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GPS测量原理及应用各章知识点总结桂林理工大学测绘08-1 JL（纯手打）第一章绪论1、GPS系统是以卫星为基础的无线电导航定位系统，具有全能性、全球性、全天候、连续性和实时性的导航、定位和定时的功能。
能为各个用户提供三维坐标和时间。
2、GPS卫星位置采用WGS-84大地坐标系3、GPS经历了方案论证、系统论证、生产试验三个阶段。
整个系统包括卫星星座、地面监控部分、用户接收机部分。
4、GPS基本参数为：卫星颗数为21+3，卫星轨道面个数为6，卫星高度为20200km，轨道倾角为55度，卫星运行周期为11小时58分，在地球表面任何时刻，在高度较为15度以上，平均可同时观测到6颗有效卫星，最多可以达到9颗。
5、应用双定位系统的优越性：能同时接收到GPS和GLONASS卫星信号的接收机，简称为双系统卫星接收机。
（1）增加接收卫星数。
这样有利于在山区和城市有障碍物遮挡的地区作业（2）提高效率。
观测卫星数增加，所以求解整周模糊度的时间缩短，从而减少野外作业时间，提高了生产效率。
（3）提高定位的可靠性和精度。
因观测的卫星数增加，用于定位计算的卫星数增加，卫星几何分布也更好，所以提高了定位的可靠性和精度。
6、在GPS信号导航的定位时，为了解算测站的三维坐标，必须观测4颗（以上）卫星，称为定位星座。
7、PRN----------卫星所采用的伪随机噪声码8、在导航定位测量中，一般采用PRN编号。
9、用于捕获信号和粗略定位的为随机码叫做C/A码（又叫S码），用于精密定位的精密测距码叫P码10、GPS系统中各组成部分的作用：卫星星座1、向广大用户发送导航定位信息。
2、接收注入站发送到卫星的导航电文和其他相关信息，并通过GPS信号电路，适时的发送给广大用户。
3、接收地面主控站通过注入站发送到卫星的调度命令，适时的改正运行偏差和启用备用时钟等。
地面监控系统地面监控系统包括1个主控站，3个注入站和5个监测站。
1、监测和控制卫星上的设备是否正常工作，以及卫星是否一直沿着预定轨道运行。
GPS控制网测量技术设计说明书第一部分概述1、测区概况本次实习在山东交通学院长清校区校内，长清校区三面环山，东面临湖，风景秀美。
测区大多以平地为主，起伏较小，并建有较多的楼房，树木高大。
气候以晴天和阴天为主，雷雨天气较少。
测区的面积约为1.52km，经度约为117°47´，纬度约为36°33´。
由于实习大多在本校区内，交通便利、水电充足。
2、作业依据GPS测量与数据处理实习指导书（老师编写）《GPS城市测量技术规程》——1998年建设部发布的行业标准一、二级GPS控制网技术设计书（本人编写）3、实习作业安排情况实习1.5周，共进行10天，实习安排如下：实习动员，踏勘、选点、埋桩1天；编写《一、二级GPS控制网技术设计书》0.5天；GPS野外数据采集3天；GPS数据处理（基线解算、网平差）2天；RTK 实习2天编写一、二级GPS控制网实习报告，上交资料1.5天。
第二部分平面坐标系统、高程系统、起算数据此次实习，所采用的平面坐标系为西安80、高程系为1985国家高程基准。
一中南点、红山点、粮食储备库点为起算点，其点号和坐标（西安80）分别为：EL08 (4046182.706, 477505.146, 42.066 ) EL10(4046021.377, 479499.471, 193.931) EL06(4046956.178, 480277.788, 150.940) 第三部分作业方法、质量和有关技术数据1、仪器设备及软件应用情况测绘083班使用3台Trimble 5800、TGO1.63软件、Data Transfer 软件、Configuration Toolbox软件；测绘084班使用3台南方灵锐S82、GPSADJ软件；2、作业方法测3、测4为联合观测同一控制网，我们采用3台Trimble 5800 、3台南方灵锐S82 分别观测和联合观测的作业模式。
GPS测量与定位技术详解导语：在现代社会，GPS已经成为生活中不可或缺的一部分。
无论是导航、运输、地图制作还是探险等领域，GPS测量与定位技术发挥着重要作用。
然而，对于大多数人来说，GPS仍然是一个神秘的概念。
本文将深入探讨GPS测量与定位技术的原理、应用和发展前景。
一、GPS的原理GPS全称为“全球定位系统”（Global Positioning System），是利用卫星、接收器和地面控制站相互配合的定位系统。
它的基本原理是利用卫星发射信号和接收器接收信号的时间差来计算接收器与卫星之间的距离，进而确定接收器的位置。
1. 卫星发射信号GPS系统中有24颗运行轨道稳定的人造卫星，它们每时每刻都在向地球表面发射信号，这些信号包含了有关卫星自身信息的数据。
2. 接收器接收信号GPS接收器接收到来自多颗卫星的信号后，通过解码和处理这些信号，获取卫星的位置信息及传输时间等。
3. 时间差计算接收器通过计算接收到信号的时间差，就能计算出接收器到不同卫星的距离。
4. 定位计算通过收集来自至少四颗卫星的距离信息，接收器可以利用三角测量原理计算出接收器自身的位置坐标。
二、GPS的应用领域GPS测量与定位技术已经广泛应用于多个领域。
1. 导航与交通GPS技术在导航仪、车载导航系统中得到了广泛应用。
它能精确计算车辆位置并提供导航指示，使得驾驶者能够更加方便、准确地到达目的地。
2. 地图制作通过对地表进行精确的GPS测量与定位，可以制作出高精度的地图。
这种地图在城市规划、土地调查以及地理信息系统等方面有着重要的应用。
3. 应急救援GPS技术在应急救援中发挥着重要作用。
通过卫星定位，可以快速确定事故现场或受困者的位置，提高救援效率和准确性。
4. 农业和气象研究GPS测量与定位技术在农业生产和气象研究中具有广泛应用。
通过对农田和气象观测站点进行精确定位，可以实现农作物生长状况的监测和气象数据的准确收集。
三、GPS技术的发展前景随着科技的发展，GPS测量与定位技术也在不断进步。
GPS控制测量技术设计书概述本次实习的目的是了解控制测量作业的全过程，掌握GPS静态测量数据处理的基本知识，巩固课堂学习的理论知识，将理论与实践有机结合，提高理论水平与外业操作能力。
测量依据、原则CH 2001-92《全球定位系统（GPS）测量规范》CJJ 73-97《全球定位系统城市测量技术规程》CH 1002-95《测绘产品检查验收规定》CH 1003-95《测绘产品质量评定标准》CJJ 8-85《城市测量规范》本工程《技术设计书》2 测区情况2．1 测区范围及任务本测区位于东经108°57’、北纬34°13’附近。
位于长安大学校本部东院，测区北临育才路，东至雁塔路，测区内为教学区，地势平坦，建筑物以及树木较多，通视条件较差。
本次实习在测区内布设7个GPS控制点，构建一个D级GPS网，满足实习需要。
2．2已有资料测区如有已知的国家高等级三角点，可考虑联测国家高等级点，将GPS网点的坐标转换到国家坐标系中。
如测区无已知的国家高等级三角点，采用测区独立坐标系。
2．3控制网起算数据本次实习GPS控制网可考虑利用国家等级点2个，国家等级点必须有西安1980坐标系坐标或1954北京坐标系坐标，作为本次实习GPS网的起算数据。
如无已知的国家高等级三角点，则采用测区中任意两点的独立坐标作为本次实习GPS控制网的起算数据，独立坐标系可选用已已建成的地方独立坐标系，也可以在实习是自己建立。
2．4坐标系统、高程系统和时间系统GPS基线向量为WGS-84坐标系，GPS网平面平差成果为西安1980坐标系坐标或1954北京坐标系坐标，并转换为测区相应的坐标系。
高程系统采用1985国家高程基准或1956黄海高程系统。
时间系统采用北京时间或UTC时间系统。
2.5GPS网的布设采用三台GPS接受机，按边连式的布网形式布设GPS控制网，等级为D级。
2.6GPS网的选点GPS点位的选择应符合技术要求，有利于使用其他测量方法进行联测；点位的基础应坚定稳固，易于长期保存，并有利于安全作业; 点位应便于安置接收设备和操作，视野开阔，被测卫星的地平高度角应大于15。
gps与控制测量课程设计一、教学目标本课程的教学目标是使学生掌握GPS（全球定位系统）的基本原理和控制测量的基本方法。
知识目标包括：了解GPS的发展历程、工作原理和主要组成部分；掌握控制测量的概念、方法和流程。
技能目标包括：学会使用GPS设备进行定位测量；能够独立完成控制测量的设计和实施。
情感态度价值观目标包括：培养学生对科学技术的兴趣和好奇心；增强学生的团队合作意识和责任感。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括四个部分：GPS的基本原理、控制测量的方法、GPS设备的操作和控制测量的实施。
具体包括以下内容：1.GPS的基本原理：介绍GPS的发展历程、工作原理和主要组成部分，使学生了解GPS的定位原理和精度。
2.控制测量的方法：讲解控制测量的概念、方法和流程，使学生掌握控制测量的基本技术和方法。
3.GPS设备的操作：教授GPS设备的操作方法，包括设备的启动、设置、使用和数据下载等，使学生能够熟练使用GPS设备进行定位测量。
4.控制测量的实施：介绍控制测量的实施流程，包括控制点的选择、测量方案的设计、数据的采集和处理等，使学生能够独立完成控制测量的设计和实施。
三、教学方法为了实现本课程的教学目标，我们将采用多种教学方法，包括讲授法、讨论法、案例分析法和实验法等。
1.讲授法：通过教师的讲解，使学生掌握GPS的基本原理和控制测量的方法。
2.讨论法：通过小组讨论，激发学生的思考，培养学生的团队合作意识和解决问题的能力。
3.案例分析法：通过分析实际案例，使学生了解GPS设备的使用和控制测量的实施过程。
4.实验法：通过实验操作，培养学生的动手能力，使学生熟练掌握GPS设备的操作和控制测量的实施。
四、教学资源为了支持本课程的教学内容和教学方法的实施，我们将准备以下教学资源：1.教材：选择合适的教材，为学生提供系统的学习材料。
2.参考书：提供相关的参考书，丰富学生的知识视野。
3.多媒体资料：制作多媒体课件，生动形象地展示GPS设备和控制测量的使用过程。
1.人类最初的导航定位，只能通过石头，树，山脉等作为参照物。
2. 渐渐发展到天文观测法，即通过天上的太阳月亮星星来判断位置。
3.中国四大发明之一的指南针是人类导航领域的一个里程碑定位系统的发展过程⏹无线电导航系统●罗兰--C● Omega（奥米茄）●多卜勒系统⏹卫星定位系统●NNSS子午仪系统●GPS●GLONASS系统●双星导航定位系统（北斗一号）●GNSS加俐略系统无线电导航的发明，使导航系统成为航行中真正可以依赖的工具，因此具有划时代的意义。
它具有独立、封闭、全天候等特点，对外界环境依赖性很小。
现在，无线电导航仍然在飞机进场着陆、区域性定位中发挥着重要作用。
卫星定位的初步构想地球表面 70% 都是海洋，无法建立永久性静态基准站。
由于地球是一个椭球，表面有曲率存在，普通的无线电定位无法满足全球定位的需要。
我们可以考虑把基准站搬到太空，即发射通讯卫星，这些卫星以一定的频率和编码向地球发播信号。
为保证信号按直线传播，且能穿透电离层(中长波信号遇电离层会被反射)，应选择高频信号。
为满足全球覆盖，必须考虑一定数量的卫星，且按一定的轨道面分布。
（一）卫星定位测量技术基础林定位中铁二局一、卫星定位技术的发展及现状1、子午卫星导航系统2、GPS全球定位系统3、GLONASS全球导航卫星系统4、GALILEO全球导航卫星系统5、北斗导航定位系统二、卫星定位的基本原理1、概述2、伪距测量3、载波相位测量4、周跳的探测与修复5、绝对定位与相对定位6、实时差分定位三、GPS的应用与技术展望1、在大地控制测量中的应用2、在精密工程测量及变形监测中的应用3、在工程机械施工中的应用4、在交通运输中的应用5、在其他领域的应用四、GPS测量的误差来源及影响1、与GPS卫星有关的误差2、与信号传播有关的误差3、与接收设备有关的误差（二）静态测量技术（三）动态测量（RTK）技术一、卫星定位技术的发展及现状1、子午卫星导航系统1.1概况子午卫星导航系统，又称多普勒卫星定位系统，它是1958年底由美国海军武器实验室开始研制，于1964年建成的“海军导航卫星系统”（Navy Navigation Satellite System）。
G P S 控制测量设计书1.工作大纲 ____________________________________________ 01.1任务来源___________________________________________ 01.2工作内容及任务______________________________________ 02. 技术设计方案_______________________________________ 02.1概述_________________________________________________ 02.1.1项目区概况_________________________________________________ 02.1.2已有资料及其利用情况_______________________________________ 02.2技术标准和要求______________________________________ 12.3技术路线和技术方案 ___________________________________ 12.3.1控制测量设计原则___________________________________________ 13.项目目组织实施计划和进度安排 _______________________ 43.1项目组织机构 _________________________________________ 43.1.1组织机构设置计划本项目组织机构设置计划如下图所示___________ 43.1.2各部分的具体职责___________________________________________ 43.1.3项目设备资源配置计划_______________________________________ 43.2项目进度安排 _________________________________________________ 44.质量管理措施、进度控制措施、生产安全保障措施_______ 54.1质量保证措施 _________________________________________________ 54.2项目进度控制 _________________________________________________ 54.3生产及资料安全保障措施 _______________________________________ 55. 提交成果资料_______________________________________ 6 6附录 ________________________________________________ 76.1GPS点之迹 ____________________________________________ 7泸州市金山村控制测量工程（一级GPS控制测量设计书）技术设计书1.工作大纲1.1任务来源为满足泸州市金山村泸职院2016级工程测量1班在金山村进行的数字化测图实训任务，泸职院2016级工程测量1班在金山村及其邻近地区开展控制测量工作。
1.2工作内容及任务为科学、有效开展此次控制测量工作，我班在实训老师的带领下，由实训老师提供共2个精度为四等控制点作为起算点，由我小组自行解算出2个精度为四等控制点作为起算点。
由实训老师统一部署，我班在泸州市金山村附近开展一级GPS控制测量工作。
此次控制测量需在金山村及其邻近区布设5个GPS控制点。
2.技术设计方案2.1概述2.1.1项目区概况泸州市龙马潭区金山村地处于厦门蓉高速泸州收费站旁，属于四川南部丘陵，地势连绵起伏，气候四季分明，属于亚热带季风性湿润气候。
金山村位于B= 105°37′，L= 28°5′2.1.2已有资料及其利用情况1.2017年12月，实训老师提供2个一级GPS成果点（LZ304、LZ4084）为此次一级GPS 控制测量平面及高程起算点。
2.利用奥维地图上提供的金山村影像资料，可谓本次控制测量选点、布网、以及外业观测工作调度用图3.2017年12月，由我小组自行解算出T02与T03坐标数据为一级GPS控制测量平面及高程起算点。
2.2技术标准和要求《卫星定位城市测量技术规范》CJJ/T 73-2010《全球定位系统（gps）测量规范》（GB、T18314-2009）2.3技术路线和技术方案首先完成一级GPS点的埋设，点位埋设完备后根据埋设时间安排一级GPS网观测。
2.3.1控制测量设计原则在已有2个国家四等GPS点的基础上布一级GPS控制网，以LZ304、LZ4084、T03、T02 4个GPS点作为此次一级GPS控制网的平面及高程起算点。
2.3.1.1采用的坐标系平面坐标系：80坐标系高程基准：1985国家高程基准2.3.1.2 一级GPS网的精度一级GPS网约束平差后，其相对精度不应低于1 ×10 -52.3.2 一级GPS网设计方案2.3.2.1 一级GPS点的布设2.3.2.2 一级GPS点的选点和埋石GPS点应选在利于长期保存和交通方便，对天同时良好的地方，卫星高度角≥15°，距离一万伏以上的高压电力线，广播电视塔等信号干扰源应远离。
应充分利用保存完好的原已有控制点,点与点之间不要求通视一线GPs点的埋设规格部分参照《全球定位系统充(Gs)测量规范》的要求埋设,石顶部20×20cm,下底30×30cm,高10cm。
标石的字头应大致指北一级GPS点的中心标志,按应用不锈钢制作,标志中心应刻有清晰、精细的十字线或嵌入不同颜色金属(不锈钢或铜)制作的直径小于0.5mm的中心点一级GPS点的点号。
2.3.2.4 GPS接收机的对中整平安置GPS接收机的基座必经过反复对中整平，整平后将管水准器旋转180°之后再次查看对中器是否严格对中，切勿一次性对中整平。
2.3.2.5观测计划第一观测时段I4、T02、I1、I2第二观测时段I4、I2、LZ304、I3第三观测时段I4、I3、LZ4084、I5第四观测时段I4、I5、T03、I12.3.2.6 一级GPS点的观测和记录一级GPS点的观测采用4台中海达双频GHN接收机观测,用边连接方式严格按布设图的设计方案推进,技术要求如下:卫星高度角=15:有效观测P星数≥4颗:平均重复设站数≥1.8:时段长度=90分钟:数据采样间隔10秒:闭合环或附合路线的边数不大于8条:几何图形强度因子Pop值应小于6,对中误差应小于3mm.GPS接收机的仪器高量至毫米,估读至0.1毫米,即小数点后第4位(例如1.3245m,“5”即为估读数值)。
在GPS接收机互为120°的3个方向上量取的天线高互差小于3m,并如实填写天线高。
开机前量测3次,取平均值作为最后结果。
作业人员在接到正式开机指令前,正确调整接收机模式(静态模式)开机并试验性采集静态数据5分钟,随即关机接到正式开机指令后,打开接收机电源,采集90分钟的数据，并注意GPS接收机电源情况锁定卫星情况、接收卫星数据情况.观测期间,不得在GPS附近50米以内使用电话、对讲机等通讯设备数据下载时应按观测时段分别建文件夹存放数据数据下载后采用中海达随机软件转换为?RINEX数据,以备数据处理.2.3.2.7一级GPS点的数据处理1.外业观测数据处理一级GPS控制网的野外数据处理宜利用GPS接收机的随机软件，按原码采用双差相位观测值进行基线解算，采用双差固定解作为最终结果。
外业观测采集的数据应转成RINEX格式进行备份。
2.外业观测数据质量检核相邻点间基线长度精度用下式表示：σ= ±√a^2+(b*d)^2 式中：σ—标准差（基线向量的弦长中误差mm ） a —固定误差b —比例误差系数=1ppm d —相邻点间距离（km ）同一时段观测值的数据剔除率，其值宜小于10%。
同步环闭合差应满足下表要求：GPS 网点的基线向量解算使用HGO 处理软件,非固定解的基 向量不得采用,同一时段观测值的数据采用率不低于80%。
基线解算的质量检验53 重复基线(复测基线)的长度较差d2不应超过2√5omm同步环坐标分量闭合差限差不得超过σmm 。
同步环坐标闭合差限不得超过53σmm 式中σ=√5^2=(1*d*10^-6)^2D ——同步环中各基线边平均距离(km)异步环坐标分量闭合差Wx 、Wy 、Wz 的限差均不得超过3√momT 异步环的坐标闭合差Ws 不得超过3√3nomm 式中σ=√5^2+(1*d*10^-6)^2D ——异步环中各基线边平均距离(km) PS 网平差处理无约束网平差采用合格的基线向量,利用中海达随机处理软件,选择地心模型,在 S-84坐标系下进行GPS 网的无约束平差。
无约束网平差后,基线分量的改正数(HsF,F)的绝对值不大3σ 约束平差已知点兼容性的检验约束网平差前应对已知点的兼容性进行检验,检验方法:无约束网平差合格后,固定3个已知点中任意2点的08国家坐标系的坐标,同时固这2点的1985国家高程基准的高程,选用地心模型和当地大地水准面,进行GPS 网g 约束平差。
分别比较另外1已知点点的坐标,其位移差在0.2m 以内,说明已知点兼容性较好,可作为已知点参与平差,否则作未知点处理。
国家08坐标系下的约束网平差无约束网平差合格后,固定经检验合格的3个已知点的2000国家坐标系的坐标及其85高程,选}用地心模型和当地大地水准面,进行GPS 网约束平差。
约束网平差后,最弱边的相对精度不得低于1× 10-5。
3.项目目组织实施计划和进度安排3.1项目组织机构3.1.13.1.2各部分的具体职责1.实训老师职责实训老师是项目开展的指挥部和决策中心,统管整个项目的计划、组织、控制、协调工作,本班共4个实训小组,在实训老师领导下开展工作,直接领导:并随时互相保持保持联络。
项目人员应经常到现场指导及监督生产,以保障项目各个环节的顺利实施,且制定生产计划，解决后勤保障与安全，并进行验收成果。
2.各实训小组职责负责贯彻和落实项目相关的计划与要求，解决生产有关的技术问题，进行生产，并且负责选点、埋石、观测和基线解算质量进行检查并整理资料提交验收。
3.1.3项目设备资源配置计划3.2项目进度安排严格按照实训日期要求进行：1.前期准备工作（制作基准点、踏勘、选点）14天。
2.控制点埋设2天3.控制点观测3天4.GPS数据处理以及网平差2天5.检查验收、资料整理、验收报告、成果移交2天以上工作和工作内容安排交叉进行4.质量管理措施、进度控制措施、生产安全保障措施4.1质量保证措施技术管理和质量管理除严格按实训老师要求外还应注意以下几点：1.全体人员在工作时参照.《卫星定位城市测量技术规范》CJJ/T 73-2010与《全球定位系统（gps）测量规范》（GB、T18314-2009）进行工作。
