GPS控制网布设原理与方法 ppt课件
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GPS基本原理及RTK步骤教材PPT课件(PPT53页)
静态测量
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分钟到几十小 时不等。
RTK
RTK(Real Time Kinematic)---实时动态载波相位 差分定位技术。
RTK测量系统是GPS测量技术与数据传输技 术构成的组合系统，RTK定位技术就是基于载 波相位观测的实时动态差分定位技术，它能 够实时实实地提供测站点在指定坐标系中的 三维定位结果，并达到厘米级精度。
GNSS主要应用
1. 大地测量（控制测量） 2. 测图根点、地形测图、工程放样——单人即可操作、精
度均匀、工作效率高、 实时显示位置信息、导航信息 3. 无验潮测水深 4. 水下地形测量随着RTK技术的出现，使得水上测量采用
GPS无验潮测量方式工作成为可能。采用此种方式不仅可 以避免定位系统和测深系统之间的延迟误差，而且由于 无验潮，使得内业处理更简单、方便 . 5. 道路方面的应用——可进行复杂的线路测量、只需要输 入线路要素即可生成复杂的道路曲线 6. 电力方面应用——应用于电力部门，进行电力勘测，塔 杆放样
四、坐标参数
1、坐标系统复用：dam文件导入、二维码分享、预定 义列表
目前工作的、及正在发展的卫星导航定位系统
美国的全球定位系统（GPS
Global Positioning System）
俄罗斯的全球卫星导航系统（GLONASS）
《GPS定位原理》课件
《GPS定位原理》PPT课 件
欢迎来到《GPS定位原理》PPT课件！我们将介绍全球定位系统（GPS）的工作 原理以及其广泛应用于航空、海运和陆地交通等领域的重要性。
什么是GPS
GPS是全球定位系统，是由美国国防部研制和管理的全球性卫星导航定位系统。
GPS定位Байду номын сангаас理
通过计算卫星信号的发送和接收时间以及接收机的速度，确定位置。至少需 要接收4个卫星信号。
GPS信号
每个GPS信号都包含卫星的编号、时钟、位置和发射时间等重要信息。
GPS接收机
GPS接收机通过接收GPS信号并计算位置来实现定位功能。至少需要接收4个卫星信号。
GPS应用
GPS广泛应用于航空、海运、陆地交通、野外探险等领域。也常用于导航、地 图、疫情追踪等应用中。
总结
GPS定位原理基于卫星发射的信号计算位置，至少需要接收4个卫星的信号进行定位。GPS应用广泛，包括航空、陆 地交通、野外探险等领域。
欢迎来到《GPS定位原理》PPT课件！我们将介绍全球定位系统（GPS）的工作 原理以及其广泛应用于航空、海运和陆地交通等领域的重要性。
什么是GPS
GPS是全球定位系统，是由美国国防部研制和管理的全球性卫星导航定位系统。
GPS定位Байду номын сангаас理
通过计算卫星信号的发送和接收时间以及接收机的速度，确定位置。至少需 要接收4个卫星信号。
GPS信号
每个GPS信号都包含卫星的编号、时钟、位置和发射时间等重要信息。
GPS接收机
GPS接收机通过接收GPS信号并计算位置来实现定位功能。至少需要接收4个卫星信号。
GPS应用
GPS广泛应用于航空、海运、陆地交通、野外探险等领域。也常用于导航、地 图、疫情追踪等应用中。
总结
GPS定位原理基于卫星发射的信号计算位置，至少需要接收4个卫星的信号进行定位。GPS应用广泛，包括航空、陆 地交通、野外探险等领域。
第4-1章-GPS工作原理PPT课件
自动跟踪技术
工作原理及特点
-
1
内容
GPS常用术语 GPS基本工作原理
GPS主要特点
-
2
GPS常用术语
坐标 coordinate
有2维、3维两种坐标表示，当GPS能够收到4颗及以上卫星的信号时，它能 计算出本地的3微坐标：经度、纬度、高度，若只能收到3颗卫星的信号，它 只能计算出2维坐标：精度和纬度，这时它可能还会显示高度数据，但这数据 是无效的。
1.GPS在道路工程中的应用 由于无需通视，可构成较强的网形，提高点位精度，同时对检测 常规测量的支点也非常有效。GPS技术在隧道测量中也具有广 泛的应用前景，GPS测量无需通视，减少了常规方法的中间环 节，因此，速度快、精度高，具有明显的经济和社会效益
-
52
GPS基本工作原理
1.GPS在道路工程中的应用
13
整点报时， 每4秒1响
Big Ben，伦敦， 1859年建立
广播电台同 步向全英国 播报钟声
14
一天，一个富家女孩被一伙劫匪绑架， 送往某处藏匿……
15
木制楼梯吱吱响， 可能是个旧楼。 该听到听1收0音楼机了，吧缓？
解一下紧张 ~~~
跟着数羊睡觉吧， 1，2，3，……， 11，12，13！ 一定是数错了！
GPS在道路工程中的应用，目前主要是用于建立各种道路工程控制网及测定
航测外控点等。随着高等级公路的迅速发展，对勘测技术提出了更高的要求，
由于线路长，已知点少，因此，用常规测量手段不仅布网困难，而且难以满
足高精度的要求。目前，国内已逐步采用GPS技术建立线路首级高精度控制
网，然后用常规方法布设导线加密。实践证明，在几十公里范围内的点位误
劫匪打开收音机……
精品课程GPS原理及应用-第4章 GPS卫星定位原理ppt课件
GPS载波相位测量的基本原理
在某一时刻ti，卫星信号的相位等于本机振
荡器产生的基准相位：
；相同
时刻接收的GPS卫星信号的载波相位为
，那么
因此，信号传播距离为
由于卫星与地球间的相对运动，接收的
卫星信号的频率因多普勒频移而产生变化， 与基准信号频率不同。
将接收的卫星信号与产生的基准信号混频， 得到差频的中频信号，其相位值即为2个信号间 的相位差。因此通过测定该中频信号的相位便可 获得所需的相位差。
上式可以表示为
与伪距观测方程相同，测站与卫星之间的几
何距离也是坐标的非线性函数。同样，可取
测站坐标的近似值
，将其线性化后
有
将上式带入到
得线性化的载波相位观测方程为
机钟面时 收到卫星信号后产生的基准信
号相位为 。这时相应于历元t的相位观
测量 ，应当等于接收机基准信号相位
与卫星发射信号相位之差减去相应于初始
历元t0的相位差整周数
。即有
式中： 称为整周未知数〔或整周模糊 度）。
卫星钟和接收机钟0.0016HZ～0.016HZ。由于信号由
用距离交会的方法求解P点的三维坐标 〔x,y,z〕的观测方程为：
(j=1,2,3,4)
在GPS定位中，GPS卫星是高速运动 的卫星，其坐标值随时间在快速变化着。 需要实时地由GPS卫星信号测量出测站至 卫星之间的距离，实时地由卫星的导航电 文解算出卫星的坐标值，并进行测站点的 定位。
距离测量主要采用2种方法：一种方 法是测量GPS卫星发射的测距码信号达到 用户接收机的传播时间，即伪距测量；另 一种方法是测量具有载波多普勒频移的 GPS卫星载波信号与接收机产生的参考载 波信号之间的相位差，即载波相位测量。 通过对4颗或4颗以上的卫星同时进行伪距 或相位的测量，即可推算出接收机的三维 位置。采用伪距观测量定位速度相对较快， 而采用载波相位观测量定位精度相对较高。
GPS卫星定位的基本原理PPT课件
c (ba )（io n 4 -4）tr o p
将式（4-3）代入式（4-4），即得实际距离 系式为
i o n t r o （p 4c v -t 5a ）c v t b
和伪距
之 间的关
18
GPS测量定位技术
二、伪距法定位的原理
如果已知卫星的钟差 和v t a接收机的钟差 ，v又t b 可精确求得 电离层折射改正和对流层折射改正，那么测定了伪距 ，就 可求 得实际距离 。实际距 离 与卫星坐 标（x、y、z）和 接收机坐标（X、Y、Z）之间又有下列关系：
4
GPS测量定位技术
二、单点定位和相对定位
GPS单点定位也叫绝对定位，就是采用一台接收机进行定位 的模式，它所确定的是接收机天线在WGS－84世界大地坐标系 统中的绝对位置，所以单点定位的结果也属于该坐标系统。
GPS单点定位的实质，即是空间距离后方交会。对此，在一 个测站上观测3颗卫星获取3个独立的距离观测量就够了。但是 由于GPS采用了单程测距原理，此时卫星钟与用户接收机钟不 能保持同步，所以实际的观测距离均含有卫星钟和接收机钟不 同步的误差影响，习惯上称之为伪距。其中卫星钟差可以用卫 星电文中提供的钟差参数加以修正，而接收机的钟差只能作为 一个未知参数，与测站的坐标在数据的处理中一并求解。因此， 在一个测站上为了求解出4个未知参数（3个点位坐标分量和1 个钟差系数），至少需要4个同步伪距观测值。也就是说，至少 必须同时观测4颗卫星。
16
GPS测量定位技术
二、伪距法定位的原理
为了解决定位问题，首先需将观测时得到的伪距 改正为 卫星至接收机之间的实际距离 。
设卫星钟的瞬时读数为时发出信号 ，t a 其正确的标准时刻
为 ； a 该信号到达接收机的时间为 ，t 其b 正确的标准时刻为 。
《GPS卫星定位原理》课件
未来发展趋势
展望GPS技术在未来的发展前景， 例如更多的卫星部署和增强的定 位精度。
六、总结
1
GPS发展前景
分析GPS技术的未来发展趋势和潜在应用领域。
2
未来应用前景
展示GPS在未来可能应用的新领域，如自动驾驶和物联网。
3
GPS的优缺点
总结GPS技术的优点和限制，以便更好地了解其适用性。
介绍GPS接收机的基本组成部分， 如天线、前置放大器和数字处 理器。
GPS接收机原理
解释GPS接收机如何接收和解码 GPS信号以获取定位信息。
GPS接收机误差
讨论GPS接收机常见的误差源， 如大气延迟和多径效应。
四、GPS定位原理
1
GPS定位方法
详细介绍GPS定位的原理和常用的定位算法，如三角测量和差分定位。
2
GPS定位误差
列举影响GPS定位精度的因素，如卫星几何、钟差和接收机误差。
3
GPS定位精度提高方法
提供改善GPS定位精度的方法，如增加卫星数量和使用差分GPS技术。
五、GPS应用
军事领域应用
说明GPS在军事上的多种应用， 如导航、目标定位和军事行动协 调。
民用领域应用
介绍GPS在民用领域中的广泛应 用，如车载导航、运动追踪和位 置服务。
解释GPS系统Байду номын сангаас的卫星、地面 控制和用户设备的组成部分。
二、GPS信号
1 GPS信号结构
详细说明GPS信号的多频带结构和每个频段的作用。
2 GPS信号属性
列举GPS信号的属性，例如码类型、数据速率和功率。
3 GPS信号发射
概述GPS卫星如何发射信号并覆盖整个地球。
三、GPS接收机
GPS原理与应用PPT课件
来适应车队管理的需要。
18
最近，越来越多普通消费者买得起的GPS接收器出 现了。随着技术的进步，这些设备的功能越来越完 善，几乎每月都有新的功能出现，但价格在下跌， 尺寸也越来越小了。
消费类GPS手持机的价格从几百元到几千元不等， 它们基本上都有12个并行通道和数据功能。有些甚 至能与便携电脑相连，可以上传/下载GPS信息，并 且使用精确到街道级的地图软件，可以在PC的屏幕 上实时跟踪你的位置或自动导航。
29
6．信号干扰
要给予你一个很好的定位，GPS接收器需要至少 3～5颗卫星是可见的。如果你在峡谷中或者两边高 楼林立的街道上，或者在茂密的丛林里，你可能不 能与足够的卫星联系，从而无法定位或者只能得到 二维坐标。同样，如果你在一个建筑里面，你可能 无法更新你的位置，一些GPS接收器有单独的天线可 以贴在挡风玻璃上，或者一个外置天线可以放在车 顶上，这有助于你的接收器得到更多的卫星信号。
Colorado springs
5 5
Hawaii
Ascencion
Diego Garcia
kwajalein
9
3．GPS信号接收机 GPS 信号接收机的任务是：能够捕获到按
一定卫星高度截止角所选择的待测卫星的信号， 并跟踪这些卫星的运行，对所接收到的GPS信号 进行变换、放大和处理，以便测量出GPS信号从 卫星到接收机天线的传播时间，解译出GPS卫星 所发送的导航电文，实时地计算出测站的三维位 置，甚至三维速度和时间。
在商业领域，消费类GPS主要用在勘测制图， 航空、航海导航，车辆追踪系统，移动计算机 和蜂窝电话平台等方面。
17
勘测制图由一系列的定位系统组成，一般都要求 特殊的GPS设备。
在勘测方面的应用 有：结构和工程勘测、道路测 量和地质研究。收集到的数据可以以后再估算， 也可以在 野外实时使用。制图过程中使用大量的 GIS数据库的数据，还有纸质地图的数据。 许多 商业和政府机构使用GPS设备来跟踪他们的车辆 位置，这一般需要借助无线通信技术。一 些GPS 接收器集成了收音机、无线电话和移动数据终端
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最近，越来越多普通消费者买得起的GPS接收器出 现了。随着技术的进步，这些设备的功能越来越完 善，几乎每月都有新的功能出现，但价格在下跌， 尺寸也越来越小了。
消费类GPS手持机的价格从几百元到几千元不等， 它们基本上都有12个并行通道和数据功能。有些甚 至能与便携电脑相连，可以上传/下载GPS信息，并 且使用精确到街道级的地图软件，可以在PC的屏幕 上实时跟踪你的位置或自动导航。
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6．信号干扰
要给予你一个很好的定位，GPS接收器需要至少 3～5颗卫星是可见的。如果你在峡谷中或者两边高 楼林立的街道上，或者在茂密的丛林里，你可能不 能与足够的卫星联系，从而无法定位或者只能得到 二维坐标。同样，如果你在一个建筑里面，你可能 无法更新你的位置，一些GPS接收器有单独的天线可 以贴在挡风玻璃上，或者一个外置天线可以放在车 顶上，这有助于你的接收器得到更多的卫星信号。
Colorado springs
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Hawaii
Ascencion
Diego Garcia
kwajalein
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3．GPS信号接收机 GPS 信号接收机的任务是：能够捕获到按
一定卫星高度截止角所选择的待测卫星的信号， 并跟踪这些卫星的运行，对所接收到的GPS信号 进行变换、放大和处理，以便测量出GPS信号从 卫星到接收机天线的传播时间，解译出GPS卫星 所发送的导航电文，实时地计算出测站的三维位 置，甚至三维速度和时间。
在商业领域，消费类GPS主要用在勘测制图， 航空、航海导航，车辆追踪系统，移动计算机 和蜂窝电话平台等方面。
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勘测制图由一系列的定位系统组成，一般都要求 特殊的GPS设备。
在勘测方面的应用 有：结构和工程勘测、道路测 量和地质研究。收集到的数据可以以后再估算， 也可以在 野外实时使用。制图过程中使用大量的 GIS数据库的数据，还有纸质地图的数据。 许多 商业和政府机构使用GPS设备来跟踪他们的车辆 位置，这一般需要借助无线通信技术。一 些GPS 接收器集成了收音机、无线电话和移动数据终端
GPS卫星定位基本原理PPT课件
p1(Tp1 ) i (T i ) f (Tp1 T i )
于是由式（）可得
i p1
(T
)
p1(Tp1) i (T i )
f
(Tp1
Ti)
f
•
i p1
第19页/共115页
(4.2.11)
第四章 GPS定位的基本原理
式（）中的τ是在卫星钟和接收机钟同步的情况 下，卫星信号的传播时间。由于卫星信号的发射 历元是未知的，因此需要根据已知的观测历元tp1 （顾及对流层和电离层延迟改正）按下式计算信 号的传播时间：
第2页/共115页
第四章 GPS定位的基本原理
◆相对定位。确定同步跟踪相同的GPS信号的若干台 接收机之间的相对位置的方法。可以消除许多相同或 相近的误差，定位精度较高。但其缺点是外业组织实 施较为困难，数据处理更为烦琐。在大地测量、工程 测量、地壳形变监测等精密定位领域内得到广泛的应 用。
在绝对定位和相对定位中，又都包含静 态定位和动态定位两种方式。为缩短观测时 间，提供作业效率，近年来发展了一些快速 定位方法，如准动态相对定位法和快速静态 相对定位法等。
第9页/共115页
第四章 GPS定位的基本原理
◆根据载波相位观测观测得出的伪距 载波相位观测值：测量接收机接收到的、具有多
普勒频移的载波信号，与接收机产生的参考载波信号 之间的相位差。
载波的波长远小于码的波 长，在分辨率相同(1%)的情况 下，载波相位的观测精度远较 码相位的观测精度为高。对于 L1和L2载波，其波长分别为 0.19m和0.24m，则相应的观测 精度为1.9mm和2.4mm。
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c(
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trop
ion )
由式（）、（）和式（）可得
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(4.2.11)
第四章 GPS定位的基本原理
式（）中的τ是在卫星钟和接收机钟同步的情况 下，卫星信号的传播时间。由于卫星信号的发射 历元是未知的，因此需要根据已知的观测历元tp1 （顾及对流层和电离层延迟改正）按下式计算信 号的传播时间：
第2页/共115页
第四章 GPS定位的基本原理
◆相对定位。确定同步跟踪相同的GPS信号的若干台 接收机之间的相对位置的方法。可以消除许多相同或 相近的误差，定位精度较高。但其缺点是外业组织实 施较为困难，数据处理更为烦琐。在大地测量、工程 测量、地壳形变监测等精密定位领域内得到广泛的应 用。
在绝对定位和相对定位中，又都包含静 态定位和动态定位两种方式。为缩短观测时 间，提供作业效率，近年来发展了一些快速 定位方法，如准动态相对定位法和快速静态 相对定位法等。
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第四章 GPS定位的基本原理
◆根据载波相位观测观测得出的伪距 载波相位观测值：测量接收机接收到的、具有多
普勒频移的载波信号，与接收机产生的参考载波信号 之间的相位差。
载波的波长远小于码的波 长，在分辨率相同(1%)的情况 下，载波相位的观测精度远较 码相位的观测精度为高。对于 L1和L2载波，其波长分别为 0.19m和0.24m，则相应的观测 精度为1.9mm和2.4mm。
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工程控制测量学(Engineering Control Surveying)
第十九讲
GPS控制网布设原理与方法
Principles & Method of GPS Control Network Layout
测量工程与装备系 范百兴
ppt课件
1
本次课程内容
一、GPS控制网的技术设计
二、GPS控制网的网形设计
ppt课件
8
二、GPS控制网的网形设计
1、GPS网形设计特点 由于点间不需要通视，且点位精度主要取决于卫星与测站
间的几何网形、观测数据质量和数据处理方法，因此GPS网的 设计主要取决于用户的要求和用途。
2、GPS测量的基本概念 观测时段
测站上开始接收卫星信号到停止接收，连续观测的时间间隔 同步观测
3、同步图形扩展式 GPS网以同步图形的形式连接扩展，构成具有一定数量独
立环的布网形式，不同的同步图形间有若干公共点连接，具有 测量速度快、方法简单、图形强度较好等优点，是主要的GPS 布网形式。可以分为点连式、边连式、网连式和混连式。
点连式 相邻两个同步图形
只通过一个公共点连 接，但图形强度较低， B1 易有连环影响，一般
GPS网基准分类 位置基准 根据给定的起算点坐标确定 方位基准 常根据给定的起算方位或GPS基线向量确定 长度基准 根据起算点反算边长pp、t课件EDM测距边长或GPS边长 6
一、GPS控制网的技术设计
3、GPS控制网的基准设计 注意事项 若GPS测量成果需要进行坐标转换，应该选择或联 测足够多的两坐标系的公共点，一般大于3，以保证 坐标系转换参数的精度和可靠性；
7
一、GPS控制网的技术设计
3、GPS控制网的基准设计 注意事项 起算方位不宜过多，可以布设在网中的任意位置 GPS网得到大地高，联测水准高程后才能将高程转换 为正常高，联测规定为： AA、A级网应按照二等水准联测高程 B级网应按照三等水准每隔2~3点联测高程 C级网应按照三等水准每隔3~6点联测高程 D、E级网应按照四等水准联测高程 水准联测点应均匀分布整个测区，未知点正常高程的 求解因采用内插的方法
续观测。 特点
观测时间长、数据量大、多余观测较多、精度高、框架基 准特性好。但成本较高，多用于AA级网。
2、会站式
多台GPS接收机在同一批点上多天长时间同步观测，然后
再迁移到另外一批点上进行同样观测，直至全部观测完成。具
有精度较高（尺度精度特高）等优点，多用于A、B级网。
ppt课件
13
三、GPS控制网布设
两台以上的接收机同时对同一组卫星进行的观测
ppt课件
9
二、GPS控制网的网形设计
2、GPS测量的基本概念 同步观测环 三台或三台以上接收机同步观测所获得的基线向量 所构成的闭合环。同步环各边的坐标差分量分量之和即 为同步环闭合差。
独立基线 GPS控制网中相互之间不能构成检核条件的边，称
为独立基线。N台GPS同步观测可得到基线边条数J为：
起算点数目越多，GPS网和原有网的吻合越好，但 会损失现有GPS网的测量精度，起算点为3~5个时， 既能保证两坐标系的一致，又可保证GPS网的测量精度；
起算点在GPS网中应该均匀分布，避免分布在网中的一 侧；
EDM测距边作为起算边长时，数量在3~5条为宜，但是
EDM边的两端点高差p不pt课应件 过大；
独立基线为：
J = N (N-1) / 2
DJ = N - 1
ppt课件
10
二、GPS控制网的网形设计
独立基线
N=2 , J=1
N=3 , J=3
N=4 , J=6
N=5 , J=10
N=2 , DJ=1
N=3 , DJ=2
N=4 , DJ=3
ppt课件
11
二、GPS控制网的网形设计
独立观测环（异步环） 由非同步观测获得的独立基线向量构成的闭合环。AA、A、
A1
1 C1
A4 4 B4 C3
不单独使用。
2
3
Bpp2t课件
Байду номын сангаасA2
B3 14
三、GPS控制网布设
边连式 相邻两个同步图形只通过一条边连接，具有较多的重复
基线和独立环，图形条件较强，作业效率较高，被广泛采用。
三、GPS控制网布设
四、GPS控制网测量
五、GPS观测成果检核
六、GPS控制网平差
七、GPS测量技术总结
八、GPS平面坐标转换
九、GPS高程拟合
ppt课件
2
一、GPS控制网的技术设计
1、工程GPS控制网测量规范 《全球定位系统（GPS）测量规范》 国家测绘局 《全球定位系统城市测量规范》 国家建设部 总参测绘局 各个部委制定的GPS测量规程与细则
B级GPS网中每点的连接点数不少于3，C、D、E级GPS网应布 设成多边形或复合路线。
级别
A
B
C
D
E
独立环或附
和路线的边数
5
6
6
8
10
重复基线 同一条GPS边观测多个时段，可得到多个基线结果。
ppt课件
12
三、GPS控制网布设
1、跟踪站式 将数台GPS接收机长期固定在不同测站上，进行不间断连
2、GPS控制网测量精度 GPS控制网按照测量精度分为AA、A、B、C、D、E六
级，相邻点间的基线长度精度计算公式为：
其中： --相邻点间距离中误差
a2 b D2
a—固定误差（mm） b—比例误差（ppm）
D—相邻点间的距离（km）
ppt课件
3
一、GPS控制网的技术设计
GPS各级控制网精度指标
A
区域性的地球动力学研究、地壳变形测量
B
局部变形监测、各种精密工程测量
C
大中城市及工程测量的基本控制网
D
中小城市、城镇及测图、地籍、土地信息、房产、物探、
E
勘察、建筑施工等的控制测量
ppt课件
5
一、GPS控制网的技术设计
3、GPS控制网的基准设计 原因 GPS测量得到WGS84坐标系下的基线向量，而通常采用 的是国家坐标系或独立坐标系，应该首先确定GPS成果所采 用的坐标系统合起算数据，即GPS网基准设计。
级别
固定误差a mm
比例误差b ppm
相邻点间平均距离D km
AA
3
0.01
1000
A
5
0.1
300
B
8
1
70
C
10
5
10~15
D
10
10
5~10
E
10
20
0.2~5
ppt课件
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一、GPS控制网的技术设计
GPS各级控制网用途
级别
用途
AA
全球性的地球动力学研究、地壳形变测量、精密定轨
第十九讲
GPS控制网布设原理与方法
Principles & Method of GPS Control Network Layout
测量工程与装备系 范百兴
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本次课程内容
一、GPS控制网的技术设计
二、GPS控制网的网形设计
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二、GPS控制网的网形设计
1、GPS网形设计特点 由于点间不需要通视，且点位精度主要取决于卫星与测站
间的几何网形、观测数据质量和数据处理方法，因此GPS网的 设计主要取决于用户的要求和用途。
2、GPS测量的基本概念 观测时段
测站上开始接收卫星信号到停止接收，连续观测的时间间隔 同步观测
3、同步图形扩展式 GPS网以同步图形的形式连接扩展，构成具有一定数量独
立环的布网形式，不同的同步图形间有若干公共点连接，具有 测量速度快、方法简单、图形强度较好等优点，是主要的GPS 布网形式。可以分为点连式、边连式、网连式和混连式。
点连式 相邻两个同步图形
只通过一个公共点连 接，但图形强度较低， B1 易有连环影响，一般
GPS网基准分类 位置基准 根据给定的起算点坐标确定 方位基准 常根据给定的起算方位或GPS基线向量确定 长度基准 根据起算点反算边长pp、t课件EDM测距边长或GPS边长 6
一、GPS控制网的技术设计
3、GPS控制网的基准设计 注意事项 若GPS测量成果需要进行坐标转换，应该选择或联 测足够多的两坐标系的公共点，一般大于3，以保证 坐标系转换参数的精度和可靠性；
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一、GPS控制网的技术设计
3、GPS控制网的基准设计 注意事项 起算方位不宜过多，可以布设在网中的任意位置 GPS网得到大地高，联测水准高程后才能将高程转换 为正常高，联测规定为： AA、A级网应按照二等水准联测高程 B级网应按照三等水准每隔2~3点联测高程 C级网应按照三等水准每隔3~6点联测高程 D、E级网应按照四等水准联测高程 水准联测点应均匀分布整个测区，未知点正常高程的 求解因采用内插的方法
续观测。 特点
观测时间长、数据量大、多余观测较多、精度高、框架基 准特性好。但成本较高，多用于AA级网。
2、会站式
多台GPS接收机在同一批点上多天长时间同步观测，然后
再迁移到另外一批点上进行同样观测，直至全部观测完成。具
有精度较高（尺度精度特高）等优点，多用于A、B级网。
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三、GPS控制网布设
两台以上的接收机同时对同一组卫星进行的观测
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二、GPS控制网的网形设计
2、GPS测量的基本概念 同步观测环 三台或三台以上接收机同步观测所获得的基线向量 所构成的闭合环。同步环各边的坐标差分量分量之和即 为同步环闭合差。
独立基线 GPS控制网中相互之间不能构成检核条件的边，称
为独立基线。N台GPS同步观测可得到基线边条数J为：
起算点数目越多，GPS网和原有网的吻合越好，但 会损失现有GPS网的测量精度，起算点为3~5个时， 既能保证两坐标系的一致，又可保证GPS网的测量精度；
起算点在GPS网中应该均匀分布，避免分布在网中的一 侧；
EDM测距边作为起算边长时，数量在3~5条为宜，但是
EDM边的两端点高差p不pt课应件 过大；
独立基线为：
J = N (N-1) / 2
DJ = N - 1
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二、GPS控制网的网形设计
独立基线
N=2 , J=1
N=3 , J=3
N=4 , J=6
N=5 , J=10
N=2 , DJ=1
N=3 , DJ=2
N=4 , DJ=3
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二、GPS控制网的网形设计
独立观测环（异步环） 由非同步观测获得的独立基线向量构成的闭合环。AA、A、
A1
1 C1
A4 4 B4 C3
不单独使用。
2
3
Bpp2t课件
Байду номын сангаасA2
B3 14
三、GPS控制网布设
边连式 相邻两个同步图形只通过一条边连接，具有较多的重复
基线和独立环，图形条件较强，作业效率较高，被广泛采用。
三、GPS控制网布设
四、GPS控制网测量
五、GPS观测成果检核
六、GPS控制网平差
七、GPS测量技术总结
八、GPS平面坐标转换
九、GPS高程拟合
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一、GPS控制网的技术设计
1、工程GPS控制网测量规范 《全球定位系统（GPS）测量规范》 国家测绘局 《全球定位系统城市测量规范》 国家建设部 总参测绘局 各个部委制定的GPS测量规程与细则
B级GPS网中每点的连接点数不少于3，C、D、E级GPS网应布 设成多边形或复合路线。
级别
A
B
C
D
E
独立环或附
和路线的边数
5
6
6
8
10
重复基线 同一条GPS边观测多个时段，可得到多个基线结果。
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三、GPS控制网布设
1、跟踪站式 将数台GPS接收机长期固定在不同测站上，进行不间断连
2、GPS控制网测量精度 GPS控制网按照测量精度分为AA、A、B、C、D、E六
级，相邻点间的基线长度精度计算公式为：
其中： --相邻点间距离中误差
a2 b D2
a—固定误差（mm） b—比例误差（ppm）
D—相邻点间的距离（km）
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一、GPS控制网的技术设计
GPS各级控制网精度指标
A
区域性的地球动力学研究、地壳变形测量
B
局部变形监测、各种精密工程测量
C
大中城市及工程测量的基本控制网
D
中小城市、城镇及测图、地籍、土地信息、房产、物探、
E
勘察、建筑施工等的控制测量
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一、GPS控制网的技术设计
3、GPS控制网的基准设计 原因 GPS测量得到WGS84坐标系下的基线向量，而通常采用 的是国家坐标系或独立坐标系，应该首先确定GPS成果所采 用的坐标系统合起算数据，即GPS网基准设计。
级别
固定误差a mm
比例误差b ppm
相邻点间平均距离D km
AA
3
0.01
1000
A
5
0.1
300
B
8
1
70
C
10
5
10~15
D
10
10
5~10
E
10
20
0.2~5
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一、GPS控制网的技术设计
GPS各级控制网用途
级别
用途
AA
全球性的地球动力学研究、地壳形变测量、精密定轨