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1、08-0 測量學測量學 v2-C8-20091220.doc 第八章第八章 衛星定位測量衛星定位測量衛星定位測量 8- 1 1 概述概述 -18- 2 GPS系統之組成 -58- 3 3 坐標系統坐標系統-98- 4 GPS定位模式 -118- 5 GPS誤差誤差-2121 8- 6 GPS作業規劃 -2424 8- 7 GPS虛擬距離定位模式-278- 8 GPS載波相位差分模式-30名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 21 页 - - - - - - -
2、- - 08-1 第八章衛星定位測量衛星定位測量 8- 1 1 概述概述概述 8-1-1 1 全球導航衛星定位系統全球導航衛星定位系統全球導航衛星定位系統 (1) 全球導航衛星定位系統（Global navigation satellite system, GNSS ），以在太空運行之衛星為已知點，觀測者在測點上安置接收儀，於取得接收儀到 4 個衛星之訊號後，就可解算出接收儀之三度空間坐標。與地理資訊系統 （Geographical Information System, GIS） 、遙感探測 （Remote Sensing, RS ）合稱3S，是現今最熱門之測量科技，各種考試之出題率持續上升
3、中。 (2) 各國（組織）發展之GNSS 系統如下： (a) 美國 GPS （Global Positioning System） 在 1993 年 12 月，美國宣布GPS全球定位系統已達到實用運轉階段，對民間可提供標準精度服務（Standard Precision Service簡寫SPS ）的定位導航，至目前（ 2009）都持續運轉中。 GPS採被動式定位，衛星不斷發送訊號，使用者自行接收、解算、定位，隱密性高，使用者數量不受限制。 (b) 蘇俄 GLONASS（GLObal Navigation Satellite System） 在美蘇軍事競賽下，在1996 年蘇俄之GLONASS
4、系統也宣告佈建完成，同樣採用被動式定位。因為經費問題曾經暫停補充衛星一段時間，從 2000 年開始才又繼續發射，但2008 年之金融海嘯勢必又會造成影響。一般而言， GPS 已經完全成熟可用，而GLONASS 仍在改造、升級的狀態。而且GLONASS 的坐標系統與TWD97 較不匹配，目前衛星定位仍以GPS為主流。 (c) 歐盟 Galileo 歐盟不願衛星定位被兩大強權所壟斷，且美蘇都可能以軍事目的限縮定位服務，所以歐盟發展純商業之衛星定位系統，在2002 年通過伽利略衛星導航系統（ Galileo ）的計劃，同樣採用被動式定位。原希望在 2008 年之前，花費32 億歐圓發射30 顆人造衛
5、星完成佈建；但實際上至目前 （2009 年 2 月）為止，只發射了兩顆測試驗證衛星，完成之日仍然遙遠。 (d) 中國 Beidou（北斗、 Compass ） 原本僅發射在東亞上空運行之3 顆衛星，使用者發送申請定位訊號，在控制中心處理後經衛星發送資訊回至使用者，屬於主動式定位，缺乏隱密性，服務數量有限，且衛星訊號涵蓋區域僅在東亞。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 21 页 - - - - - - - - - 08-2 但隨著中國經濟的發展，國家財力越來越雄
6、厚，在2008 年時，不但已經完成七顆北斗導航試驗衛星，原本屬於區域性的導航系統，也宣稱將擴充為全球導航衛星系統，預期在2010 年布建完成。 (3) 雖然各國推出不同之全球導航衛星定位系統，但在目前（2009）僅美國之 GPS能提供穩定之全球定位導航服務，所以大多數討論GNSS 皆以美國之 GPS為主，本章之重點也放在介紹GPS之原理、組成、應用；但雙星（加 GLONASS） 、三星（再加Galileo ）將是現在開始10 年內衛星定位發展之重點。 8-1-2 2 衛星定位之原理衛星定位之原理衛星定位之原理 (1) 衛星定位之原理為空間交弧法，它是平面位置交弧法之延伸。 一般交弧法利用兩段距
7、離解算出平面坐標（x,y ）， 同理若有3 段距離將可解算出空間坐標（x,y,z ） 。 以下先介紹霧號之平面交弧法定位，再推演至空間定位。 (2) 霧號測距 船舶接近港灣時，需要藉由岸上燈塔來協助導航。但在大霧天氣下，船隻無法目視燈塔之位置，此時需靠固定於整數分鐘（即每分鐘的00 秒）鳴叫之霧號來協助測距、導航。（可根據聲音在空氣中之速度，每秒約335 公尺來測距） (3) 單霧號測距與平面定位 (a) 如果某船在清晨5H06M07S時，聽到 A 港口之霧號，則此船乃是位於以 A為圓心， 2345 公尺（=7335）為半徑，所畫之圓上。 (b) 由本例可知，只根據一處霧號，無法知道船舶之確切
8、位置。如果判斷錯誤，或許船仍會撞上AB間之港灣。 (4) 兩霧號測距與平面定位 (a) 如果能收到A、B 兩港口之霧號，例如在5H06M07S聽到 A 霧號，在5H06M09S聽到 B霧號，則可以用A為圓心， 2345 公尺為半徑畫圓；名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 21 页 - - - - - - - - - 08-3 再用 B為圓心 ，3015 公尺為半徑畫圓 ；兩圓交叉處就是船舶之位置。(b) 此種兩霧號測距定位之原理，與交弧法完全相同，所以也有相同
9、之問題待解決 ，那就是圓弧之交點有兩處需判斷。但就船舶定位而言，因為另外一個交點大都位於陸地上，所以應該可以順利研判出正確之船舶位置。 (5) 兩霧號測距定位之誤差 如果船上之鐘錶不準確（例如快了1 秒鐘） ，則原本在 5H06M07S聽到的 A霧號將會誤以為是5H06M08S；而在 5H06M09S聽到的 B霧號，也誤以為是5H06M10S；則分別以2680 和 3350 公尺為半徑畫圓之交點就產生誤差，而且無法察覺。如右圖所示。 (6) 三霧號測距與平面定位 (a) 如果能收到A、B、C 三處霧號，則在無鐘錶誤差之狀況下，三圓將交會出一點。如右圖所示。 (b) 有三個霧號測距，就可以得到一
10、點位置，不必如兩霧號般需在兩處交點中判斷正確之位置。(7) 三霧號測距、定位與平差 (a) 如果有三個霧號測距，即使有鐘錶誤差，仍可以研判出正確之位置。(b) 如右圖所示 ，原本三個圓應該交會出一點，但因為鐘錶誤差之影響，將會產生一個誤差區域（近似三角形） ；只要給予適當之處理，仍可得到船舶正確之位置。 (8) 綜上所述，欲求解平面位置X、Y 兩個未知數，以3 段距離較為妥當。而GPS要解的是空間位置X、Y、Z 三個未知數，所以 (a) 基本上 ，兩個未知數之平面定位需要至少2 段距離（當然 3 段更好） ；同理，3個未知數之空間定位需要至少3 段距離。所以乍看之下，只要同時能接收到3 顆衛星
11、訊號即可；但實際上，如同霧號可能因為鐘錶而產生誤差，衛星定位接收儀的正確時間也有待解決。 (b) 霧號時間差一秒將產生335 公尺誤差，但衛星採用之電波訊號，其名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 21 页 - - - - - - - - - 08-4 速度每秒達30 萬公里（ 3108公尺）。雖然衛星上有原子鐘，可提供正確之發射時間；但接收儀只有石英鐘，可能有千分之一秒之誤差。千分之一秒雖然很短，卻會造成300 公里（ 3105公尺）之誤差。因此衛星定位將接收
12、儀之時間當作未知數來處理，所以衛星定位測量需要同時能接收到4 顆衛星訊號，才能解算x,y,z,t這四個未知數。 (c) 因為解算四個未知數（X,Y,Z,t ） 絕對要靠電腦，所以考試時以瞭解原理為主，計算上能列出式子說明即可。 (d) GPS 的基本產品有4 個： （X,Y,Z,t ），切記！ 8-1-3 衛星定位之精度衛星定位之精度 (1) 前述以時間差乘上速度來取得距離觀測量之測距方式，在過程中只要有非常微小之差異，仍會產生非常大之影響。所以一般地面側量所使用之電子測距儀 ，並不是採用時間差之方式，而是用波長數乘上週期數 (N+N) 來求得精確之距離， GPS 也是如此。 (2) 定位用之
13、GPS衛星，將兩種電碼（ C/A、P）調製在載波上並發射。接收儀則複製相同之電碼，與接收到之衛星電碼比對，而得到時間延遲。因為電子訊號之電碼比對解析度約為波長之1% ，所以 GPS依照採用訊號之名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 21 页 - - - - - - - - - 08-5 不同，其解析度如下： （電波速度約為3108公尺） v/f= 3108公尺/ 1.023106=293 公尺 種類種類 頻率頻率 波長波長 測距解析度測距解析度 虛擬距離： C/
14、A 碼 1.023MHz 293m 3m 虛擬距離： P 碼 10.23 MHz 29m 0.3m 載波相位：L1波段 1575.42 MHz 0.19m 0.002m=0.2cm 載波相位：L2波段 1227.60 MHz 0.24m 0.002m=0.2cm (3) 衛星定位之精度，依照使用之需求一般分成兩類： (a) 導航級： 精度要求為公尺，採用虛擬距離，定位技術門檻低， 接收儀單價在新台幣1 萬元以內； 定位市場需求量龐大，與奈米科技並列兩大新興產業，商機無限。(b) 測量級： 精度要求為公分，採用載波相位，定位技術門檻高， 接收儀單價在新台幣10 萬元以上。 8- 2 2 GPSG
15、PS系統之系統之組成組成組成 GPS分為三部份：太空衛星、地面監測控制站、接收儀，分述如下： 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 21 页 - - - - - - - - - 08-6 8-2-1 1 太空衛星太空衛星太空衛星 (1) 衛星設置 (a) 24顆衛星（另加3 顆備用） (b) 軌道高度： 20200km (c) 軌道數目：六個 (d) 軌道傾角：與赤道成55 度 (2) 運行週期： 11小時 58 分鐘，（恆星日之週期約比太陽日少4 分鐘） (3
16、) 南北緯度小於80 度間的區域，隨時都可接收到至少4 顆以上的衛星 (4) 配備兩個銣及兩個銫原子鐘，銣鐘每3 萬年慢 1 秒，銫鐘每30 萬年慢 1秒，將來的光鐘每3 千萬年慢1 秒 (5) GPS 衛星型式之演進： 型式型式 發射年代發射年代 發送訊號發送訊號 L1 C/A P1 Block I 、II 、IIA 、IIR 1978-1997 L2 P2 L1 C/A P1 M1 Block IIR-M 2005 L2 L2C P2 M2 L1 C/A P1 M1 L2 L2C P2 M2 Block IIF 2009 L5 L1 L1C P1 M1 L2 L2C P2 M2 Block
17、 III 2014 L5 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页，共 21 页 - - - - - - - - - 08-7 8-2-2 2 地面監測控制站地面監測控制站地面監測控制站 (1) 監測站 (a) 地點：Colorado Springs、Hawaii、Ascension 、Diego Garcia 、Kwajalein任務：追蹤並接收衛星訊號、傳送資料至控制站 (b) 新增監測站： 2006年起，National Geospatial Agency 新增1
18、1 個監測站 (2) 控制站 (a) 地點：Colorado Springs空軍基地 (b) 任務：追蹤並接收衛星訊號、收集其他監測站之資料、 更新衛星時鐘、位置等衛星星曆參數、發送導航廣播訊息 8-2-3 3 接收接收接收儀儀(1) 接收 GPS衛星發送之訊號 (a) 訊號組成：由基本頻率10.23MHz 乘上簡單之倍數。 L1 ：基本頻率10.23MHz 154 L2 ：基本頻率10.23MHz 120 C/A：基本頻率10.23MHz 0.1 P1 、P2：基本頻率10.23MHz 1 L1 1575.42MHz C/A 1.023MHz P1 10.23MHz 導航訊息 L2 1227
19、.60MHz P2 10.23MHz 導航訊息 (b) 導航訊息：包括時間與電離層改正參數、衛星軌道參數、全部衛星名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 8 页，共 21 页 - - - - - - - - - 08-8 之概略資料及健康狀態 (2) 接收儀類型 (a) 導航型：精度為公尺等級，一般為手持式。 (b) 測量型：精度為公分等級，需整置於腳架上。 (3) 基本觀測量 (a) 虛擬距離（ Pseudo-range） 接收儀產生與衛星相同之電碼，並製造時間遲滯與其比對
20、，比對成功後即可得到衛星訊號發送到接收儀之時間差，因而得到虛擬距離觀測量 P=C t 。 觀測方程式：tropiondddTdtcPR+-?+=)(PR ：虛擬距離觀測值 ：接收儀到衛星之實際距離，222)()()(SSSZZYYXX-+-+-= （ XS、YS、ZS） ：衛星坐標， （X、Y、Z）：接收儀坐標 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 9 页，共 21 页 - - - - - - - - - 08-9 c ：電波傳送速度 dt ：衛星之錶差 dT：接收儀之錶差
21、 dion：電離層誤差 dtrop：對流層誤差 (b) 載波相位（ Carrier phase） 比對衛星訊號與接收儀產生之載波，可解出不足整數波長之值。 觀測方程式：tropionddNdTdtc+-?+-?+=)(：載波相位觀測值 ：接收儀到衛星之實際距離 c ：電波傳送速度 dt ：衛星之錶差 dT：接收儀之錶差 ：載波波長 N ：週波整數未定值 dion：電離層誤差 dtrop：對流層誤差 8- 3 3 坐標系統坐標系統坐標系統 8-3-1. 常用之三種坐標系統常用之三種坐標系統 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - -
22、- - 名师精心整理 - - - - - - - 第 10 页，共 21 页 - - - - - - - - - 08-10 (1) 大地坐標（ , , ） ，經緯度坐標。 (2) 地心直角坐標（ X,Y,Z） ，GPS使用。 (3) 平面投影坐標（ N,E,H） 、 （E,N,H）或（x,y,H ） ，TWD97使用。 8-3-2. GPS主要主要使用使用使用地心直角坐標地心直角坐標地心直角坐標（ （Geocentric coordinatesGeocentric coordinates） ）(1) 別名：三維地心坐標、卡氏坐標、 地心地固坐標（ ECEF, Earth Centered E
23、arth Fixed）。 組成：（X,Y,Z），三者皆為長度。 (2) 坐標系統之定義： (a) 原點在地心。 (b) Z軸方向在均北極。 (c) X軸方向在本初子午線與赤道之交點。 (d) Y軸方向定義為與X 軸、Z 軸垂直，組成右旋三維直角坐標系統。 (3) 適用場合： GPS ，容易計算空間距離。 (4) 地心直角坐標之正負值分佈與台灣地區之正負值 坐標坐標 正值分佈範圍正值分佈範圍 負值分佈範圍負值分佈範圍 台灣台灣 X 90E90W 90E180E、90W 180W - Y 0E180E 0W 180W + Z 北半球 南半球 + 8-3-3. 必要時轉換為其他兩必要時轉換為其他兩種
24、坐標系統種坐標系統種坐標系統， ，如 1-7 節所述節所述。 。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 11 页，共 21 页 - - - - - - - - - 08-11 8- 4 GPS定位模式定位模式 8-4-1 1 基本名詞基本名詞基本名詞 (1) GPS 定位邏輯 (a) 取得衛星到接收儀之空間距離 (b) 誤差修正，包括衛星、傳播過程、測站三類 (c) 取得衛星軌道資料 (d) 建立空間後方交會（空間交弧法）數學模式 (e) 利用四顆衛星解算接收儀之空間坐標和時
25、間 (2) 擇用效應（ Selective Availability） (a) 人為加入之誤差。 (b) GPS的優越定位能力讓美國憂慮，若敵對國家在戰場上也使用GPS ，將不利於美國的軍事行動。因此為了限制一般使用者取得較高精度的資訊 ，故意降低GPS發送訊息之精度，包括衛星時鐘與軌道資料。(c) 在 SA的刻意干擾下，一般使用者接收之訊號，所解算成果之誤差達100m （採 2，95% 信賴區間） 。 (d) 由於 GPS在民間的廣泛應用，促使美國國防部在2000 年 5 月 1 日關掉 SA 。 (3) 反愚（Anti-Spoofing） (a) 人為加入之誤差。 (b) 美國國防部為避免
26、被假信號所愚弄，將 P 電碼添加 W碼調製成P （Y）碼。 (c) 獲得授權之使用者可利用解碼裝置，還原成P電碼。 (d) 許多廠商聲稱可破解美國國防部之鎖碼，但其接收儀之P 碼資料卻令人懷疑，大部分之使用者還是只用C電碼。 (4) 全球 GNSS 服務（IGS, International GNSS Service） 由 IGS 機構利用全球各地監測站、衛星之相關訊息，綜合分析提供定位服務之資料。主要包括GPS衛星軌道、地球旋轉參數、監測站坐標與速度、衛星與監測站錶差、電離層電子含量等。 (5) 國際地球參考框架 （ITRF, International Terrestrial Refere
27、nce Frame） ITRF 為利用全球測站網之觀測資料成果推算所得之地心坐標系統，涵蓋全球超過200 站之坐標，台灣大地基準TWD97 之坐標系統也是架構在此ITRF 系統上。 (6) 廣播星曆（ Broadcast ） 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 12 页，共 21 页 - - - - - - - - - 08-12 (a) 由 GPS衛星所發出之資料，包含每一衛星軌道位置、時間等資訊。 (b) 廣播星曆包括在衛星訊號內，可立即取得，但精度較差。例如衛星位置
28、係給予軌道刻卜勒六參數，而非X、Y、Z，由廣播星曆所得到之衛星位置，精度約2 公尺。 (c) 廣播星曆多用在導航級GPS 。 導航資料檔 TEST3001.09n 由接收儀取得 2.10 NAVIGATION DATA G (GPS) RINEX VERSION / TYPE DAT2RINW 3.10 001 jhc2 03NOV09 22:43:22 PGM / RUN BY / DATE END OF HEADER 17 09 10 27 10 0 0.0 .968053936958D-04 .341060513165D-11 .000000000000D+00 .87000000000
29、0D+02 -.287812500000D+02 .451947396852D-08 -.620864862748D+00 -.160373747349D-05 .474364415277D-02 .104960054159D-04 .515374980927D+04 .208800000000D+06 .122934579849D-06 .210234651078D+01 .108033418655D-06 .959757813102D+00 .178687500000D+03 -.265022818409D+01 -.800069040373D-08 -.764317551180D-10
30、.100000000000D+01 .155500000000D+04 .000000000000D+00 .240000000000D+01 .000000000000D+00 -.102445483208D-07 .870000000000D+02 .205968000000D+06 .400000000000D+01 28 09 10 27 10 0 0.0 -.257287174463D-04 .227373675443D-12 .000000000000D+00 .410000000000D+02 -.580625000000D+02 .470305304389D-08 -.5127
31、55756507D-01 -.294670462608D-05 .152308690595D-01 .610016286373D-05 .515365463829D+04 .208800000000D+06 -.875443220139D-07 .106726382844D+01 .150874257088D-06 .967800170133D+00 .266468750000D+03 -.201388112911D+01 -.851035449042D-08 -.208937274505D-09 .100000000000D+01 .155500000000D+04 .00000000000
32、0D+00 .240000000000D+01 .000000000000D+00 -.102445483208D-07 .410000000000D+02 .205992000000D+06 .400000000000D+01 (7) 精密星曆（ Precise ephemeris） (a) 由 IGS 機構利用全球各地監測站、衛星之相關訊息，綜合而得到較精準之衛星資料。 (b) 精密星曆無法立即取得，需於衛星繼續運行一段時間後才能算出。精密星曆之快速星曆（ Rapid）在17 小時後求出，其軌道誤差小於5cm ，時間誤差為0.1ns ；精密星曆之最終星曆（ Final ）在13 天後求出，
33、其軌道誤差小於5cm ，時間誤差小於0.1ns 。 (c) 精密星曆多用在測量級GPS 。 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 13 页，共 21 页 - - - - - - - - - 08-13 精密星曆檔 igr15552.sp3 由IGS 網站下載 * 2009 10 27 9 45 0.00000000 PG01 15061.572192 2535.575261 21633.071658 -62.052875 18 9 14 107 PG02 4613.5432
34、18 18374.415866 18710.001598 185.130133 8 8 6 71 PG03 93.596363 -18224.384563 -19554.449618 466.278301 6 4 4 113 ： ： ： ： ： PG28 -12647.185870 14896.694784 -17395.666433 -25.725550 9 6 7 96 PG29 23351.097464 -2392.534421 12476.875794 69.428573 10 8 3 106 PG30 15065.773993 4590.565900 21008.584319 188
35、.256462 6 7 4 90 PG31 5088.341199 -14317.397360 21983.999731 -62.235767 6 7 5 129 PG32 -8616.113081 -20474.553430 15157.566191 169.874179 9 4 6 121 * 2009 10 27 10 0 0.00000000 PG01 15091.862639 5006.012200 21187.836908 -62.054480 18 8 14 62 PG02 2600.955345 17436.018490 19913.073194 185.133470 8 7
36、6 107 PG03 1874.601617 -19389.115982 -18247.741671 466.283744 5 4 4 129 ： ： ： ： ： PG28 -12775.579391 12724.333917 -18947.586601 -25.725852 9 6 7 100 PG29 22108.164087 -1455.439954 14706.698285 69.431542 10 8 2 95 PG30 15148.538498 7034.255660 20278.969113 188.260111 6 7 4 103 PG31 7263.563677 -13137
37、.887169 22122.850010 -62.235455 6 6 5 127 PG32 -8350.596461 -22002.151318 12977.181533 169.867497 9 5 6 121 * 2009 10 27 10 15 0.00000000 ： ： ： (8) 差分定位（ Differential） (a) 設置兩台接收儀於兩點上，藉由同步觀測相同之衛星，則將有共通性之觀測環境 （如衛星錶差、電離層傳播誤差等），所以可用來消除或降低誤差，稱為差分DGPS 。 (b) 差分定位之效率，隨著兩台接收儀之距離增加而降低，如果超過20公里則效果不彰。 (c) 差分定位
38、可大幅提高精度，但須有兩部（或兩部以上）之接收儀同步觀測。 (d) 原本GPS可直接求得未知點之X、Y、Z，在差分定位後，所取得的變成兩接收儀間的 X、Y、Z。 (e) 差分定位一般為後處理，但也可以在增加通訊設備後，將已知點之收訊資料傳送到未知點，而得到即時處理的效果。 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 14 页，共 21 页 - - - - - - - - - 08-14 觀測資料檔 TEST3001.09o 由接收儀取得 2.10 OBSERVATION DATA
39、 G (GPS) RINEX VERSION / TYPE DAT2RINW 3.10 001 jhc2 03NOV09 22:43:22 PGM / RUN BY / DATE gp3 TEST_gp3 OBSERVER / AGENCY 0220340242 Unknown! Nav 2.10 Sig 0.00 REC # / TYPE / VERS 12560610 4000ST L1 GEODETIC ANT # / TYPE - COMMENT Offset from BOTTOM OF ANTENNA to PHASE CENTER is 66.0 mm COMMENT - COM
40、MENT TEST3001 MARKER NAME -2983906.6304 4966521.6354 2657867.0228 APPROX POSITION XYZ 1.4208 0.0000 0.0000 ANTENNA: DELTA H/E/N * Above antenna height is from mark to BOTTOM OF ANTENNA. COMMENT 4 L1 C1 L2 P2 # / TYPES OF OBSERV 15.000 INTERVAL 2009 10 27 9 25 0.0000000 TIME OF FIRST OBS 2009 10 27 1
41、0 6 30.0000000 TIME OF LAST OBS END OF HEADER 09 10 27 9 25 0.0000000 0 4 2 13 17 28 -35893.02716 22638358.32806 -24834.34457 22638355.66447 -27656.55516 22574730.78106 -20069.18457 22574732.81347 7046.66817 20664235.03907 16.29759 20664234.93049 46197.20714 23696663.65604 0.00000 0.00000 09 10 27 9
42、 25 15.0000000 0 4 2 13 17 28 -63312.90606 22633140.67206 -46200.43047 22633137.53547 -48749.47706 22570717.23406 -36505.19547 22570718.03147 12067.24207 20665190.20307 3928.43449 20665190.18449 93261.75403 23705621.32803 0.00000 0.000008-4-2 GPS定位定位方式方式方式 GPS定位方式有多種，依照採用觀測量之差異，可分成測量級、導航級兩類。測量級採用載波相
43、位，導航級採用虛擬距離。此外還可利用差分技巧來提升定位精度，整理表列如下： 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 15 页，共 21 页 - - - - - - - - - 08-15 類別類別 觀測量觀測量 定位方式定位方式 定位精度定位精度 即時即時/ / 後處理後處理 價格價格 NT NT NT接收儀數量接收儀數量 標準單點定位 SPS Standard Positioning Service 1015 公尺 即時 小於 1 萬 單機 導航級 虛擬距離 Pseudo-
44、range 差分定位 DGPS Differential GPS 13 公尺 小於 1 萬 雙機 精密單點定位 PPP Precise Point Positioning 1020 公分 後處理 大於 10 萬 單機 靜態 Statics 12 公分 後處理 大於 10 萬 雙機 動態（OTF ） Kinematic （On To Fly ） 24 公分 後處理 大於 10 萬 雙機 即時動態 RTK Real-Time Kinematic 24 公分 即時 大於 10 萬 雙機，需通訊設備 測量級 載波相位 Carrier phase 虛擬基站 VRS/eGPS Virtual Refere
45、nce Station 24 公分 即時 大於 10 萬 單機，需通訊設備 8-4-3 標準單點定位標準單點定位（ （SPSSPS ）與精密單點定位精密單點定位（ （PPPPPP ）之差異之差異 單點定位以接收儀之空間座標與錶差為基本之未知數，採用空間距離的後方交會來解算。依照使用之模式可分為SPS與 PPP單點定位。 項次項次 標準單點定位標準單點定位（SPSSPS ）精密單點定位精密單點定位（PPPPPP ）1 使用廣播星曆 使用精密星曆 2 即時 後處理（因為要等精密星曆） 3 單頻接收儀 雙頻接收儀可消除dion電離層誤差註4 以數學模式推估dion、dtrop將 dtrop對流層誤差
46、視為未知數求解 5 使用虛擬距離 使用載波相位 6 未知數 X、Y、Z、dT 未知數 X、Y、Z、dT、N、 dtrop7 精度 1015 公尺 精度 1020 公分 註：電離層誤差是頻率之函數，可用組合雙頻載波相位來消除。 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 16 页，共 21 页 - - - - - - - - - 08-16 8-4-4 4 差分定位差分定位差分定位（ （DGPSDGPS，Differential GPSDifferential GPS） ）(1)
47、GPS衛星發送電波所經過之電離層、對流層，難有精確之資料來修正其影響，因此標準單點定位僅能達到十公尺等級之精度。 (2) 所謂差分定位DGPS ，就是以兩部接收儀整置於已知點（參考站）與未知點 （移動站），並且同時收訊 。即使參考站與移動站之間的距離有數公里，但與衛星至地面的距離兩萬多公里相比算是很小，因此可以假設兩站收得之衛星訊號有相同之大氣條件，也就是有相同之誤差。 (3) DGPS 通常指利用已知坐標的GPS基站，藉由無線電、廣播電台、GSM 、通訊衛星，送出某時刻該基站單點定位時的坐標和其已知坐標的修正量，使得在基站附近進行單點定位的接收儀獲得修正數據，以改善單點定位精度。 (4) 修
48、正數據包括兩類： (a) 點位坐標修正量： 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 17 页，共 21 页 - - - - - - - - - 08-17 傳送點位坐標修正量； 計算時直接修正坐標，較為簡易，但精度較差。 (b) 距離修正量： 傳送各衛星之距離修正量； 計算時需找到相同衛星，修正虛擬距離，計算較多，但精度較佳。8-4-5 靜態測量靜態測量（ （StaticsStatics ）(1) 在需要高精度的測量時，靜態測量是最佳的方法，能達到12 公分之精度。但需要較長
49、時間之觀測。 (2) 如同水準測量之觀測量為兩點間之高程差、電子測距儀之觀測量為兩點之距離， GPS的觀測量為兩點間之 X、Y、Z。 (3) 靜態測量就是將已知點和未知點組成網形，以GPS取得點與點間之 X、Y、Z，再根據已知點之坐標進行整體平差。 (4) 操作步驟： (a) 將一個 （或以上） 接收儀設在已知點上，該接收儀稱為基站接收儀。另一台（或以上）接收儀設在未知點上，稱為移動接收儀。 (b) 在首次施測時，同時在基站接收儀及移動接收儀進行收訊，至少四顆衛星且需持續觀測一個鐘頭以上。 (c) 將某些接收儀仍維持在原處，其餘之接收儀則移到其他新測點上，進行量測。 (d) 每次的持續量測時間
50、仍須一小時以上，如此重複將所需量測的測線逐一進行測量，直至所有測線觀測完畢。 (5) 如果受限於接收儀數量、觀測時間，不便施行完整之靜態測量網形觀測時，可將網形簡化，將一個接收儀設在已知點上，另一台接收儀依序設在各個未知點上，稱謂快速靜態測量。快速靜態測量之網形較不完整，多餘觀測數量較少，所以成果不如靜態測量。 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 18 页，共 21 页 - - - - - - - - - 08-18 8-4-6 動態測量動態測量（ （KinematicK