gps测量原理及测量方法

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1、GPS测量原理及测量方法一、GPS的定义及历史1、定义　　全球定位系统GPS（GlobalPositionSystem）,是一种可以授时和测距的空间交会定点的导航系统,可向全球用户提供连续、实时、高精度的三维位置，三维速度和时间信息。2、GPS的产生与发展——由TRANSIT到GPS　　（1）1957年10月第一颗人造地球卫星上天，天基电子导航应运而生。`　　（2）美国1964年建成子午卫星导航定位系统(TRANSIT)。　　（3）美国从1973年开始筹建全球定位系统，1994年全部建成，投入使用。　　GPS的研制

2、最初主要用于军事目的。如为陆海空三军提供实时、全天候和全球性的导航服务，并用于情报收集、核爆监测、应急通讯和爆破定位等方面。随着GPS系统步入试验和实用阶段，其定位技术的高度自动化及所达到的高精度和巨大的潜力，引起了各国政府的普遍关注，同时引起了广大测量工作者的极大兴趣。特别是近几年来，GPS定位技术在应用基础的研究、新应用领域的开拓、软硬件的开发等方面都取得了迅速发展。二、GPS系统的组成　　1、空间卫星部分。由21颗工作卫星和3颗备用卫星。　　2、地面控制部分。其由1个主控站，5个监控站和3个注入站组成。　　3

3、、用户接收机部分。　　GPS接收机的基本类型分导航型和大地型。大地型接收机又分单频型（L1）和双频型（L1，L2）。GPS系统组成GPS空间卫星部分GPS地面控制部分 导航型GPS接收机大地型GPS接收机三、GPS定位方法分类　　GPS的定位方法，若按用户接收机天线在测量中所处的状态来分，可分为静态定位和动态定位；若按定位的结果来分，可分为绝对定位和相对定位。　　静态定位，即在定位过程中，接收机天线（观测站）的位置相对于周围地面点而言，处于静止状态；而动态定位则正好相反，即在定位过程中，接收机天线处于运动状态，定位

4、结果是连续变化的。　　绝对定位亦称单点定位，是利用GPS独立确定用户接收机天线（观测站）在WGS-84坐标系中的绝对位置。相对定位则是在WGS-84坐标系中确定收机天线（观测站）与某一地面参考点之间的相对位置，或两观测站之间相对位置的方法。　　各种定位方法还可有不同的组合，如静态绝对定位、静态相对定位、动态绝对定位、动态相对定位等。目前工程、测绘领域，应用最广泛的是静态相对定位和动态相对定位。　　按相对定位的数据解算，是否具有实时性，又可将其分为后处理定位和实时动态定位（RTK），其中，后处理定位又可分为静态（相对

5、）定位和动态（相对）定位。四、GPS定位原理　　1、绝对定位原理　　利用GPS进行绝对定位的基本原理为：以GPS卫星与用户接收机天线之间的几何距离观测量为基础，并根据卫星的瞬时坐标（XS,YS,ZS），以确定用户接收机天线所对应的点位，即观测站的位置。　　设接收机天线的相位中心坐标为（X,Y,Z），则有：　　　　　　卫星的瞬时坐标（XS,YS,ZS）可根据导航电文获得，所以式中只有X、Y、Z三个未知量，只要同时接收3颗GPS卫星，就能解出测站点坐标（X,Y,Z）。可以看出，GPS单点定位的实质就是空间距离的后方交会

6、。GPS绝对定位图　　2、相对定位原理　　GPS相对定位，亦称差分GPS定位，是目前GPS定位中精度最高的一种定位方法。其基本定位原理为：如图7-22所示，用两台GPS用户接收机分别安置在基线的两端，并同步观测相同的GPS卫星，以确定基线端点（测站点）在WGS-84坐标系中的相对位置或称基线向量。GPS相对定位图五、GPS的后处理定位方法　　目前在工程中，广泛应用的是相对定位模式。其后处理定位方法有：静态定位和动态定位。　　1、静态相对定位　　（1）方法　　将几台GPS接收机安置在基线端点上，保持固定不动，同步观测

7、4颗以上卫星。可观测数个时段，每时段观测十几分钟至1小时左右。最后将观测数据输入计算机，经软件解算得各点坐标。　　（2）用途　　是精度最高的作业模式。主要用于大地测量、控制测量、变形测量、工程测量。　　（3）精度　　可达到（2-5mm+1ppm）　　2、动态相对定位　　（1）方法　　先建立一个基准站，并在其上安置接收机连续观测可见卫星，另一台接收机在第1点静止观测数分钟后，在其他点依次观测数秒。最后将观测数据输入计算机，经软件解算得各点坐标。动态相对定位的作业范围一般不能超过15km。　　（2）用途　　适用于精度要

8、求不高的碎部测量。　　（3）精度　　可达到（10-20mm+1ppm）图一：静态相对定位模式　　　　图二：动态相对定位模式六、GPS实时动态定位（RTK）方法　　1、RTK工作原理及方法　　与动态相对定位方法相比，定位模式相同，仅要在基准站和流动站间增加一套数据链，实现各点坐标的实时计算、实时输出。RTK定位图　　2、RTK用途　　适用于精度要求不高的施工放