航和管制、地殼運(yùn)動(dòng)監(jiān)測(cè)、工程變形監(jiān)測(cè)、資源勘察、地球動(dòng)力學(xué)等諸多測(cè)量領(lǐng)域?？梢哉J(rèn)為，GPS定位技術(shù)已經(jīng)使經(jīng)典的測(cè)量技術(shù)經(jīng)歷了一場(chǎng)意義深遠(yuǎn)的變革，從而進(jìn)入一個(gè)嶄新的時(shí)代。</p>

52、;<p>　　由于對(duì)測(cè)量而言，導(dǎo)航定位的精度太低，因此，主要利用相對(duì)定位的方式進(jìn)行測(cè)量，即同時(shí)使用兩臺(tái)以上的GPS接收機(jī)進(jìn)行測(cè)量。由于同時(shí)工作的相鄰的兩臺(tái)GPS接收機(jī)的信號(hào)具有共同的誤差特性，在差分解算的過(guò)程中這些公共誤差將被抵消，最后可得到具有較高精度的兩臺(tái)接收機(jī)之間的相對(duì)坐標(biāo)。通常一臺(tái)接收機(jī)固定不動(dòng)，作為已知站，另一臺(tái)作為未知站，以固定的方式（靜態(tài)）或流動(dòng)的方式（動(dòng)態(tài)）放置。如圖2-3所示，固定站和流動(dòng)站同時(shí)觀測(cè)相同的

53、衛(wèi)星固定站將觀測(cè)的數(shù)據(jù)通過(guò)數(shù)據(jù)鏈（DATA LINK）傳輸?shù)搅鲃?dòng)站，流動(dòng)站將該數(shù)據(jù)與本身觀測(cè)到的數(shù)據(jù)進(jìn)行差分解算，從而得到流動(dòng)站與固定站之間的相對(duì)位置，這種相對(duì)位置具有較高的精度。</p><p>　　在測(cè)量上，這種差分形式具體可分為三類，第一種為實(shí)時(shí)差分（Real Time Difference），即在運(yùn)動(dòng)中利用偽距進(jìn)行實(shí)時(shí)差分解算，精度可達(dá)米級(jí)；第二種為靜態(tài)測(cè)量，即靜態(tài)的采集載波相位觀測(cè)值，然后再對(duì)這種觀測(cè)值

54、進(jìn)行后處理，其精度可達(dá)數(shù)毫米，是目前精度最高的一種定位方式；第三種為實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)（Real Time Kinematic）即在運(yùn)動(dòng)中利用載波相位進(jìn)行實(shí)時(shí)差分解算，精度可達(dá)厘米級(jí)。</p><p>　　相對(duì)于經(jīng)典測(cè)量技術(shù)來(lái)說(shuō)，這一新技術(shù)的主要特點(diǎn)如下：</p><p>　?。?）觀測(cè)站之間無(wú)需通視 </p><p><b>　　定位精度高 </b>

55、;</p><p>　　（3）提供三維坐標(biāo) </p><p>　?。?）操作簡(jiǎn)便 </p><p>　?。?）全天侯作業(yè) </p><p>　?。?）觀測(cè)時(shí)間短 </p><p>　　正因?yàn)樯鲜鰞?yōu)點(diǎn)，使GPS接收機(jī)成為當(dāng)今最主要的測(cè)量?jī)x之一。例如，常規(guī)的控制測(cè)量已幾乎全部采用GPS進(jìn)行；GPS用于水上測(cè)

56、量更使工作效率提高了數(shù)十倍；實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)的出現(xiàn)，更使GPS用于地形、放樣等等常規(guī)測(cè)量成為可能。正因?yàn)镚PS測(cè)量所具有的先進(jìn)性、優(yōu)越性和跨學(xué)科的特點(diǎn)才使GPS定位技術(shù)成為當(dāng)今測(cè)量的前沿學(xué)科，與地理信息系統(tǒng)（GIS）、遙感（RS）并稱為3S。</p><p>　　3.1.1 GPS技術(shù)的陸地應(yīng)用</p><p>　　各種車輛的行駛狀態(tài)監(jiān)測(cè)；旅游者或者旅游車的景點(diǎn)導(dǎo)游；應(yīng)急車輛的快速引行和探尋；大

57、氣物理監(jiān)測(cè)；地球物理資源勘探；工程建設(shè)的施工放樣測(cè)量；大型建筑和煤氣田的沉降監(jiān)測(cè)；陸地海洋大地測(cè)量基準(zhǔn)的測(cè)定。</p><p>　　3.1.2 GPS技術(shù)的海洋應(yīng)用</p><p>　　遠(yuǎn)洋船舶的最佳航線測(cè)定；遠(yuǎn)洋船隊(duì)在途航行的實(shí)時(shí)調(diào)度和監(jiān)測(cè)；海洋救援的探尋和定點(diǎn)測(cè)量；海洋油氣平臺(tái)的就位和復(fù)位測(cè)定；水文測(cè)量；海岸地形的精細(xì)測(cè)量海底大地測(cè)量控制網(wǎng)的布設(shè)。</p><p&

58、gt;　　3.1.3 GPS技術(shù)的航空應(yīng)用</p><p>　　民航飛機(jī)的在途自主導(dǎo)航；航空救援的探尋和定點(diǎn)測(cè)量；機(jī)載地球物理勘探；飛機(jī)探測(cè)災(zāi)區(qū)大小和標(biāo)定測(cè)量；攝影和遙感飛機(jī)的七維狀態(tài)參數(shù)和三維姿態(tài)參數(shù)測(cè)量。</p><p>　　3.1.4 GPS技術(shù)的航天應(yīng)用</p><p>　　低軌通訊衛(wèi)星群的實(shí)時(shí)軌道測(cè)量；衛(wèi)星入軌和衛(wèi)星收回的實(shí)時(shí)點(diǎn)位測(cè)量；載人航天器的在軌

59、防護(hù)探測(cè)；對(duì)地觀測(cè)衛(wèi)星的七維狀態(tài)參數(shù)和三維姿態(tài)參數(shù)測(cè)量。</p><p>　　3.2 GPS衛(wèi)星的導(dǎo)航定位信號(hào)</p><p><b>　　3.2.1 概述</b></p><p>　　GPS衛(wèi)星向廣大用戶發(fā)輸?shù)膶?dǎo)航定位信號(hào)，均采用L（22CM）波段作載波，而且采用擴(kuò)頻技術(shù)傳輸衛(wèi)星導(dǎo)航電文，所謂“擴(kuò)頻”，是將原擬發(fā)輸?shù)膸资忍厮俾实碾娢淖儞Q

60、成發(fā)輸幾兆至上十兆比特速率的由電文和偽隨機(jī)噪聲碼組成的組合碼。GPS衛(wèi)星向廣大用戶發(fā)輸?shù)膶?dǎo)航電文，是一種不歸零二進(jìn)制碼組成的編碼脈沖串，稱之為數(shù)據(jù)碼，記作D，其速率為50bit/s。換言之，D碼的碼率f=50Hz。對(duì)于距離地面20000KM之遙，而電能緊張的GPS衛(wèi)星，擴(kuò)頻技術(shù)能夠有效地將很低碼率的導(dǎo)航電文發(fā)輸給用戶，。其方法是：用很低碼率的數(shù)據(jù)碼作二級(jí)調(diào)制（擴(kuò)頻）：第一級(jí)，用50Hz的D碼調(diào)制一個(gè)偽噪聲碼。在D碼調(diào)制偽噪聲碼以后，再用

61、它們的組合碼去調(diào)制L波段的載波，實(shí)現(xiàn)D碼的第二級(jí)調(diào)制，而形成向廣大用戶發(fā)輸?shù)囊颜{(diào)波。為了簡(jiǎn)便起見(jiàn)，將每顆GPS衛(wèi)星發(fā)輸?shù)膬煞N已調(diào)波，分別叫做第一導(dǎo)航定位信號(hào)和第二導(dǎo)航定位信號(hào)，總稱為GPS信號(hào)。</p><p>　　3.2.2 GPS衛(wèi)星的偽噪聲碼</p><p>　　導(dǎo)航衛(wèi)星向廣大用戶發(fā)輸?shù)膶?dǎo)航定位信號(hào)，也是一種已調(diào)波，但有別于常用的無(wú)線電廣播電臺(tái)發(fā)輸?shù)恼{(diào)頻調(diào)幅信號(hào)，而是利用偽隨機(jī)噪聲碼

62、傳輸導(dǎo)航電文的調(diào)相信號(hào)。GPS信號(hào)的調(diào)制波是衛(wèi)星導(dǎo)航電文和偽隨機(jī)噪聲碼的組合碼，稱為偽噪聲碼。</p><p>　　3.2.2.1偽噪聲碼的生成</p><p>　　移位寄存器，是產(chǎn)生偽噪聲碼的基礎(chǔ)電路。移位寄存器不僅具有暫時(shí)存放數(shù)據(jù)和指令的功能，而且具有移位功能。所謂“移位功能”，是寄存器中所存放的數(shù)據(jù)，可以在移位脈沖的作用下，逐次向左移動(dòng)或向右移動(dòng)。</p><p&

63、gt;　　偽噪聲碼的產(chǎn)生，不能用一般的移位寄存器，而必須采用一種具有特殊反饋電路的移位寄存器，稱為最長(zhǎng)線性移位寄存器，它所產(chǎn)生的偽噪聲碼也稱為m序列。下圖4表示一個(gè)四級(jí)最長(zhǎng)線性移位寄存器。它包括4個(gè)D型觸發(fā)器(D1D2D3D4)、模二和反饋電路和時(shí)鐘脈沖產(chǎn)生器。圖中的置“1”脈沖，將使m序列發(fā)生器的各個(gè)觸發(fā)器之初始狀態(tài)均為“1”，稱為全“1”狀態(tài)。x1表示反饋到觸發(fā)器D4的序列，該反饋序列是觸發(fā)器D1D2輸出脈沖串的模二和。所需要的m序

64、列x0是從觸發(fā)器D1輸出的。</p><p>　　3.3 GPS衛(wèi)星定位原理與方法</p><p><b>　　3.3.1 概述</b></p><p>　　測(cè)量學(xué)中有測(cè)距交會(huì)確定點(diǎn)位的方法。與其相似，無(wú)線電導(dǎo)航定位系統(tǒng)、衛(wèi)星激光測(cè)距定位系統(tǒng)，其定位原理也是利用測(cè)距交會(huì)的原理確定點(diǎn)位。</p><p>　　就無(wú)線電導(dǎo)

65、航定位來(lái)說(shuō)，設(shè)想在地面上有三個(gè)無(wú)線電信號(hào)發(fā)射臺(tái)，其坐標(biāo)為已知，用戶接收機(jī)在某一時(shí)刻采用無(wú)線電測(cè)距的方法分別測(cè)得了接收機(jī)至三個(gè)發(fā)射臺(tái)的距離d1,d2,d3。只需以三個(gè)發(fā)射臺(tái)為球心，以d1,d2,d3為半徑作三個(gè)定位球面，即可交會(huì)出用戶接收機(jī)的空間位置。如果只有兩個(gè)無(wú)線電發(fā)射臺(tái)，則可根據(jù)用戶接收機(jī)的概略位置交會(huì)出接收機(jī)的平面位置。這種無(wú)線電導(dǎo)航定位是迄今為止仍在使用的飛機(jī)、輪船的一種導(dǎo)航定位方法。</p><p>　

66、　近代衛(wèi)星大地測(cè)量中的衛(wèi)星激光測(cè)距定位也是應(yīng)用了測(cè)距交會(huì)定位的原理和方法。雖然用于激光測(cè)距的衛(wèi)星（表面上安裝有激光反射棱鏡）是在不停的運(yùn)動(dòng)中，但總可以利用固定于地面上三個(gè)已知點(diǎn)上的衛(wèi)星激光測(cè)距儀同時(shí)測(cè)定某一時(shí)刻至衛(wèi)星的空間距離，d1,d2,d3，應(yīng)用測(cè)距交會(huì)的原理變可確定該時(shí)刻衛(wèi)星的空間位置。如此，可以確定三顆以上衛(wèi)星的空間位置。如果在第四個(gè)地面點(diǎn)上（坐標(biāo)未知）也有一臺(tái)衛(wèi)星激光測(cè)距儀同時(shí)參與測(cè)定了該點(diǎn)至第三顆衛(wèi)星點(diǎn)的空間距離，則利用所測(cè)

67、定的三個(gè)空間距離可以交會(huì)出該地面點(diǎn)的位置。</p><p>　　將無(wú)線電信號(hào)發(fā)射臺(tái)從地面點(diǎn)搬到衛(wèi)星上，組成一顆衛(wèi)星定位導(dǎo)航系統(tǒng)，應(yīng)用無(wú)線點(diǎn)測(cè)距交會(huì)的原理，便可由三個(gè)以上地面已知點(diǎn)（控制點(diǎn)）交會(huì)出衛(wèi)星的位置，反之利用三顆以上衛(wèi)星的已知空間位置又可交會(huì)出地面未知點(diǎn)（用戶接收機(jī)）的位置。這便是GPS衛(wèi)星定位的基本原理。</p><p>　　GPS衛(wèi)星發(fā)射測(cè)距信號(hào)和導(dǎo)航電文，導(dǎo)航電文中含有衛(wèi)星的位

68、置信息。用戶用GPS接收機(jī)在某一時(shí)刻同時(shí)接收三顆以上的衛(wèi)星信號(hào)，測(cè)量出測(cè)站點(diǎn)（接收機(jī)天線中心）P至三顆以上衛(wèi)星的距離并解算出該時(shí)刻GPS衛(wèi)星的空間坐標(biāo)，據(jù)此利用距離交會(huì)法解算出測(cè)站P的位置。如下圖7所示，設(shè)在時(shí)刻ti 在測(cè)站點(diǎn)P用GPS接收機(jī)同時(shí)測(cè)得P點(diǎn)至三顆GPS衛(wèi)星S1，S2，S3的距離ρ1，ρ2，ρ3，通過(guò)GPS電文解譯出該時(shí)刻三顆GPS衛(wèi)星的三維坐標(biāo)分別為（Xj，Yj，Zj）j=1，2，3。用距離交會(huì)的方法求解P點(diǎn)的三維坐標(biāo)（X

69、，Y，Z）的觀測(cè)方程為下式（1.1）：</p><p><b>　?。?.1） </b></p><p>　　圖1-7 GPS衛(wèi)星定位原理</p><p>　　在GPS定位中，GPS衛(wèi)星是高速運(yùn)動(dòng)的衛(wèi)星，其坐標(biāo)值隨時(shí)間在快速變化著。需要實(shí)時(shí)地由GPS衛(wèi)星信號(hào)測(cè)量出測(cè)站至衛(wèi)星之間的距離，實(shí)時(shí)地由衛(wèi)星的導(dǎo)航電文解算出衛(wèi)星的坐標(biāo)值，并進(jìn)行測(cè)站

70、點(diǎn)的定位。依據(jù)測(cè)距的原理，其定位原理與計(jì)算方法主要有偽距法定位，載波相位測(cè)量定位以及差分GPS定位等。對(duì)于待定點(diǎn)來(lái)說(shuō)，根據(jù)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)可以將GPS定位分為靜態(tài)定位和動(dòng)態(tài)定位。靜態(tài)定位指的是對(duì)于固定不動(dòng)的待定點(diǎn)，將GPS接收機(jī)置于其上，觀測(cè)數(shù)分鐘乃至更長(zhǎng)的時(shí)間，以確定該點(diǎn)的三維坐標(biāo)，又叫絕對(duì)定位。若以兩臺(tái)GPS接收機(jī)分別置于兩個(gè)固定不變的待定點(diǎn)上，則通過(guò)一定時(shí)間的觀測(cè)，可以確定兩個(gè)待定點(diǎn)間的相對(duì)位置，又叫相對(duì)定位。而動(dòng)態(tài)定位則至少有一臺(tái)接收機(jī)

71、處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，測(cè)定的是各觀測(cè)時(shí)刻（觀測(cè)歷元）運(yùn)動(dòng)中的接收機(jī)的點(diǎn)位（絕對(duì)點(diǎn)位或相對(duì)點(diǎn)位）。</p><p>　　利用接收到的衛(wèi)星信號(hào)（測(cè)距碼）或載波相位，均可進(jìn)行靜態(tài)定位。實(shí)際應(yīng)用中，為了減弱衛(wèi)星的軌道誤差、衛(wèi)星鐘差、接收機(jī)鐘差以及電離層和對(duì)流層的折射誤差的影響，常采用載波相位觀測(cè)值的各種線形組合（即差分值）作為觀測(cè)值，獲得兩點(diǎn)之間高精度的GPS基線向量（即坐標(biāo)差）。</p><p>　　3

72、.3.2 偽距測(cè)量定位</p><p>　　偽距法定位是由GPS接收機(jī)在某一時(shí)刻測(cè)出得到四顆以上GPS衛(wèi)星的偽距以及已知的衛(wèi)星位置，采用距離交會(huì)的方法求定接收機(jī)天線所在點(diǎn)的三維坐標(biāo)。所測(cè)偽距就是由衛(wèi)星發(fā)射的測(cè)距碼信號(hào)到達(dá)GPS接收機(jī)的傳播時(shí)間乘以光速得到的量測(cè)距離。由于衛(wèi)星鐘、接收機(jī)鐘的誤差以及無(wú)線電信號(hào)經(jīng)過(guò)電離層和對(duì)流層中的延遲，實(shí)際測(cè)出的距離ρ/與衛(wèi)星到接收機(jī)的幾何距離ρ有一定的差值，因此一般稱量出的距離為偽

73、距。用C/A碼進(jìn)行測(cè)量的偽距為C/A碼偽距。用P碼測(cè)出的偽距為P碼偽距。偽距法定位雖然一次定位精度不高（P碼定位誤差約為10m，C/A碼定位誤差為20~30m），但因其具有定位速度快，且無(wú)多值性問(wèn)題等優(yōu)點(diǎn)，仍然是GPS定位系統(tǒng)進(jìn)行導(dǎo)航的最基本方法。同時(shí)，所測(cè)偽距又可作為載波相位測(cè)量中解決整周數(shù)不確定問(wèn)題（模糊度）的輔助資料。</p><p>　　3.3.3載波相位測(cè)量定位</p><p>

74、　　利用測(cè)距碼進(jìn)行偽距測(cè)量是GPS定位系統(tǒng)的基本測(cè)距方法。然而由于測(cè)距碼的碼元長(zhǎng)度較大，對(duì)于一些高精度應(yīng)用來(lái)講其測(cè)距精度還顯的過(guò)低無(wú)法滿足需要。如果觀測(cè)精度均取至測(cè)距碼波長(zhǎng)的百分之一，則偽距測(cè)量對(duì)P碼而言量測(cè)精度為30cm，對(duì)C/A碼而言為3m左右。而如果把載波作為量測(cè)信號(hào)，由于載波的波長(zhǎng)短19cm；24cm，所以就可達(dá)到很高的精度。目前的大地型接收機(jī)的載波相位測(cè)量精度一般為1～2mm，有的精度更高。但載波信號(hào)是一種周期性的正弦信號(hào)，而

75、相位測(cè)量又只能測(cè)定其不足一個(gè)波長(zhǎng)的部分，因而存在著整周數(shù)不確定性的問(wèn)題，使解算過(guò)程變地十分復(fù)雜。</p><p>　　在GPS信號(hào)中由于已用相位調(diào)整的方法在調(diào)制了測(cè)距碼和導(dǎo)航電文，因而接收到的載波的相位已不再連續(xù)，所以在進(jìn)行載波相位測(cè)量以前，首先要進(jìn)行解調(diào)工作，設(shè)法將調(diào)制在載波上的測(cè)距碼和衛(wèi)星電文去掉，重新獲取載波，這一工作稱為重建載波。重建載波一般可采用兩種方法，一種是碼相關(guān)法，另一種是平方法。采用前者，用戶可

76、同時(shí)提取測(cè)距信號(hào)和衛(wèi)星電文，但用戶必須知道測(cè)距碼的結(jié)構(gòu)；采用后者，用戶無(wú)須掌握測(cè)距碼的結(jié)構(gòu)，但只能獲取載波信號(hào)而無(wú)法獲得測(cè)距碼和衛(wèi)星電文</p><p>　　3.3.4差分GPS定位</p><p>　　差分技術(shù)很早就被人們所應(yīng)用。比如相對(duì)定位中，在一個(gè)測(cè)站上對(duì)兩個(gè)觀測(cè)目標(biāo)進(jìn)行觀測(cè)，將觀測(cè)值求差；或在兩個(gè)測(cè)站上對(duì)一個(gè)目標(biāo)進(jìn)行觀測(cè)，將觀測(cè)值求差；或在一個(gè)測(cè)站上對(duì)一個(gè)目標(biāo)進(jìn)行兩次觀測(cè)求差。其目

77、的是消除公共誤差，提高定位精度。利用求差后的觀測(cè)值解算兩觀測(cè)站之間的基線向量，這種差分技術(shù)已經(jīng)用于靜態(tài)相對(duì)定位。</p><p>　　該部分所講述的差分GPS定位技術(shù)是將一臺(tái)接收機(jī)安置在基準(zhǔn)站上進(jìn)行觀測(cè)。根據(jù)基準(zhǔn)站已知精密坐標(biāo)，計(jì)算出基準(zhǔn)站到衛(wèi)星的距離改正數(shù)，并由基準(zhǔn)站實(shí)時(shí)地將這一改正數(shù)發(fā)輸出去。用戶接收機(jī)在進(jìn)行GPS觀測(cè)的同時(shí)，也接收到基準(zhǔn)站的改正數(shù)，并對(duì)其定位結(jié)果進(jìn)行改正，從而提高定位精度。</p>

78、;<p>　　GPS定位中，存在著三部分誤差：一是多臺(tái)接收機(jī)公有的誤差，如：衛(wèi)星鐘誤差、星歷誤差；二是傳播延遲誤差，如：電離層誤差、對(duì)流層誤差；三是接收機(jī)固有的誤差，如：內(nèi)部噪聲、通道延遲、多路徑效應(yīng)。采用差分定位，可完全消除第一部分誤差，可大部分消除第二部分誤差（視基準(zhǔn)站至用戶的距離）。</p><p>　　差分可分為單基準(zhǔn)站差分、具有多個(gè)基準(zhǔn)站的局部區(qū)域差分和廣域差分三種。詳情見(jiàn)下表3：<

79、/p><p>　　表3 幾種定位模式比較</p><p>　　3.4 GPS導(dǎo)航定位誤差</p><p>　　3.4.1與GPS衛(wèi)星有關(guān)的誤差</p><p>　　與GPS衛(wèi)星有關(guān)的誤差主要包括衛(wèi)星的軌道誤差和衛(wèi)星鐘的誤差。（1）衛(wèi)星鐘差    由于衛(wèi)星的位置是時(shí)間的函數(shù)，因此，GPS的觀測(cè)量均發(fā)精密測(cè)時(shí)

80、為依據(jù)，而與衛(wèi)星位置相對(duì)應(yīng)的信息，是通過(guò)衛(wèi)星信號(hào)的編碼信息傳輸給接收機(jī)的。在GPS定位中，無(wú)論是碼相位觀測(cè)或是載波相位觀測(cè)，均要求衛(wèi)星鐘與接收機(jī)時(shí)鐘保持嚴(yán)格的同步。實(shí)際上，盡管GPS衛(wèi)星均設(shè)有高精度的原子鐘（銣鐘和銫鐘），但是它們與理想的GPS時(shí)之間，仍存在著難以避免的偏差和漂移。這種偏差的總量約在1ms以內(nèi)。    對(duì)于衛(wèi)星鐘的這種偏差，一般可由衛(wèi)星的主控站，通過(guò)對(duì)衛(wèi)星鐘運(yùn)行狀態(tài)的連續(xù)監(jiān)測(cè)確定，并通過(guò)衛(wèi)

81、星的導(dǎo)航電文提供給接收機(jī)。經(jīng)鐘差改正后，各衛(wèi)星之間的同步差，即可保持在20ns以內(nèi)。    在相對(duì)定位中，衛(wèi)星鐘差可通過(guò)觀測(cè)量求差（或差分）的方法消除。（2）衛(wèi)星軌道偏差    估計(jì)與處理衛(wèi)星的軌道偏差較為困難，其主要原因是，衛(wèi)星在運(yùn)行中要受到多種攝動(dòng)力的復(fù)雜影響，而通過(guò)地面監(jiān)測(cè)站，以難以充分可靠的測(cè)定這作用力，并掌握它們的作用規(guī)律，目前，衛(wèi)星軌道信息是通過(guò)導(dǎo)航電文等到的

82、。    應(yīng)該說(shuō)，衛(wèi)星軌道誤差是當(dāng)前GPS測(cè)量的主要誤差來(lái)源之</p><p>　　3.4.2與衛(wèi)星信號(hào)傳播有關(guān)的誤差</p><p>　　與衛(wèi)星信號(hào)有關(guān)的誤差主要包括大氣折射誤差和多路徑效應(yīng)。（1） 電離層折射的影響    GPS衛(wèi)星信號(hào)的其它電磁波信號(hào)一樣，當(dāng)其通過(guò)電離層時(shí)，將受到這一介質(zhì)彌散特性的影響，便其信號(hào)的傳播路

83、徑發(fā)生變化。當(dāng)GPS衛(wèi)星處于天頂方向時(shí)，電離層折射對(duì)信號(hào)傳播路徑的影響最小，而當(dāng)衛(wèi)星接近地平線時(shí)，則影響最大。    為了減弱電離層的影響，在GPS定位中通常采用下面措施： 1)利用雙頻觀測(cè)    由于電離層的影響是信號(hào)頻率的函數(shù)，所以利用不同頻率的電磁波信號(hào)進(jìn)行觀測(cè)。便能多確定其影響，而對(duì)觀測(cè)量加以修正。因此，具有雙頻的GPS接收機(jī)，在精密定位中測(cè)量中得到廣泛的應(yīng)用。不

84、過(guò)應(yīng)當(dāng)明確指出，在太陽(yáng)輻射的正午或在太陽(yáng)黑子活動(dòng)的異常期，應(yīng)盡量避免觀測(cè)。在尤其是精密定位測(cè)量。 2)利用電離層模型加以修正    對(duì)于單頻GPS接收機(jī)，為了減弱電離層的影響，一般是采用導(dǎo)航電文提供的電離層模型，或其它適合的電離層模型對(duì)觀測(cè)量加以修正，但是這種模型至今仍在完善之中，目前模型改正的有效率約為75％。 3)利用同步觀測(cè)值求差    這一方法是利用兩臺(tái)或多臺(tái)接

85、收機(jī)，對(duì)同一衛(wèi)星的同步觀測(cè)的求差，以減弱電離層折射</p><p>　　3.4.3接收設(shè)備有關(guān)的誤差</p><p>　　與GPS接收機(jī)設(shè)備有關(guān)的誤差主要包括觀測(cè)誤差，接收機(jī)鐘差，天線相位中心誤差和載波相位觀測(cè)的整周不定性影響。（1） 觀測(cè)誤差（2） 接收機(jī)的鐘差   （3） 載波相位觀測(cè)的整周未知數(shù)（4） 天線的相位中心位置偏差 

86、0;          </p><p>　　4 GPS定位測(cè)量設(shè)計(jì)</p><p>　　4.1 影響GPS測(cè)量技術(shù)設(shè)計(jì)的因素</p><p>　　GPS外業(yè)涉及面很廣，因而外業(yè)階段的技術(shù)設(shè)計(jì)是一個(gè)復(fù)雜的技術(shù)管理問(wèn)題，經(jīng)綜合大致有以下一些因素應(yīng)加以考慮：   

87、 (1)同測(cè)站有關(guān)的因素：網(wǎng)點(diǎn)密度；布網(wǎng)方案；時(shí)段分配、重復(fù)設(shè)站和重合點(diǎn)的設(shè)計(jì)；    (2)同觀測(cè)衛(wèi)星有關(guān)的因素：觀測(cè)衛(wèi)星數(shù)；衛(wèi)星信號(hào)質(zhì)量；圖形強(qiáng)度因子；衛(wèi)星高度角；星歷來(lái)源。    (3)同儀器有關(guān)的因素：接收機(jī)，用于精密相對(duì)定位時(shí)至少為兩臺(tái)；天線，若天線設(shè)計(jì)質(zhì)量和穩(wěn)定性欠佳，會(huì)帶來(lái)一系列的誤差；記錄設(shè)備，可以是盒式數(shù)據(jù)磁帶或軟磁盤。&#

88、160;   (4)后勤方面的因素：動(dòng)用接收機(jī)臺(tái)數(shù)及其來(lái)源和使用期間；測(cè)區(qū)內(nèi)各時(shí)段，機(jī)組的調(diào)度；其他外業(yè)裝備，主要是效能工具和通訊設(shè)備。</p><p>　　4.2 布網(wǎng)方案</p><p>　　4.2.1 GPS網(wǎng)精度類級(jí)</p><p>　　各級(jí)GPS網(wǎng)的定位精度，可按相鄰間基線向量的中誤差來(lái)衡量如下式： 

89、0;   （3.1）式（3.1）中：m。為基線向量中誤差；             a為固定誤差， b為比例誤差；  D為相鄰間距離。    各級(jí)GPS網(wǎng)最后結(jié)果的水平分量的中誤差，不得超過(guò)表4的規(guī)定。<

90、;/p><p>　　表4 各級(jí)GPS網(wǎng)水平分量的中誤差</p><p>　　4.2.2 GPS網(wǎng)的布設(shè)   </p><p>　?。?）所選點(diǎn)位要便于低等級(jí)常規(guī)測(cè)量的使用，每一個(gè)GPS點(diǎn)應(yīng)與兩個(gè)或兩個(gè)以上的控制點(diǎn)通視，困難情況下也至少保持與相鄰一個(gè)控制點(diǎn)通視，否則，需埋設(shè)方位樁，且用GPS聯(lián)測(cè)。   （2

91、）GPS點(diǎn)間距離應(yīng)按規(guī)范要求設(shè)計(jì)，可考慮靈活變動(dòng)，以便于低等級(jí)控制點(diǎn)加密，小間中距相鄰點(diǎn)位應(yīng)進(jìn)行直接聯(lián)測(cè)。   （3）GPS網(wǎng)點(diǎn)中各同步邊應(yīng)盡可能構(gòu)成若干個(gè)閉合環(huán)，在完成各邊的平差后，可檢驗(yàn)閉合差是否滿足相應(yīng)等級(jí)要求。一等以上GPS網(wǎng)中至少包含三個(gè)閉合環(huán)且彼此線性無(wú)關(guān)；二、三、四等也應(yīng)有兩個(gè)以上的閉合環(huán)；五等網(wǎng)也至少有一個(gè)閉合環(huán)。   （4）考慮將測(cè)區(qū)內(nèi)原有的國(guó)家或地方測(cè)設(shè)

92、的三角點(diǎn)進(jìn)行聯(lián)測(cè)，有利于兩系統(tǒng)成果的變換，聯(lián)測(cè)點(diǎn)應(yīng)盡量均勻分布在整個(gè)測(cè)區(qū)的里面和外圍。為精確求定轉(zhuǎn)換參數(shù)，(GPS網(wǎng)要盡可能多地聯(lián)測(cè)高等級(jí)的大地控制點(diǎn)，聯(lián)測(cè)點(diǎn)和重合點(diǎn)的個(gè)數(shù)不得少于3個(gè)，特殊情況下也不得少于2個(gè)。</p><p>　　4.3 選點(diǎn)原則</p><p>　　選取GPS網(wǎng)點(diǎn)應(yīng)滿足下列基本要求：    (1)點(diǎn)位周圍應(yīng)視野較開(kāi)闊，如

93、公園、運(yùn)動(dòng)場(chǎng)、地面停車場(chǎng)內(nèi)或建筑物樓頂，以利于安置接收設(shè)備和擴(kuò)展、聯(lián)測(cè)。    (2)GPS網(wǎng)點(diǎn)視場(chǎng)內(nèi)不應(yīng)有大于仰角15°的成片障礙物，以免阻擋來(lái)自衛(wèi)星的信號(hào)接收。    (3)選定能便于長(zhǎng)期保存，穩(wěn)定堅(jiān)固的地方設(shè)點(diǎn)，國(guó)家和地方基準(zhǔn)點(diǎn)應(yīng)埋設(shè)固定的標(biāo)石或儀器墩用于安置接收機(jī)天線、墩標(biāo)設(shè)于樓頂時(shí)，要對(duì)大樓的穩(wěn)定性和形變定期監(jiān)測(cè)。 

94、60;  (4)GPS網(wǎng)點(diǎn)應(yīng)避開(kāi)高壓輸電線、變電站等設(shè)施，其最近處不得小于100m，同時(shí)距離省市級(jí)強(qiáng)輻射電臺(tái)、電視臺(tái)、微波中繼站不得小于300m，需要在這些地點(diǎn)設(shè)站時(shí)，必須在停止播發(fā)的時(shí)間段上進(jìn)行定位作業(yè)。    (5)交通便利點(diǎn)位離開(kāi)附近可通輕便車的輸電線路不應(yīng)超過(guò)500m，且在點(diǎn)位30m內(nèi)有足夠的空間安置接收機(jī)和方便操作進(jìn)行。   

95、0;(6)GPS網(wǎng)點(diǎn)應(yīng)避開(kāi)對(duì)電磁波接收有強(qiáng)烈吸收和反射影響的金屬和其他障礙物，側(cè)面傾向測(cè)站的各種平面物體，大范圍水面等等。</p><p>　　4.4 GPS接收機(jī)的選用</p><p>　　4.4.1 GPS接收機(jī)的選用</p><p>　　對(duì)于不同的GPS網(wǎng)的類級(jí)和控制等級(jí)，精度要求不一，此處提出選用接收機(jī)的基本要求，見(jiàn)表5：</p><p&

96、gt;　　表5 GPS接收機(jī)的選用</p><p>　　4.4.2接收機(jī)及附屬設(shè)備的檢驗(yàn)與維護(hù)</p><p>　　按以下步驟進(jìn)行檢驗(yàn)和維護(hù)：  </p><p>　?。?）接收機(jī)、天線及其他設(shè)備是否完整齊全，可隨時(shí)出測(cè)。（2）各設(shè)備及電纜外部有無(wú)損傷、銹蝕，能否確保安全連接。（3）充電后信號(hào)燈、按鍵、顯示系統(tǒng)以及儀表工作是否正常，可用自測(cè)試

97、命令進(jìn)行測(cè)試。（4）用于A、B級(jí)的接收機(jī)，每年出測(cè)前至少檢定一次，按規(guī)范要求應(yīng)在不同長(zhǎng)度的標(biāo)準(zhǔn)基線或規(guī)定的比較基線或GPS測(cè)量檢驗(yàn)場(chǎng)上進(jìn)行測(cè)試。（5）新出廠的A、B級(jí)GPS觀測(cè)的接收設(shè)備應(yīng)進(jìn)行天線相位中心穩(wěn)定性檢驗(yàn)，經(jīng)檢驗(yàn)或更換插板的接收機(jī)，有關(guān)檢驗(yàn)和試測(cè)項(xiàng)目需要重新進(jìn)行。（6）通風(fēng)干濕表及空盒氣壓表，至少每三年輸檢一次，天線的圓水準(zhǔn)氣泡和光學(xué)對(duì)中器每年至少進(jìn)行一次檢校。（7）儀器在搬運(yùn)過(guò)程中應(yīng)注意嚴(yán)格遵守各項(xiàng)安全措施。<

98、/p><p>　　5 GPS定位測(cè)量中的數(shù)據(jù)處理</p><p>　　5.1 WGS-84大地坐標(biāo)系</p><p>　　WGS-84大地坐標(biāo)系的幾何定義是：原點(diǎn)位于地球質(zhì)心，Z軸指向BIH 1984.0定義的協(xié)議地球極（CTP）方向，X軸指向的零子午面和CTP赤道的交點(diǎn)，Y軸與Z、X軸構(gòu)成右手坐標(biāo)系。對(duì)應(yīng)于WGS-84大地坐標(biāo)系有一WGS-84橢球。</p

99、><p>　　WGS-84橢球及有關(guān)常數(shù)采用國(guó)際大地測(cè)量（IAG）和地球物理聯(lián)合會(huì)（IUGG）第17屆大會(huì)大地測(cè)量常數(shù)的推薦值，四個(gè)基本參數(shù)為：</p><p>　　長(zhǎng)半軸a=6378137±2m;</p><p>　　大地水準(zhǔn)面高等于由定位測(cè)定的點(diǎn)的大地高減去該點(diǎn)的正高。</p><p>　　5.2 54北京坐標(biāo)系</p>

100、;<p>　　上個(gè)世紀(jì)50年代，我國(guó)采用了克拉索夫斯基橢球參數(shù)，并與前蘇聯(lián)1942年坐標(biāo)系進(jìn)行聯(lián)測(cè)，通過(guò)計(jì)算建立了我國(guó)大地坐標(biāo)系，定名為1954年北京坐標(biāo)系。其中高程異常是以前蘇聯(lián)1955年大地水準(zhǔn)面差距重新平差結(jié)果為依據(jù)，按我國(guó)的天文水準(zhǔn)路線傳算過(guò)來(lái)的。因此1954年北京坐標(biāo)系可以認(rèn)為是前蘇聯(lián)1942年坐標(biāo)系的延伸。它的原點(diǎn)不在北京，而在前蘇聯(lián)的普爾科沃，相應(yīng)的橢球?yàn)榭死鞣蛩够鶛E球。</p><p&

101、gt;　　5.3 1980年國(guó)家大地坐標(biāo)系</p><p>　　1980年國(guó)家大地坐標(biāo)系的建立原則是：</p><p>　　全國(guó)天文大地網(wǎng)整體平差要在新的坐標(biāo)系的參考橢球面上進(jìn)行。為此，首先建立一個(gè)新的大地坐標(biāo)系；</p><p>　　1980年國(guó)家大地坐標(biāo)系的大地原點(diǎn)定在我國(guó)中部，具體選址是陜西省涇陽(yáng)縣永樂(lè)鎮(zhèn)；</p><p>　　采用國(guó)

102、際大地測(cè)量和地球物理聯(lián)合會(huì)1975年推薦的四個(gè)地球橢球基本參數(shù)，并根據(jù)這四個(gè)參數(shù)求解橢球扁率和其它參數(shù)；</p><p>　　1980年國(guó)家大地坐標(biāo)系的橢球短軸平行于地球質(zhì)心指向我國(guó)地極原點(diǎn)JYD1968.0方向，大地起始子午面平行于格林尼治天文臺(tái)的子午面；</p><p>　　橢球定位參數(shù)以我國(guó)范圍內(nèi)高程異常值平方和等于最小為條件解。</p><p>　　5.4

103、 新1954年北京坐標(biāo)系</p><p>　　新1954年北京坐標(biāo)系的特點(diǎn)是：</p><p>　　采用克拉索夫斯基橢球參數(shù)。</p><p>　　是綜合80坐標(biāo)系和舊54坐標(biāo)系建立起來(lái)的參心坐標(biāo)系。</p><p>　　采用多點(diǎn)定位，但橢球面與大地水準(zhǔn)面在我國(guó)境內(nèi)不是最佳擬合。</p><p>　　定向明確，坐標(biāo)軸

104、與80坐標(biāo)系相平行，橢球短軸平行于地球質(zhì)心指向1968.0地極原點(diǎn)JYD1968.0的方向，起始子午面平行與我國(guó)天文子午面。</p><p>　　大地原點(diǎn)與80坐標(biāo)系相同，但大地起算數(shù)據(jù)不同。</p><p>　　大地高程基準(zhǔn)采用1956年黃海高程系。</p><p>　　與舊54坐標(biāo)系相比，所采用的橢球參數(shù)相同，其定位相近，但定位不同。</p>&l

105、t;p>　　5.5 GPS時(shí)間系統(tǒng)</p><p>　　GPS系統(tǒng)是測(cè)時(shí)測(cè)距系統(tǒng)。時(shí)間在GPS測(cè)量中是一個(gè)基本觀測(cè)量。衛(wèi)星的信號(hào)，衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)，衛(wèi)星的坐標(biāo)都與時(shí)間密切相關(guān)。對(duì)時(shí)間的要求既要穩(wěn)定又要連續(xù)。為此，GPS系統(tǒng)中衛(wèi)星鐘和接收機(jī)鐘均采用穩(wěn)定而連續(xù)的GPS時(shí)間系統(tǒng)。</p><p>　　GPS時(shí)間系統(tǒng)采用原子時(shí)ATI秒長(zhǎng)作為時(shí)間基準(zhǔn)，但同時(shí)起算的原點(diǎn)定義在1980年1月6日UTC

106、 0時(shí)。啟動(dòng)后不跳秒，保持時(shí)間的連續(xù)。以后隨著時(shí)間的積累，GPS時(shí)與UTC時(shí)的整秒差以及秒以下的差異通過(guò)時(shí)間服務(wù)部門定期公布。衛(wèi)星播發(fā)的衛(wèi)星鐘差也是相對(duì)GPS時(shí)間系統(tǒng)的鐘差，在利用GPS直接進(jìn)行時(shí)間校對(duì)時(shí)應(yīng)注意到這一問(wèn)題。</p><p><b>　　5.6 數(shù)據(jù)處理</b></p><p>　　GPS導(dǎo)線數(shù)據(jù)處理分為基線解算和網(wǎng)平差兩個(gè)階段，數(shù)據(jù)處理采用南方測(cè)繪公

107、司的南方GPS數(shù)據(jù)處理軟件。經(jīng)基線解算、質(zhì)量檢核、網(wǎng)平差后， 得到GPS控制點(diǎn)的三維坐標(biāo)。處理過(guò)程符合下列技術(shù)要求：</p><p>　　5.6.1 基線解算</p><p>　　基線向量的解算是一個(gè)復(fù)雜的平差計(jì)算過(guò)程。實(shí)際處理時(shí)要顧及時(shí)段中信號(hào)間斷引起的數(shù)據(jù)剔除、劣質(zhì)觀測(cè)數(shù)據(jù)的發(fā)現(xiàn)及提出、星座變化引起的整周未知參數(shù)的增加，進(jìn)一步消除傳播延遲改正以及對(duì)接收機(jī)鐘差重新評(píng)估等問(wèn)題。</p

108、><p>　　陽(yáng)泉市C級(jí)控制網(wǎng)的建立采用雙差相位觀測(cè)值，其數(shù)學(xué)處理模型采用雙解。基線處理完后應(yīng)對(duì)其結(jié)果作以下分析：</p><p><b>　　觀測(cè)值殘差分析</b></p><p>　　平差處理是假定觀測(cè)值僅存在偶然誤差，當(dāng)存在系統(tǒng)誤差或粗差時(shí)，處理結(jié)果將有偏差。理論上，載波相位觀測(cè)精度為1%周，即對(duì)L1波段信號(hào)觀測(cè)誤差只有2mm。因而當(dāng)偶然誤差

109、達(dá)1cm時(shí)，應(yīng)認(rèn)為觀測(cè)值質(zhì)量存在較嚴(yán)重問(wèn)題。當(dāng)系統(tǒng)誤差達(dá)分米時(shí)應(yīng)認(rèn)為處理軟件中的模型不適用。當(dāng)殘差分布中出現(xiàn)突然的跳躍或尖峰時(shí)，表明周跳未處理成功。</p><p>　　平差后單位權(quán)中誤差一般其值為0.05周以下，否則，表明觀測(cè)值中存在某些問(wèn)題?？赡艽嬖谑芏嗦窂礁蓴_、外界無(wú)線電信號(hào)干擾或接收機(jī)時(shí)鐘不穩(wěn)定等影響的低精度的觀測(cè)值，觀測(cè)值改正模型不適宜，周跳未被完全修復(fù)，也可能整周未知數(shù)解算不成功使觀測(cè)值存在系統(tǒng)誤差。