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1、GNSS测量,第一节 概述,什么是GNSS GNSS定位 GNSS误差源,GPS的发展简史,1991年，在海湾战争中，GPS首次大规模用于实战。 1995年7月17日，GPS达到FOC 完全运行能力（Full Operational Capability）。 1999年1月25日，美国副总统戈尔宣布，将斥资40亿美圆，进行GPS现代化。 1999年8月21/22日子夜，GPS发生GPS周结束翻转问题。 2000年1月1日，Y2K问题。 2000年5月1日，美国总统克林顿宣布，GPS停止实施SA。,GNSS(Global Navigation Satellite System)是全球导航卫星系统
2、的英文缩写，它是所有全球导航卫星系统及其增强系统的集合名词，是利用全球的所有导航卫星所建立的覆盖全球的全天侯无线电导航系统。,一、GNSS,GNSS GPS,?,军事 测绘 林业 农业 地质 电力 水利 交通 环保 气象 地震 石油 通讯 海洋 城建 科研院所 院校 医疗 消防 国土,GNSS的应用行业,应 用 实 例,绘制道路图,地面运输,农业,GNSS接收机 OEM板卡 Trimble （美国天宝） 天宝 Leica（瑞士莱卡） NovAtel Magellan( 美国麦哲伦） Ashtech TOPCON（日本拓普康） Javad,国外品牌,国内外GNSS产品,国内品牌,华测 南方 中海
3、达 易测（合众思壮）,光谱 中纬,博飞 苏光,GNSS 测绘产品制造商,美国天宝集团（兼并了德国蔡司、瑞典捷创力，日本尼康测量部 ） 海克斯康集团（加拿大诺瓦泰与瑞士徕卡） 日本东芝集团 （日本拓普康、索佳、美国加瓦特） 美国麦哲伦（兼并了美国阿士泰克和法国塞色尔） 上海华测导航技术有限公司 广州南方测绘仪器有限公司 广州中海达导航有限公司,功能多、用途广 测站间无需通视 定位精度高 观测时间短 提供三维坐标 操作简便 全天候作业,全球性，全天候，高精度，保密性,GNSS的特点,P = 正确位置,P,防电子欺骗技术(AS) 选择性服务政策(SA)* SA技术已经于2000年5月取消,理 论 上
4、 利 用 C/A 码 可 获 取 10 - 30m 的 定 位 精 度,GNSS构成,北斗卫星导航系统,2000年10月31日 ，中国在西昌卫星发射中心用“长征三号甲”运载火箭，成功将第一颗北斗导航试验卫星送入太空。,建成北斗卫星导航试验系统,一、系统建设,发展路线,北斗卫星导航系统按照三步走的总体规划分步实施： 第一步，1994年启动北斗卫星导航试验系统建设，2000年形成区域有源服务能力； 第二步，2004年启动北斗卫星导航系统建设，2012年形成区域无源服务能力； 第三步，2020年北斗卫星导航系统形成全球无源服务能力。,GNSS未来发展趋势,向多系统组合式导航方向发展 与惯性导航、无线
5、电导航技术相结合 向差分导航方向发展,世界四大卫星导航系统的竞争，说到底是人才的竞争。世界上卫星导航技术人才十分稀缺，顶尖人才更是宝贵的战略资源。,GNSS测量原理,杭州,北纬 30 25 53 东经 120 14 88,如何确定空间点的位置?,坐标！,应 用 实 例,1.1954年北京坐标系（BJ54旧） 2.1980年国家大地坐标系（GDZ80） 3.新1954年北京坐标系（BJ54新） 4.国家2000坐标系（CGCS2000）,我国的大地坐标系,中华人民共和国大地原点位于陕西省泾阳县永乐镇，是1980年国家大地坐标系起算点。,平面基准,大地原点,世界大地坐标系 WGS-84坐标系 原点
6、： 地球质心,GNSS所采用的坐标系。,坐标系统之间的转换,七参数法-需要三个点在两个坐标系中的坐标 四参数法-需要两个点在两个坐标系中的坐标,点校正,参数计算,GNSS测量的高程系统,国家高程基准（常用）： 1956黄海高程系统 水准原点高程为72.289m； 1985国家高程基准 水准原点高程为72.260m；,验潮室中国85黄海高程系统 示意图,国家水准原点位于青岛观象山高程不等于零,高 程 转 换,距 离 测 定 原 理,距 离 测 定 原 理,距 离 测 定 原 理,距离 = 传播时间 x 光速,距 离 测 定 原 理,我 们 必 定 在 以 R1 为 半 径 的 球 面 的 某 个
7、 点 上,R1,点 位 测 定 原 理,2 个 球 面 相 交 成 一 个 圆 弧 点 位 被 限 制 在 一 曲 线 上,R1,R2,点 位 测 定 原 理,3 个球面相交成一个点 3 个距离段可以确定纬度，经度，和高程 点 的 空 间 位 置 被 确 定,R1,R2,R3,点 位 测 定 原 理,x, y, z, t,GNSS的定位,空间距离后方交会,点 位 测 定,单 机 定 位 用 于 导 航，其 定 位 精 度 大 约 在 10 到 30m 左 右,GNSS误差源,48,GNSS 误差来源-多径,49,遮挡物,遮挡物,多经, 信号遮挡 (大楼, 山, 树叶等 ),GNSS 误差来源-
8、遮挡,50,GNSS 误差来源-干扰,51,多路径效应,削弱多路径效应的方法 1）选择合适的站址 天线安置尽量避开强反射物（如水面、山坡、高层建筑物等） 2）选择合适的GNSS接收机及天线 选用防多路径效应的天线（如扼流圈天线等） 改进接收机的软、硬件（如MET 60%、MEDLL 90%等） 3）适当延长观测时间 可视为一种周期性误差，其周期一般为数分钟至数十分钟。,GNSS 需要良好的对天通视接收天线的观测视野中不应该存在障碍物,GNSS 定位技术的缺点,跟上时代步伐 ，享受GNSS休闲测量,还不如这样测呢！ ！,找控制点？,第二节 GNSS静态测量,静态测量加密控制点,已知点A,已知点B
9、,控制点,加密点,GPS静态测量作业步骤,GPS控制网的技术设计 GPS控制网网形设计 踏勘选点，修改网形，设置点位标志 编制作业进度计划，进行星历预报 外业观测 概算和观测质量检核 正式计算，基线解算、网平差、坐标转换及高程拟合 成果报告的编制和资料验收,GNSS网的设计目标,质量 精度 观测值间相互符合的程度 观测值与已知值间符合的程度 可靠性 发现粗差的能力 抵御粗差的能力 效率 费用,网设计的优劣,质量,效率,费用,精度质量,61,我国GNSS测量规范所规定的网的等级,1. 控制网的应用范围 2. 分级布网 大城市可分3级,中小城市可分2级 3. GPS测量的精度标准 4. 坐标系统与
10、起算数据 椭球参数,中央子午线,纵横坐标加常数,投影面高程,起算点的坐标及其精度 5. GPS高程 6. 选点原则和点位标志,级别 a (mm) b 平均距离(km) AA 3 0.01 1000 A 5 0.1 300 B 8 1 70 C 10 5 1015 D 10 10 510 E 10 20 0.25,连测部分水准点(C、D、E级应按四等水准进行连测),GPS控制网的技术设计,各级测量基本技术要求规定,65,GNSS测量的等级及其用途,我国城市测量规程所规定的网的等级,66,各级GNSS测量的精度指标,相邻点间基线长度标准差,标准差，单位mm,固定误差，单位mm,比例误差，单位ppm,相邻点间的距离，单位mm,仪器的检测与选用,选择最佳观测时段,（1）各测站的观测员应按计划规定的时间作业，确保同步观测。 （2）确保接收机存储器有足够存储空间。 （3）开始观测后，正确输入高度角，天线高及天线高量取方式。 （4）观测过程中应注意查看测站信息、接收到的卫星数量、卫星 号等。 （5）同一观测时段中，接收机不得关闭或重启，不得改变采样率、截止高度角等参数；将每测段信息如实记录在GNSS测量手簿上。 每天进行外业观测后，建议当天进行各时段的基线处理，并根据规范对外业数据进行质量检核。,目前接收机的自动化程度较高，操作人员只需作好以下工作即可：,感谢你们的付出,为公路建设事业,