测星定位
GPS测量技术
GPS测量技术GPS测量技术是一种现代化的测量技术，它是利用全球卫星定位系统（GPS）的卫星信号，通过计算卫星信号到达地面接收机的时间差以及之前已知的卫星位置，进而推算出地面接收机位置的一种测量技术。
GPS测量技术的优点是测量速度快、精度高、覆盖范围广等特点，广泛应用于测绘与地理信息、地形测量、陆地监测等领域。
一、GPS测量技术的基本原理GPS系统利用卫星发射出的信号，地面接收机接收到信号后，通过计算信号到达地面接收机的时间差以及之前已知的卫星位置，推算出地面接收机的位置。
GPS测量技术的基本原理就是通过计算GPS卫星信号的时间差，从而推算出地面接收机的空间位置，而GPS卫星信号的时间差是通过测量卫星信号的传播延迟实现的。
二、GPS测量技术的基本组成部分GPS测量系统主要由卫星、地面接收机、数据处理软件等组成，其中地面接收机也包括天线、接收机等组成部分。
卫星部分：GPS卫星是GPS系统的核心部分，GPS系统由一系列卫星组成。
目前主要有美国GPS、俄罗斯GLONASS、欧洲伽利略、中国北斗、日本QZSS等卫星系统。
卫星发射出的信号中包含了时间、位置和卫星状态等信息。
GPS信号的传播速度是光速，速度恒定，具有高精度的特点。
地面接收机部分：地面接收机是接收卫星信号的设备，主要由天线、接收机等组成。
天线主要用于接收卫星信号，接收机则主要用于信号的解码和数据的处理。
接收机的主要功能是解码卫星信号中包含的时间信息和卫星状态信息，以及计算信号的传播时间差和地面接收机的空间位置等。
数据处理软件部分：数据处理软件是对接收到的GPS信号进行处理，主要将接收机从卫星处接收到的时间、位置、偏差等数据进行整合和分析，形成测量数据记录，以及精度分析。
三、GPS测量技术的基本测量方法GPS测量技术的基本测量方法主要包括单点测量、相对测量、静态测量、动态测量等。
1.单点测量单点测量是指利用GPS测量系统实现对某一点的测量，一般用于实现大地测量基准点的测量。
测星定位
测星定位一、索星与选星1．索星卡的使用（1）、选底片：与自己所在半球相对应的底片。
（2）、选胶片：根据所处纬度选。
（3）、定星空：求出春分点地方时角，用推算经度，子午圈箭头指上。
2．选星（1）、选择较亮的星体，主要是一等星和部分二等星。
（2）、选择高度在15~70度之间的星体。
（3）、所选星体之间的方位角要适当，两星定位，方位角在60~90度之间，趋近90度最有利；三星定位，相邻两星体之间方位角趋近120最有利；四星定位方位角趋近90度最有利。
二、测星时机1．测星必须具备两条件即可供观测的星体和可见水天线。
2．晨光昏影：太阳上边沿与水天线相切时称太阳视出或视没。
太阳真高度为-6度时称民用晨光始或昏影终；太阳真高度为-12度是称航海晨光始或昏影终；太阳真高度为-18度时称天文晨光始或昏影终。
晨光昏影时间的长短，取决于测者的纬度，纬度越高，晨光昏影时间越长，纬度越低，晨光昏影时间越短。
3．测星时机：只用在太阳真高度在-3~-9度之间，就是民用晨光始或昏影中前后一段时间，才是测星定位的良好时机。
这段时间一般只有20~40分钟。
4．预求测星区时ZT：海上通常的做法是，早晨测星，利用ZT0600的推算船位预求民用晨光始区时，傍晚测星，利用ZT1800的推算船位预求民用昏影终区时。
根据所求区时提前几分钟测天即可。
ZT=T-/+DλE/W 式中：T: 晨光始或昏影终时测者的地方平时，可用由《航海天文历》查出的格林经线上晨光始或昏影中的地方平时来代替；DλE/W: 晨光始或昏影终时，测者经度与所在时区中线经度之差，可用ZT0600 或ZT1800的推算经度与所用区时的时区中线经度之差来代替。
（进行经、纬差内差）三、测星步骤1．测前：与求测星区时，计算测天时的推算钟差；选星；检查和校正六分仪。
2．观测：一般先测东天的星体。
晨光先测较暗的星体，后测较亮的星体，昏影反之。
；让星体的中心与水天线相切；记下观测时间和观测高度、航向和航速。
铁路工程卫星定位测量规范TB10054-2010
铁路工程卫星测量规范（含条文说明）（送审稿）目录1 总则....................................................................................................................... １2 术语 (2)3 坐标系统和时间 (5)3.1 坐标系统 (5)3.2 时间 (6)4.网的精度分级和技术设计 (7)4.1 控制网的精度分级 (7)4.2 布网设计基本规定 (7)4.3 线路控制网技术设计 (9)4.4 隧道施工控制网技术设计 (11)4.5桥梁施工控制网技术设计 (13)4.6 航测外业控制测量技术设计 (15)5 选点与埋石 (18)5.1 选点 (18)5.2 埋石 (19)6 接收机及附属设备 (20)6.1 接收机及附属设备的选择 (20)6.2 接收设备的检验 (20)6.3 接收机的维护 (22)7 观测 (24)7.1观测基本技术要求 (24)7.2 观测计划编制 (24)7.3 观测准备 (25)7.4 观测 (25)8 数据处理 (28)8.1 基线解算与质量控制 (28)8.2 补测和重测 (30)8.3 网平差 (30)8.4 高程转换技术要求 (32)9 成果资料提交 (34)10 RTK测量技术 (36)10.1基本规定 (36)10.2 坐标系统转换参数解算 (38)10.3基准站与流动站设置 (39)10.4 定测放线与中桩测量 (40)10.5 航测像控点测量 (42)10.6 数字化测图与横断面测量 (43)10.7 成果资料整理与提交 (44)附录A 大地坐标系说明 (45)附录B 控制点点之记 (47)附录C 控制点标志注字办法 (48)附录D 超短基线法检验接收机内部噪声水平 (49)附录E 天线相位中心稳定性检验 (50)附录F 接收机作业性能及不同测程精度指标测试 (51)附录G 卫星测量作业调度命令与测量手簿 (53)附录H 国家三角点检验 (55)附录I 直接投影法计算施工坐标 (58)附录J 高程转换的数学方法 (61)附录K 隧道贯通误差预计方法 (66)《铁路工程卫星测量规范》条文说明 (69)1 总则1.0.1 为了统一铁路工程卫星定位测量的技术要求，为勘测、设计、施工、运营各阶段提供所需的测量成果，制定本规范。
卫星定位测量-RTK控制测量的要求和注意事项
RTK控制测量的要求和注意事项1.RTK测量的具体步骤及注意事项(1)架设基准站。
在进行RTK图根测量中，首先进行基准站假设，基准站架设点必须满足以下要求：①基准站精度的高低直接影响到测量点的精度，所以在工作中要选择高等级有经过水准连测的已知控制点作为基准点。
②基准站周围要视野开阔，卫星截止高度角应超过15度，周围无信号发射物(大面积的水域、大型建筑物等)，以减少多路径效应干扰。
并且要尽量避开交通要道、过往行人的干扰。
③基准站应尽量架设于测区内相对制高点上，以方便传播差分改正信号。
④基准站要远离微波塔、通信塔等大型电磁发射源200米外，要远离高压输电线、配电线、通讯线50米外。
⑤RTK在作业期间，基准站不能移动或者关机重新启动，如果重新启动必须进行重新校正。
基准站连接必须正确，注意蓄电池的正负极。
(2)流动站设置。
1个流动站只需1名测量员通过手簿进行测量操作。
连接好流动站接收机、天线、测杆后，先进行测量类型，电台的配置，使其与基站无线电连接，输入流动站的天线高，输入观测时间、次数，设置机内精度。
(3)校正测量。
由于基准站设置于未知点上，因此必须对已知点进行校正测量，才能在手簿上求解出WGS-84坐标与当地坐标系之间的转换参数。
校正点的数量视测区的大小而定，一般取3～6点为宜。
在手簿中输入校正点的当地坐标，流动站置于校正点上测量出该点的WGS-84坐标，将所选的校正点逐一测量后，通过手簿上的点校正计算即可求解出转换参数。
点校正测量结束后，先在已知点上测量，检查转换参数无误时才能进行新的测量。
(4)图根点控制测量。
图根点的布设应该以点组的形式出现，每组应有两个或者三个两两通视的图根点组成，以便于安置全站仪测量时定向和测站检核，图根点之间的距离应随点位而定。
图根点测量时只需在测站上输入点名、按提示测量存储，正常情况下，5s即可结束一个点的观测。
（5）注意事项①RTK测量误差与流动站至基准站的距离成正比，因此解求转换参数的已知点应分布均匀，覆盖整个测区，水平、垂直残差宜在3.5cm以下。
11.0 天文定位.
眼高差
总改正 真高度 计算高度 高度差
d
c ht hc Dh
四、高度差法求天文船位线
4、画天文船位线
墨卡托海图绘图法
找作图点；
画计算方位线；
截取截距；
白纸上绘图法
作经纬线； 画简易墨卡托海图；
同上作图；
五、太阳中天高度求纬度
船位线求取方便、误差最小、正午船位。
1、观测太阳中天高度求纬度原理
国际上规定 ，一等星的亮度为六等星亮度的 100倍，即星等相差5倍。 星等增加亮度暗； 星等减少一等，则亮2．512倍。
七、测星定位
金星：平均星等-3．8(-3．0～-4．4)最亮
一等星：大角、织女一、五车二、天津四 月亮在满月时 -12.6
格林经线上太阳上中天的地方平时来代替。
五、太阳中天高度求纬度
Dλ ：太阳中天时时区中线经度与测者经度之差 (
未知)。
区时的时区中线经度λm与区时1200的推 算经度λ1200之差代替。 λE为“+”，λw为“—”
中天前后数１０秒钟之内高度变化非常缓
慢、误差忽略不记。
五、太阳中天高度求纬度
3、观测太阳中天高度求纬度的计算步骤：
六、太阳中天移线定位
1、太阳移线定位的条件
太阳移线定位的精度要求：
两次观测的时间间隔 约为
1~2h
太阳方位变化 约为30°～50°为宜，以不小于30°
太阳移线定位时机：中天前后一段时间 太阳移线地区：低纬度海区内
六、太阳中天移线定位
2、太阳中天移线定位方法 白天天文定位的基本方法（计算简便，误差小） 直接平移天文船位线,图1 转移方法： 转移作图点, 图2
切
卫星定位测量的几个基本概念
4、什么是基线精度计算的计算公 式？
• 相邻点的基线长度中误差公式中的固定 误差和比例误差系数，与接收机厂家给 出的精度公式（A＋B×D）中的、含义相 似。厂家给出的公式和规范（3.2.2）式 是两种类型的精度计算公式，应用上各 有其特点。基线长度中误差公式主要应 用于控制网的设计和外业观测数据的检 核。
14、为什么控制网布设时，每个点至少应 与一个以上的相邻点通视？ • 卫星定位测量控制网的点位之间原则上 不要求通视，但考虑到在使用其他测量 仪器对控制网进行加密或扩展时的需要， 故提出控制网布设时，每个点至少应与 一个以上的相邻点通视；
15、为什么要有卫星高度角的限制？ • 卫星高度角的限制主要是为了减弱对流 层对定位精度的影响，由于随着卫星高 度的降低，对流层影响愈显著，测量误 差随之增大。因此，卫星高度角一般都 规定大于15°；
28、为什么要认真做好测站记录？
• 由于GPS接收机数据采集的高度自动化， 其记录载体不同于常规测量，人们容易 忽视数据采集过程的其他操作。如果不 严格执行各项操作或人工记录有误，如 点名、点号混淆将给数据处理造成麻烦， 天线高量错也将影响成果质量，以致造 成超限返工。因此，应认真做好测站记 录。
13、为什么规定全网独立观测基线总数不 宜少于必要观测基线数的1.5倍 ？ • 规范组研究成果，基于工程控制网通常 取1/3为网的可靠性指标进行公式推导得 出的。详见规范说明。 • 故，规定全网独立观测基线总数，不宜 少于必要观测基线数的1.5倍。必要观测 基线数为网点数减1。作业时，应准确把 握以保证控制网的可靠性。
1、什么是卫星定位测量？
• 利用两台或两台以上接收机同时接收多颗定位 卫星信号，确定地面点相对位置的方法。 <解释>卫星定位测量的概念，主要是面向多元化 的全球空间卫星定位系统而提出的，如美国的 GPS、俄罗斯的GLONASS和欧洲的GALILEO等卫星 导航定位系统。其不仅仅局限于美国的GPS。 工程测量主要采用载波相位观测值进行相 对定位。 目前有多部国家和行业标准也都采用了我们 所倡导的这一概念！
卫星定位测量技术规范
《规范》分 六 章 和 五 个 附 录,主 要 内 容 包 括:1灡 总 则;2灡 术 语 符 号;3灡 基 本 规 定;4灡GNSS 静 态 测 量;5灡GNSS 动 态 测 量; 6灡GNSS 成 果 转 换 模 型 。
卫 星 定 位 测 量 技 术 规 范
上
海
市
建
筑
建
材
业
上海市建筑建材业市场管理总站
市
场
暋
管
暋
理
总
站
上海市工程建设规范
卫星定位测量技术规范
Technicalcodeforsurveyingusing satellitepositioningsystem DG/TJ08-2121-2013 J12362-2013
由多个连续运 行 的 GNSS 基 准 站 及 计 算 机 网 络、通 信 网 络、 软件系统等组成,用 于 提 供 不 同 精 度、多 种 方 式 定 位 服 务 的 上 海 市连续运行参考站系统。 2灡1灡3暋2000国家大地坐标系 ChinaGeodeticCoordinateSystem 2000(CGCS2000)
为进一步完善规范,各单位 在 执 行 本 规 范 过 程 中 如 有 意 见 或 建议,请 与 上 海 市 测 绘 院 (地 址:上 海 市 武 宁 路 419 号,邮 编: 200063)联 系 ,以 供 今 后 再 次 修 订 时 参 考 。
主 编 单 位:上海市测绘院 上海市城市建设设计研究总院
卫星测绘技术中的卫星定位与测距原理
卫星测绘技术中的卫星定位与测距原理引言：卫星测绘技术是一种利用卫星进行地理信息获取与处理的方法，具有高精度、广覆盖、无需实地勘测等优点，因此在许多领域得到了广泛应用。
卫星定位与测距是卫星测绘技术中的核心原理，本文将对该原理进行探讨。
一、卫星定位原理卫星定位是通过测量卫星与接收机之间的距离，以及卫星与地球表面的角度，来确定接收机所在的位置。
卫星定位主要基于全球定位系统（GPS）进行，下面将介绍GPS卫星定位的原理。
1. GPS系统概述GPS全称为Global Positioning System，是美国建立的一个卫星导航系统，由多颗卫星组成。
当地面接收机接收到至少四颗以上的GPS信号时，可以通过计算卫星到接收机的距离，从而确定接收机的位置。
2. 卫星测距原理卫星测距是卫星定位的关键一步，它通过测量接收机与卫星之间的信号传播时间来计算距离。
当卫星向接收机发射信号时，接收机会记录下信号接收时间，并与接收机的本地时间进行对比，从而计算出信号传播的时间差。
根据信号传播的速度和时间差，可以得到接收机与卫星之间的距离。
3. Dinatrance计算利用测距得到的不同卫星与接收机之间的距离，可以使用Dinatrance算法进行计算。
该算法基于三边测量原理，通过卫星与接收机的距离来计算接收机的位置。
当至少四颗卫星的距离确定后，利用Dinatrance算法可以获得接收机的经纬度坐标。
二、卫星测距原理卫星测距的过程主要是通过测量接收机与卫星之间的距离来实现。
下面将介绍三种常用的测距方法。
1. 伪距测量伪距测量是最常用的一种方法，它通过测量信号从卫星发射到接收机接收的时间来计算距离。
在接收机接收到卫星信号后，会记录下接收时间，并与卫星发射时刻进行对比，从而计算出信号的传播时间。
通过将传播时间与信号传播速度相乘，即可得到卫星与接收机之间的距离。
2. 相位测量相位测量是一种更为精确的测距方法，它通过测量信号的相位变化来计算距离。
卫星定位的基本原理
卫星定位的基本原理
一、卫星定位的基本原理
卫星定位技术是一种利用卫星测量和定位技术，来求得用户在地球表面（地球坐标系）上的位置的技术。
它是一种用来确定人体、物体、车辆或机器人的位置和速度的定位技术，广泛应用于许多行业和领域，如水面航行、地面交通、军事行为、机动车。
卫星定位系统计算的是从用户机到卫星的时间，然后以时间差来确定用户机的位置。
根据卫星系统的不同，定位原理也有很多种。
1. 单频定位原理
单频定位原理是根据用户机从卫星接收数据的时间差来确定用户机的位置。
卫星发射的信号由两部分组成：用户机计时信号和用户机定位信号。
当用户机收到信号时，它将计时信号和定位信号分别存入计时和定位的缓冲存储器中，然后根据用户机和卫星的差距，计算出用户机和卫星之间的距离差。
2. 多频定位原理
多频定位原理是一种改进的定位原理，把单频定位的精度提高了一个级别。
多频定位计算的是用户机接收信号的频率差，而不是接收信号的时间差。
卫星发射的信号包括多频信号和定位信号。
当用户机收到信号时，它会把多频信号和定位信号存入缓冲存储器，然后根据多频信号的频率差计算出用户机和卫星之间的距离差。
3. 全球定位系统原理
全球定位系统（GPS）是一种最流行和最先进的卫星定位系统，
它包括定位信号、星历表、随机码、测量信息和修正信息等几个部分。
GPS的定位原理与单频、多频定位有些不同，它是通过三个或者更多的卫星发射信号，然后根据收到这些信号的时间差计算出用户机和卫星之间的距离差，经过算法处理后即可计算出用户机的定位坐标。
GPS
卫星信号
L1-Frequenz (1575.42 MHz) = 19.05 cm C/A-Code P-Code 卫星星历 L2-Frequenz (1227.60 MHz) = 24.45 cm P-Code 卫星星历
地面控制系统
GPS 的控制部分由分布在全球的由若干个跟踪站所组 成。分为主控站、监控站和注入站。主控站位于美国克 罗拉多Colorado 的法尔孔Falcon 空军基地。它的作用 是根据各监控站根据GPS 的观测数据，计算出卫星的 星历和卫星钟的改正参数等，并将这些数据通过注入站 注入到卫星中去。同时它还对卫星进行控制，向卫星发 布指令，当工作卫星出现故障时调度备用卫星替代失效 的工作卫星工作。主控站也具有监控站的功能。 监控站有五个。除了主控站外其它四个分别位于夏威夷 (Hawaii)、 阿松森群岛(Ascencion)、 迭哥伽西亚 (Diego Garcia)、 卡瓦加兰(Kwajalein)。 监控站的作用 是接收卫星信号、监测卫星的工作状态。 注入站有三个。分别位于阿松森群岛、 迭哥伽西亚、卡 瓦加兰。 注入站的作用是将主控站计算出的卫星星历和 卫星钟的改正数等注入到卫星中去。
GPS 测量中常用的坐标系统
世界大地坐标系WGS-84 UTM坐标系统 1954 年北京坐标系 1980 年西安大地坐标系
WGS-84 坐标系
WGS-84 坐标系是目前GPS 所采用的坐标系统， GPS 所发布的星历参数和历书参数等都是基于此 坐标系统的。 WGS-84 坐标系统的全称是World Geodical System-84 (世界大地坐标系-84), 它是一个地心地 固坐标系统。WGS-84 坐标系统由美国国防部制 图局建立，于1987 年取代了当时GPS 所采用的坐 标系统WGS-72 坐标系统而成为现在GPS所使用 的坐标系统。 WGS-84 坐标系的坐标原点位于地球的质心，Z 轴指向BIH 1984.0 定义的协议地球极方向，X 轴 指向BIH 1984.0 的启始子午面和赤道的交点，Y 轴与X 轴和Z 轴构成右手系。
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测星定位必须同时具备下述两条件：一是有可供观测的星体；二是可见水天线。
一天中只有在黎明（晨光）和黄昏（昏影）这两段时间内才可同时满足上述两条件。
预求测星区时ZT
海上通常的做法是，早晨测星，利用ZT0600的推算船位预求民用晨光始区时；黄昏测星，则利用ZT1800的推算船位预求民用昏影终区时，根据所求区时提前几分钟开始观测即可。
ZT=LMT_ +Dλ E W
LMT:晨光始或昏影终时测者的地方平时，可由《航海天文历》查出的格林经线上的晨光始或昏影终的地方平时来代替；
DλW E晨光始或昏影终时，测者精度与所在时区中线经度之差，可用ZT0600或ZT1800的推算精度与所用区时的时区中线经度之差来代替。
在《航海天文历》中，格林经线上晨光始或昏影终的地方平时三天给一值，需要进行纬度内插。
《航空表》主表的查表引数是纬度Lat，春分点地方时角LHA和恒星专用名，用引数查得的数据是计算高度H和方位Z。
高度精确到分；方位角准确到度，是按圆周法表示的。
利用《航空表》选星和观测
1．确定观测时间：预求测星区时并换算为近似世界时作为观测时间。
2．求春分点地方时角：根据晨光昏影时的近似世界时和推算船位求出整度的春分点地方时角LHA 。
3．查恒星高度和方位：用纬度和春分点地方时角在主表查处表列的七颗恒星以及他们的高度和方位。
4．根据选星的要求，选出2到4颗星体。
5．观测：按各个恒星的方位，将六分仪指标杆放在所求的高度上进行观测。
利用《航空表》测星定位
用航空标测星定位的测、算、画步骤如下：
1．观测：如前所述，将六分仪指标杆刚在选定恒星的预算高度上，并在预算方位的水天线附近上下左右仔细搜索该星，观测后依次记下星体高度和观测时间。
2．求各星体的春分点地方时角：用观测的世界时，在《航海天文历》查GHA，并用选择经度求出整度的LHA。
3．求计算高度和方位：以选择的纬度，LHA和星名为引数，在主表查处所测天体的计算高度H和方位Z。
4．求截距：利用其他表册进行高度改正后，得出天体的真高度与其计算高度相减求得截距Dh。
5．画船位：分别以各星的选择船位为作图点在海图上画出每颗恒星的船位线。
如果间隔时间稍长，航速又快，应修正异顶差或进行移线定位。
6．岁差和章动订正：以年份、纬度和LHA为引数，在岁差章动改正表查出岁差章动订正的位移和方位，在把上面求得的船位点按订正得方位移动位移距离，该点就是当时的
观测船位。