空间数据获取之GPS

1、空间数据获取技术之GPS上海数慧系统技术有限公司徐春雷目录传统测量技术GPS技术应用案例手持GPS/GIS系统一、引言 为什么进行测量测量的任务是什么二、目前常见的空间数据获取技术传统的测量技术（如经纬仪、水准仪、全站仪等）航空(近景)摄影测量技术GPS技术遥感技术三、传统测量的一般原理坐标系WGS84坐标系西安84坐标系北京54坐标系 2.测量的一般原理2.1高程坐标获取的原理水准测量原理图大地水准面的确定（1956年黄海平均海平面）在全国布置水准控制网在水准控制网上用水准测量的方法就可得到每一 点的高程坐标坐标原点的确定（如西安84坐标原点）大地控制网的建立在大地控制网的控制点的基础上通过

2、导线测量的方法就可得到地面上任一点的X、Y坐标2.2 平面坐标获取的原理四、现代测量技术GPS4.1.GPS的简介4.1.1 GPS简介 GPS（Global Positioning System）系统是一项跨世纪的高新技术，是20世纪空间技术上的最重大的成就之一。1994年，GPS系统的全部24颗卫星部署完毕，整个系统全面建成，投入运行。GPS能在全球范围内向任意多用户提供高精度、全天候、连续实时的三维测速、三维定位和时间基准，加之其方便灵活、质优价廉的特点，使它从根本上解决了人类在地球上的导航和定位问题，满足了各种用户的需要。目前，GPS的单点定位精度为1015米。欲得到更高精度，可以通过

3、差分来得到，差分后的精度可至厘米级。4.1.2 GPS发展简史1973年12月 美国国防部批准它的海陆空三军联合研制新一代卫星导航系统导航卫星定时测距全球定位系统（Navigation Satellite Timing and Ranging Global Pisitioning System），简称全球定位系统（GPS）。1974-1988年 GPS整个研制发展计划经历了方案论证、系统的研制和试验、工程的发展和完成三个阶段，经过10余年的试验，保证了该系统的成功和良好的特性。1988年 开始发射第一代实用工作星座BLOCK。卫星设计寿命为7.5年。1988-1994年 分布于六个轨道上的24

4、颗（3颗备用）工作卫星全部升空正常运行。1997年 开始发射了新一代的工作卫星BLOCKR以逐步更新BLOCKGPS系统，计划发20余颗卫星，设计寿命为10年。 目前美国正在开发型GPS卫星的第三代，即BLOCKF型卫星，第一颗F卫星将于2002年发射。4.1.3 GPS系统的组成空间星座部分由24颗卫星组成，其中包括3颗备用 卫星。这些卫星可以向地面用户发送定位信息（导航电文和星历信息）。地面监控部分包括监控站、主控站、注入站。用户设备部分指的是终端设备，如测量型GPS接收 机、导航型GPS接收机。4.2GPS的测量原理GPS绝对定位的原理，是以GPS卫星和用户接收机天线间的距离观测量为基础

5、，并根据卫星瞬时坐标，来确定用户接收机天线所对应的点位，即观测站的位置。其原理实际上就是空间后方交会的原理。绝对定位原理图4.2GPS的特点4.2.1 GPS优点全天候站间无需通视定位精度高可获取三维坐标4.2.2 GPS缺点受电磁干扰在建筑物下，或城市等高层建筑密集区很难接收到足够多的卫星信号4.3GPS的一些技术4.3.1 差分技术什么是差分技术差分技术的种类4.3.2RTK（real time kinematic）技术 什么是RTK技术 RTK系统的组成（GPS接收机、数据传输系统、软件系统）4.4GPS的应用前景GPS(全球定位系统）能为全球任意地点、任意多个用户同时提供高精度、全天候

6、、连续的、实时的三维定位、三维测速和时间基准。其应用前景具体体现以下五大方面： GPS在导航方面的应用（车载导航、物流配送等）在导航方面的应用（车载导航、物流配送等） GPS测绘应用测绘应用 GPS精密工程测量和工程变形监测方面的应用精密工程测量和工程变形监测方面的应用 监测地球大气监测地球大气 GPS授时授时GPS在地球动力学的应用在地球动力学的应用4.4测量数据如何进入GIS系统测量模拟数据（如纸质地图）数字数据（如DWG格式）数字化所需格式（如shp、coverage等）格式转换GIS空间数据库五、应用案例基于GPS/GIS的测量巡检系统 5.1问题的提出对工作人员在野外的工作进行有效的

7、坚督降低成本、方便测量工作 提高巡检工作的工作效率5.2系统的总体框架图GIS通讯数据交换坚控中心5.3 系统的功能图 数据转换功能基于PDA的GPS/GIS系统客户端监控中心基本地图功能GPS功能通讯功能巡检功能通讯功能基本地图功能差分功能5.4 功能实现 5.4.1 嵌入式GIS功能的实现 操作系统平台：WinceGIS平台：Hmap 开发语言：EVC5.4.2 GPS定位功能的实现 GPS信号的格式(SIRF格式、NMEA格式)GPS信号中语句的意义读取信号中的28、30号语句并计算坐标，要考虑电离层的影响、地球自转等因素、进行坐标变换5.4.3 GPRS功能的实现通过GPRS卡以短消息的形式实现监控站与移动终端之间的通讯5.4.4 差分功能的实现采用的是平滑伪距差分平滑伪距差分的原理：GPS接收机接收到的GPS信号会受到电离层、对流层等的影响，事实上是会有个时间延迟。为了去掉这一影响，我们在已知坐标点的基准站上装一GPS，可以算出某一刻用v * t 所得的距离和