GPS测量与数据处理06解析
0 0 2 2 (2 e sin B ) N 2 sin B cos B " a e sin B cos B " Ma 1 f N f M (1 e 2 sin 2 B) (1 e 2 sin 2 B) sin 2 B 1 a a
2000国家大地坐标系与现行坐标系有何不同
2000国家大地坐标系
坐标系类型 椭球定位方式 原点位置 坐标系维数 相对精度 实现技术 地心坐标系 与全球大地水准面最密合 包括海洋和大气的整个地球的 质量中心 三维坐标系统
现行坐标系 （54北京系、西安80系）
参心坐标系 局部大地水准面最吻合 与地球质量中心有较大偏差 二维坐标系统
标残差，根据其残差值的大小来确定，若残差大于3倍中误
差则剔除，重新计算坐标转换参数，直到满足精度要求为 止；用于计算转换参数的重合点数量与转换区域的大小有 关，但不得少于5个。
模型参数计算及精度评估与检核
用所确定的重合点坐标，根据坐标转换模型利用最小 二乘法计算模型参数。
用上述模型进行坐标转换时必须满足相应的精度指标，
x 2 x0 cos y y (1 m) sin 2 0
sin x1 cos y1
其中，x0，y0为平移参数，α为旋转参数，m为尺度参数。 x2，y2为2000国家大地坐标系下的平面直角坐标，x1，y1 为原坐标系下平面直角坐标。坐标单位为米。
1：298.257223563
1980 西安坐标系
WGS 84
2000国家 大地坐标系
CGCS2000 2008 总地球椭球 6378137 J2: 1.082629832258×10-3 1：/298.257222101 3.986004418×1014 7.292l15×10-5
3.986005×1014 7.292115×10-5
具体精度评估指标及评估方法见附件中相关内容。选择部分 重合点作为外部检核点，不参与转换参数计算，用转换参数 计算这些点的转换坐标与已知坐标进行比较进行外部检核。 应选定至少6个均匀分布的重合点对坐标转换精度进行检核。
二维七参数转换模型
sin L cos L X " " 0 L N cos B N cos B Y B sin B cos L sin B sin L cos B " " " Z M M M x 0 tgB cos L tgB sin L 1 m N y sin L e 2 sin B cos B " cos L 0 z M 0 0 a 2 2 N 2 (2 e sin B) e sin B cos B " sin B cos B " f Ma 1 f
4、三维七参数坐标转换模型
sin L cos L " " 0 X ( N H ) cos B ( N H ) cos B L B sin B cos L sin B sin L cos B Y " " " (M H ) (M H ) (M H ) H Z sin B sin L sin B cos B cos L N (1 e 2 ) H tgB cos L N H ( N H ) Ne 2 sin 2 B sin L M H 2 Ne sin B cos B sin L N (1 e 2 ) H 0 tgB sin L 1 x NH N 2 2 2 ( N H ) Ne sin B y e sin B cos B " m 0 cos L M M H ( N H ) Ne 2 sin 2 B 0 z 2 Ne sin B cos B cos L
GPS测量与数据处理 第六讲
河南工程学院土木工程系测绘教研室
我国GPS测量常用各基准的参数比较
坐标系统 1954年 北京坐标系 地球椭球 椭球名称 建成年代 椭球类型 a（m） J2或C20 (f) GM(m3s-2) ω（rad/s） 克拉索夫斯基 50年代 参考椭球 6378245 － 1：298.3 － － IUGG1975 1979 参考椭球 6378140 J2: 1.08263×10-3 1：298.257 3.986005×1014 7.292115×10-5 WGS-84 1984 总地球椭球 6378137 C20：484.16685×10-6
二维七参数转换模型
其中：
B, L
a, f
X ,Y , Z
同一点位在两个坐标系下的纬度差、经度 差，单位为弧度 椭球长半轴差（单位米）、扁率差（无量纲） 平移参数，单位为米 旋转参数，单位为弧度 尺度参数（无量纲）。
x , y , z
m
平面四参数转换模型
属于两维坐标转换，对于三维坐标，需将坐标通过高斯投 影变换得到平面坐标再计算转换参数。 平面直角坐标转换模型：
10-7～10-8
通过现代空间大地测量观测技 术确定
10-6
传统的大地测量方式确定
坐标转换采用的模型
范围与模型 选择
全国 及省级 省级以下 相对独立的平 面坐标系统与 2000国家大地 坐标系的联系
三维七参数 转换模型
二维七参数 转换模型
二维四参数 多 项 式 回 转换模型 归模型
重合点选取
坐标重合点可采用在两个坐标系下均有坐标成果的点。 但最终重合点还需根据所确定的转换参数，计算重合点坐
工程测量全站仪GPS使用教程6
工程测量全站仪GPS使用教程6工程测量全站仪GPS使用教程6工程测量是指在建筑、道路、桥梁、水利工程等建设项目中，通过各种测量仪器和方法，对工程的各个属性进行测量和控制，以确保工程质量的达标。
其中，全站仪和GPS是工程测量中常用的两种测量仪器，它们分别具有独特的测量功能和应用范围。
本教程将分别介绍全站仪和GPS的基本使用方法和注意事项。
1.准备工作：在使用全站仪测量前，首先要确保其电池电量足够，并连接好测量棚和三脚架。
2.安装全站仪：将全站仪放在三脚架的平台上，并通过螺杆将其稳固地固定。
3.调平全站仪：使用调平器将全站仪进行水平调节，确保其水平仪指示在中间位置。
4.点测量：通过全站仪的观测功能，选择需要测量的点，并对准目标点进行测量。
5.数据记录：在完成点测量后，可以通过全站仪的数据存储功能将测量数据保存下来，便于后续处理和分析。
6.数据处理：将存储的测量数据导入计算机中的测量软件中进行数据处理，得到需要的测量结果。
7.校验和校准：在使用全站仪进行测量前，需要对其进行校验和校准，确保其测量结果的准确性和可靠性。
8.注意事项：-在使用全站仪时，要远离电磁场干扰的环境，以免对测量结果产生干扰。
-在调平全站仪时，要确保其水平光线和测量目标点在同一水平线上，以免误差。
-在测量时，要注意全站仪的激光光束与目标点的距离，以确保测量结果的准确性。
1.准备工作：在使用GPS测量前，首先要确保其电池电量充足，并通过天线连接好GPS接收器。
2.GPS设置：在使用GPS测量前，需要根据实际情况设置GPS接收器的工作模式和接收频率等参数。
3.数据记录：通过GPS接收器的观测功能，可以记录下卫星的信号信息和接收时间，便于后续数据处理。
4.数据处理：将GPS接收器记录下来的数据导入数据处理软件中，进行数据处理和解算，得到测量结果。
5.点测量：通过GPS接收器的定位功能，选择需要测量的点，并记录下其位置信息。
6.数据导出：将测量结果导出为文本或图形文件，便于数据共享和展示。
测绘技术使用教程之GPS测量数据的收集与处理
测绘技术使用教程之GPS测量数据的收集与处理引言：在现代测绘领域中，全球定位系统（GPS）是一项不可或缺的技术。
GPS的应用广泛，从普通消费者使用的导航设备，到高精度测绘工作中的地理数据采集，都离不开GPS。
本文将介绍GPS测量数据的收集与处理方法。
一、GPS测量数据的收集GPS测量数据的收集需要使用GPS接收器。
选择一个合适的GPS接收器非常重要，它应具备以下功能：1. 多频率接收：多频率接收器可同时接收不同频率的GPS信号，以提高接收器的性能和测量精度。
2. 实时差分：实时差分技术可以通过接收参考站的信号纠正GPS接收器的误差，提高位置测量的精度。
3. 数据记录：接收器应具备数据记录功能，方便后续的数据处理与分析。
在进行GPS测量之前，需要对接收器进行初始化设置。
这包括选择合适的坐标系统、坐标单位以及数据采样频率等参数。
一旦设置完成，接收器即可开始接收卫星信号。
在实际的数据收集过程中，应尽量避免阻碍GPS信号的物体。
例如，高建筑物、树木、山脉等地形会降低GPS信号的质量。
因此，在选择采集点时，应选择开放地带。
同时，采集时应尽量保持接收器的稳定，以避免测量误差的产生。
二、GPS测量数据的处理处理GPS测量数据的目的是获得准确的位置信息。
下面将介绍两个常用的GPS数据处理方法。
1. 伪距法伪距法是一种基本的GPS测量原理。
接收器通过测量从卫星发射的信号到达接收器的时间来计算距离。
根据接收到的多个卫星信号，可以利用三角定位原理计算出接收器的位置。
在实际应用中，伪距法需要考虑误差来源，如大气延迟、钟差等。
这些误差可以通过实时差分技术和数据后处理方法进行修正。
2. 载波相位法载波相位法是一种更精确的GPS测量方法。
它不仅测量信号的到达时间，还测量信号的相位差。
通过对相位差进行计算，可以得到更准确的位置信息。
然而，载波相位法的处理较为复杂，需要高精度的测量设备和复杂的数据处理算法。
因此，它通常用于高精度测绘工作和科学研究等领域。
GPS测量原理及应用第九章GPS测量数据处理
最终的解算结果，这就是所谓的基线向量 整数解（或称固定解）。
Xi XCi
Q Q
i
XCi XCi
ˆ 0i
不过当出现以下情况时，则认为整周未知 数无法确定，而无法求出该基线向量的整 数解。
T ˆ 0次最小 T
F f , f ;1 2
ˆ 0最小
ˆ 0次最小
F f , f ;1 2 是置信水平为 1
倍为搜索半径，确定出每一个整周未知数的一组备
选整数值。
2、从上面所确定出的每一个整周未知数的备
选整数值中一次选取一个，组成整周未知
数的备选组，并分别以它们作为已知值，
代入原基线解算方程，确定出相应的基线
解： X i X Ci
Q Q
i
XCi XCi
ˆ 0i
3、从所解算出的所有基线向量中选出产生单 位权中误差最小那个基线向量结果，作为
dd ( f ) 为频率f的双差载波相位观测值； v f 为频率f的双差载波相位观测值的残差（改正数）；
为观测历元t时的站星距离；
ion 为电离层延迟；
trop 为对流层延迟；
f 为频率f的载波相位的波长；
N m,n f
为整周未知数。
2基线解算
基线解算的过程实际上主要是一个平差的过程，平 差所采用的观测值主要是双差观测值。
V 为观测值的残差；
P 为观测值的权；
f 为自由度，即多余观 测数。
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，说明观测值的质量越差。
测绘技术使用教程之GPS测量数据的收集与处理
测绘技术使用教程之GPS测量数据的收集与处理GPS（全球定位系统）是一种利用卫星定位技术进行地理位置测量的工具。
在现代社会中广泛应用于测绘、导航、地理信息系统等领域。
本文将重点介绍GPS测量数据的收集与处理，以帮助读者更好地理解和运用测绘技术。
一、GPS测量数据的收集GPS测量数据的收集是指通过GPS接收器获取卫星信号，并记录下相应的测量数据。
下面是一些常见的GPS测量数据收集步骤和注意事项：1. 装配GPS接收器：首先要将GPS接收器正确安装在测量仪器上，确保接收器能够良好地接收卫星信号。
一般来说，GPS接收器应放置在高处，远离障碍物，以确保接收到的信号质量稳定。
2. 搜星与定位：打开GPS接收器，通过搜索卫星信号进行定位。
接收器会自动搜索周围的卫星，并计算出当前位置的经纬度坐标。
在定位时，要注意避开金属物、高建筑物、植被密集区等可能干扰信号的环境。
3. 数据记录：接收器定位成功后，相关的测量数据会显示在接收器屏幕上。
这些数据可能包括经纬度坐标、高程值、卫星数量、信号强度等信息。
此时，可以将这些数据记录下来，或者通过接收器的记录功能自动保存。
二、GPS测量数据的处理收集到GPS测量数据之后，接下来需要对数据进行处理，以获取更准确的测量结果。
下面是一些常见的GPS测量数据处理方法：1. 数据校正：由于环境干扰等因素，收集到的GPS测量数据可能存在一定的误差。
因此，在数据处理之前，需要进行数据校正，以减小误差的影响。
常见的数据校正方法包括差分定位、相对定位等。
- 差分定位：差分定位是一种通过对比基准站和移动站的测量数据，来消除GPS测量误差的方法。
基准站是一个已知位置的GPS接收器，它通过接收卫星信号获得测量数据，并将其与已知位置进行比较。
移动站则是需要进行测量的地点，它通过接收卫星信号获取测量数据，并与基准站的数据进行对比，得出相对准确的测量结果。
- 相对定位：相对定位是一种通过比较不同位置的GPS测量数据，来推导出目标位置坐标的方法。
GPS测量原理与数据处理
功能丰富的地理测量和GIS分析软件，适用于 GPS数据处理。
应用案例分析
车辆定位
使用GPS测量和数据处理技术对 车辆位置进行实时监控和管理。
航空导航
GPS被广泛用于飞行导航，确保 航班安全和精确的飞行路径。
地图测绘
GPS技术在地理测绘中应用广泛， 提高了测绘效率和数据准确性。
大气误差
GPS信号在大气中传播时会发生折射、相移等 现象，导致测量偏差。
协作误差
不同接收器之间的数据传输和同步时钟等问题 会引入测量误差。
数据处理的基本步骤
1
数据插值
2
通过差值计算方法填补缺失数据，提高
数据的完整性。
3
数据预处理
对收集的原始数据进行校正和筛选，清 除无效数据。
数据分析
使用统计分析和建模等方法对数据进行 解释和推断。
常用的数据处理软件
1 Trimble Business Center
易于使用的专业GPS数据处理软件，支持多 种数据格式。
2 Leica Geo Office
强大的地理信息系统软件，适用于GPS数据 处理和分析。
3 ESRI ArcGIS
4 Topcon Tools
全球领先的GIS软件，提供专业级的数据处理 和地图制作功能。
1
数据收集
2
接收卫星信号并记录经纬度、海拔等测
量数据。
3
接收器设置
选择合适的测量模式和参数，并进行接 收器校正。
数据处理
对收集的数据进行差分、滤波和拟合处 理，得到精确的测量结果。
测量误差及其来源
多径误差
卫星信号被建筑物、树木等物体反射，导致接 收器收到多个信号。
精度误差
06三维坐标测量数据处理
四、形位公差评定
一、三维坐标基本概念 1.1 坐标系的定义（Coordinate System）
在机械加工与制造、设备安装与检测、光学工程、精密工业
与工程测量等领域，经常需要对物体的尺寸、位置、形位公 差等参数进行测量和误差评定。 三维坐标测量是主要的测量方法。
一、三维坐标基本概念 1.1 坐标系的定义（Coordinate System）
二、三维坐标测量技术 2.5 激光跟踪仪测量系统
角 度 仪器 分 辨 率
ADM 测距 精度 IFM测距 精度 测角精度 点位精度 测量 范围 最大 采点速 度 3000点/ 秒
AT90 0.1 10um 1-B 4″
0.5um/m
15m+6m/ m
15m+6m/ m 0.049mm
160m
误差分析与数据处理(The error analysis and data processing)
第四讲
三维坐标测量数据处理
3D Coordinate Processing
主讲：范百兴
2016.04.05
本次课程内容
一、三维坐标基本概念
定义、要素、常见坐标系
二、三维坐标测量技术 三、测量坐标系生成转换
（1）由于测角误差是主要误差源，因此可以进行双面测量消
弱测角误差，提高点位精度； （2）进行温度、压力、湿度的实时改正； （3）采用基距尺和基准尺进行现场校准；
在航天器位置、形位公差测量中有着广泛应用，在航天器 震动试验中也有着良好应用。
二、三维坐标测量技术 2.6 数字摄影测量系统
基于计算机视觉方法的检测，利用 数字相机作为图象传感器，综合运用 图象处理、精密测量等技术进行非接 触二维或三维坐标测量。基本原理是 摄影测量中的目标点、相机中心和像 点三点共线方程。
GPS测量操作与数据处理
GPS测量操作与数据处理GPS测量（Global Positioning System）是一种使用卫星信号和地面接收器来确定位置的技术。
GPS测量包括多个步骤，包括准备工作、站点安装、数据采集和数据处理。
下面将对这些步骤进行详细说明。
首先，进行准备工作。
在进行GPS测量之前，需要获得一个GPS接收器和其他必要的测量设备，例如三角架、测量棒等。
接下来，需要选择一个适当的测量区域，并研究该区域的地理特征，以确定测量站点和总线路。
此外，还需要获得相关的专业地图，以便在测量过程中进行参考。
第二步是进行站点安装。
在选择好测量站点后，需要将GPS接收器正确安装在三角架上，并使用测量棒将其固定在地面上。
接收器应保持水平，以确保测量的准确性。
在安装过程中，还需要注意尽量避免将接收器安装在有遮挡物、高大建筑或植被丛生的区域，以确保接收到的卫星信号质量良好。
第三步是数据采集。
一旦安装完毕，接收器将开始接收卫星信号，并测量其位置和时间信息。
测量过程中，接收器会自动并跟踪多颗卫星，并获取它们的信号。
在测量过程中，需要保持接收器稳定，避免任何移动或干扰。
最后一步是数据处理。
在数据采集完成后，需要将采集到的原始数据进行处理，以获得最终的测量结果和位置坐标。
数据处理通常涉及到运用专业的软件来处理和解析原始数据，并应用相关的数学算法来消除误差和提高测量精度。
校正方法包括差分校正和多普勒效应校正等。
此外，数据处理还可能包括对测量结果进行质量控制和验证，以确保测量结果的准确性和可靠性。
在这个过程中，还可以进行数据过滤、插值和外推等操作，以进一步优化和改进测量结果。
总结起来，GPS测量操作包括准备工作、站点安装、数据采集和数据处理。
每个步骤都需要仔细规划和执行，以确保测量结果的准确性和可靠性。
通过正确使用GPS接收器和专业地图，运用相关的软件和算法对数据进行处理，可以获得高精度的位置测量结果。
GPS测量与数据处理参考题目及答案
GPS测量与数据处理自学指导及参考习题第一部分内容提要：本部分主要教授全球定位系统的产生、发展及前景和GPS的应用。
与GPS的产生背景有关部分，重点介绍第一代卫星导航定位系统-—子午卫星系统的原理及其局限性。
与GPS应用有关的部分，重点介绍GPS在军事、交通运输、及测量等领域中的应用。
习题：1、举例说明GPS在测量领域中的应用。
答:（1）用GPS建立和维持全球性的参考框架;(2）建立各级国家平面控制网；（3）布设城市控制网、工程测量控制网，进行各种工程测量;(4）在航空摄影测量、地籍测量、海洋测量中的应用.（《GPS测量与数据处理》，P7）2、“Transit系统是一个连续、独立的卫星导航系统"这种说法正确吗,为什么?答：这种说法不正确。
子午卫星系统（Transit）中没有采用频分、码分、时分等多路接收技术。
接收机在某一时刻只能接收一个卫星信号,这就意味着子午卫星星座中所含的卫星数不能太多。
为防止在高纬度地区的视场中同时出现两颗子午卫星从而造成信号相互干扰的可能性,子午卫星星座中的卫星一般不超过6颗,从而使中低纬度地区两次卫星通过的平均间隔达1.5h左右。
由于各卫星轨道面进动的大小和方向不一,最终造成各轨道面之间的间隔疏密不一.相邻轨道面过密时会导致两颗卫星同时进入用户视场，造成信号相互干扰，此时控制中心不得不暂时关闭一颗卫星使其停止工作。
轨道面过疏时用户的等待时间有可能长达8~10h。
导航定位的不连续性使子午卫星系统无法称为一种独立的导航定位系统，而只能成为一种辅助系统.(《GPS测量与数据处理》,P3)3、名词解释：多普勒计数答:若接收机产生一个频率为的本振信号，并与接收到的频率为的卫星信号混频,然后将差频信号（）在时间段［，]间进行积分,则积分值,称为多普勒计数.第二部分内容提要:本部分主要部分授GPS各部分，包括空间部分、地面监控部分和用户部分的组成与功能。
在用户部分中，重点介绍与GPS接收机有关的基本概念，例如天线平均相位中心偏差,接收通道等。
GPS静态测量及数据处理
GPS静态测量，是利用测量型GPS接收机进行定位测量的一种。
主要用于建立各种级别的控制网。
进行GPS静态测量时，认为GPS接收机的天线在整个观测过程中的位置是静止，在数据处理时，将接收机天线的位置作为一个不随时间的改变而改变的量，通过接收到的卫星数据的变化来求得待定点的坐标。
在测量中，GPS静态测量的具体观测模式是多台（3台以上）接收机在不同的测站上进行静止同步观测，时间由40分钟到十几小时不等。
使用GPS进行静态测量前，先要进行点位的选择，其基本要求有以下几点：1、周围应便于安置接收设备和操作，视野开阔，市场内障碍物的高度角不宜超过15度；2、远离大功率无线电发射源（如电视台、电台、微波站等），其距离不小于200米；远离高压输电线和微波无线电信号传送通道，其距离不小于50米；3、附近不应有强烈反射卫星信号的物件（如大型建筑物、大面积水域等）；4、地面基础稳定，易于点的保存；5、充分利用符合要求的旧有控制点。
GPS点位选好后，就可以架站进行静态数据采集了。
在采集静态数据时，一定要对中整平，在采集的过程中需要做好记录，包括每台GPS各自所对应的点位、不同时间段的静态数据对应的点位、采集静态数据时GPS的天线高（S86量测高片高，S82量斜高）。
用GPS采集完静态数据后，就要对所采集的静态数据进行处理，得出各个点的坐标。
下面以为临城建设局做的GPS静态测量为例，介绍静态数据处理的过程。
打开GPS数据处理软件，在文件里面要先新建一个项目，需要填写项目名称、施工单位、负责人，并设置坐标系统和控制网等级，基线的剔除方式。
在这里由于利用的旧有控制点所属的坐标系统是1954北京坐标系3度带，因此坐标系统设置成1954北京坐标系3度带。
控制网等级设置为E级，基线剔除方式选着自动。
在数据录入里面增加观测数据文件，若有已解算好的基线文件，则可以选择导入基线解算数据。
增加观测数据文件后，会在王图显示窗口中显示网图，还需要在观测数据文件中修改量取的天线高和量取方式（S86选择测高片，S82选择天线斜高）。
GPS测量原理与数据处理
绕s轴顺转角度s使s轴的指向由近地点改为升交点。 绕s轴顺转角度i，使s轴与z轴重合。 绕s轴顺转角度，使x轴与s轴重合。
第13页/共59页
3.2 卫星无摄运动
用旋转矩阵表示如下
x s y R ( ) R ( i ) R( ) 3 1 s s z s
于GM的倒数。
Ts2 4 2 3 as GM
GM n a3 s
1/ 2
假设卫星运动的平均角速度为n，则n=2/Ts，可得
当开普勒椭圆的长半径确定后，卫星运行的平均角速度也随之确定， 且保持不变。
第6页/共59页
3.2 卫星无摄运动
2、无摄运动的描述
（1）a 轨道的长半径 es 轨道椭圆偏心率
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开普勒轨道参数示意图
z
卫星
赤道 地心
fs s
升交 点
近地 点
i y
春分 点
轨道
x
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3.2 卫星无摄运动
3、真近点角fs的计算
在描述卫星无摄运动的6个开普勒轨道参数中，只有真近 点角是时间的函数，其余均为常数。故卫星瞬间位置的计算，
关键在于计算真近点角。
m
bs
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4.2 GPS卫星信号
4.2.1码及码的特点
1、二进制数与码
码：用以表示各种不同信息的二进制数及其组合 比特：一个二进制数 数码率：在数字化信息传输中的每秒钟传输的比特 数
2、随机噪声码
随机噪声码：码元的出现无规律，不能复制
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4.2 GPS卫星信号
3、自相关系数
由此可得真近点角