gps测量仪教学课件

测量仪教学课件GPS理论与实践的完美结合第一章基础概述GPS是什么？GPS称为GPS全全球定位系统（Global PositioningSystem），最初由美开维现费开这过国国防部发并护，已免向全球放使用一系统通精密的卫络时星网提供精确的位置、速度和间信息卫星星座颗卫卫组轨由24主用星和若干备用星成，分布在6个道平面全球覆盖时能够在地球上任何地点、任何间提供位置服务民用价值发展简史GPS1978年2000年颗卫导术卫标关闭选择首GPS星航技星I成功发射，志着GPS美国政府性可用性SA限制，民用GPS精开约系统建设的始度从100米提升至15米12341993年现代颗卫欧GPS系统达到初始运行能力IOC，24星星座完成多系统共存格局形成美国GPS、中国北斗、洲伽罗部署，系统全面运行利略、俄斯GLONASS并行发展术历军单过鲁断进GPS技的发展经了从用到民用，从一系统到多系统并存的演变程，目前正朝着更高精度、更强棒性的方向不步系统三大组成部分GPS空间段控制段用户段颗卫组卫监组络卫计终由24工作星成的星星座，分布在6由分布全球的地面控站成的网系统接收星信号并算位置的端设备轨轨约罗终个道平面上，道高度20,200公里，周约时•主控站位于美国科拉多州•各类GPS接收机和端设备期12小监测卫轨时误测•星道和钟差•手持式量仪、RTK设备颗卫带传导数载导•每星携高精度原子钟•上航据和校正信息•智能手机、车航等续卫时专测绘•持广播星位置和间信息•确保整个系统的正常运行•业与普通民用设备计约换•设寿命10年，定期更新替这协为时三大部分同工作，形成完整的GPS系统，共同用户提供精确的位置、速度和间信息服务卫星轨道分布GPS卫计轨时观测GPS星系统采用精心设的道分布方案，确保全球任何地点都能同到至少4颗卫星轨约•道高度20,200公里轨时•道周期11小58分轨倾•道角55度轨颗卫•道平面6个平面，每个平面4星这轨计围杂种道设能够提供全天候、全球范的服务覆盖，即使在复地形条件下也能保持较为测础好的可见性，精确量奠定基第二章测量原理GPS术数础深入了解GPS定位的核心技与学基定位原理三角测量法卫测过测颗卫来GPS定位的核心原理是基于星三角量法，通量接收机与多星之间的距离确定位置1单颗卫星卫为确定一个以星中心的球面，接收机位于此球面上2两颗卫星圆圆两个球面相交形成一个，接收机位于此上3三颗卫星三个球面相交形成两个点，其中一个通常在太空中可排除4四颗卫星颗卫时问题时误第四星用于解决间同步，修正接收机钟差过颗卫观测时维标时误通至少四星的，可以同解算出接收机的三坐X,Y,Z和接收机钟差现δt，从而实精确定位信号结构GPS载波信号伪随机码导航电文卫频线为调载进卫识卫时状态关GPS星发射的高无电波，作信息制在波上的二制序列，用于星包含星位置、钟校正、大气等传载别测键输的体和距离量信息频军码码轨数历卫计•L1段

1575.42MHz，民用和用•C/A民用，长1023比特，重复周•道参（星）星精确位置算频军时数卫误期1毫秒•L2段

1227.60MHz，主要用•钟校正参星原子钟差修正码军现卫频层数迟•P用，周期267天，精度更高•代GPS星增加了L5段•电离模型参大气延校正码码仅权卫状态状

1176.45MHz•Y加密的P，授用户可用•星健康系统工作况过获调这获卫传时进计GPS接收机通捕并解些信号，取星位置和信号播间，而算出自身的精确位置误差来源详解卫星轨道误差大气层延迟多路径效应接收机时钟误差卫预报过层对层时卫围内时时星实际位置与位置的偏差，GPS信号穿电离和流，星信号被周建筑物、水面等反接收机部钟与GPS系统间的围内传测误时卫通常在1-2米范受太阳风暴、播速度发生变化，造成距射后，接收机同接收到直接信号偏差星使用高精度原子钟，而导计层迟对层测频引力异常等因素影响，会致算差电离延可达10米，流和反射信号，造成距混淆在城接收机通常使用石英钟，存在率产迟约卫峡杂环为严过额卫观测来的接收机位置生偏差延

2.5米，且随星高度角变市谷和复境中尤重漂移，需要通外星校化正误差对定位精度的影响及改正方法差分GPS（DGPS）实时动态定位（RTK）卫星增强系统过误载观测级过静轨卫数通参考站改正差，大幅提高定位精度利用波相位提供厘米精度通地球止道星广播改正标时观测数欧•基准站建立在已知坐点上•基准站实发送原始据•美国WAAS、洲EGNOS计卫误数进时•算星信号差并广播改正•移动站行实解算•日本MSAS、中国BDSBAS数应围•流动站接收改正并用•固定解可达1-2厘米精度•覆盖范广，无需本地基准站将问题应•可精度提高到1-3米•需要解决整周模糊度•精度可达1-2米，适合航空等用过选择显测满应场通合适的改正方法，可以著提高GPS量的精度和可靠性，足不同用景的精度需求误差示意图多路径效应与大气延迟多路径效应大气延迟环导时过层对层时传导计在城市境中，GPS信号会被建筑物、水面等反射，致接收机同接GPS信号穿电离和流，播速度会发生变化，致算的距传径导测误产收到直接信号和反射信号由于反射信号播路更长，会致距离与实际距离生偏差进差，而影响定位精度迟大气延特点径应多路效特点层迟频关过频观测•电离延与率有，可通双消除环对层迟频关计•局部性强，受境影响大•流延与率无，需要模型估难预测卫卫•以模型化，不易•随星高度角变化，低仰角星影响更大过线计观测术轻节显•可通天设和技减•日变化和季变化明第三章测量仪组成与功能GPS测了解GPS量设备的硬件构成和功能特点接收机结构GPS天线模块信号处理器来卫转换为将卫进调码接收自星的微弱信号并电信号接收到的星信号行解、跟踪和解带线线计频频数•微天或螺旋天设•率下变和字采样内伪码关锁环•置低噪声放大器LNA•相和相位定路径导码•抑制多路信号的地平面•航电文解•精确的相位中心校准•通道管理和信号跟踪主控处理器显示与存储模块计显测结记录观测数算位置解算并管理系统功能示量果并原始据卫计键盘•星位置算•触摸屏或操作界面伪测内储扩•距量和定位解算•置存或SD卡展误数滤数传蓝•差修正和据波•据输接口USB/牙/WiFi标转换•坐和投影•电池管理系统这协获计数记录显现测些模块同工作，形成完整的GPS接收系统，从信号捕到位置算，再到据与示，实精确的位置量功能常见测量仪类型GPS手持式测量仪静态测量仪RTK实时动态测量仪轻带简单测测时级便易携，适合量工作高精度量设备，需架设在三脚架上实厘米精度，效率高轻时带级组•重量，便于野外长间携•精度可达毫米•由基准站和移动站成级时观测数时时获级•精度通常在亚米至米•需长间（30分钟至小）•实取厘米精度内续时数观测时•置电池航间长•后处理据，精度最高•间短，效率高数简测绘测监测数链传数•适合GIS据采集、易等工作•适合控制量、形变等•需据输改正对较简单稳测应•价格相低，操作•设备定性高，抗干扰能力强•适合工程放样、地形量等用测量仪的主要功能GPS定位与导航数据采集与存储时导记录测提供实位置信息和航指引量点位和属性信息维标线•三坐定位经纬度、高程•点、、面要素采集时计录编辑•实速度和方向算•属性信息入与导线规导观测数记录•航路划与引•原始据标转换数储•坐系与投影•大容量据存数据传输与共享数据处理与分析现数线传对数进实据的无输和共享采集的据行处理和分析蓝线传标计转换•牙/WiFi无输•坐算与络数传积积计•移动通信网据输•面和体算数储误评•云端据存与共享•差分析与精度估数数质•多种据格式支持•据量控制现测仅还数测代GPS量仪集成了多种功能，不提供精确定位，能完成据采集、处理和共享等全流程工作，大大提高了量工作的效率和精度第四章测量操作流程GPS测标术掌握GPS量的准作业流程与技要点设备准备与开机测对测关检问题GPS量前的准备工作量成功至重要，合理的设备查和设置可以避免外业中的各种1设备检查认储确电池电量充足，存空间足够，所有配件完整2天线安装将线稳对天固安装在三脚架或中杆上，确保水平3设备开机开检机后等待自完成，初始化系统4卫星搜索获数卫认质等待设备捕足够量的星，确信号量良好5参数设置标测数设置坐系统、投影方式、量模式等参专业提示外业测量步骤123选择测量点与测站布设静态测量操作方法RTK测量操作流程测观测础测时级测合理布设量点位，确保条件良好高精度基控制量的主要方式高效的实厘米精度量方法开树稳对•避高大建筑物和茂密林，减少信号•架设仪器确保固、中和整平•基准站架设在已知点或适宜位置挡记录线数链线络讯遮•天高度，精确到毫米•启动据，确保无电或网通正开压线为•避强电磁干扰源，如高、变电站常•设置采样间隔，通常15秒或30秒观测时线线等•移动站初始化，解算固定解•间根据基长度决定，短基30当线时连续观测监状态•控制点之间保持适距离和几何强度分钟，长基2小以上•保持，控解算测区围数记录数观测进检•根据范确定控制点量和分布•气象据，用于大气改正•每个点位至少两次，行核测过应严测规时记录测数环为数资外业量程中，格遵循量范，及量据和境信息，后期据处理提供完整的原始料数据采集与记录测量参数设置数据备份与传输数数根据任务需求设置合适的参确保据安全与后处理准备标数•坐系统WGS

84、CGCS2000等•原始据多重备份吕记录•投影方式高斯-克格、墨卡托等•野外手簿补充信息蓝数时传•高程基准正常高、大地高等•牙/WiFi据实输静态测储数•采样率量通常15-30秒•云存保障据安全为转换•截止高度角通常设10-15度•不同格式与兼容性数据质量控制观测时间安排数测时确保采集据的精度和可靠性合理安排量间提高效率监卫预报•PDOP值控，保持在3以下•星分布分析卫数颗静态测•星量不少于6•量最少30分钟监线观测时•SNR信噪比控，一般大于40dB•长基2小以上状态检观测•固定解查•RTK点位5-10秒观测检开卫时•重复与核•避星几何分布不佳段数测环节数质证测关键错则细节规据采集是GPS量的核心，良好的参设置和量控制是保量成果精度的务必遵循宁慢勿的原，确保每个都符合范要求数据处理与分析数据导入与格式转换基线解算与网平差将数导软进转换计线进外业据入处理件并行必要的算基向量并行网形平差导观测数线•入原始据RINEX格式•基分析与解算固定解/浮点解历载导产术•精密星下与入IGS品•整周模糊度固定技标导线质检•基准站坐入或解算•基量查与剔除数筛选计•据分段与处理•网形平差算与精度分析坐标转换与投影成果输出与报告生成将标转换为标终测编术报GPS大地坐工程或地方坐生成最量成果并制技告数数转换计•七参/四参算•控制点成果表生成吕换数•高斯-克格投影变•DXF/SHP等格式据输出转换计评报•高程拟合与算•精度定与分析告标应图绘•本地坐系建立与用•形制与可视化表达数测关键环节过数测为应据处理是GPS量的，通科学的据处理流程，可以最大限度地提高量成果的精度和可靠性，工程用提供准确的空间位置信息测量现场实操GPS测应专践验结图专测GPS量仪在实际工程中的用需要业技能与实经的合中展示了业量员进测场人在建设工地使用RTK GPS设备行量放样的景现场布设选择开阔场线测区地架设基准站，确保无电信号覆盖整个操作技巧对辅为误移动站中杆保持垂直，使用电子气泡助，减少人差数据验证时检状态状态进测实查解算，确保固定解下行量第五章测量常见问题与解决方案GPS测问题分析GPS量中的常见，提供有效的解决策略信号弱或丢失的原因天气因素1设备故障2遮挡物影响3遮挡物影响详解天气与环境因素设备相关问题导恶环传导问题各类障碍物是致GPS信号减弱或丢失的主要原劣天气和特殊境会影响信号播和接收接收设备本身的故障也可能致信号因传线损•强雷暴天气可能干扰信号输•天故障接收性能下降或坏峡应挡卫层导•高大建筑物城市谷效，遮星信号•极端电离活动太阳风暴会致信号衰减•电池电量不足影响接收机灵敏度连传断•电缆接不良信号输中树树层对区压线•茂密木冠信号的吸收和散射软当卫筛选数过严•强电磁干扰高、雷达站附近•件设置不星参设置挡区测时挡区卫轨计导区较•山体阻在山量，山体可能遮大•极地地星道设致极覆盖弱部分天空卫•隧道和地下空间完全无法接收星信号误差过大如何排查检查设备硬件排除设备硬件故障的可能性线连•天接是否牢固•设备电量是否充足线损伤•天是否有物理数线•据是否正常工作检查设备设置认数确设备参设置正确标•坐系统设置是否正确线•天高度是否输入准确卫•星截止高度角是否合理数当•据采样率是否适检查信号质量评卫估星信号的接收情况卫数•可见星量是否充足围•PDOP值是否在合理范标•信噪比是否达卫•星分布几何是否良好评估测量环境环对测分析境因素量的影响围挡•周是否有信号遮物•是否存在强电磁干扰源径应•多路效的可能性•天气条件是否适宜调整观测策略问题调测根据整量方法观测时•延长间换测•更站位置调数数•整据采集参虑测•考替代量方法问题针对测应终观习惯问题系统性的排查流程可以帮助快速定位源头，采取性措施改善量精度在实际工作中，始保持察和分析的，提高解决能力实践中常见操作误区测站布设不合理观测时间不足天线高度测量不准许测员为为缩观测时线测误应多量人了方便，在高大建筑物旁了提高工作效率，短间是常见天高度量差直接影响高程精度树导卫严误区静态测观测时专测或下架设仪器，致星信号重受量需要足够长的间才使用用尺量，精确到毫米，并在手簿应选择开阔场获结线详细记录测阻地，确保视野良好，可能得高精度果，短基至少30分中多次量取平均值可减少偶卫数线应时误见星量充足钟，长基不少于2小然差忽视PDOP值变化数据处理不规范许关趋势卫数环节规载历多操作者不注PDOP值的变化高PDOP值6表示星据处理缺乏范操作，如不下精密星、不剔除异常基导显应开时线计数当终应标几何分布不佳，会致定位精度著下降避PDOP值高的、平差算参设置不等，都会影响最成果精度建立进关键测数段行量准化的据处理流程这误区严规显测应断结验避免些常见，格遵循范操作，可以著提高GPS量的精度和可靠性在实际工作中，不总经，提高操作技能第六章测量仪的应用案例GPS测术领应探索GPS量技在各域的实际用工程测量中的应用GPS道路与桥梁施工放样术为现测地形测绘与地籍测量GPS-RTK技已成代道路与桥梁施工中不可或缺的量工具时级满术传测绘测绘•实厘米精度足工程放样要求GPS技革新了统方法，大幅提高效率•无需通视，工作效率比全站仪高3-5倍积数传现•快速采集大面地形据，效率是统方法的10倍以上•可直接在施工机械上安装接收机，实机控放样测标线•地籍量中精确确定土地界址点坐•适用于大型性工程的快速放样结现数•与GIS系统合，实据采集与分析一体化维数础•三地形模型构建的据基85%±1cm±2cm60%地震监测与环境监测形变监测应用地震研究应用气象水文监测连续观测结监测应监测关键术环监测领创应GPS系统在大型工程构中的用GPS在地震与研究中的作用GPS技在境域的新用坝监测级测监测测监测预报•大安全毫米形变探•地壳运动板块运动速率量•大气水汽含量提升天气精度层态监测载摆测区监测•高建筑动风荷下的动量•地震前兆研究域形变异常分析•海平面变化气候变化研究监测预质场测评测评•滑坡提前警可能的地灾害•震后形变量快速估地震影响•冰川移动速率量全球变暖影响估监测时结评断层积观测预时监测•桥梁健康实构安全估•活动性研究长期形变累•洪水警系统水位实创新应用现监测术为络过计术现远时监预为代GPS技已发展全自动化、网化、智能化系统，通物联网和云算技，实程实控和智能警，防灾减灾提供科学依据结语掌握测量仪，开启精准测绘新时代GPS理论学习测础识扎实掌握GPS原理与量基知实践操作过践通反复实提升设备操作技能问题诊断养问题培分析与解决能力创新应用术领应探索GPS技在新域的用可能测术断进术为测绘带来战为测绘员应GPS量技正不步，北斗系统的全面运行、多系统融合接收机的普及、低成本高精度技的发展，都行业新的机遇与挑作人，不断习识术论践结专为测绘领创学新知、掌握新技，在理与实的合中提升业能力，成域的新人才课内测为导测来严谨态专让们希望本程容能够帮助您全面理解GPS量原理与方法，您的实际工作提供有益指量精度源于的度与业的技能，我共同努力，追求卓越！。