GPS原理及应用.ppt

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1、GPS原理及应用,11.1 GPS概述,1,11.2 GPS系统组成,2,11.3 GPS定位技术,3,4,4,11.4 RTK的应用,5,6,几种卫星系统简介- GLONASS系统(俄罗斯）,1982年开始研制,计划发射24颗卫星,均匀分布在三个轨 道上. 轨道平面倾角:64.5 卫星飞行高:19 100km 卫星运行周期:11h58min 信号频率:1600MHz;1200MHz 水平16米，垂直25米 2010年2月有18颗在轨，恢复正常,GLONASS系统的组成：,几种卫星系统简介- Galileo系统(欧洲),Galileo系统是一种开放式的以民用为主的卫星系统。 Galileo系统

2、在技术构态上将以分布在3个轨道平面上的30颗MEO卫星为核心星座，其空间信号等效于GPS Block-II F卫星上的信号，具有在L频段上和GPS兼容的多频体制，在无增强下可以达到10米精度。,Galileo系统的构成：,卫星星座图,几种卫星系统简介 北斗卫星系统（我国）,2000年10月31日0时02分，我国自行研制的第一颗导航定位卫星“北斗导航试验卫星”在西昌卫星发射中心发射； 2000年12月21日0时20分，第二颗“北斗导航试验卫星”在西昌卫星发射中心用“长征三号甲”火箭发射升空，并准确入轨；这标志着我国将拥有自主研制的第一代卫星导航定位系统。,2012年12月27日 正式向亚太地区提

3、供定位、导航、授时服务 2020年左右实现全球覆盖。 5颗静止轨道卫星+30颗非静止轨道卫星，采用2000大地坐标系；定位精度：10米。,11.3 GPS系统的组成,空间部分 地面监控部分 用户部分,11.3 GPS系统的组成,空间部分:,11. 21颗工作卫星，3颗备用卫星，均匀分布在6个轨道上 2. 轨道倾角55 3. 轨道高度: 远地点: 26560km 近地点: 20200km 4. 运行周期：11小时58分(恒星时) 保证在地球上任何地点,任何时间都能同时看到48颗GPS卫星,提供星历和时间信息 发射伪距和载波信号 提供其它辅助信息,11.3 GPS系统的组成,GPS卫星星座空间图,

4、GPS卫星星座平面图,11.3 GPS系统的组成,地面监控部分:,组成： 主控站（1个）, 注入站（3个）, 监测站（5个） 作用： 监测和控制卫星 运行，编算卫星星历 （导航电文），保持 系统时间。,GPS地面监控站的分布示意图,Ascension Island:阿松森群岛 注入站、监控站 Diego Garcia: 迭哥伽西亚 注入站、监控站 Kwajalein: 卡瓦兰 注入站、监控站 Colorado : 科罗拉多 主控站、监控站 Hawaii： 夏威夷 监控站,11.3 GPS系统的组成,用户部分GPS信号接收系统,导航型接收机: 手持式、车载、机载 测量型接收机: 单频机、双频机,

5、接收并观测卫星信 号记录和处理数据 提供导航定位信息,单频机( L1 ),双频机( L1/L2 ),我国GPS定位技术的应用和发展概况,11.4 GPS技术的应用,从1970年4月把第一颗人造卫星送入轨道以来，我国已成功地发射了三十多颗不同类型的人造卫星，为空间大地测量工作的开展创造了有利条件。,70年代后期，有关单位在从事多年理论研究的同时，引进并试制成功了各种人造卫星观测仪器。其中有人造卫星摄影仪、卫星激光测距仪和多普勒接收机。根据多年的观测实践，完成了全国天文大地网的整体平差，建立了1980年国家大地坐标系，进行了南海群岛的联测。,80年代初，我国一些院校和科研单位已开始研究GPS技术。

6、十多年来，我国的测绘工作者在GPS定位基础理论研究和应用开发方面作了大量的工作。,我国GPS定位技术的应用和发展概况,11.4 GPS技术的应用,在大地测量方面，利用GPS技术开展国际联测，建立全球性大地控制网，提供高精度的地心坐标，测定和精化大地水准面，组织各部门（10多个单位，30多台GPS双频接受机）参加1992年全国GPS定位大会战。 经过数据处理，GPS网点地心坐标精度优于0.2m，点间位置精度优于 。在我国建立了平均边长约100km的GPS A级网，提供了亚米级精度地心坐标基准。次后，在A级网的基础上，我国又布设了边长为30100km的B级网，全国约2500个点。A、B级GPS网点

7、都联测了几何水准。 这样就为我国各部门的测绘工作，建立各级测量控制网，提供了高精度的平面和高程三维基准。我国已完成西沙、南沙群岛各岛屿与大地的GPS联测，使海岛与全国大地网联成一整体。,三、GPS定位方法分类,（1）绝对/单点定位确定观测点在WGS-84系中的坐标，即绝对位置。,（2）相对定位 确定观测点在国家或地方独立坐标系中的坐标，即相对位置。,四、GPS的后处理测量方法,11.静态测量 （1）方法：将几台GPS接收机安置在基线端点上，保持固定不动，同步观测4颗以上卫星。可观测数个时段，每时段观测十几分钟至1小时左右。最后将观测数据输入计算机，经软件解算得各点坐标。 （2）用途 主要用于大

8、地测量、控制测量、变形测量、工程测量。 （3）精度 精度最高的作业模式，可达到（5mm+1ppm）,2动态测量,（1）方法：先建立一个基准站，并在其上安置接收机连续观测可见卫星，另一台接收机在第1点静止观测数分钟后，在其他点依次观测数秒。最后将观测数据输入计算机，经软件解算得各点坐标。动态相对定位的作业范围一般不能超过15km。 （2）用途：适用于精度要求不高的碎部测量。 （3）精度：可达到（1020mm+1ppm）,相对定位模式动态模拟图,静态相对定位模式,动态相对定位模式,五、GPS实时动态定位（RTK）方法,11.RTK工作原理及方法 与动态相对定位方法相比，定位模式相同，仅要在基准站和

9、流动站间增加一套数据链，实现各点坐标的实时计算、实时输出。,RTK定位图,2RTK用途：适用于精度要求不高的施工放样及碎部测量。,3作业范围：目前一般为10km左右。 4精度：可达到（1020mm+1ppm）,RTK的操作和应用,一、RTK可以做什么?,控制测量 碎部测量 点放样 直线放样 线路放样 断面测量,二、仪器的连接-基准站,GDL电台,主机,二、仪器的连接-基准站,三声关机，四声动态，五声静态，六声恢复初始设置。DL灯常亮，STA灯五秒钟闪一次，表示处在静态模式STA灯常亮，DL灯五秒钟快闪两次，表示处在动态模式动态时,静态/GPRS/ GSM指示灯,数据链灯,卫星/蓝牙灯,电源灯,

10、开关键,三、注意事项-基准站架设,基准站架设的好坏，将影响移动站工作的速度，并对移动站测量质量有着深远的影响，因此用户注意使观测站位置具有以下条件： 在10度截止高度角以上的空间部应没有障碍物； 邻近不应有强电磁辐射源，比如电视发射塔、雷达电视发射天线等，以免对RTK电信号造成干扰，离其距离不得小于200m； 基准站最好选在地势相对高的地方以利于电台的作用距离； 地面稳固，易于点的保存。 用户如果在树木等对电磁传播影响较大的物体下设站，当接收机工作时，接收的卫星信号将产生畸变，影响RTK的差分质量，使得移动站很难FIXED。,四、仪器的连接-移动站,三声关机，四声动态，五声静态，六声恢复初始设

11、置。七声是基准站和移动站互换！ DL灯常亮，STA灯五秒钟闪一次，表示处在静态模式。 动态模式时，DL灯一秒钟闪一次。,五、参数设置-新建工程,依次按要求填写或选取如下工程信息：工程名称、椭球系名称、投影参数设置、四参数设置（未启用可以不填写）、七参数设置（未启用可以不填写）和高程拟合参数设置（未启用可以不填写），最后确定，工程新建完毕。,五、参数设置-作业文件名,五、参数设置-椭球设置,五、参数设置-投影参数设置,五、参数设置-四参数设置,五、参数设置-七参数设置,五、参数设置-高程拟合参数设置,六、求转换参数-控制点坐标库,六、求转换参数-输入已知坐标,六、求转换参数-增加原始点坐标,六、

12、求转换参数-保存及查看参数,七、碎部点测量-手动采集,七、碎部点测量-自动采集,八、点放样,八、点放样-增加放样点,八、点放样-确定放样点位,九、直线放样-增加放样直线,九、直线放样-确定直线位置,十、线路放样-线路设置,根据线路设计所需要的设计要素按照软件菜单提示录入后，软件按要求计算出线路点坐标和图形。道路设计菜单包括两种道路设计模式：元素模式和交点模式,十、线路放样-元素模式,元素模式”是道路设计里面惯用的一种模式，它是将道路线路拆分为各种道路基本元素（点、直线、缓曲线、圆曲线等），并按照一定规则把这些基本元素逐一添加组合成线路，从而达到设计整段道路的目的,十、线路放样-元素模式,“间隔

13、”为生成线路点坐标的间隔；“整桩号”、“整桩距”是生成坐标的方式；“路名”为所需要设计的道路名称；“里程”为起始点里程。,十、线路放样-元素模式,道路元素分为：点、直线、缓曲线、圆曲线。各种元素的组合要遵循道路设计规则。要根据界面提示添加相应的数据信息，如：点要素就只需要输入X坐标和Y坐标，直线元素只需要输入方位角和长度。,十、线路放样-元素模式,点击 “图形绘制”按钮，看到道路的计算后绘制的图形,十、线路放样-交点模式,交点模式是目前普遍使用的道路设计方式。用户只需输入线路曲线交点的坐标以及相应路线的缓曲长、半径、里程等信息，就可以得到要素点、加桩点、线路点的坐标，以及直观的图形显示，从而可

14、以方便的进行线路的放样等测量工作。,十、线路放样-交点模式,十、线路放样-交点模式,十、线路放样-放样,十、线路放样-放样,列表中显示设计文件中的所有的点（默认设置），用户也可以通过在列表下的标志、加桩、计算、断面前的对话框中打勾来选择是否在列表中显示这些点。选择要放样的点，如果要进行整个线路放样，就按“线路放样”按钮，进入线路放样模式进行放样；如果要对某个标志点或加桩点进行放样，就按“点放样”按钮，进入点放样模式。如果要对某个中桩的横断面放样，就按“断面放样”,十、线路放样-放样,在放线库中调入设计文件选择进行线路放样以后放样界面。 路放样实际上是点放样的线路表现形式既在点放样时以设计的线路

15、图为底图，实时的显示当前点在线路上的映射点（当前点距线路上距离最近的点）的里程和前进方向的左或右偏距。在图中会显示整个线路和当前测量点，并实时计算当前点是否在线路范围内，如果在线路范围内，就计算出到该线路的最近距离和该点在线路上的映射点的里程；如果不在线路范围内，就给出提示。,十、线路放样-参数设置,十、线路放样-参数设置,最小值，最大值：点放样下面的圆圈提示和报警提示，当离放样点的距离小于最大值并且选择了声音提示时，就给出声音提示。 北方向、线方向：线路放样和点放样两种方向指示模式的互相切换。 属性赋值里程：测量点时是否把里程作为属性。 显示所有放样路线：如果选择了就显示所有的放样路线。 显

16、示标志点：如果选择了就在图中显示所有的标志点。 显示加桩点：如果选择了就在图中显示所有的加桩点。 显示测量点：如果选择了就在图中显示测量点，并且显示的测量点个数跟下面设置“显示测量点个数”一样，如果选择显示“全部”测量点，就把所有采集点都显示出来，如果选择显示“3”个点，就显示最近的3个采集点。 显示断面点：如果选择了就在图中显示所有的断面点。 显示加桩点：如果选择了就在图中显示所有的加桩点。 显示计算点：如果选择了就在图中显示所有的计算点。 范围设置：用来设置放样的起始里程和终点里程，当前点不在此范围内时，不会计算偏距和里程，会提示不在线路范围内。 设置属性：可以设置属性。 横断面法线延长线

17、长度：设置横断面法线延长线的长度，默认值是30m。,十一、断面测量,首先点击线路放样主界面中的“断面文件”按钮,然后选择断面文件 当我们在设计线路的时候,软件会自动计算每一个中桩以及计算桩的切线方位角,并生成横断面文件,文件格式为*.tdm. 选择了文件之后,我们就可以选取某个中桩的横断面进行放样,如图,我们放样的是中桩为120的横断面.图中的直线段就是该横断面的法线延长线,这样我们就可以非常方便的放样这个横断面上的点.,十一、断面测量,在线路放样功能界面下,我们既可以放样,同时也可以进行纵横断面的测量,横断面的测量可以在断面放样中完成,纵断面测量只要保持在线路上测量就可以进行.当然纵横断面测量之后,需要进行格式转换才能得到我们常用的格式,十一、断面测量,然后点击上面的“测量文件”,选择测量文件,然后根据需要,选择纬地或者天正这两种格式,完成后点击下面的“转换”按钮 转换完成后会在相应的文件夹下生成*.hdm和*.dmx文件,即横断面文件和纵断面文件.,十一、断面测量,谢 谢！,