gps测量与数据处理-大地测量(2016)

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1、1GPS测量与数据处理大地测量武汉大学王泽民zmwang@whu.edu.cn2空间部分地面监控部分用户部分GPS一、GPS测量原理回顾1、GPS系统及其构成拥有者：美国系统构成：空间部分、地面控制部分、用户部分作用：定位、测速、授（守）时信号：载波、测距码、导航电文GPS测量原理32、GPS定位原理距离交会GPS测量原理43、GPS观测值码伪距载波相位多普勒GPS测量原理54、GPS的误差源与卫星有关的：卫星钟差、卫星星历误差、相对论效应、SA与传播途径有关的：大气折射（电离层折射、对流层折射）、多路径效应、其他电磁波干扰

2、与接收设备有关的：天线相位中心偏移及变化、接收机钟差、接收机噪声其他GPS测量原理6单差双差三差5、GPS定位原理中的若干基本概念伪距测量载波相位测量整周计数、周跳、整周模糊度差分观测值零差（非差）、单差、双差、三差载波相位观测值的线性组合宽巷、窄巷、无电离层折射影响和无几何关系组合GPS测量原理76、GPS的定位模式根据运动状态动态定位、静态定位根据时效实时定位、事后定位根据定位模式绝对定位、相对定位、差分定位GPS测量原理87、导航定位方法及精度GPS测量原理9作业范围：全球地面覆盖，无须通视作业时间：实时，全天候成果精

3、度：精度高劳动强度：自动化程度高三维坐标：真三维坐标8、GPS的特点GPS测量原理105.1GPS测量的技术设计115.1.1GPS测量中的几个基本概念12观测时段和时段长度观测时段从测站上开始接收卫星信号起至停止接收卫星信号间的连续工作的时间段是GPS测量的基本单位时段长度观测时段所持续的时间13同步观测、基线向量和GPS基线向量网同步观测两台或两台以上的GPS接收机对同一组卫星信号进行的观测基线向量利用进行同步观测的接收机所采集的观测数据计算出的接收机间的三维坐标差与计算时所采用的卫星轨道数据同属一个系统GPS基线向量网

4、采用GPS技术布设的测量控制网，由GPS点和基线向量所构成14同步观测基线定义利用同一时段的多个同步观测站所采集的观测数据所计算出的若干基线向量一个时段中，同步观测基线的数量若在某时段共有n台接收机进行了同步观测，则共可得到n(n-1)/2条同步观测基线n=3n=2n=4n=515闭合环和环的闭合差闭合环由多条基线向量首尾相连所构成的图形n=5由5条基线向量所构成的闭合环16闭合环和环的闭合差环的闭合差闭合差：组成闭合环的基线向量按同一方向（顺时针或逆时针）的矢量和分量闭合差：组成闭合环的基线向量按同一方向（顺时针或逆时针）

5、矢量的各个分量的和全长闭合差：分量闭合差的平方和开方分量闭合差环的闭合差全长闭合差17同步观测环（同步环）和同步环检验同步观测环（同步环）三台或三台以上的GPS接收机进行同步观测所获得的基线向量（完全由同一观测时段的基线向量）所构成的闭合环第一时段第一时段第一时段第一时段第一时段第二时段同步环与非同步环18同步观测环（同步环）和同步环检验同步环检验定义：检验同步环的闭合差大小特性理论上：采用严密算法所得到的同步环，无论观测值中是否含有误差，其环闭合差必为零。（构成同步环的基线向量之间是线性相关的）实践中：如果算法不严密（目前

6、大多数的商用软件均属于此种情况），其环闭合差通常不为零，但通常很小结论：同步环闭合差很小，还不能说明基线解算结果一定能够满足精度要求19独立基线向量定义：线性无关的一组基线向量满足下面条件之一的为独立基线向量未构成同步闭合环的一组基线向量（例如：一条基线向量，未构成闭合环的一组同步观测基线）虽构成了闭合环，但并非所有基线都来自同一观测时段提示完全由同步观测基线所构成的闭合环之间是线性相关的，是一组非独立基线向量GPS网应由相互独立的基线向量构成20独立基线向量同步观测基线向量的最大线性无关组及选取方式21独立观测环（异步环）

7、和独立观测环检验独立观测环（异步环）定义：由相互函数独立（线性无关）的基线向量所构成的闭合环。（就是前面的非同步环）第一时段第一时段第一时段第一时段第一时段第二时段独立环与非独立环22独立观测环（异步环）和独立观测环检验独立观测环检验定义：检验独立观测环的闭合差大小特性：与同步环闭合差不同，即使采用严密算法，并且计算过程中未发生错误，独立观测环的闭合差通常也不为零，也不一定是个微小量结论：独立观测环闭合差的大小，可作为评定基线解算结果质量的有力指标235.1.2技术设计的依据24测量任务书或测量合同书内容点位要求分布、密度、

8、数量精度要求等级、点位误差、相邻点间距离误差进度要求提交成果的时间成果要求坐标参照系、是否需要高程成果、提交资料的内容255.1.3GPS网的精度和密度设计26各级GPS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mm275