GPS原理及其在变形监测中的应用(测绘工程优秀毕业论文答辩PPT模板)【精品ppt模板】
GPS定位技术在变形监测中的应用
GPS定位技术在变形监测中的应用1. 引言1.1 GPS定位技术在变形监测中的应用GPS定位技术是一种利用全球卫星导航系统（GNSS）进行位置测量和定位的技术，已经在变形监测领域得到广泛应用。
随着技术的不断发展，GPS定位技术在变形监测中的应用也越来越多样化和精确化。
通过GPS技术，可以实时监测地表或结构物的位移、形变等变化，为预防地质灾害、保障建筑物安全等提供了有效手段。
在地质灾害监测中，GPS定位技术可以用于监测地震引起的地表位移、火山喷发引起的地表形变等，提前预警可能的灾害风险。
在结构变形监测中，GPS技术可以用于监测建筑物、桥梁等结构物的变形情况，及时发现并处理潜在安全隐患。
在地质勘探中，GPS定位技术可以用于测量地下岩层的移动情况，为石油勘探、矿产勘查等提供准确数据。
在测绘领域中，GPS技术可以用于地图绘制、土地测量等工作，提高测绘精度和效率。
GPS定位技术在变形监测中的应用效果显著，已经成为变形监测领域的重要工具之一。
随着技术的不断发展，GPS定位技术的应用范围和精度还将进一步提升，对于变形监测的重要性也将逐渐凸显。
GPS定位技术的发展前景令人期待，将为变形监测领域带来更多的创新和进步。
2. 正文2.1 GPS技术原理和特点GPS（Global Positioning System）全球定位系统是一种通过卫星定位来确定地面上任何点的位置的技术。
其原理主要是利用至少3颗卫星的信号来计算接收器的位置，并通过时间差来确定距离。
GPS系统由24颗卫星组成，每颗卫星定期发出信号，接收器接收这些信号后计算出自己的位置。
GPS技术有以下几个特点：高精度。
通过多颗卫星的信号计算，能够实现几米甚至厘米级别的精确定位。
全天候。
只要有接收器能接收到卫星信号，GPS定位就能够进行，不受天气影响。
全球覆盖。
GPS系统的卫星遍布地球各个角落，几乎任何地方都可以进行定位。
GPS技术还具有实时性和可靠性的特点，可以在实时监测中起到关键作用。
浅析工程测量中GPS技术在变形监测中的应用
浅析工程测量中GPS技术在变形监测中的应用摘要：随着大量工程建设的开工，工程测量工作在各种工程的开工建设过程中显得尤为重要，尤其是变形监测。
GPS作为工程测量技术的一种，由于其自身的优点，已经被广泛运用到各种工程建设变形监测中去。
本文分析了工程测量技术中GPS在变形监测应用中的优点，并分析了GPS技术在多种工程变形监测中的应用，希望能够提高我国工程测量技术水平，促进我国工程建设的进步与发展。
一、GPS变形监测的特点在工程测量变形监测中，运用GPS技术能够有效的进行工程变形监测，从而在多种工程建设中被广泛应用。
具体来说，GPS技术在变形监测应用中具有以下优点：1.1测站间无需保持通视在工程变形监测中，利用GPS定位技术能够省去测站间的通视，不但使得布设变形监测网时更为便利以及自由，还能够减少中间的传递过渡点，从而大量的节约了费用。
1.2能同时测定点的三维位移采用传统方法进行变形监测时，平面位移通常是采用正锤线、倒锤线、边角导线、方向交会、距离交会和全站仪极坐标法等方法来测定的，而垂直位移则一般采用精密水准测量、液体静力水准测量、倾斜仪等手段来测定。
水平位移和垂直位移的分别测定不仅增加了工作量，而且监测的时间和点位也不一定一致，从而增加了变形分析的难度。
1.3全天候观测在变形监测中，GPS技术能够在恶劣天下进行正常观测，从而可以不受自然天气的影响。
需要注意的是，为了防止雷雨天气对GPS系统的破坏，需要配备防雷电设施。
除了在变形监测中得到广泛应用，GPS全天候监测还可以用于一些地质灾害的检测，包括滑坡、泥石流以及防汛抗洪等。
1.4全系统自动化由于GPS接收机能够自动进行数据的采集工作，并且通常会为用户进行必要接口的预留，这就使得用户可以将GPS变形监测系统较为方便的建成自动监测系统，免去了需要人员值守监测的繁琐工作，从而实现数据信息全自动化的采集、传输、处理、分析以及报警等。
有必要时，用户可以很方便地从控制中心的办公室中来观看每台GPS接收机的板面信息，也可以在办公室中发布命令来更改数据采样率、时段长度和截止高度角等设置.这对于长期连续运行的监测系统是很重要的，可降低监测成本，提高监测资料的可靠性。
GPS原理及其应用 ppt课件
测距的方法
码相位(伪距法)测距 测量载波相位差测距
距离测定原理
Xll
Vl
距离测定原理
Xll
Vl
距离测定原理
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Vl
距离测定原理
Xll
距离 = 传播时间 x 光速
Vl
GPS采用的单程测距原理（单工通信）。这就要求卫星时 钟与接收机时钟要严格同步。但实际上，两者难于严格同步， 因此存在不同步误差，另外，测距码在大气中传播还受到大 气电离层折射及大气对流层的影响，产生延迟误差。因此， 测距码所求得距离值并非真正的站星几何距离，习惯上称其 为“伪距”。
作用： 主控站将编辑的卫星电文传送到位于三大洋的三个
注入站，定时将这些信息注入各个卫星，然后由GPS卫 星发送给广大用户，这就是所用的广播星历。此外，注 入站能主动向主控站发射信号，每分钟报告一次自己的 工作状态。
(3)监测站
地点：五个监测站：除一个主控站、三个注入站兼作外，还有一 个在夏威夷岛
设备：监控站有双频GPS接收机，对每颗卫星长年连续不断地进行 观测，每6秒进行一次伪距测量和积分多普勒观测，采集 气象要素等数据
• 如果老师最后没有总结一节课的重点的难点，你 是否会认为老师的教学方法需要改进？
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• “太阳当空照，花儿对我笑，小鸟说早早早……”
日常生活中的GPS
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日常生活中的GPS
btpderayorggps定位技术与应用美国美国gpsgps始建于始建于19731973年年俄罗斯俄罗斯glonassglonass始建于始建于19781978年目前在轨道年目前在轨道上只有上只有66颗星可用颗星可用欧盟欧盟galileogalileo伽利略计划伽利略计划始建于始建于20022002年日本日本准天顶卫星系准天顶卫星系20082008年投入使用年投入使用中国中国北斗导航定位卫星北斗导航定位卫星20022002年已应用年已应用0707年年55月月2525日我国第三颗北斗一号卫星发射日我国第三颗北斗一号卫星发射成功成功66月月11日我国自主研发的北斗运营服务日我国自主研发的北斗运营服务平台正式开通这标志着我国已经拥有了完全平台正式开通这标志着我国已经拥有了完全自主的卫星导航系统北斗导航定位系统的大规自主的卫星导航系统北斗导航定位系统的大规模应用进入了实质性阶段
GPS定位技术在变形监测中的应用
GPS定位技术在变形监测中的应用GPS定位技术为变形监测提供一种新的手段，由于GPS具有自动化程度高、速度快、同时测定点等监测优势，被广泛应用于各种精密工程，通常GPS技术应用采用定期复测与长期连续监测模式，用户设备只需要接收卫星信号，就可以获取精准的定位信息和导航数据。
本文以下主要通过GPS定位技术的探讨，提出了在变形监测中的应用参考。
标签：GPS技术；变形监测；定位系统0 前言GPS定位技术是导航技术、卫星定位与现代通信技术的融合，作为新一代空间定位系统，GPS可削弱系统误差的影响，提高监测的精准度和监测效率。
当前GPS定位技术在变形监测中迅速得到了推广，是一种极为有效的变形监测方法。
但由于应用过程中会受到多方面误差源的影响，导致GPS定位技术难以达到三维监测。
因此，在实际应用过程中应消除和减弱系统误差，进一步提高GPS技术的应用和推广。
1 GPS定位技术在变形监测中应用特点及途径1.1 GPS定位技术系统组成部分GBS全球定位技术，可以为用户提供精准的速度、时间、三维坐标等精准信息，具有实时性、全球性、连续性等监测优点，被广泛应用于各种大型工程监测。
GPS定位技术主要由空间技术、控制系统、用户部分组成。
GPS空间技术由多颗卫星组成，卫星均匀分布于55°的轨道，运行周期约为12恒星时，为地球表面、任一地点，提供实时和全球性导航定位；控制系统是由全球地面跟踪站组成的监控系统，提供GPS卫星播发的星历，控制卫星的轨道运行，向卫星传输信息资料以及卫星设备运转等工作；用户部分主要包括数据接收机、数据处理软件等设备，主要负责接收、转换、测量卫星传输的GPS信号，完成导航和定位。
1.2 GPS定位技术在变形监测中的应用途径GPS定位技术在变形检测中应用，相对常规电子测量仪器具有不可比拟的优越性，实时、连续和高精度的自动监测极大提高了测量精度和效率。
GPS定位技术在变形监测应用主要表现以下几个方面：桥梁健康监测方面，GPS定位技术进行桥梁变形监测，可以避免传统测量技术在通视、高差、距离等方面存在的问题，在提高监测效率的同时，减少外业工作量；大坝安全监测方面，GPS定位技术主要包括裂缝、位移、扰度等方面的检测，当大坝在水负载重压下产生变形后，会产生溃坝的危险，需要利用GPS定位技术长期进行高精度变形监测；滑坡监测方面，GPS自动化程度高，可以达到mm级的精度，并自行对数据进行采集；高层建筑监测方面，建筑物体监测环境复杂、几何尺寸较大，对监测精度要求较高，相对于传统测量可以实现实时性与连续性的高精度定位测量，可获取不大于10mm的高程精度测量，精确监测高层建筑物的动态特征；总之，GPS技术可以在更多领域进行高精度、实时性、连续性、高可靠性的变形监测。
GPS技术变形监测技术论文
GPS技术变形监测技术论文摘要：本文主要提出GPS用于滑坡变形监测的设计方法，包括GPS工作的原理和特点，以及监测网的技术设计，监测网的外业观测等内容。
并通过GPS变形监测实例表明监测成果的正确性。
GPS滑坡监测是一种高效实用的方法。
随着GPS定位技术的发展，仪器功能改进、各种解算模型的完善，GPS在滑坡监测中有非常广阔的应用前景。
滑坡属于一种严重的自然地质灾害。
每当滑坡发生时，都会对人民的生命和财产造成巨大的损失，所以建立安全可靠的滑坡监测显得非常重要。
滑坡变形监测工作是对滑坡关键部位进行连续监测，为评估其稳定性、耐久性和可靠性提供有价值的信息。
以往滑坡监测方法是用常规大地测量方法，平面位移采用经纬仪导线或三角测量方法，高程用精密水准测量方法。
20世纪80年代中期出现全站仪以后，利用全站仪导线和电磁波测距三角高程方法进行变形监测。
随着GPS技术的发展以及在各种工程中越来越多的应用，利用GPS技术对滑坡动态监测也日臻成熟，在大面积的滑坡监测研究中显示出巨大的应用潜力。
1 GPS的工作原理GPS系统由3部分组成：空间部分，地面监控部分和用户接收设备部分。
GPS卫星星座由24颗高约20200 kg的卫星群组成，其中21颗工作卫星和3颗备用卫星，均匀分布在6个地心轨道平面内，每颗轨道4颗卫星。
各轨道平面与地球赤道面的倾角为55 °，各轨道平面之间的交角为60 °，卫星运行的轨道周期为11小时58分，这样可以保证在任何时间和任何地点地平线上可以接收4到11颗卫星发送出的信号。
空间部分的功能是主要执行地面监控站的指令，接收和储存由地面监控站发来的导航信息；同时向GPS用户播送导航电文，提供导航和定位信息；通过高精度卫星钟向用户提供精密的时间标准。
GPS定位过程中，存在着三部分误差：一部分是对每一个用户接收机公有的，例如，卫星钟误差、星历误差、电离层误差、对流层误差等；第二部分为不能由用户测量或由校正模型来计算的传播延迟误差，第三部分为各用户接收机所固有的误差，例如内部噪声、通道延迟、多路径效应等。
GPS原理及应用PPT课件
包括主控站、监控站和注入站，负责跟踪卫星 、计算轨道和提供时间同步信息。
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用户设备
GPS接收机，用于接收卫星信号并计算位置、 速度等信息。
GPS系统的特点
全球覆盖
GPS系统可实现全球范围内的定位 和导航。
高精度定位
利用差分技术，GPS系统可提供米 级甚至厘米级的定位精度。
实时性
GPS系统能够实时提供位置、速度 和时间等信息。
接收机的硬件和软件故障、多路径效应等， 导致接收机获取的位置信息存在误差。
地球自转和极移的影响，导致接收机获取的 位置信息存在误差。
GPS误差的处理方法
双频接收
采用双频接收技术，提高接收机的 测量精度。
差分技术
利用多个接收机同时观测同一组卫 星，通过差分算法消除公共误差， 提高测量精度。
载波相位观测
多频观测
利用多个不同频率的GPS信号进行观测，可以消除电离层误差，提高定位精度。
GPS与其他传感器的融合
惯性传感器
将GPS与惯性传感器(陀螺仪和加速度计)进行融合，可以提高定 位精度和可靠性。
地形图匹配
将GPS与地形图匹配技术进行融合，可以利用地形信息对GPS定 位结果进行修正，提高定位精度。
无线通信技术
角度计算
通过测量多个卫星信号的 相位角，可以计算出接收 机相对于卫星的方位角和 姿态角。
授时原理
时间同步
01
GPS卫星上装有原子钟，可以提供高精度的时间同步信号。
同步误差
02
由于卫星和接收机之间的时间同步存在误差，需要进行修正。
时间计算
03
通过接收机接收到卫星信号，使用修正算法对时间同步误差进
行修正，得到高精度的时间信息。
GPS测量原理及应用-PPT课件
– P码： » 码速10.23MHz, TP=266天9小时45分55.5秒, LP=235469592765000, 码元长度29.3052m。 » 实际被截为7天一个周期，共38段，每一段赋予不 同的卫星，卫星的PRN号也由此得到。
电源
二、结构（续）
• 天线（含前置放大器） • 信号处理器 • 微处理器 • 显示、控制及存储设备 • 振荡器 • 电源
三、接收机的类型
根据工作原理： 码相关型 平方型 码相位型 混合型
根据测定测距码的 类型： C/A码 P（Y）码
根据信号通道类型： 多通道 序贯通道 多路复用通道
根据接收信号的频 率：
() 1 L1Pj0， j为 当 0除 和 iT， P 序 i为 列 整 的 T数 是 P L 周 ， 的 P序 期 整 列 的 数 的 长 倍 周 度 外
1. 测距码（续）
• 伪随机噪声码（续）
– 伪随机噪声码
• 可复制性 • 生成方式 • GPS的测距码
– 当前星座：26颗
一、GPS的空间部分（续）
GPS卫星星座（=35 ，=90）
一、GPS的空间部分（续）
• 作用
– 发送导航定位信息 – 其他特殊用途（如通讯、检测核暴等）
二、GPS的控制部分
• 组成：主控站、注入站和监测站。 • 主控站
– 作用：
• 收集各检测站的数据，编制导航电文，监控卫星 状态
• GPS卫星的类型：
– Block Ⅰ（实验卫星） – Block Ⅱ（正式工作卫星） – Block ⅡA（正式工作卫星） – Block ⅡR（正式工作卫星） – Block ⅡF（正式工作卫星）
GPS技术在变形监测中的应用
GPS技术在变形监测中的应用GPS也就是全球定位技术，通常在导航与定位上应用广泛，我国社会经济的快速发展，GPS的应用领域也在进一步拓展，工程变形监测中也常应用到。
其具有实时性、连续性、较高的观测准确率和自动化数据处理等特点。
从当前情况来看，GPS技术仍有许多可以提升的空间，本文主要介绍了该技术在变形监测中的应用以及注意事项供参考。
标签：GPS技术;变形监测;特點地物在时间与空间上被一系列因素干扰而导致形状、大小以及位移的改变而变形。
变形容易引发一系列地质灾害，对国家以及人民的日常生活造成程度不一的影响，GPS技术作为卫星定位、导航技术和现代通信技术的结合，其能够在很大程度上减少系统误差而造成的影响，并使监测的效率以及准确性大大提高，当前GPS技术在大地测量学和有关学科上被广泛应用，能够体现出该技术的高效益以及高精度特点。
社会经济的发展，我国越来越关注基础建设与大型建筑物的建设工作，变形监测工作也将被更多人重视。
1 GPS技术在变形监测中应用特点及途径1.1 GPS技术特点GPS技术能够给用户带来准确的时间、速度以及三维坐标等信息，它有着连续性、全球性以及时效性等优势，在各类工程检测中应用广泛。
该技术是通过控制系统、空间技术以及用户部分构成。
是通过多颗卫星且均匀分布于55°轨道，运行周期大约在12恒星时，向地球上的随意地点提供实时全球性的定位导航。
控制系统是监控系统，控制卫星轨道并给予GPS卫星播发星历，用户部分通常包含有数据处理软件、数据接收机等一系列设备，能够完成接收、转换以及测量卫星传输GPS信号且实现定位与导航。
1.2 GPS技术应用途径应用于变形监测中，对比常规电子测量仪来说有着更大的优势，能够连续、实时且高精度地完成自动监测，效率与精度得到提升。
常见的测量技术方式就是变形监测，一般是测量变形体的状态从而了解其具体的变形程度，完成荷载作用中的变形体检测，通常来说，GPS技术变形监测模式有两个方面，分别是周期性与连续性，对于变形速度较慢的变形体适用周期性模式，一般在滑坡监测上应用广泛，且监测频率能够持续多年，对于GPS技术应用方面，其一般体现在下面几点上：桥梁健康的监测，监测桥梁变形的过程中，GPS技术能够规避传统测量的一系列不足之处，如高差以及距离方面的问题，在提升效率的过程中降低了外业操作量。
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合条件的边连式作为其图形结构。
第四章 GPS变形监测数据分析原理
4.1 GPS变形监测实例 4.2 数据处理过程 4.3 数据处理结果
4.1 GPS变形监测实例
以大坝GPS自动化变形监测系统模型的建立 作为例子来简要说明数据的采集和处理方法流程 ：
总结：
GPS技术以其全天候、高精度、高速度、实 时三维定位、误差不随定位时间而积累、高自动 化等特点优于传统的测量技术,对于变形监测是一 种非常有效的方法。
谢谢大家！
2.1 GPS的特点
（1）定位精度高 （2）观测时间短 （3）测站间无需通视 （4）可提供三维坐标 （5）仪器操作简便 （6）全球全天候作业 （7）功能多，应用广
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S1
2.2GPS定位原理 GPS定位是根据测量中的距离交会定点原理实现的。
如图所示, 在待测点Q设置GPS接收机, 在某一时刻 同时 接收到3颗(或3颗以上)卫星S1、S2、S3 所发出的信号 。通过数据处理和计算, 可求得该时刻接收机天线中心( 测站点) 至卫星的距离P1、P2、P3。根据卫星星历可查 到该时刻3颗卫星的三维坐标(X1 ,Y1 ,Z1 ) , j= 1, 2, 3, 从而由下式解算出Q点的三维坐标(X ,Y ,Z )。
-0.002
0.001
1231.698 1231.697
OP04第一期 478209.314 2967889.269
第二期 478209.317 2967889.270
差值 -0.003
-0.001
-0.002
1231.693 1231.695
OP05第一期 478169.343 2967663.774
GC11第一期 478832.890 2967870.383
第二期 478832.890 2967870.383
差值 0.00
0.00
0.00
1233.725 1233.725
OP03第一期 478345.321 2968025.359
第二期 478345.322 2968025.361
差值 -0.001
第二期 478169.345 2967663.775
差值 -0.002
-0.001
-0.003
1231.684 1231.687
通过上述图可分析得：两期观测中，第一期 为自由控制网，第二期为第一期在北京1954坐标 系中网平差结果的基础上以GC06、GC11为基准 点进行约束控制网平差，可得两次观测中最大点 的坐标差值不大于3mm，3mm是在对大坝进行 采取一定救护措施的限差之内，说明在两次观测 中，大坝标志点没有发生明显的变化。
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第三章 GPS在变形监测中的应用
3.1 GPS网的精度设计 3.2 GPS网的基准设计 3.3 GPS监测网的网形设计
3.1 GPS网的精度设计
3.2 GPS网的基准设计
（一）基准设计考虑的问题：
（1）为求定GPS点在地面坐标系中的坐标，应在地面 坐标系中选定起算数据和联测原有控制点若干，用 以坐标转换。
某大坝的现场分布图
4.2 数据处理过程
共有两期对大坝的监测数据，将坝体外的两 个点视为基准点，对整个网进行整体基线解算和 网平差，输出各个点的坐标及精度评定结果；然 后以第一期观测的基准点GC06、GC11为固定点 ，利用第二期数据进行基线解算和网平差，并对 各个点的精度进行检核是否在控制的范围内，如 果超出限差，需要对数据进行进一步的处理，然 后同比第一期处理的OP05、OP04、OP03点的 坐标进行对比，比较两期观测中，大坝总体的结 构位移，从而对其稳定性进行分析。
4.3 数据处理结果
将两组数据用1954北京坐标系下的坐标表格对比：（注：差值是第一期与第 二期之差）
East（y）
North（x） Elves（Z）
GC06第一期 478465.321 2967440.534
第二期 478465.321 2967440.534
差值 0.00
0.00
0.00
1236.082 1236.082
（2）为保证GPS网进行约束平差后坐标精度的均匀性 以及减少尺度比例误差影响，对GPS网内重合的国 家点或城市控制点，对他们要适当构成长边图形。
3.2 GPS网的基准设计
（3）GPS网经过平差以后，得到GPS点在地面坐标 系中的大地高，为求得GPS点的正常高，可视具 体情况联测高程点，联测的高程点均匀分布于网 中。
GPS原理及其在变形监测中的应用
答辩提纲
1 1 第一章 绪论 2 第二章 GPS基本原理 3 第三章 GPS在变形监测中的应用 4 第四章 GPS变形监测数据分析原理
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1. 第一章 绪论
1.1 概述 变形监测是指监测工程建筑物或构筑物的地
基沉降位移以及整体的倾斜变形情况，其关键在 于捕捉变性敏感部位和各观测周期间的变形点的 变形信息。
（4）新建GPS网的坐标系应尽量与测区过去采用的 坐标系统一致。如果采用的是地方独立坐标系， 还应了解：（1）采用的参考椭球 （2）坐标系的 中央子午线经度 （3）起算点的坐标
3.3 GPS监测网的网形设计
（1）监测点应尽量布设在地表变的敏感地带及不稳 定的待测区域。
（2）测站应远离大面积平静的水面。 （3）测站不宜选择在山坡、山谷和盆地中。 （4）监测点远离电台、电视台以及高压线、变压器
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1大型机械的产生和应用，
各类大型建筑在经济发展和人民生活中发挥着重 要的作用，同时其安全问题也是备受人们的关注 。所以及时准确地掌握各类工程的变形情况达到 预防工程变形灾害的目的，就显得尤为重要！
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第二章 GPS基本原理
2.1 GPS的特点 2.2 GPS定位原理