,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,*,*,*,单击此处编辑母版标题样式,GNSS测量定位技术,理论知识第二讲 GPS卫星导航定位系统概述,主讲：周建郑,1,GNSS测量定位技术理论知识第二讲 GPS卫星导航定位系统概,1957年10月4日，世界上第一颗人造地球,卫星发射成功，标志着人类进入了空间技,术的新时代，使测绘行业经历了一场深刻,的技术革命。,2,1957年10月4日，世界上第一颗人造地球2,授课内容,一、,卫星大地测量及其发展,二、,GPS,概念及星座,三、,GPS的发展简史,四,、GPS定位的基本概念,五、,GPS的特点,六、,GPS在国民经济建设中的应用,3,授课内容一、卫星大地测量及其发展3,一、,卫星大地测量及其发展,1.,大地测量的发展概况,大地测量的发展，大体上可分为,古代大地测量,、,经典大地测量,和,现代大地测量,三个阶段。,古代大地测量,经典大地测量,现代大地测量,4,一、卫星大地测量及其发展 1.大地测量的发展概况 大,2.,卫星大地测量的起源,卫星大地测量是大地测量的新分支，利用卫星信息可实现大地测量的目的。,卫星大地测量初期，美国斯密森天体物理天文台曾用,光学摄影法,进行了全球性的卫星测量。,与此同时，,激光测距法,伴随出现，即在地面测站上用激光测距仪对卫星进行测距，以达到定轨定位的目的。,上述两种方法的精度和使用条件受到限制，人们便采用无线电技术，即利用卫星发射的无线电波进行距离测量，因而发展很快，,卫星多普勒定位,在这一时期发展起来的，如美国海军导航卫星系统（NNSS）就是成功的一例。,一、,卫星大地测量及其发展,5,2.卫星大地测量的起源 卫星大地测量是大地测量的新分,子午卫星系统及其局限性,系统组成,空间部分,卫星：发送导航定位信号（信号：4.9996MHz,30=149.988MHz；4.9996MHz,80=399.968MHz；星历）,卫星星座 由6颗卫星构成，6轨道面，轨道高度1075km,地面控制部分,包括：跟踪站、计算中心、注入站、控制中心和海军天文台,用户部分,多普勒接收机,大地测量多普勒接收机-1,（MX1502）,大地测量多普勒接收机-2,（CMA751）,6,子午卫星系统及其局限性系统组成大地测量多普勒接收机-1大,GPS的英文全称是,Navigation Satellite Timing And Ranging,Global Position System,简称GPS，有时也被称作NAVSTAR GPS。,其意为“导航星测时与测距全球定位系统”，或简称全球定位系统。,什么是GPS？,二、,GPS,概念及星座,7,GPS的英文全称是其意为“导航星测时与测距全球定位系统”，或,24颗卫星(21+3),6个轨道平面,55轨道倾角,2万km轨道高度(地面高度),12小时(恒星时)轨道周期,5个多小时出现在地平线以上(每颗星),二、,GPS,概念及星座,8,24颗卫星(21+3)二、GPS概念及星座8,三、,GPS的发展简史,1.方案谁阶段,1973年12月，美国国防部批准研制GPS。,1978年2月22日，第1颗GPS试验卫星发射成功。,从1973年到1979年，共发射了4颗试验卫星。研制了地面接收机及建立地面跟踪网。,9,三、GPS的发展简史 1.方案谁阶段9,三、,GPS的发展简史,2.,全面研制和试验阶段,从1979年到1987年，又陆续发射了7颗试,验卫星，研制了各种用途接收机。实验表明，GPS定位精度远远超过设计标准。,10,三、GPS的发展简史2.全面研制和试验阶段 10,三、,GPS的发展简史,3.,实用组网阶段,1989年2月14日，第1颗GPS工作卫星发射成功。,1991年，在海湾战争中，GPS首次大规模用于实战。,1993年底实用的GPS网即（21+3）GPS星座已经建成，今后将根据计划更换失效的卫星。,1995年7月17日，GPS达到FOC 完全运行能力（Full Operational Capability）。,11,三、GPS的发展简史 3.实用组网阶段11,GPS定位的实质空间距离后方交会,卫星不间断地发送自身的星,历参数和时间信息，用户接,收到这些信息后，经过计算,求出接收机的三维位置，三,维方向以及运动速度和时间,信息。,四,、GPS定位的基本概念,12,GPS定位的实质空间距离后方交会 卫星不间断地发送自身的,五、,GPS的特点,（1）定位精度高,（2）观测时间短,（3）测站间无须通视,（4）可提高三维坐标,（5）操作方便,（6）全天候作业,（7）功能多，应用广,13,五、GPS的特点（1）定位精度高13,六、,GPS在国民经济建设中的应用,1.,GPS在大地测量中的应用,（1）,全球或全国性的高精度GPS网,国家高精度 GPS 网,建成后的国家A级网共,由27个主点和6个副点组,成，它们均匀分布全国，,平均点间距650km，从1992,年7月25日至8月5日的9天,内，在这33个点上进行了9,昼夜的连续观测。,14,六、GPS在国民经济建设中的应用 1.GPS在大地测量中的应,1.,GPS在大地测量中的应用,（2）,区域性GPS大地控制网,区域GPS网是指国家C、D、E级GPS网或专门为工程项目布测的工程GPS网。该网的特点是控制区域有限（一个市或一个地区），边长短(几百米到20km），观测时间短（几分钟到一两个小时）。由于GPS定位的高精度、快速度、省费用等优点，区域大地控制网的建立在我国已基本被GPS技术所取代。主要在以下几个方面：建立新的地面控制网；检核和改善已有的地面控制网；对已有的地面控制网进行加密；拟合区域大地水准面。,六、,GPS在国民经济建设中的应用,15,1.GPS在大地测量中的应用（2）区域性GPS大地控制网,2.,GPS在工程测量中的应用,（1）,建立精密工程控制网,先建立高精度的精密工程控制网，每点都建,立水泥墩，设有强制对中装置，试验时先用,ME5000测距仪测边，用T3精密光学经纬仪测角，,然后用GPS接收机施测。,六、,GPS在国民经济建设中的应用,16,2.GPS在工程测量中的应用（1）建立精密工程控制网,2.,GPS在工程测量中的应用,（2）,用于工程变形监测,GPS自动化监测系统网络结构,六、,GPS在国民经济建设中的应用,17,2.GPS在工程测量中的应用（2）用于工程变形监测 GPS,2.,GPS在工程测量中的应用,（3）,用于飞机场轴线定位,自1992年开始，我国各城市建立的新机场，其跑道的定向全部采用GPS来施测，如济南国际机场、武汉天河国际机场、贵阳国际机场、南京绿口国际机场等。,兴义飞机场跑道铺筑工程,六、,GPS在国民经济建设中的应用,18,2.GPS在工程测量中的应用（3）用于飞机场轴线定位,3.,GPS在航空摄影测量中的应用,POS辅助航空摄影获取像片和像片外方位元素,六、,GPS在国民经济建设中的应用,19,3.GPS在航空摄影测量中的应用 POS辅助航空摄影获取像片,3.,GPS在航空摄影测量中的应用,开发具有自主知识产权的POS数据后处理软件系统,POSRT,TM,数据下载软件,POSProc,TM,GPS辅助惯性导航与回归平滑模块,POSGPS,TM,差分GPS数据处理模块,POSEO,TM,像片外方位元素计算模块,POSCal,TM,POS系统检校与质量控制模块,STG,TM,连接点半自动量测模块,六、,GPS在国民经济建设中的应用,20,3.GPS在航空摄影测量中的应用 开发具有自主知识产权的PO,4.,GPS在线路勘测及隧道贯通测量中的应用,（1）,建立线路GPS控制网,布网条件,GPS点应成对出现,每对点必须通视,每对点与相邻一对点的间隔不得大于30km,布设GPS点,对的原则,线路勘测的起讫处,线路重大方案起讫处,线路重大工程地段,航摄测段重叠处,青藏铁路应用GPS卫星定位技术,六、,GPS在国民经济建设中的应用,21,4.GPS在线路勘测及隧道贯通测量中的应用（1）建立线路,4.,GPS在线路勘测及隧道贯通测量中的应用,（2）,长隧道GPS 施工控制网,因工程大多穿越崇山峻岭，故用GPS水准解决高程问题，方法如下流程：,等精密水准,黄海高程,洞口附近,若干点,快速静态测量方式,高程,传递,至,联测,采用,点位,测定,采用非参数回归模型拟合,六、,GPS在国民经济建设中的应用,22,4.GPS在线路勘测及隧道贯通测量中的应用（2）长隧道GPS,4.,GPS在线路勘测及隧道贯通测量中的应用,（3）,地铁精密导线GPS测量,特 点,线状测量,有大量的短边,采用网状观测及平差处理,采用静态方式观测,方 法,GPS隧道贯通测量,六、,GPS在国民经济建设中的应用,23,4.GPS在线路勘测及隧道贯通测量中的应用（3）地铁精密导线,5.,GPS在地形、地籍及房地产测量中的应用,（1）,RTK技术在地形测量中的应用,六、,GPS在国民经济建设中的应用,24,5.GPS在地形、地籍及房地产测量中的应用（1）RTK技,5.,GPS在地形、地籍及房地产测量中的应用,（2）,RTK技术在地籍、房地产测量中的应用,GPS-RTK,测定权属界址点,测绘地籍与房地产图,GIS系统,地籍和房产图,六、,GPS在国民经济建设中的应用,25,5.GPS在地形、地籍及房地产测量中的应用（2）RTK技术,Thank you！,26,Thank you！26,