GPS使用技术
by jphszz
一、 基本概念：
１、 地形图坐标系：我国的地形图采用高斯－克吕格平面直角坐标系。在该坐标系中，横轴：赤道，用Ｙ表示；纵轴：中央经线，用Ｘ表示；坐标原点：中央经线与赤道 的交点，用Ｏ表示。赤道以南为负，以北为正；中央经线以东为正，以西为负。我国位于北半球，故纵坐标均为正值，但为避免中央经度线以西为负值的情况，将坐 标纵轴西移５００公里。
２、北京５４坐标系：１９５４年我国在北京设立了大地坐标原点，采用克拉索夫斯基椭球体，依此计算出来的各大地控制点的坐标，称为北京５４坐标系。
３、ＧＳ８４坐标系：即世界通用的经纬度坐标系。
４、６度带、３度带、中央经线。
我国采用６度分带和３度分带：
１∶２．５万及１∶５万的地形图采用６度分带投影，即经差为６度，从零度子午线开始，自西向东每个经差６度为一投影带，全球共分６０个带，用 １，２，３，４，５，„„表示．即东经０～６度为第一带，其中央经线的经度为东经３度，东经６～１２度为第二带，其中央经线的经度为９度。我省位于东经 １１３度－东经１２０度之间，跨第１９带和２０带，其中东经１１４度以西（包括阜平县的下庄乡以西、平山的温塘、苏家庄以西，井陉的矿区以西，邢台县的浆 水镇以西，武安的活水乡以西，涉县全境）位于第１９带，其中央经线为东经１１１度；１１４度以东到山海关均在第２０带，其中央经线为１１７度。
１∶１万的地形图采用３度分带，从东经１．５度的经线开始，每隔３度为一带，用１，２，３，„„表示，全球共划分１２０个投影带，即东经１．５～
４．５ 度为第１带，其中央经线的经度为东经３度，东经４．５～７．５度为第２带，其中央经线的经度为东经６度．我省位于东经１１３度－东经１２０度之间，跨第 ３８、３９、４０共计３个带，其中东经１１５．５度以西为第３８带，其中央经线为东经１１４度；东经１１５．５～１１８．５度为３９带，其中央经线为东经 １１７度；东经１１８．５度以东到山海关为４０带，其中央经线为东经１２０度。地形图上公里网横坐标前２位就是带号， 例如：我省１：５万地形图上的横坐标为２０３４５４８６，其中２０即为带号，３４５４８６为横坐标值。
测量基础知识大全
测量基础知识 说明
测量学定义 研究地球的形状和大小，以及确定地球表面点位关系的一门学科
研究对象 地球和地球表面上的各种物体，包括它们的几何形状及空间位置关系
主要任务 测定（地形测绘）和测设
分类 大地测量学、地形测量学、工程测量学、摄影测量与遥感、地形制图学、海洋测量学、测量仪器学
工程测量学分类 建筑工程测量、铁路工程测量、公路工程测量、桥梁工程测量、隧道工程测量、水利工程测量、地下工程测量、管线工程测量、矿山测量、军事工程测量、城市建设测量、三维工业测量、精密工程测量、工程摄影测量等
测量基本- 地球上任一点受离心力和地球引力的双重作用，合力称为重力，方向线称为铅垂线，是测量工作的基准线- 水准面：知识 设想静止海水面向陆地延伸形成的封闭曲面- 大地水准面：与平均海水面相吻合的水准面，是测量工作的基准面- 绝对高程（海拔）：某点到大地水准面的铅垂距离- 假定高程（相对高程）：某点到任意水准面的铅垂距离
测量坐标系 - 地理坐标系：大地地理坐标系（大地经度L、大地纬度B）和天文地理坐标系（天文经度、天文纬度）- 平面直角坐标系- 高斯平面直角坐标系
测量原则 - 工作程序：先控制后碎布，先进行控制测量，后测定测区内控制点的平面位置和高程- 精度：从高级到低级，先布设高精度的控制点，再逐级发展布设低一级的交会点及碎布测量- 检核：测量工作必须进行严格检核，前一步工作未检核不进行下一步测量工作
水准测量 - 仪器：水准仪（望远镜、水准器、基座）- 路线形式：符合水准路线、闭合水准路线、支水准路线- 检核方法：计算高差闭合差，调整各段高差
角度测量 - 水平角：空间的两条直线在水平面上的投影夹角，0°~360°- 竖直角：同一竖直面内照准方向线与水平方向线的夹角，也称高度角- 仪器：经纬仪，满足竖轴竖直、水平盘水平、望远镜视准轴形成的视准面竖直等条件 测量单位 - 长度：米（m）、毫米（mm）、微米（μm）- 角度：度、分、秒
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幻灯片1
大地测量学基础
§6-1国家高程基准与国家高程控制网的建立
一、国家高程基准
1、高程基准面
通常采用大地水准面作为高程基准面。
大地水准面
1956年黄海高程系统，1985年国家高程基准。
2、水准原点------青岛
1956年黄海高程系统，水准原点的高程值72.289m
1985年国家高程基准，水准原点的高程值72.2604m
两系统相差-0.0286m
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二、国家高程控制网建立的基本原理
1、国家高程控制网布设的基本原则
1）从高到低、逐级控制
2）水准点分布应满足一定的密度
3）水准测量应达到足够的精度
4）一等水准网应定期复测
2、国家水准网的布设方案及精度要求
大地测量学基础
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幻灯片3
3、水准路线的设计、选点和埋石
4、我国国家水准网布设概况
分三期：
1976年以前完成，以1956年黄海高程系统为基准。
1976年至1990年完成，以1985年国家高程基准为基准的一二等网。
1990年后进行的国家一等水准网的复测和局部地区二等水准。
国家一等水准网共布设289条路线，总长度93360km，全网有100个闭合环和5条单独路线，共埋设固定水准标石2万多座。
国家二等水准网共布设1139条路线，总长度136368km，全网有822个闭合环和101条附合路线和支线，共埋设固定水准标石33000多座。
大地测量学基础
幻灯片4
国家一二等水准网分等级平差，一等水准网先将大陆的进行平差，再求海南岛的结果。二等是以一等水准环为控制进行平差计算的。一等水准网每隔15～20年复测一次。
三四等水准，加密，布设成附合路线，并尽可能互相交叉，构成闭合环。
三、城市和工程建设高程控制网
大地测量学基础
幻灯片5
§6-2精密水准仪与水准尺
一、精密水准仪和水准尺的特点
重力场与现代科技
1、大地测量学概述
大地测量学又叫测地学，是地球科学的一个分支学科，是一门研究地球形状及其行星几何和物理形态（特征）的一门基础学科。它包括物理大地测量学、几何大地测量学、卫星大地测量学和空间大地测量学，几何大地测量学和物理大地测量学构成了现代大地测量的基本体系，它的基本任务是研究全球，建立与时相依的地球参考坐标框架、研究地球形状及其外部重力场的理论与方法、研究描述极移、固体潮和地壳运动等地球动力学问题、研究高精度的定位理论与方法。
大地测量学研究的对象，有地球形状学、有地球重力场、还有地球的运动，三者是相互支持、密不可分的、不可孤立的一个整体。大地测量学的主要分支，有几何大地测量学、物理大地测量学和卫星大地测量学。几何大地测量学和物理大地测量学是构成现代大地测量学的一个重要基础，卫星大地测量学是现代大地测量发展的一个重要的标志，几何大地测量中在我们传统大地测量主要是通过三角几何的关系，来传递大地测量坐标，方法主要有测角和测距，有测角的经纬仪和测距的测距仪，在测距仪研制出来以前，我们主要是采用钢、线尺来量测距离，然后通过角度来传递大地测量坐标，而高程测量，我们主要是利用精密水准测量的方法，就是几何水准测量的方法来传递高程，现在大地测量的发展成为跨越时代的主要的标志基础是在于空间技术、电子计算机技术和电子无线电技术等推动下，正是因为它们技术的迅速和跨越式的发展，使大地测量学实现了里程碑的跨越，其标志是卫星和空间大地测量的出现，这两种测量基本上取代了传统的几何大地测量和天文测量。
在经典大地测量中，坐标的维护和计算的过程中，我们主要是利用天球、天体天文学的测量，也就是说我们利用恒星来作为标准的坐标框架，来传递我们地面点的大地测量坐标，而随着卫星大地测量学的发展，特别是全球定位技术的发展，使我们大地测量坐标系，由原先只局限于自然的天体而转移为依靠人造地球卫星，这也就是说，自1957苏联的第一颗人造卫星上天以后，标志着我们大地测量也就在那一天诞生了。而全球定位GPS技术，从1973年开始研制，共有24颗卫星、3颗备用卫星，其卫星轨道在20000公里，与我们的自然天体离得相当近，GPS技术的先进性在于，与传统大地测量来比，它是全球的、全天候的。因为以前我们在几何大地测量过程中，受到天气的制约很大，而GPS技术可以达到10的负8次方到10的负6次方。所以高精度的GPS技术就取代了传统大地测量。并且GPS技术，有着廉价、高效、实时的特点，这更是传统大地测量中所不能与之相比的。传统大地测量需要周期非常长，例如我们国家，天文大地测量坐标系的建立，要历经30年，望远观测观测了10年，而在当时，采用手摇的计算机进行计算，用了10年之久。GPS技术的水平精度，可以达到米级、甚至毫米级，可以用来进行高精度、高动态的定位。
