一 : 几种现代GPS测量方法和技术

几种现代GPS测量方法和技术随着科技的发展，GPS测量技术和方法也在不断的改进和更新，目前用得最多的GPS测量技术方法有如下几种：静态和快速静态定位，差分GPS，RTK，网络RTK技术等等，下面将逐一介绍：

1.静态与快速静态定位技术

所谓静态定位，就是在进行 GPS定位时，认为接收机的天线在整个观测进程中的位置是保持不变的。也就是说，在数据处理时，将接收机天线的位置作为1个不随时间的改变而改变的量。在测量中，静态定位一般用于高精度的测量定位，其具体观测模式是多台接收机在不同的观测站上进行静止同步观测，观察时间有几分钟、几小时到数十小时不等。

由于普通的静态定位技术需要的观测时间较长，影响了其在低等级控制测量（如三四等控制测量，I、II级导线等）中的竞争力，从而产生了快速静态定位技术。快速静态利用载波相位观测值本身的具有的毫米级或更好的精度，故只需1个或少数几个历元的观测值就可满足厘米级定位的需求。目前快速静态定位主要有下列2种方法。

⑴go and stop 法

该法是首先通过初始化来确定基准站和流动站间的双差整周模糊度。然后要求流动站在迁站过程中保持对卫星的连续跟踪。这样我们就利用在连续跟踪过程中整周模糊度保持固定不变的特性将其传递到待定点去。由于在待定点上无需重新确定整周模糊度，故有几个历元的载波相位观测值就可以在短基线上获得厘米级精度的相对定位结果。

⑵FARA法

该法在观测值非常多时，可以大大减少计算工作量。采用这种方法时所需的观测时间稍长，例如双频观测时5-10分钟，单频观测时10-20分钟。但迁站时无需开机，只需像普通静态定位那样组织观测就可以。

2、差分GPS与伪距差分原理

根据差分GPS基准站发送的信息方式差分GPS定位可分为：位置差分、伪距差分、相位平滑伪距差分、载波相位差分。它们都是由基准站发送改正数，由移动站接收并对其测量结果进行修正。以获得精确的定位结果。所不同的是，发送改正数的具体内容不一样。其差分定位精度也不同。下面伪距差分为例作以介绍：

伪距差分是目前最广泛采用的1种技术。几乎所有的商用差分GPS接收机均采用这种技术。在基准站上的接收机计算得它至可见卫星的距离，并将此计算出的距离与含有误差的测量值加以比较。然后将所有卫星的测距误差传输给用户，用户利用此测距误差来修正测量的伪距，再利用修正后的伪距求解出自身的位置，就可消去公共误差，提高定位精度。

基准站的GPS接收机测量出全部卫星的伪距ρⁱ和收集全部卫星的星历文件(A，e，ω，i，t等)。同时利用每—时刻计算的卫星地心坐标和基准站的已知地心坐标反求出每一时刻到基准站的估计距离Dⁱ：

Dⁱ=

式中上标i表示第i颗卫星，下同。

基准站GPS接收机测量的伪距ρⁱ，包括各种误差，与估计距离Dⁱ求差可以得到伪距的改正数。

同时可求出伪距改正数的变化率

基准站将 Δρⁱ和ρⁱ传送给移动站，移动站测量出的伪距再加上以上的改正数，便求得经过改正的伪距：

利用修正后的伪距 ，只要观测4颗以上的卫星即可按下式计算移动站的坐标。

式中，为钟差， 为接收机噪声。

这种差分的优点如下：

(1)由于计算的伪距改正数是直接在WGS一84坐标系上进行的，这就是说得到的是直接改正数，不用先变换为当地坐标，因此能达到很高的精度。

(2)这种改正数能提供ρⁱ和Δρⁱ，这使得在未得到改正数的空隙内，继续进行精密定位。这达到了RTCMSC一104所制定的标准。

(3)基准站能提供所有卫星的改正数，而用户可允许接收任意4颗卫星进行改正，不必担心两者是否完全相同。因此，用户可采用具有差分功能的简易接收机就可以。

3、RTK定位技术

RTK定位技术就是基于载波相位观测值的实时动态定位技术，它能够实时地提供测站点在指定坐标系中的三维定位结果，并达到厘米级精度。在RTK作业模式下，基准站通过数据链将其观测值和测站坐标信息一起传送给流动站。流动站不仅通过数据链接收来自基准站的数据，还要采集GPS观测数据，并在系统内组成差分观测值进行实时处理，同时给出厘米级定位结果，历时不到一秒钟。流动站可处于静止状态，也可处于运动状态；可在固定点上先进行初始化后再进入动态作业，也可在动态条件下直接开机，并在动态环境下完成周模糊度的搜索求解。在整周末知数解固定后，就可以进行每个历元的实时处理，只要能保持四颗以上卫星相位观测值的跟踪和必要的几何图形，则流动站可随时给出厘米级定位结果。RTK技术的关键在于数据处理技术和数据传输技术，RTK定位时要求基准站接收机实时地把观测数据(伪距观测值，相位观测值)及已知数据传输给流动站接收机，数据量比较大，一般都要求9600的波特率，但这在无线电上是不难实现的。

4.网络RTK技术

GPS的网络RTK也称基站RTK，它的出现将使1个地区的所有测绘工作成为1个有机的整体，结束了以前GPS作业单打独斗的局面。同时它将大大扩展RTK的作业范围。使GPS的应用更广泛．精度和可靠性将进1步提高，使从前许多GPS无法完成的任务成为可能。最重要的是．在具备了上述优点的同时，建立GPS网络成本得以极大的降低。网络RTK的基本原理是在1个较大的区城内能稀疏地、较均匀地布设多个基准站，构成1个基准站网，然后借鉴广域差分GPS和具有多个基准站的局域差分GPS中的基本原理和方法来设法消除或削弱各种系统误差的影响，获得高精度的定位结果。

网络RTK是由基淮站网、数据处理中心和数据通信线路组成的。基准站上应配备双频全波长GPS接收机。该接收机最好能同时提供精确的双频伪距观测值。基准站的站坐标应精确已知。其坐标可采用长时间GPS静态相对定位等方法来确定。此外，这些站还应配备数据通信设备及气象仪器等。基准站应按规定的采样率进行连续观测，并通过数据通信链实时将观测资料传送给数据处理中心。数据处理中心根据流动站送来的近似坐标(可据伪距法单点定位求得)判断出该站位于由哪3个基准站所组成的三角形内。然后根据这3个基准站的观测资料求出流动站处所受到的系统误差，并播发给流动用户来进行修正以获得精确的结果。有必要时可将上述过程迭代一次。基准站与数据处理中心间的数据通信可采用数字数据网DON或无线通信等方法进行。流动站和数据处理中心间的双向数据通信则可通过移动电活GSM、GPRS等方式进行。

其中VRS是网络RTK中1种很好的方法。当流动站离基准站较远时，由于两站间的误差相关性减小，残余的卫星星历误差、电离层延迟、对流层延迟等偏差对相对定位的影响增加，从而使常规RTK的定位精度降低。为解决这一问题．就必须增设一些基准站，以便用户能利用这些基准站所提供的信息采用一定的算法来消除或大幅削弱这些偏差项所造成的影响。VRS则是设法在流动站附近建立1个虚拟的基准站，并根据周围各基准站上的实际观测值算出该虚拟基准站上的虚拟观测值。由于虚拟站离流动站很近．一般仅相距数米至数十米。故动态用户只需采用常规RTK技术就能与虚拟基准站进行实时相对定位，从而获得较准确的定位结果。我国第1个实时型VRS当属于广东省深圳市。深圳VRS又叫为szcors，由五个永久基准站组成，基准站分布如下图所示。目前该网已投入与运行，市场反应良好。

二 : GPS测量技术

第十一章 GPS测量技术

本章要点 本章主要介绍全球定位系统(GPS)的构成及各部分的作用；定位原理和确定地面点位置的方法；定位观测值的构成，绝对定位和相对定位的方法；各种差分观测值的组成及使用条件；定位方式和定位模式；影响定位精度的因素；网的布设形式以及GPS技术的应用前景。[www.61k.com］

本章重要概念 GPS、主控站、监控站、注入站、伪距定位测量、载波相位测量、绝对定位、相对定位、静态定位、动态定位等。

第一节GPS概述

全球卫星定位系统(Global Positioning System)简称为GPS，它是利用人造卫星发射的无线电信号进行导航、定位的系统。该系统由美国国防部于1973年开始组织研制，历经20年，耗资200多亿美元，于1993年成功建成并投入使用。GPS的出现引起了测绘技术的一场革命，它可以高精度、全天候、快速测定地面点的三维坐标，使传统的测量理论与方法产生了深刻的变革，促进了测绘科学的现代化。

一、GPS的特点

CPS作为—种导航系统具有以下土要特点：

(1)全天候作业。GPS观测工作，可以在任何地点、任何时间连续进行，一般不受天气状况的影响。

(2)全球连续覆盖。由于GPS卫星的数目较多，其空间分布和运行周期经精心设计，可使地球上(包括水面和空中)任何地点在任何时候都能观测到至少4颗卫星。从而保证全天候连三维定位。

(3)定位精度高。利用GPS系统可以获得动态目标的高精度坐标、速度和时间信息，在较大空间尺度厂对静态日标可以获得10-6～10-7的相对定位精度。美国的试验表明，对于3000km以内的站点距离，GPS相对定位数据经过精细的处理可达到±5mm+10-8D的距离精度，±3mm左右的三维位置精度。随着技术水平的提高，定位精度还将进一步提高。

(4)静态定位观测效率高。根据精度要求不同，GPS静态观测时间从数分钟到数十天不等，从观测采集到数据处理基本都是自动完成。而使用传统的测绘仪器达到相同的精度则比较困难，往往需要儿倍乃至十几倍的观测时间并耗费大量的人力物力。

(5)应用广泛。GPS以其全天候、高精度、自动化、高效率等显著特点成功地应用于资源勘探、环境保护、农林牧渔、运载丁具导航和地壳运动监测等多个领域。凡是需要导航和定位的部门，都可以采用GPS。

第174页

二、GPS卫星的作用

GPS卫星的作用可概括成如下几点：

(1)向广大用户连续不断地发送导航定位信号(简称为GPS信号)，并用导航电文报告自己的现势位置以及其他在轨卫星的概略位置。

(2)越过注入站上空时，接受由地面注入站用S波段(10cm波段)发送到卫星的导航电文和其他有关信息，并通过GPS信号电路，适时地发送给广大用户。

(3)接收地面土控站通过注入站发送到卫星的调度命令。例如，适时地改正运行偏差，或者启用备用时钟等。

三、GPS系统的组成

GPS系统由空间星座、地面监控和用户设备三人部分组成，如图11-1—1所示。

gps测量 GPS测量技术

1，空间星座部分

(1)GPS卫星星座。（www.61k.com]设计为21颗卫星加3颗轨道备用卫星，实际已有27-28颗卫星在轨道运行，如图11-1-2所示。其星座参数为：

卫星高度：20 200km；

卫星轨道周期：11h58min；

卫星轨道面：6个，每个轨道至少4颗卫星；

轨道的倾角：55°，为轨道面与地球赤道面的夹角。

(2)GPS卫星可见性。地球上或近地空间任何时间至少可见4颗，一般可见6-8颗卫星，最多可见11颗卫星。

(3)GPS卫星信号。CPS卫星信号由两种调制波组成：—种调制波组合了卫星导航电文、L1载波和两种测距码(C／A码和P码)；另—种调制波组合了卫星导航电文、L2载波和一种测距码(P码)。卫星导航电文是用户用来导航与定位的基础数据，其内容包括：卫星星历、时间信息和时钟改正、电离层延时改正、卫星工作状态信息等。作为测量信号的载波是—种周期性的余弦波，根据波长不同，分为载波L1(波长为19cm)和载波L2(波长24cm)。C／A码用于粗略测距和捕获GPS卫星信号，故被称为粗码，C／A码的周期为1ms，一

第175页

gps测量 GPS测量技术

第十二章 摄影测量与遥感

本章要点 本章简要介绍了摄影测量的概念、特点、基本任务、分类、发展过程和摄影测量的成图方法、原理，摄影相片的基本处理方法以及航空摄影的基本知识，介绍了遥感技术的分类、构成、特点和应用。（www.61k.com)通过本章的学习可以初步了解摄影测量与一般测量的区别以及遥感技术在现代测量工作中的运用。

本章主要概念 航空摄影、相片比例尺、遥感、遥感技术等。

第一节 摄影测量概述

一、摄影测量概述

1．摄影测量的概念

摄影测量是通过影像研究被摄物体构像信息的获取、处理、提取和成果表达的一门信息科学。传统的摄影获取被摄物体的影像；单张和多张相片处理的理论、方法、设备和技术；以及将所测得的成果用图形、图像或数字表示。

2．摄影测量的特点

摄影测量的主要特点是对影像或相片进行量测和解译，无需接触被研究物体本身，因而很少受到各种条件(如人不能到达，人不能接触)限制。相片及其他各种类别影像均是客观物体或目标的真实反应，信息丰富、图像逼真，人们可以从中获取被研究物体的大量几何信息和物理信息。

3．摄影测量的任务

摄影测量的主要任务是测制各种比例尺地形图、建立地形数据库，并为各种地理信息系统和土地信息系统提供基础数据。因此，摄影测量在理论、方法和仪器设备方面的发展都受到地形测量、地形制图、数字测图、测量数据库和地理信息系统的影响。摄影测量作为影像信息获取、处理、加工和表达的一门学科，又受到影像传感器技术、航天技术、计算机技术的影响，并随着这些技术的发展而发展。

4．摄影测量的分类

摄影测量学按距离远近可分为航天摄影测量、航空摄影测量、地面摄影测量、近景摄影测量和显微摄影测量。按用途又分为地形摄影测量和非地形摄影测量。按技术处理手段又分为模拟法摄影测量、解析法摄影测量和数字摄影测量。

扩展：gps测量原理及应用pdf / gps测量技术分类 / gps测量技术简介

二、摄影测量的发展过程

摄影测量的发展可分为三个阶段。

第183页 测量是利用光学摄影机摄取被摄物体的形状、大小、位置、性质和相互关系的一门科学与技术。它包括的内容有：

1．模拟法摄影测量

1903年飞机发明后，航空摄影测量成为可能。第一次世界大战中，第一台摄影机的问世使航空摄影测量成为20世纪以后大面积测制地形图的最有效快速的方法。模拟摄影测量主要由立体测图仪进行。这些仪器均采

gps测量 GPS测量技术

用光学投影器、机械投影器或光学一机械投影器“模拟”摄影过程，用它们交会被摄物体的空间位置。［www.61k.com]模拟法摄影测量在我国?直延伸进行到20世纪70年代。

2．解析法摄影测量

20世纪30年代，美国开始研究解析法空间前方交会、后方交会和双点交会等方法。20世纪70年代由于解析立体测图仪与模拟测图仪的主要区别在于：前者使用数字投影方式；后者使用的是模拟物理投影方式。仪器设计和结构也不同：前者是由计算机控制的坐标量测系统；后者是使用纯光学、机械型的模拟测图装置。解析测图仪中引入了半自动化的机助作业，免除了定向时的一些繁琐过程和测图过程中的许多手工作业，输出成果可以形成数字产品。

解析摄影测量的发展，使得地形摄影测量与非地形摄影测量的应用不再受模拟测图仪的一些限制，它可以利用摄影仪器对各种目标进行各种方式摄影，用来研究和监测目标的外形、几何位置和动态目标的轨道测量等。

3．数字摄影测量

数字摄影测量是解析法摄影测量进一步发展的结果。它的发展起源于摄影测量自动化的实践，即利用相关技术，实现自动化测图。1950年，美国研制了第一台自动化摄影测量测图仪。其原理是将相片上的灰度变化转化成电信号，利用电子技术实现自动化。20世纪60年代初，美国研制了DAMMS全数字摄影测量系统。该系统将灰度转化成电信号再转变成数字信号(即数字影像)，然后由电子计算机来实现摄影测量自动化。

数字摄影测量与模拟法摄影测量、解析法摄影测量的主要区别在于：它处理的原始信息不仅可以是相片，更主要的是数字影像(如法国的遥感卫星SPOT影像)或数字化影像；它最终是以计算机视觉代替人眼的立体观测，因而它使用的设备仅仅是计算机和相应的外围设备。另一区别是数字摄影测量产品的形式是数字的或可视化的产品，而传统的产品只是该数字产品的模拟输出。

第二节 航空摄影的基本知识

航空摄影是利用飞机、人造地球卫星装载专门摄影机，对地面进行摄影，获得相片或数字影像。用所获得

一、航空摄影的基本要求

1．航空摄影相片比例尺的选择

航空摄影相片比例尺的选取一般考虑仪器设备、成图方法、成图精度、地形特点以及经济性和摄影资料的町用性等因素。航摄比例尺分为大、中、小3种。在考虑以上各因素基础上，尽可能选用较小的比例尺。一般可将航摄相片放大4-6倍来测绘地形图。

第184页

电子计算机的发明和计算技术的发展，解析法摄影测量得到了迅速发展，这一时期主要产品是“解析立体测图仪”。地面的相片进行地图制图，称为航空摄影测量。航空摄影测量是全国范围内测绘中、小比例尺地形图的主要方法。

gps测量 GPS测量技术

第五篇 工程测量基础

第十三章 施工测量的基本知识

本章要点 本章主要介绍了施工测量的概念、任务、原则和特点，测设的基本工作，点的平面位置的测设方法，曲线测设，竣工测量及竣工图的编绘等内容。(www.61k.com)重点内容为：已知水平角的测设；已知水平距离的测设；已知高程的测设和点的平面位置的测设方法。

本章主要概念 施工测量、水平距离测设、水平角测设、高程测设、坡度、匾曲线、曲线主点、曲线参数、曲线要素和缓和曲线等。

第一节 施工测量概述

一、施工测量的任务和原则

一般的大中型土木工程在开工建设之前，都要在地形图上进行设计，所设计的内容经过讨论、修改、审核通过以后就可在施工场地进行放样，只有通过准确地放样才能开展施工。

上程建设在施丁阶段所进行的各种测量工作，称为施工测量。施工测量的基本任务是用测量仪器、根据测量的基本原理和方法，把图纸上设计的建(构)筑物的平面位置和高程，按照设计要求，以一定的精度测设到地面上，标上相应标志作为施工的依据；并在施工过程中进行一系列的测量工作，以衔接和指导各工序间的施工，保证工程按设计要求进行施工建设。

施上现场有各种建(构)筑物，且—般分布较广，往往又不是同时开工兴建。为了保证各个建(构)筑物的平面位置和高程都符合设计要求，互相连成统一的整体，施工测量和地形图测绘一样，要遵循“从整体到局部，先控制后细部”的原则，任何施工测量工作都要先在施工场地上布设统一的平面控制网，然后再以此为基础测设各个建(构)筑物的位置。

除应遵循上述原则外，施工测量中的检校工作也很重要，必须采取各种不同的方法随时对外业和内业工作进行检校，以保证施工质量。

二、施工测量的内容

施工测量贯穿于整个施工过程中，内容包括：施工控制网的建立；在施工过程中，随时给出建(构)筑物的施工方向、高程和平面位置；检查建(构)筑物的施下是否符合要求，并随时给予纠正和修改；在建筑设备和工业设备安装阶段还要根据工艺和设计要求给出安装的空间位置和方向；工程竣工后，为了便于管理、维修和扩建而进行的竣丁测量。由此可见，施工测量自始

第194页

至终贯穿于施工的全过程。

三、施工测量的特点

与地形测图相比，施工测量具有下列特点：

(1)地形测图是将地面上的地物、地貌测绘到图纸上，即从地表到图纸；而施工测量是将图纸上设计的建(构)

gps测量 GPS测量技术

筑物测设到相应的地面上，是从图纸到地表。（www.61k.com]

(2)地形图的精度与比例尺大小打关，比例尺越大，测图的精度越高；而施工测量的精度取决于工程建设的性质，即取决于建(构)筑物的大小、所用材料、用途及建(构)筑物的定位精度。总之，放样的精度应根据设计要求来确定，精度要求过高，将导致人力、财力、物力及时间浪费，过低的测设精度则会影响施工质量，不符合要求，造成返工浪赞，甚至导致工程事故。

扩展：gps测量原理及应用pdf / gps测量技术分类 / gps测量技术简介

(3)施工测量贯穿于施工的全过程，工作量大，作业频繁，上作过程中任何一点差错，都将影响施工的进度和质量，所以施工测量人员必须具有高度的责任心。

(4)施千现场上种多，有大量上方填挖，地面变化大，又有各种施工机械振动影响．地面、地下和高空三方面同时作业，环境复杂，对测量工作影响较大。要求各种测量标志必须埋设稳固，且进行妥善保护，经常检查，若有损坏应及时恢复。

四、施工测量的工作要求

1．紧密结合施工进程

测量是施工的先导，为配合施工的需要，测量技术人员必须做到：

(1)熟悉设计图纸，清楚相关设计思路。

(2)检查图纸，核实图纸的有关数据，做好施工测量的数据准备。

(3)了解施上工作计划和安排，协调测量与施工的关系，熟悉施工工艺。

2．熟悉现场实际

测量人员熟悉现场实际是搞好施下测量的基本条件，要做到这一点就必须：

(1)核查或检测施工控制点，以确保点位准确可靠。

(2)了解工地范围的地形、地物状况。

(3)掌握施工进展情况；避免施千对测量的可能影响，及时准确完成施了测量工作。

(4)熟悉施工环境。

3．加强测量标志的管理和保护，注意受损测量标志的恢复

测量标志，包括控制点和放样点。其中控制点是施工测量的基础，放样点是施工的依据。由于施工的复杂性和多样性，往往有可能造成测量标志受损或丢失。因此测量过程中必须加强测量标志的管理、保护并及时恢复受损测量标志。

第二节 测设的基本工作

如前所述，测设上作就是把图上规划设计的建(构)筑物，按照设计的位置、大小在实地测设出来，即所谓施工放样(放线)。实质上就是将图纸上设计的建(构)筑物的特征点测设到地面上去。而点的位置是由于面位置及其高程所确定的，测设点的下面位置通常是通过测设水平距离和测设水下角米确定的。因此，水平距离测设、水平角测设和点的高程测设工作称为测设的基本工作。

第195

gps测量 GPS测量技术

第六篇 测量实践篇

第十七章 常规测量仪器检校

本章重点 本章主要介绍了常规测量仪器的检验目的、检验方法和校正方法。(www.61k.com）在测量工作中一般对测量数据的精度要求是非常严格的，所以在进行测量工作之前对测量仪器的检校是一项必不可少的工作。这里我们仅介绍常规测量中的DS3型微倾水准仪和DJ6型光学经纬仪的检验与校正。

第一节 微倾式水准仪的检验与校正

水准仪的主要轴线有：照准部水准管轴LL，望远镜视准轴CC，圆水准器轴L?L?，仪器竖轴W。根据水准

(1)水准管轴应平行于视准轴(LL∥CC)。

(2)圆水准器轴应平行于仪器竖轴(L?L?∥W)。

(3)十字丝的中丝(横丝)应垂直于仪器竖轴。

其中(1)为主要条件，(1)、(3)两个为次要条件。这些条件在仪器出厂时已经过检验与校正。但由于仪器长期使用以及在搬运过程中可能出现的振动和碰撞等原因，使各轴线之间的关系发生变化，若不及时检验校正， 仪器检校的原则是：各项检校项目顺序应遵循前面的检校项目不受后面检校项目的影响。

仪器检校的注意事项：

(1)仪器的检校下作是一项难度较大的细致工作，经严格检验确认需校正时才可进行校正。

(2)检验与校正的顺序严格按上述步骤进行，不能颠倒。

(3)校正时各校正螺钉应先松后紧，松紧适度，校正结束时，各螺钉应处于稍紧状态。

(4)需用校正针时，校正针的粗细应与校正螺钉孔经相适应，否则，会损坏校正螺钉孔径。

一、圆水准器的检验与校正

1．检验目的

保证圆水准器轴L?L?，平行于仪器竖轴W。

第263页 测量的原理，水准仪必须提供一条水平视线，这是水准仪构造的—个极为重要的条件，为此水准仪各轴线应满足： 将会影响测量成果的质量。所以，在进行正式水准测量工作之前，应首先对水准仪进行严格的检验和认真的校正。

gps测量 GPS测量技术

3．校正方法

首先稍松位于圆水准器下面中间部位的固紧螺钉，然后用拨针调整其周围的三个校正螺钉，使气泡向居中位置移动偏离量的一半，如图17-1-1c)所示。［www.61k.com)此时，圆水准器轴与竖轴平行。然后再用脚螺旋整平，使圆水准器气泡居中，竖轴w就与圆水准器轴L?L?同时处于竖直位置，如图17-1-1d)所示。校正工作一般需反复进行，直至仪器旋转到任何位置时圆水准器气泡均居中为止。校正时应按先松后紧的原则，即要旋紧一校正螺钉，必先略松其对应的螺钉，防止旋紧时导致螺钉滑丝或断裂。其次，校正完毕，应拧紧各校正螺钉，使校正好的圆水准器固定不动。

二、十字丝的检验与校正

1．检验目的

保证十字丝横丝垂直于仪器竖轴W。

2．检验方法

首先安置好仪器，用十字丝横丝对准一个明显的点状目标M，如图17-1-2a)所示。然后固定制动螺旋，否则，如图17-1-2c)和d)所示，则需要校正。

3．校正方法 转动水平微动螺旋。如果目标点M沿横丝移动，如图17-1-2b)所示，则说明横丝垂直于竖轴W，不需要校正。

gps测量 GPS测量技术

校正方法因十字丝分划板装置的形式不同而异。(www.61k.com］多数仪器可直接用螺丝刀松开分划板的固定螺钉，转动分划板，改正偏离量的一半，即满足条什。此项条件校正也需要反复进行，最后

第264页

扩展：gps测量原理及应用pdf / gps测量技术分类 / gps测量技术简介

三 : gps测量技术论文

GPS测量利用导航卫星进行测时和测距，以构成全球定位系统。我们整理了gps测量技术论文，有兴趣的亲可以来阅读一下!

gps测量技术论文篇一

GPS测量原理探讨

摘要：本文主要介绍了GPS的组成，并概述了GPS的基本工作原理。

（www.61k.com。

关键词：GPS;坐标系统;原理;误差

中图分类号：TU6 文献标识码：A

1 GPS简介

GPS是英文Navigation Satellite Timing and Ranging/Global Positioning System的字头缩写词NAVSTAR/GPS的简称，它的含义是利用导航卫星进行测时和测距，以构成全球定位系统。它具有全球性、全能性(陆地、海洋、航空与航天)、全天候性优势的导航定位、定时、测速系统。

2 GPS的组成

1973年12月，美国国防部正式批准陆海军三军共同研制导航全球定位系统-全球定位系统(GPS)。1994年进入完全运行状态;整套GPS定位系统由三个部分组成的，即由GPS卫星组成的空中部分、由若干地面站组成的地面监控系统、以接收机为主体的用户设备。三者有各自独立的功能和作用，但又是有机地配合而缺一不可的整体系统。

2.1 空间卫星部分

GPS的空间部分由24颗GPS工作卫星所组成，这些GPS工作卫星共同组成了GPS卫星星座，其中21颗为用于导航的卫星，3颗为活动备用卫星。这24颗卫星分布在6个倾角为550，高度约为20200公里的高空轨道上绕地球运行。卫星的运行周期约为12恒星时。完整的工作卫星星座保证在全球各地可以随时观测到4-8颗高度角为150以上的卫星，若高度在50则可达到12颗卫星。每颗GPS工作卫星都发出用于导航定位的信号。GPS用户正是利用这些信号来进行工作。

2.2 地面监控部分

GPS的控制部分由分布在全球若干个跟踪站所组成的监控系统构成，根据其作用不同，这些跟踪站又被分为主控站、监控站和注入站。

2.2.1 主控站的作用：主控站拥有大型电子计算机，用作为主体的数据采集、计算、传输、诊断、编辑等工作。

2.2.2 监控站的作用：监控站的主要任务是对每颗卫星进行观测，并向主控站提供观测数据。每个监控站配有GPS接收机，对每颗卫星长年连续不断地进行观测，每6秒进行一次伪距测量和积分多普勒观测，采集气象要素等数据。监测站是一种无人值守的数据采集中心，受主控站的控制，定时将观测数据送往主控站。

2.2.3 注入站的作用：主控站将编辑的卫星电文传送到位于三大洋的三个注入站，定时将这些信息注入各个卫星，然后由GPS发送给广大用户。

2.3 用户接收部分

GPS用户部分由GPS接收机(移动站、基准站等)、数据处理软件及相应用户设备。

3 GPS信号

GPS导航定位系统属于无线电导航定位系统，用户只需通过接收设备接收卫星播的信号就能测定卫星信号传播时间延迟或相位的延迟，解算出接收机与GPS卫星间的距离(称为伪距)，确定接收机位置。

GPS卫星发射两种频率的载波信号――伪随机码，即频率为1575.42MHz的L1载波和频率为1227.60HMz的L2载波，它们的频率分别是基本频率10.23HMz的154倍和120倍，它们的波长分别为19.03cm和24.42cm。在L1和L2上又分别调制着多种信号，这些信号主要有：C/A码又被称为粗捕获码、P码又被称为精码、P码与W码进行模二相加生成保密的Y码。

4 GPS误差

利用GPS定位时，GPS卫星播发的信号受各种因素影响，使得测量结果产生误差，精度下降。影响GPS定位精度的因素可分为下列几个方面：

4.1 与GPS卫星有关的因素：SA政策、卫星星历误差、卫星星历、卫星钟差、地球自转的影响、发射天线相位中心偏差。

4.2与信号传播途径有关的误差：电离层延迟、对流层延迟、多路径效应。

4.3仪器本身的误差：接收机钟差、接收机天线相位中心偏差、接收机软件和硬件造成的误差。

4.4其他方面的影响：GPS控制部分人为或计算机造成的影响、数据处理软件的影响。

5坐标系统

5.1坐标系的分类

所谓坐标系指的是描述空间位置的表达形式，即采用什么方法来表示空间位置。在测量中，常用的坐标系有以下几种：空间直角坐标系、空间大地坐标系、平面直角坐标系。

5.2 GPS测量中常用的坐标系统：WGS-84坐标系、1954年北京坐标系、1980年西安大地坐标系。

6 GPS卫星定位基本原理

测量学中有测距交会确定点位的方法。与其相似，无线电导航定位系统、卫星激光测距定位系统，其定位原理也是利用测距交会的原理确定点位。

将无线点信号发射台从地面点搬到卫星上，组成一个卫星导航定位系统，应用无线电测距交会的原理，便可由3个以上地面已知点(控制点)交会出卫星的位置，反之利用三个以上卫星的已知空间位置又可交会出地面未知点(用户接收机)的位置。这便是GPS卫星定位的基本原理。

在GPS定位中，GPS卫星是高速运动的卫星，其坐标值随时间在快速变化着。需要实时的GPS卫星信号测量出测站至卫星之间的距离，实时的卫星的导航电文解算出卫星的坐标值，并进行测站点的定位。依据测距的原理，其定位原理与方法主要有位距法定位，载波相位测量定位以及差分GPS定位等。对于待定点来说，根据其运动状态可以将GPS定位分为静态定位和动态定位。静态定位指的对于固定不动的待定点，将GPS接收机安置于其上，观测数分钟乃至更长的时间，以确定该点的三维坐标，又叫绝对定位。若以两台GPS接收机分别置于两个固定不变的待定点上，则通过一定时间的观测，可以确定两个待定点之间的相对位置，又叫相对定位。而动态定位则至少有一台接收机处于运动状态，测定的是各观测时刻(观测历元)运动中的接收机的点位。

7差分原理

差分技术很早就被人们所应用。比如相对定位中，在一个测站上对两个观测目标进行观测，将观测值求差;过在两个测站上对用一个目标进行观测，将观测值求差;或在一个测站上对一个目标进行两次观测求差。其目的是消除公共误差，提高定位精度。利用求差后的观测值解算两观测站之间的基线向量，这种差分技术已经用于静态相对定位。

GPS定位中，存在着三部分误差：一是多台接收机公有的误差，如：卫星时钟差，星历误差;二是传播延迟误差，如：电离层误差、对流层误差;三是接收机固有的误差，如：内部噪省、通道延迟、多路径效应。采用差分定位，可以完全消除第一部分误差，可大部分消除第二部分误差(视基准站至流动站的距离)。

8 GPS系统应用

8.1导航：GPS能以较好精度瞬时定出接收机所在位置的三维坐标，实现实时导航，因而GPS可用于海船、舰艇、飞机、导弹、出租车、交通车辆定位、110、120、119等。

8.2授时。

8.3高精度、高效率的地面测量。

8.4气象研究。

结束语

GPS全球定位系统(Global Positioning System)在公路工程测量中不受环境和距离限制，非常适合于地形条件困难地区、局部重点工程地区等的应用，大大提高工作及成果质量。在最近的两年得到了迅速推广，这主要依赖于GPS系统可以向全球任何用户全天候地连续提供高精度的三维坐标、三维速度和时间信息等技术参数。

gps测量技术论文篇二

GPS测量的误差分析

【摘要】GPS具有测量时间短、精度高、全球、全天候等诸多优点，在社会各个领域都得到了广泛的应用。但是由于各种各样的因素，导致GPS系统在测量过程中有一定程度上的不稳定，从而导致了各种误差。本文分析了GPS定位系统的组成部分，对其误差来源做出了分析，并对相应的精度控制技术进行了简单介绍。

【关键字】GPS测量 测量误差 精度控制技术

中图分类号：O433文献标识码： A

全球定位系统(GPS)因为测量时间短、测量精度高、观测站之间无需通视，可提供三维坐标，测量过程具有全球性、全天候性、连续性和实时性等优点，在全球范围内的各个领域都得到了广泛的运用。任何先进技术都不可避免的有些不尽人意或者有待改善的不足，GPS也不例外，具体表现在实际测量过程中有一定程度上的不稳定，经常由于一种或者几种因素导致测量结果出现误差。为了改进GPS的上述缺点，本文对GPS测量中的误差以及误差精度控制技术进行分析。

一、GPS定位系统的组成部分

GPS定位系统是基于全球24颗定位人造卫星，向全球各个地方全天候地提供三维位置、三维速度信息的一种无线电导航定位系统。它由空间卫星群、地面控制系统以及用户装置部分组成，民用的定位精度可达10米内。

1.空间卫星群

GPS的空间卫星群由24颗卫星(21颗工作卫星;3颗备用卫星)组成，卫星分布在六个距地表20200 km的特定轨道上，每个轨道上有4颗卫星，各轨道面之间的交角60°，轨道倾角55°，卫星轨道运行的周期11 h 58 min，卫星的分部保证了在全球任何地点、时间、地平线能够至少接收到4颗卫星的信号。

2.地面控制系统

地面控制系统由由3个注入站、1个主控站、5个监测站所组成的。注入站把主控站计算出的信息全部注进到卫星里;主控站通过观测GPS卫星的运行数据，对卫星钟进行及时的参数修正，计算卫星星历，然后再将计算结果利用注入站传送到卫星当中;监控站则是接收卫星所发出的信号，对卫星工作情况进行监测。

3. 用户装置部分

GPS用户部分即GPS信号接收机，由天线单元和接收单元两部分组成。其作用就是收取卫星所发出的信号，然后通过这些接收到的信号计算出用户所在地理位置的经纬度、高度、速度、时间等信息。随着科技的不断发展，GPS的用户部分逐渐小型化，便于野外观测使用。

二、GPS的测量误差与精度控制技术

误差按性质可分为系统误差与偶然误差两类。这两类误差中，系统误差对测量结果的影响要远比偶然误差大的多，系统误差是 GPS 测量的主要误差来源，而且系统误差存在一定的规律性，所以可以采用一定的方法和措施来消除此项误差。从 GPS 测量误差的来源可分：卫星部分、信号传播部分、信号接收部分和其他影响部分四个部分。

2.1 卫星部分

卫星部分误差主要有卫星星历误差、卫星钟误差及相对论效应，卫星部分误差对距离测量的影响约为 1.5~15 米。卫星星历误差是卫星在空间的位置与实际位置之差，卫星星历的数据来源有广播星历和实测星历，广播星历由于 SA 政策，广大用户很难从系统的改善中获得应有的精度，而实测星历对导航和动态定位无任何意义，对静态定位有重要意义。卫星钟的钟差包括由钟差、频偏、频漂、钟的随机误差，在 GPS 测量中，无论是码相位观测或载波相位观测，都要求卫星钟和接收机钟保持严格同步。

由于GPS 卫星轨道的预测工作主要是通过 GPS 跟踪网来实施的。其中对数据影响最大的是坐标误差，较为严重的情况下，坐标误差是其他误差十倍之多。因此要特别注重跟踪站地心坐标的精度，要求要优于 0.1m，当对基站松弛轨道进行加权时，要求其坐标值要优于 5m。只要能够将跟踪基站进行数据分析，就能够将轨道根数误差修改而成为正值。通过以上手段，精密星历就能够传送给客户。

2.2 信号传播部分

信号传播部分的误差有电离层折射误差、多路径效应误差以及对流层折射误差，这些误差对距离测量的影响为 1.5~15 米，电离层折射误差是由于 GPS 信号在通过电离层时，信号的路径发生弯曲、传播速度发生变化。多路径效应是指测站周围的反射物反射卫星信号进入接收机天线，这时多个卫星信号产生干涉，而使观测值偏离真值。GPS 信号在通过对流层时，信号的路径发生弯曲，对流层折射的误差与信的高度角有关，当在地面方向(即高度角为 10 度)，影响可达到 20 米。

GPS信号传播过程造成的误差可以从两个方面进行控制。第一，通过使用模型对 GPS 信号进行更正， 即通过对气象资料的分析研究而建立相应的模型， 对流层折射所发生的误差进行预测，从而通过数据处理进行更正。第二，通过同步观测的方法来求差，从而消除流层对 GPS 信号传播的影响。

2.3 信号接收和其他误差部分

与接收机有关的误差主要有接收机钟误差、接收机位置误差、天线相位中心位置误差及几何图形强度误差等，这一些误差对距离测量的影响为 1.5~5 米，其他误差主要为地球自转的影响和地球潮汐改正，对距离测量的影响为 1 米。实际与接收机相关的误差主要还是噪声误差(天线噪声、传输线噪声、接收机内部噪声)，如果接收机钟与卫星钟的同步差为 1μs，由此引起的距离误差约为 300m，而接收机的位置误差是天线相位中心与测站标石中心的误差。

就目前而言，对于信号接收和其他误差部分，通常采用ROCK4 模型、标准模型、多项式模型等模型进行校正与预测，这几种模型之间并无过大优劣比较，预测精度的差距都不大，一般都能达到 1m 定规。为了能够获得更小的误差数值，笔者认为可以将这几种模型混合使用，从而得到更为精确的误差值，甚至精度将会控制在 0.1m 以内。

三、结束语

为了降低GPS的测量误差，需要对误差的产生原因进行深入分析，并且针对分析结果指定相应的解决措施;制定具体规范的操作规章制度，观测过程严格章程执行，这样才能保证测量结果的精确性。

参考文献

[1] 胡辉,陈艳.GPS接收机的定位误差分析[J].河南师范大学学报(自然科学版),2010,38(6):68-71.

[2] 张葆,姚俊峰,高利民等.机载GPS测量定位技术研究[J].光学精密工程,2009,17(1):172-178. [3] 赵立坤.浅谈GPS广播星历误差及其对定位结果的影响[J].城市建筑,2012,(17):233.

[4] 王克晓,李凤友,刘焕玲等.手持GPS定位精度与误差的研究[J].全球定位系统,2011,36(6):83-86,91.

本文标题：gps测量技术-几种现代GPS测量方法和技术
本文地址： http://www.61k.com/1086200.html