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GPS原理及应用教材

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《GPS定位原理》课件

《GPS定位原理》课件

GPS定位数据的安全性问题
为保护定位数据的安全，需加密传输和存储，限制授权访问，防止数据泄露和滥用。
GPS定位技术的社会影响与导 向
GPS定位技术的普及和应用，将在交通、农业、航空和其他领域创造更加智能、 高效、便利的生活方式。
《GPS定位原理》PPT课 件
本课程将介绍GPS定位的基本原理、技术的发展历史，以及在各个领域的应用。 让我们一起探索GPS技术的魅力和未来发展趋势。
什么是GPS定位？
GPS定位是一种全球定位系统，通过卫星和接收器共同工作，使人们能够在全 球任何地点确定自己的位置和导航目的地。
GPS定位的基本原理
航海导航
• 船舶利用GPS定位进行 航行导航和定位。
• 提高海上航行的准确性 和安全性。
渔业管理
利用GPS定位技术，进行渔船 定位和渔业资源管理。
监控渔船活动和渔场情况，保 护渔业资源。
海洋科学
科学家使用GPS定位系统跟踪 海洋潮流和动态，开展海洋研 究。 促进海洋科学的发展和海洋资 源的保护。
GPS定位的优缺点及挑战
结合GPS定位，实现农田灌溉的 智能化和精准化，节约水资源。
GPS定位在航空领域的应用
1
飞行导航
GPS定位系统广泛应用于飞机导航、自动
空中交通管制
2
驾驶和飞行路径规划。
利用GPS定位技术，实现空中交通的监控
和管理，避免飞行冲突。
3
飞机安全
航空公司使用GPS定位系统来跟踪飞机位 置，确保飞行安全。
GPS定位在海洋领域的应用
GPS定位相关的法律法规和标准
法律法规
• 各国制定了GPS定位的法律法规，保障其合 法使用。
• 规定了定位数据的隐私保护和使用限制。

精品课程GPS原理及应用-第4章 GPS卫星定位原理ppt课件

精品课程GPS原理及应用-第4章 GPS卫星定位原理ppt课件

GPS载波相位测量的基本原理
在某一时刻ti，卫星信号的相位等于本机振
荡器产生的基准相位：
；相同
时刻接收的GPS卫星信号的载波相位为
，那么
因此，信号传播距离为
由于卫星与地球间的相对运动，接收的
卫星信号的频率因多普勒频移而产生变化， 与基准信号频率不同。
将接收的卫星信号与产生的基准信号混频， 得到差频的中频信号，其相位值即为2个信号间 的相位差。因此通过测定该中频信号的相位便可 获得所需的相位差。
上式可以表示为
与伪距观测方程相同，测站与卫星之间的几
何距离也是坐标的非线性函数。同样，可取
测站坐标的近似值
，将其线性化后
有
将上式带入到
得线性化的载波相位观测方程为
机钟面时 收到卫星信号后产生的基准信
号相位为 。这时相应于历元t的相位观
测量 ，应当等于接收机基准信号相位
与卫星发射信号相位之差减去相应于初始
历元t0的相位差整周数
。即有
式中： 称为整周未知数〔或整周模糊 度）。
卫星钟和接收机钟0.0016HZ～0.016HZ。由于信号由
用距离交会的方法求解P点的三维坐标 〔x,y,z〕的观测方程为：
(j=1,2,3,4)
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。 需要实时地由GPS卫星信号测量出测站至 卫星之间的距离，实时地由卫星的导航电 文解算出卫星的坐标值，并进行测站点的 定位。
距离测量主要采用2种方法：一种方 法是测量GPS卫星发射的测距码信号达到 用户接收机的传播时间，即伪距测量；另 一种方法是测量具有载波多普勒频移的 GPS卫星载波信号与接收机产生的参考载 波信号之间的相位差，即载波相位测量。 通过对4颗或4颗以上的卫星同时进行伪距 或相位的测量，即可推算出接收机的三维 位置。采用伪距观测量定位速度相对较快， 而采用载波相位观测量定位精度相对较高。

GPS原理及其应用全册配套完整课件 (一)

GPS原理及其应用全册配套完整课件 (一)

GPS原理及其应用全册配套完整课件 (一)GPS（全球定位系统）是现代化技术的一个重要组成部分，广泛应用于航行、军事、物流、交通等领域。

GPS原理及其应用全册配套完整课件提供了深入了解GPS技术的机会，为学习GPS的人们提供了一份宝贵的指南。

GPS原理GPS由24颗卫星组成，每颗卫星都在预定高度上环绕地球运转。

GPS设备接收从卫星发出的无线电信号，并计算它们之间的时间差来确定用户的位置、速度和方向。

GPS接收器还需要接收来自至少四颗卫星的信号才能正确确定一个位置。

这是因为每颗卫星都处于特定的轨道上，具有固定的位置和速度，并使用精准的时钟与GPS接收器进行通信。

GPS应用1.导航GPS定位能够为航行提供方向和信息。

船只和飞机可以使用GPS确定其位置，得知本身在何位置，以及助手寻找相对位置和方向。

汽车GPS导航系统可以帮助司机规划路线，随时选择最优路线，并避免堵车。

2.控制和安全GPS系统可以用于监控车辆或船只，以确保他们不偏离预定的路线或航线。

它也可以帮助救援人员在远程区域找到丢失或困难的人。

3.军事GPS自20世纪70年代以来已成为军队的必要工具。

它为导弹，反导弹和其他武器提供定向和准确性。

同时，GPS也可以帮助军队追踪其人员和战机。

4.地震和城市规划地震预测有很大的改善空间，而GPS可以追踪板块的位置和移动情况，从而提供更加准确的地震预警。

同时，GPS还可以用于城市规划，帮助规划师决定最佳位置和交通流量。

总体上，GPS应用在越来越多的领域，成为世界上许多方面的必要工具。

因此，深入了解GPS技术以及如何使用它应用于不同领域对于我们来说都非常重要。

GPS测量的原理与应用教案

GPS测量的原理与应用教案

GPS测量的原理与应用教案一、教学目标1. 了解GPS的概念和发展历程2. 掌握GPS的基本原理和工作原理3. 熟悉GPS在测量和定位中的应用4. 了解GPS测量的主要误差来源及影响5. 掌握GPS测量数据处理的基本方法二、教学内容1. GPS的概念和发展历程GPS的定义GPS的发展历程GPS的组成和功能2. GPS的基本原理和工作原理GPS卫星信号的传播原理GPS接收机的接收原理GPS定位的基本原理3. GPS在测量和定位中的应用GPS测量原理及方法GPS定位的应用领域GPS测量技术的优势和局限性4. GPS测量的主要误差来源及影响卫星误差接收机误差信号传播误差系统误差5. GPS测量数据处理的基本方法数据预处理数据平差与分析误差改正与消除三、教学方法1. 讲授法：讲解GPS的概念、原理和应用等内容2. 案例分析法：分析实际案例，让学生了解GPS测量技术的应用3. 实践操作法：引导学生进行GPS测量实验，掌握测量方法和数据处理技能4. 小组讨论法：分组讨论GPS测量中的问题，培养学生的合作能力四、教学准备1. 教材：GPS测量原理与应用相关教材2. 课件：制作PPT课件，展示GPS的相关图片和示意图3. 实验设备：GPS测量仪、计算机等4. 辅助材料：GPS测量案例、误差分析资料等五、教学评价1. 平时成绩：考察学生的出勤、课堂表现和作业完成情况2. 实验报告：评估学生在实验过程中的操作技能和数据处理能力3. 期末考试：设置相关试题，检验学生对GPS测量原理和应用的掌握程度六、GPS定位技术的基本操作1. GPS定位原理的深入讲解信号捕捉与解算单点定位与差分定位动态定位与静态定位2. GPS定位设备的操作使用GPS接收机的设置与使用卫星信号的搜索与锁定定位数据的获取与存储3. GPS定位数据的处理与分析数据格式与转换坐标系统与转换参数定位精度评估与误差分析七、GPS测量在地理信息系统中的应用1. 地理信息系统（GIS）简介GIS的概念与组成GIS的功能与应用领域GIS与其他地图信息系统的比较2. GPS数据在GIS中的应用空间定位与地理数据采集地形测绘与空间分析导航与路径规划3. GIS与GPS的集成技术GPS与GIS数据的融合实时GIS与移动GISWeb GIS与GPS的结合应用八、GPS在工程测量中的应用1. 工程测量中的GPS技术工程测量的基本概念GPS在工程测量中的优势GPS工程测量的应用实例2. GPS控制网的建立控制网设计原则控制点选择与布设GPS控制测量与数据处理3. GPS在工程放样与施工监测中的应用工程放样的基本方法施工监测的意义与方法GPS在施工监测中的应用案例九、GPS在环境监测与灾害预警中的应用1. GPS在环境监测中的应用环境监测的基本需求GPS在环境监测中的作用应用实例：洪水监测与气象预报2. GPS在灾害预警与救援中的应用灾害预警系统简介GPS在地震、台风等自然灾害监测中的应用GPS在救援行动中的定位与导航作用3. GPS技术在环境保护与可持续发展中的贡献GPS在自然资源管理中的应用GPS在生态系统监测与保护中的应用GPS技术在可持续发展中的作用十、GPS测量技术的未来发展趋势1. 新一代GPS技术的发展GPS现代化计划北斗导航系统的崛起其他地区导航系统的进展2. GPS技术的创新应用室内定位技术的发展无人驾驶与自动驾驶技术中的应用IoT（物联网）与GPS的结合3. GPS测量技术的挑战与机遇信号干扰与抗干扰技术高精度与实时性需求的提升国际合作与标准化进程十一、GPS测量数据的质量控制1. 数据质量的重要性数据质量对测量结果的影响数据质量控制的目标和原则数据质量评价标准和方法2. 数据质量控制措施数据采集阶段的质量控制数据传输与存储的质量保证数据处理与分析的质量控制技术3. 数据质量改进策略误差源识别与分析误差改正与补偿方法数据融合与信息增强技术十二、GPS测量在特定领域中的应用1. 地质调查与地震监测地质调查中的GPS应用地震监测与预警系统GPS在地震学研究中的应用2. 农业与土地管理精准农业中的GPS技术土地测绘与管理中的应用GPS在农业资源调查中的应用3. 林业与野生动物保护林业管理中的GPS应用野生动物栖息地监测与保护GPS在生物多样性保护中的应用十三、GPS技术的商业应用与案例分析1. 商业导航与交通管理车辆导航系统交通监控与管理智能交通系统与GPS的结合2. 物流与供应链管理货物跟踪与定位优化运输路线与调度GPS在物流成本控制中的应用3. 商业地理信息系统案例分析零售业与消费者行为分析房地产市场的GPS应用商业地理信息服务的创新模式十四、GPS测量安全与法律伦理问题1. GPS信号的安全性GPS信号干扰与防护卫星导航系统的安全性评估用户隐私与数据保护2. 法律伦理问题探讨GPS测量在法律上的限制与许可个人隐私与公共监控的平衡国际间的GPS技术合作与竞争3. 遵守法律法规和伦理准则测量工程师的职业责任用户协议与服务条款持续更新的法律法规教育十五、综合练习与课程总结1. 综合练习题设计相关的练习题，涵盖本课程的主要知识点安排学生进行小组讨论或个人写作，以巩固学习成果2. 课程总结报告让学生总结在本课程中学到的知识和技能反思GPS测量技术在实际应用中的优势和局限性探讨未来GPS技术发展的方向和可能面临的挑战重点和难点解析重点：GPS的概念、发展历程、基本原理和工作原理、应用领域、主要误差来源及影响、数据处理方法、基本操作、在特定领域和商业应用中的案例分析、法律伦理问题等。

GPS卫星定位原理及其应用.ppt课件

GPS卫星定位原理及其应用.ppt课件
初相角 角频率 振幅
10/20/2023
7
电磁波传播中常用公式的转换
10/20/2023
8
大气层对电磁波传播的影响
根据电磁波传播的不同影响，一般可将大气层分为： 1.对流层
系指从地面上约40Km范围内的大气底层。 对流层具有很强的对流作用，云、雾、雨、雪、风
等主要天气现象，均出现在其中，这些对电磁波的
11
电离层改正模型
10/20/2023
12
减弱电离层影响的措施
1.利用两种不同的频率进行观测
2.两观测站同步观测量求差
10/20/2023
13
GPS卫星的测距码信号
GPS卫星所发射的信号包括： 载波信号 P码（或Y码） C/A码 数据码（又称作D码）
其中：C/A码和P码统称为测距码。
10/20/2023
基准频率 10.23 MHz
x 154 x 120
/10
L1
C/A 码
1575.42 MHz 1.023 MHz
P (Y) 码 10.23 MHz
L2 1227.60 MHz
P (Y)-Code 10.23 MHz
50 bit/s
卫星信悉( 状态信悉和星历)
10/20/2023
17
载波相位测距
载波相位观测
14
GPS卫星信号的产生与构成的要求
1.适应多用户系统的要 求
2.满足实时定位的要求 3.满足高度定位的要
求 4.满足军事保密的要求
10/20/2023
15
GPS卫星的导航电文（数据码）
导航电文主要包括： 1.与卫星有关的星 历 2.卫星的工作状态 3.时间系统 4.卫星钟运行状态 5.轨道摄动改正 6.大气摄动改正 7.导航信息的数据 码

GPS原理及应用PPT课件

GPS原理及应用PPT课件
地面监控
包括主控站、监控站和注入站，负责跟踪卫星 、计算轨道和提供时间同步信息。
3
用户设备
GPS接收机，用于接收卫星信号并计算位置、 速度等信息。
GPS系统的特点
全球覆盖
GPS系统可实现全球范围内的定位 和导航。
高精度定位
利用差分技术，GPS系统可提供米 级甚至厘米级的定位精度。
实时性
GPS系统能够实时提供位置、速度 和时间等信息。
接收机的硬件和软件故障、多路径效应等， 导致接收机获取的位置信息存在误差。
地球自转和极移的影响，导致接收机获取的 位置信息存在误差。
GPS误差的处理方法
双频接收
采用双频接收技术，提高接收机的 测量精度。
差分技术
利用多个接收机同时观测同一组卫 星，通过差分算法消除公共误差， 提高测量精度。
载波相位观测
多频观测
利用多个不同频率的GPS信号进行观测，可以消除电离层误差，提高定位精度。
GPS与其他传感器的融合
惯性传感器
将GPS与惯性传感器(陀螺仪和加速度计)进行融合，可以提高定 位精度和可靠性。
地形图匹配
将GPS与地形图匹配技术进行融合，可以利用地形信息对GPS定 位结果进行修正，提高定位精度。
无线通信技术
角度计算
通过测量多个卫星信号的 相位角，可以计算出接收 机相对于卫星的方位角和 姿态角。
授时原理
时间同步
01
GPS卫星上装有原子钟，可以提供高精度的时间同步信号。
同步误差
02
由于卫星和接收机之间的时间同步存在误差，需要进行修正。
时间计算
03
通过接收机接收到卫星信号，使用修正算法对时间同步误差进
行修正，得到高精度的时间信息。

GPS测量原理及应用-PPT课件

– C/A码：码速1.023MHz, TP=1ms, LP=1023, 码元长度 293.052m
– P码： » 码速10.23MHz, TP=266天9小时45分55.5秒, LP=235469592765000, 码元长度29.3052m。 » 实际被截为7天一个周期，共38段，每一段赋予不 同的卫星，卫星的PRN号也由此得到。
电源
二、结构（续）
• 天线（含前置放大器） • 信号处理器 • 微处理器 • 显示、控制及存储设备 • 振荡器 • 电源
三、接收机的类型
根据工作原理： 码相关型 平方型 码相位型 混合型
根据测定测距码的 类型： C/A码 P（Y）码
根据信号通道类型： 多通道 序贯通道 多路复用通道
根据接收信号的频 率：
() 1 L1Pj0， j为 当 0除 和 iT， P 序 i为 列 整 的 T数 是 P L 周 ， 的 P序 期 整 列 的 数 的 长 倍 周 度 外
1. 测距码（续）
• 伪随机噪声码（续）
– 伪随机噪声码
• 可复制性 • 生成方式 • GPS的测距码
– 当前星座：26颗
一、GPS的空间部分（续）
GPS卫星星座（=35 ，=90）
一、GPS的空间部分（续）
• 作用
– 发送导航定位信息 – 其他特殊用途（如通讯、检测核暴等）
二、GPS的控制部分
• 组成：主控站、注入站和监测站。 • 主控站
– 作用：
• 收集各检测站的数据，编制导航电文，监控卫星 状态
• GPS卫星的类型：
– Block Ⅰ（实验卫星） – Block Ⅱ（正式工作卫星） – Block ⅡA（正式工作卫星） – Block ⅡR（正式工作卫星） – Block ⅡF（正式工作卫星）

GPS定位原理及应用精品课程课件

4
国际海事卫星组织，计划对其第三代卫星INMARSATIII进行改进， 使其具有转发GPS/GLONASS导航信息的能力。国际民航组织（ICAO） 为了打破一两个国家独霸卫星定位的被动局面,计划组建民用的 GNSS系统,在2000年以前,建成与完善由 GPS+GLONASS+INMARSAT+GAIT+RAIM组成的混合系统。其中GAIT为 地面增强和完好式监视系统,RAIM为机载独立完善监控系统. 混合 系统建成之后,ICAO将允许在某特定空域内,将GNSS作为单一的导 航手段运行.2000年以后，ICAO将组建纯民用GNSS系统,建成 后,GNSS将拥有30颗卫星作为其第一代全球卫星导航系统,这一系 统不仅能提供与GPS和GLONASS系统类似的导航定位功能。,还能同 时具有全球卫星移动通信的能力。这一组合导航系统的开发，全 球将形成GPS/GLONASS/GNSS/INMARSAT等多种卫星定位系统的多元 化的空间资源环境。这将从根本上改变对单一系统的依赖，使卫 星定位技术的所有权、控制权和运营权实行国际化，到那时卫星 定位技术才能成为能够使人们完全放心使用的空间定位系统。
8
9
目前覆盖全球的“ GPS 全星座”，使得在地球上任何地方可 以同时观测到4-12颗高度角15以上的卫星。GPS卫星分布在6个近 圆形轨道面，高度在地面以上约20200km，轨道面相对于地球赤道 面倾斜55角，卫星运转周期约11小时58分（半个恒星日）。这样 在各地每天出现的卫星情况提前4分钟与上一次的相同。 在 GPS 定位系统中， GPS 卫星的作用是：（ 1 ）向广大用户连 续不断地发送导航定位信号，用导航电文报告自己的现势位置， 以及其它在轨卫星的概略位置。（2）在飞越注入站上空时，接受 由地面注入站用S波段发送来的导航电文和其它有关信息，供实时 转发给地面上广大用户。（3）接收地面主控站通过注入站发送到 卫星的调度命令。

GPS原理及应用教材

GPS原理及应用教材GPS原理及应用一、GPS原理及基本构成全球定位系统（Global Positioning System，简称GPS）是由美国国防部于20世纪70年代末开始研发的定位导航系统。

它基于一组卫星和地面接收站组成的系统，可以提供精准的地理位置和导航信息。

GPS原理主要由以下三个方面组成。

1.卫星系统：GPS系统由24颗工作卫星组成，它们在不同轨道上环绕着地球运行。

这些卫星被放置在6个轨道上，每个轨道上有4颗卫星。

卫星的轨道是为了覆盖全球而设计的，确保在任何时间和地点都能获得足够数量的卫星信号。

2.接收机：接收机是GPS系统的核心部件，它用于接收卫星发射的信号。

接收机通过接收卫星信号并计算信号传播的时间和距离来确定自身的位置。

接收机还可以接收其他地面基站传输的辅助信号，以提高定位的准确性和稳定性。

3.控制部分：GPS系统还包括地面的控制部分，用于监控卫星的状态并确保卫星系统的正常运行。

控制部分通过发射校正信号来调整卫星的时钟和轨道参数。

这些校正信号可以由卫星发射到接收机，并用于计算和校正接收机的位置。

二、GPS应用GPS技术已经广泛应用于各个领域，包括交通运输、航空航天、军事作战、地质勘探、环境监测等。

以下是一些常见的GPS应用。

1.车辆导航：GPS可以用于车辆导航系统，帮助司机确定最佳路线和实时交通状况。

通过车载GPS设备，司机可以获得实时的导航指示和路况信息，避免拥堵和迷路。

2.航空导航：GPS在航空领域的应用非常广泛。

飞行员可以使用GPS设备指引飞机的航线和高度。

航空GPS设备还可以提供附近机场、导航台和天气条件等有用的信息。

3.军事用途：GPS技术在军事上具有重要的战略意义。

军方可以使用GPS设备追踪和定位自己的部队，确定和追踪敌方目标，指导导弹和无人机等武器系统的精确打击。

4.地质勘探：GPS可以用于地质勘探和矿产资源开发。

通过定位和导航技术，地质工程师可以更准确地勘探矿产储量，预测地震和火山活动，并监测地表移位。

《GPS原理及应用》武大黄劲松版


不同类型的GPS卫星
3
GPS
GPS
的组成 > GPS的地面监控部分①
原理及应用
GPS
GPS
GPS
•
–
地面监控部分 （Ground Segment）
组成
• • •
的地面监控部分 ①
主控站：1个 监测站：5个 注入站：3个 • 通讯与辅助系统
监测站
的组成 > GPS的地面监控部分②
原理及应用
GPS
•
–
主控站 监测站
– – –
的组成 > GPS的用户部分 ①
原理及应用
GPS
•
– –
– – – –
•
管理、协调地面监控系统各部分的工作 编算广播星历 － 轨道参数、卫星钟改正数等 调整卫星状态 调度卫星
• •
对卫星进行跟踪观测 记录气象数据 将数据传送到主控站 注入站 – 向卫星注入导航电文和指令等 通讯与辅助系统 – 负责各部分间的通讯及数据传送
信号通道 观测值
的组成 > GPS的用户部分 ⑦
GPS
的用户部分⑦
信号通道 存储器 微处理器 电源 输入输出
接收（信号）通道
存储器 天线 微处理器 • 作用：数据处理、控制 前置放大器 – 输入输出设备 – 电源
– –
GPS
GPS
卫星信号结构
原理及应用
GPS
GPS
2. GPS
卫星信号结构
概述
– –
卫星信号结构 > 概述
GPS
课程内容
• • • • • • •
原理及应用
课程内容
GPS原理及应用
第1讲 GPS概况 第2讲 GPS测量定位误差源 第3讲 GPS测量定位原理 第4讲 GPS网的布设 第5讲 GPS数据处理 第6讲 GPS测高 第7讲 GPS应用
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路漫漫其悠远
2）ITRF参考框架 ITRF是国际地球自转服务局根据分布全球
国天文大地网整体平差。提供了属于1980年国 家大地坐标系的大地点成果。这种成果与原大 地点局部平差成果二者属于两个不同的参心坐 标系。这给实际的使用带来一定的问题。实用 部门和单位大量成果是1954北京坐标系的。而 大地控制点在两坐标系中最大差100米以上。
路漫漫其悠远
因而有的部门和单位将1980年国家大地坐标 系的空间直角坐标经三个平移参数平移变换至 克氏椭球中心，椭球参数保持与1954北京坐标 系相同而建立所谓新1954北京坐标系，这样新 1954北京坐标系与原1954北京坐标系接近，但 其精度和1980年国家大地坐标系完全一样。
路漫漫其悠远
参心坐标系也分参心大地坐标系和参心空间 直角坐标系。
路漫漫其悠远
建立一个参心坐标系，必须解决如下问题： 椭球的大小和形状。 椭球中心的位置。 确定椭球中心为原点的空间直角坐标系坐标
轴的方向，简称定向。 确定大地原点。
路漫漫其悠远
国家大地原点
路漫漫其悠远
路漫漫其悠远
二、国家大地坐标系 1、1954年北京坐标系
GPS原理及应用教材
路漫漫其悠远 2020/4/13
第三讲 坐标和时间系统
协议天球坐标系 协议地球坐标系 协议天球坐标系和协议地球坐标系转换 国家坐标系和地方坐标系 WGS坐标系 时间系统
路漫漫其悠远
地形面、参考椭球面和大地水准面
路漫漫其悠远
正高
H
椭球高
hN
N= 大地水准面差距
路漫漫其悠远
h=N+H
地表面 大地水准面
椭球 面
路漫漫其悠远
H1 N1 h1
H2
h2
N2
地表面
大地水准面 椭球面
h1
= H1 + N1
h 2 = H2 + N2
(h1- h 2) = (H1 -H2 )+ ( N1- N2)
垂线偏差垂线偏差来自垂直于大地水准面垂直于椭球面
路漫漫其悠远
地表面
似大地水准面 大地水准面
椭球 面
通用横轴墨卡托投影，对于6°带，在y为± 180km范围内长度缩短，以外长度伸长。
路漫漫其悠远
四、站心坐标系 以测站为原点构成的坐标系叫做测站中心坐
标系，简称站心坐标系。战心坐标系分为站心 地平直角坐标系和站心极坐标系。
站心地平直角坐标系是以测站所在椭球法线 方向为Z轴，以测站所在大地子午线北端与地 平面的交线为X轴，平行圈与地平面的交线为Y 轴，构成左手直角坐标系。
路漫漫其悠远
第五节 WGS坐标系
1）WGS-84坐标系 WGS-84坐标系是美国84年在卫星大地测量
的基础上建立的以地球质心为原点的大地测量 基准。大小形状参数见后，Z轴指向1984协议地 极，X轴指向1984格林威治子午线与赤道交点， Y轴与X、Z轴构成右手坐标系。
由GPS卫星发布的星历参数是WGS-84坐标系 的数据，故GPS测量时，先求得测站点的WGS-84 坐标，再换算为当地使用的坐标。
第四节、国家坐标系和地方坐标系
一、地球参心坐标系 所谓参心坐标系的参心，指参考椭球的中心
。经典大地测量中，利用局部测量数据计算的 椭球来代替地球形状，所以该椭球只是与本地 区大地水准面很好的接近，而在别的地区相差 较大，且该椭球中心不在地球质心，因此将该 椭球叫做参考椭球。 为什么要使用参心坐标系？
路漫漫其悠远
三、高斯平面直角坐标系与UTM坐标系 高斯投影与全球横轴墨卡托投影（UTM)
高斯投影时，中央子午线长度不变，离中央 子午线愈远，长度变形愈大，对于6°带，赤道 与边界子午线交点处的投影变形为0.138%。
在投影带宽度不变的情况下，采用横轴墨卡 托投影，使中央子午线长度缩短为原长度的 0.9996倍（通用横轴墨卡托），以减小长度变 形的绝对值。
站心极坐标系以测站所在的铅垂线为准，以 测站到目标点的空间距离D、天顶距Z和大地方 位角A来表示该目标的位置。
路漫漫其悠远
路漫漫其悠远
五、独立坐标系 在工程测量中，当测区高程大于160m时，地面长
度与参考椭球面长度相差太大，需建立地方独立坐标 系。
建立独立坐标系时，先选一点作原点，该点的坐标 与统一坐标一致，其它各点与原点的坐标增量的绝对 值增大D（H/R）倍。方法有彭胀法与平移法两种，彭 胀法是对各点与原点的坐标增量加改正。平移法是将 参考椭圆体中心沿原点法线方向平移H。两种方法计 算结果相差很小。此外，当y坐标大于45km时。还需 以高斯投影正反算或换带计算更换投影带中央子午线 。
路漫漫其悠远
2、1980年西安坐标系 为了进行全国天文大地网整体平差，采用了
新的椭球元素和进行了新的定位和定向，1978 年以后，建立了1980年国家大地坐标系。
路漫漫其悠远
1980年国家大地坐标系的大地原点设在我国中 部—陕西省泾阳县永乐镇。该坐标系是参心坐 标系。椭球短轴Z轴平行于由地球地心指向 1968.0地极原点（JYD）的方向；大地起始子 午面平行于格林尼治平均天文台子午面，X轴 在大地起始子午面内与Z轴垂直指向经度零方 向；Y轴与Z，X轴成右手坐标系。
路漫漫其悠远
椭球参数采用1975国际大地测量与地球物理联 合会第16届大会的推荐值，四个基本常数为： a= 6378140
=1/298.257
路漫漫其悠远
椭球定位时按我国范围内高程异常值平方和 最小为原则求解参数。高程系统基准是1956年 青岛验潮站求出的黄海平均海水面。
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3、新1954年北京坐标系 1980年国家大地坐标系建立后，实施了全
20世纪50年代，在我国天文大地网建立初 期，鉴于当时的历史条件，采用了克拉索夫斯 基椭球元素（ａ=6378245m, e=1/298.3），并 与前苏联1942年普尔科沃坐标系进行联测，通 过计算建立了我国大地坐标系，定名为1954年 北京坐标系。
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1954年北京坐标系和前苏联1942年普尔科沃 坐标系有一定的关系（椭球参数和大地原点一 致）但又不完全是前苏联1942年普尔科沃坐标 系。如大地点高程是以1956年青岛验潮站求出 的黄海平均海水面为基准，高程异常是以前苏 联1955年大地水准面重新平差结果为起算值， 按我国天文水准路线推算出来的。大地水准面 自东向西最大差距达67米。