Basic Concepts For GPS SurveyingGPS测量的基本概念GPS测量l导航卫星GPS lGPS坐标 l参考高程 lGPS测量类型静态快速静态动 态 l后处理动态 l实时动态GPS (The Global Positioning System)全 球 定 位 系 统用 户 部 分控 制 部 分在可罗拉多州监 控 站 Diego Garcia Ascension Is. Kwajalein HawaiiGPS 坐 标 系X轴=0经度 X轴在赤道平面内Y轴=东经90度 Y轴在赤道平面内地心坐标为（0，0，0）Z轴=旋转轴（极轴）地球质心为原点的坐标系统 （直角坐标系）Ellipse in 3-D: 三维椭球短 半 轴长 半 轴 FlatteningbaZ直角坐标系和大地坐标系 PYXfYXZHll直角坐标(X,Y,Z) l大地坐标（f,l,H）参 考 平 面地 表参 考 椭 球 面大地水准面不同的水准面地 球 表 面椭 球 面大 地 水 准 面GPS参考高程地 表椭 球 面大地水准面GPS 不同水准面地 表椭 球 面大地水准面h = H + NhhhhhHHHHH大地水准面和椭球面之差h = H + N地 表椭 球 面大地水准面NNNN NGPS 确 定 海 拔 高NNNN N地 表椭 球 面GeoidhhhhhHHHHHh = H + N局部椭球数学模型此椭球适合欧 洲此椭球适合北美大地水准面WGS84Local Datum: Ellipsoid that best fits the project area.GPS 向 量：站点 1站点2XYZ大地水准面地表距离向量 测量站1和站2直线距 离椭 球GPS 卫 星 信 号 特 征信号 L1 L2波长 19 cm 24 cm代码 C/A, P (P1), D P (P2), D (ephemeris)整 周 模 糊 度N=?整 周 模 糊 度N=?GPS 基线通 过 一 个 叫 “差分” 的 过 程 来 解 决GPS测量条件l至少需要两台接收机 l须跟踪锁定四颗分布良好的卫星 l数据接收必需同步l接收机必须有较强的接收波段的能力（不 仅仅是C/A码） l 至少一个点的坐标是已知的 l在坐标转换时需两个平面控制点和三个高 程控制点七个控制参数Conditions for surveying with GPS测量条件测量方法l静态测量 l快速静态 l动态测量后处理实时静态测量（一）范畴: 静态仅需L1载波（后处理） 所需硬件: L1载波相位接收机 测量时间: 45-60 分钟 基线精度: 5mm + 2ppm X 基线长度 优点:允许循环闭合差、仅需要基站接收机、结果精度高、且可靠、经济实惠 缺点:距离限制： 15 km.静态测量（二）范畴:静态-L1/L2 所需硬件:L1/L2双频接收机 测量时间: 45-60 分钟 基线精度:5mm+1ppm X 基线长 优点:允许循环闭合差、能计算出电离层的影响、基线很长、 结果可靠精度最高 缺点:测量时间相对较长快速静态测量范畴: 快速静态-L1 所需硬件 : L1接收机 /天线 测量时间: 15-20 分钟。 基线精度:接近静态 优点: 时间短、精度高、基线相对较长 缺点: 容易产生多路、需要严密的计划和通讯 动态 (后处理一) 范畴:动态仅L1 所需硬件 : L1接收机 测量时间:1-30秒 基线精度:2cm + 2ppm X基线长 (水平)4cm + 2ppm X 基线长（竖直） 优点: 时间短、采集数据方便、能用在移动车上、经济的解决方案 缺点：容易产生多路径、失锁时需要在已知点（刚测过的）上初始化动态 (后处理二)范畴:动态仅L1 /L2 所需硬件 : L1/L2双频接收机 测量时间:1-30秒 基线精度:2cm + 2ppm X基线长 (水平)4cm + 2ppm X 基线长（竖直） 优点: 时间短、采集数据方便、在运动中即可完成初始化、长的基线、作业效率最高 缺点：容易产生多路径、在野外，数据由于整周模糊度的处理而不容易被系统检查出、动态（实时一）动态（实时二） Field Technique:Real Time Kinematic-L1/L2Hardware Required :L1/L2 ReceiverTime of Occupation:3-5 seconds per occupationBaseline Precision:1cm + 2ppm X Baseline Length (horizontal) 2cm + 2ppm X Baseline Length (vertical)Advantages :Very short occupations, extremely efficient data collection, initialization done in the field (after lock is lost, re-initialization takes place automatically while moving- called OTF), can perform stakingDisadvantages :For short baselines only (+/- 10 km)