徕卡VivaGNSS教学版-1

1、1徕卡测量系统贸易徕卡测量系统贸易(北京北京)有限公司有限公司Viva GNSS 教学版教学版2目录目录一、一、GPS工作原理及应用工作原理及应用二、徕卡二、徕卡GPS的发展历史的发展历史三、现代化三、现代化GPS教学的需求教学的需求31.什么是什么是GPS？n GPS 是英文词组是英文词组Global Positioning System(全球定位系统全球定位系统)的首字母缩写词的首字母缩写词n 美国国防部美国国防部 1974 年前后开发的一个军用卫星导航系统年前后开发的一个军用卫星导航系统提供提供:n 分布在分布在 6 个轨道平面上个轨道平面上,倾角倾角55度度n 轨道周期为轨道周期为 1

2、1 小时小时58分分n 全球覆盖能力全球覆盖能力n 每天每天 24 小时服务小时服务n 10m左右导航点位精度左右导航点位精度n 目前有约目前有约30 颗卫星处于工作状态颗卫星处于工作状态42.GPS 系统的组成系统的组成空间部分空间部分地面控制部分地面控制部分用户部分用户部分GPS 系统由三个主要部分组成：53.GPS 定位技术的优越性定位技术的优越性n 全天候测量全天候测量n 不要求点与点之间通视不要求点与点之间通视n 长度不受限制长度不受限制n 定位速度快定位速度快n 大大节省人力资源大大节省人力资源n 生产成本低于常规测量技术生产成本低于常规测量技术64.载波和码的区别载波和码的区别n

3、 观测量的基本概念观测量的基本概念n 无论采取何种无论采取何种GPS定位方法，都是通过观测定位方法，都是通过观测GPS卫星而获得某种观测量来卫星而获得某种观测量来实现的。实现的。GPS卫星信号含有多种定位信息，根据不同的要求，可以从中获卫星信号含有多种定位信息，根据不同的要求，可以从中获得不同的观测量，主要包括：得不同的观测量，主要包括： 根据根据码相位码相位观测得出伪距观测得出伪距 根据根据载波相位载波相位观测得出伪距观测得出伪距 由由积分多普勒计数积分多普勒计数得出伪距得出伪距 由由干涉法干涉法测量得出时间延迟测量得出时间延迟74.载波和码的区别载波和码的区别n 采用积分多普勒计数法进行定

4、位时，所需观测时间较长，一般数小时，同采用积分多普勒计数法进行定位时，所需观测时间较长，一般数小时，同时观测过程中，要求接收机的震荡器保持高度稳定。时观测过程中，要求接收机的震荡器保持高度稳定。n 干涉法测量时，所需设备较昂贵，数据处理复杂。这两种方法在干涉法测量时，所需设备较昂贵，数据处理复杂。这两种方法在GPS定位定位中，尚难以获得广泛应用。中，尚难以获得广泛应用。目前广泛应用的基本观测量主要有码相位观测量和载波相位观测量。目前广泛应用的基本观测量主要有码相位观测量和载波相位观测量。n 码相位观测码相位观测是测量是测量GPS卫星发射的测距码信号（卫星发射的测距码信号（C/A码或码或P码）到

5、达用户接码）到达用户接收机天线（观测站）的传播时间收机天线（观测站）的传播时间,也称也称时间延迟测量时间延迟测量。n 载波相位观测载波相位观测是测量接收机接收到的具有多普勒频移的载波信号，与接收是测量接收机接收到的具有多普勒频移的载波信号，与接收机产生的参考载波信号之间的机产生的参考载波信号之间的相位差相位差。84.载波和码的区别载波和码的区别码相位与载波相位的分辨误差码相位与载波相位的分辨误差信号波长观测误差P码（精码）29.3m0.3mC/A码（粗码）293m2.9m载波L119.05cm2.0mm载波L224.45cm2.5mmn 由于载波的波长远小于码长，在分辨率相同的情况下，载波的间

6、隔更小由于载波的波长远小于码长，在分辨率相同的情况下，载波的间隔更小n 所以所以载波相位观测载波相位观测是目前最精确的观测方法。是目前最精确的观测方法。95.信号频率信号频率GPSGLONASS1563158715911610 MHz1559E1E2G1L1GPS范围范围C15030 MHz50005010GALILEO无线电广播、收音机无线电广播、收音机GPSGLONASS121612401256E3E412601300 MHzE6121511641188E5BL5L2G2雷达范围雷达范围无线电范围无线电范围GALILEOGALILEOGPS/ GALILEOE5A106.GPS技术的发展技

7、术的发展n GPS的问题的问题 GPS卫星目前普遍存在超期服役的问题，请见附件卫星目前普遍存在超期服役的问题，请见附件 GPS卫星超期卫星超期.pdfn GPS的改进计划的改进计划第一阶段第一阶段 发射发射12颗改进型的颗改进型的GPSBLOCK R型卫星型卫星, 能发射第二民用码能发射第二民用码,即在即在L2上加载上加载CA码码;在在L1和和L2上播发上播发P(Y)码的同时码的同时,在这两个频率上还试验性的同时加载在这两个频率上还试验性的同时加载新的军码新的军码(M码码)第二阶段第二阶段 发射发射6颗颗GPSBLOCK F型卫星，型卫星，F型卫星除了有上面提到的型卫星除了有上面提到的GPS

8、R型卫星的型卫星的功能外功能外,进一步强化发射进一步强化发射M码的功率和增加发射第三民用频率码的功率和增加发射第三民用频率,即即L5频道。到频道。到2016年年GPS卫星系统应全部以卫星系统应全部以 F卫星运行卫星运行,共计共计24+3颗。颗。(L5现只有现只有2颗颗)117.GNSS全球化战略全球化战略n GNSS是是Global Navigation Satellite System的缩写的缩写n 中文译名应为全球导航卫星系统中文译名应为全球导航卫星系统n 目前，目前，GNSS包含了：包含了： GPS (24+6) 美国美国 GLONASS (30) 俄罗斯俄罗斯 Galileo (27+

9、3) 欧盟欧盟 Compass (30 + 5) 中国中国128.GPS定位原理定位原理n 为什么说：理论上只要我们能收到为什么说：理论上只要我们能收到4颗颗卫星，我们就能定位？卫星，我们就能定位？n 为什么实测中为什么实测中4颗星很难定位？颗星很难定位？139.GPS定位类型定位类型单点定位单点定位n 使用一台仪器至少观测使用一台仪器至少观测 4 颗卫星颗卫星n 精度精度: 5-10米米n 产品：导航产品产品：导航产品 车载导航仪、导航手机等车载导航仪、导航手机等14相对定位相对定位目前测量领域相对定位几种方法目前测量领域相对定位几种方法n 静态测量模式静态测量模式n 动态测量模式动态测量模

10、式9.GPS定位类型定位类型1510.静态测静态测量量MM级精度级精度10:0010:45n每次多台仪器同步观测每次多台仪器同步观测45分钟左右分钟左右n利用后处理软件在电脑上解算出两点的基线利用后处理软件在电脑上解算出两点的基线1610.静态测静态测量量静态测量的特点静态测量的特点n 精度高精度高mm级精度级精度n 作业时间长，作业时间长，45分钟以上，高等级静态甚至要求连续测量分钟以上，高等级静态甚至要求连续测量48小时小时以上！以上！n 外业操作简单外业操作简单开机就测，测完关机搬站开机就测，测完关机搬站n 数据后处理复杂，技术含量高数据后处理复杂，技术含量高静态测量要求：静态测量要求：

11、n 电池工作时间要长，中间不能断电电池工作时间要长，中间不能断电n 仪器组装简单，轻便仪器组装简单，轻便(高等级点一般都在山顶高等级点一般都在山顶)1710.静态测静态测量量静态测量的应用静态测量的应用n 控制测量控制测量(大面积，长距离线性工程，时间短）大面积，长距离线性工程，时间短）n 变形监测变形监测n 地质灾害预警地质灾害预警n 气象研究气象研究应用案例：应用案例：n 全国首级控制测量全国首级控制测量n 城市勘察控制点加密城市勘察控制点加密n 公路、铁路、河道控制测量公路、铁路、河道控制测量n 目前只要能够收到卫星的环境，都会优先使用目前只要能够收到卫星的环境，都会优先使用GPS静态测

12、量来布设控制网静态测量来布设控制网1811.动态测量动态测量CM级精度级精度n 什么是什么是RTK?n RTK（Real - time kinematic）实时动态差分法）实时动态差分法n 工作过程中至少需要工作过程中至少需要2台台以上的仪器，俗称以上的仪器，俗称1+1,1+21+N；一拖一，一拖二；一拖一，一拖二n 什么是基准站什么是基准站(参考站参考站)？什么是流动站？什么是流动站？n RTK工作模式有哪些？工作模式有哪些？n 电台和网络电台和网络n RTK的有效工作范围有多大？的有效工作范围有多大？n 根据仪器及外业环境情况，最远可达到根据仪器及外业环境情况，最远可达到3050Km191

13、1.动态测量动态测量RTK工作原理工作原理电离层电离层 对流层延迟对流层延迟已知已知X=0Y=0Z=0伪值伪值X=2Y=1Z=-1伪值伪值X=7Y=9Z=5真值真值X=5Y=8Z=6差分值差分值X: -2Y: -1Z: +1n 利用实时数据链将参考站的差分信息发送到移动站，利用实时数据链将参考站的差分信息发送到移动站，在移动站中通过基线解算，获得移动站实时坐标。在移动站中通过基线解算，获得移动站实时坐标。2011.动态测量动态测量RTK的数据解算过程的数据解算过程参考站网格坐标参考站网格坐标参考站地方椭球大地坐标参考站地方椭球大地坐标参考站参考站WGS84坐标坐标启动参考站启动参考站投影反算投

14、影反算参考椭球转换参考椭球转换移动站初始化移动站初始化WGS84椭球解基线椭球解基线,得到移动站得到移动站84坐标坐标移动站地方椭球大地坐标移动站地方椭球大地坐标参考站实时载波相位观测值参考站实时载波相位观测值移动站网格坐标移动站网格坐标参考椭球转换参考椭球转换投影正算投影正算移动站实时载波相位观测值移动站实时载波相位观测值WGS84椭球椭球地方椭球地方椭球地方网格地方网格2111.动态测量动态测量RTK测量的特点测量的特点n 速度快（瞬时获取坐标）速度快（瞬时获取坐标）n 操作简单（稍懂电脑知识即可）操作简单（稍懂电脑知识即可）n 作业距离远（电台十几公里，网络几十公里）作业距离远（电台十几

15、公里，网络几十公里）n 省时省力（省时省力（2个人既是高效测量队）个人既是高效测量队）RTK应用案例应用案例n 地形图测绘、地籍测量地形图测绘、地籍测量n 公路、铁路工程测量放样公路、铁路工程测量放样n 电力、市政、燃气、自来水线路设计、施工电力、市政、燃气、自来水线路设计、施工n 水文、水利、海洋测量水文、水利、海洋测量n 凡是精度满足需求，能够收到卫星，现在一般都用凡是精度满足需求，能够收到卫星，现在一般都用RTK测量测量22徕卡测量系统徕卡测量系统n 全球性公司，总部位于全球性公司，总部位于瑞士瑞士Heerbruggn 近近200年年的历史的历史n 拥有拥有1000多项多项核心专利技术核

16、心专利技术n 公司在公司在28个个国家拥有国家拥有3500多名员工多名员工n 在全球在全球120多个国家多个国家拥有拥有数百家合作伙伴数百家合作伙伴n 在瑞士证券交易市场挂牌上市在瑞士证券交易市场挂牌上市23徕卡徕卡GPS技术的发展技术的发展n 1960s 参与美国军方参与美国军方GPS前身前身621B项目和美国海军项目和美国海军Timation卫星卫星 导航系统科研导航系统科研n 1970s年年 首批背负式首批背负式GPSn 1980年年 为美军方研制了飞行器精密定规的为美军方研制了飞行器精密定规的GPSPACn 1985年年 推出全球第一台便携型推出全球第一台便携型GPS接收机接收机WM1

17、01 / WM102n 1991年年 推出世界上第一台采用快速静态技术的推出世界上第一台采用快速静态技术的WILD200测量系统测量系统24n 1994年年 收购美国收购美国Magnavox公司公司GPS部部n 1995年年 推出增强的推出增强的GPS测量系统测量系统300 GPS测量系统测量系统n 1999年年 推出跨世纪的推出跨世纪的500系列系列GPS测量系统测量系统n 2004年年 全球第一台超站仪、镜站仪及全球第一台超站仪、镜站仪及GPS1200系列等系列等n 2007年年 收购加拿大收购加拿大NovAtel公司公司n 2009年年 全球率先推出第三代全球率先推出第三代GNSS接收机

18、接收机VIVA GNSSn 2011年年 全球率先推出首款支持手机测量的全球率先推出首款支持手机测量的徕卡手机测量系统徕卡手机测量系统徕卡徕卡GPS技术的发展技术的发展25徕卡公司价值观徕卡公司价值观n 以客户为中心以客户为中心n 创新的解决方案创新的解决方案n 质量至上质量至上n 专业化操作专业化操作n 诚信服务诚信服务n 开放、充分的交流开放、充分的交流26徕卡，一部精密测量设备的制造和发展历史徕卡，一部精密测量设备的制造和发展历史近近200年的技术创新发展史年的技术创新发展史2010 并购美国并购美国Intergraph公司公司2007 收购加拿大收购加拿大NovAtel公司公司2005

19、 与与 Hexagon AB 合并在中国建立全国性合并在中国建立全国性 的营销服务网络共享中心的营销服务网络共享中心2003 收购收购 澳洲澳洲Tritronics2001 收购收购 Cyra、 收购收购 Laser Alignment 美国美国ERDAS公司并入公司并入Leica 、收购、收购 LH 系统公司系统公司2000 徕卡测量系统在瑞士上市徕卡测量系统在瑞士上市1997 徕卡测量系统徕卡测量系统1994 收购收购 美国美国Magnavox公司公司GPS部部1921 在瑞士在瑞士Heerbrugg创立创立Wild公司公司1819 在瑞士在瑞士Aarau成立成立Kern公司公司27TS0

20、2更适合建筑工程更适合建筑工程更多机载软件更多机载软件TS06/09更适合测量工程更适合测量工程更多机载软件更多机载软件TPS1200囊括囊括TPS最高技术的全站仪最高技术的全站仪系列规格最全的全站仪系列规格最全的全站仪TS/TM30 业界精度最高业界精度最高 (0.5”) 全天候工作全天候工作参考站网参考站网更高的精度和可靠性更高的精度和可靠性使使RTK的性能更有一致性的性能更有一致性因为优异的性能因为优异的性能, 在同样的区域可以采用更少在同样的区域可以采用更少的参考站数目的参考站数目数字航空摄影系统数字航空摄影系统SmartPole, 无需已知控制点无需已知控制点具有与具有与SmartR

21、over同样优秀的同样优秀的 GPS RTK功能功能GPS测量与测量与TPS测量可即时切换测量可即时切换Viva GNSS第三代第三代GNSS系统系统支持中国北斗系统支持中国北斗系统非测量人员高效，快速使用非测量人员高效，快速使用电池热插拔，无限时持续工作电池热插拔，无限时持续工作 徕卡热销中的产品家族徕卡热销中的产品家族三维激光扫描系统三维激光扫描系统GS09 GNSS系统系统为您量身定制的测量设备为您量身定制的测量设备；满足您更多的测量需要满足您更多的测量需要28TS15系列系列徕卡徕卡TPS产品体系产品体系1”0.5”- 精密工程测量精密工程测量- 高速铁路测量高速铁路测量- 以及其他要

22、求高精度、高可靠以及其他要求高精度、高可靠性测量领域性测量领域 - 高精度监测高精度监测- 高精度高铁测量领域、大坝监高精度高铁测量领域、大坝监测、桥梁监测测、桥梁监测- 滑坡监测滑坡监测 精度精度TPS1200+系列系列62”TS02TS06TS09TS30/TM30- 常规施测量常规施测量- 常规工程测量常规工程测量- 地形测图地形测图 TS11系列系列 应用应用29CS10/15 GPS手持机手持机Viva Zeno GIS手持手持机机GS08徕卡徕卡GPS产品体系产品体系- 土地调查、林业调查土地调查、林业调查- 电力，石油和能源测量电力，石油和能源测量- 公共安全公共安全 0.4 1

23、.0m0.01 0.02m0.0010.006m- 常规常规 RTK测量测量- 常规常规RTK放样放样- 道路、铁路、城市建设道路、铁路、城市建设- 测图、地籍测量测图、地籍测量 - 静态测量静态测量,常规监测常规监测- 控制网测量控制网测量- 滑坡监测、大坝监测、桥梁监测滑坡监测、大坝监测、桥梁监测 精度精度GMX901GMX902GS09GS10GS15- GS09 - GS12 - GS10/15 -GRX1200+GR10 应用应用30助力重点工程，引领行业发展助力重点工程，引领行业发展LRBAS-I徕卡无砟轨道板精调系统徕卡无砟轨道板精调系统徕卡地铁施工路面扫描系统徕卡地铁施工路面扫

24、描系统徕卡地铁隧道断面监测系统徕卡地铁隧道断面监测系统徕卡造船精度控制与分析系统徕卡造船精度控制与分析系统徕卡三维变形监测徕卡三维变形监测徕卡三维扫描监测徕卡三维扫描监测高铁高铁CPIII测量测量高铁沉降监测高铁沉降监测铁路轨道测量系统铁路轨道测量系统本地化应用解决方案本地化应用解决方案31本地化应用解决方案本地化应用解决方案徕卡精密三角高程测量徕卡精密三角高程测量徕卡三维变形监测系统徕卡三维变形监测系统徕卡水准网平差软件徕卡水准网平差软件徕卡多测回测角徕卡多测回测角32本地化应用解决方案本地化应用解决方案徕卡盘煤系统徕卡盘煤系统徕卡罐体扫描检测系统徕卡罐体扫描检测系统徕卡机场跑道扫描监测徕卡

25、机场跑道扫描监测徕卡滑坡扫描监测徕卡滑坡扫描监测33电力通电力通管线通管线通道路通道路通台站通台站通面积测量面积测量平均点测量平均点测量测量计算器测量计算器坐标输入输出坐标输入输出LGO模板定制模板定制本地化应用解决方案本地化应用解决方案目标跟踪测量程序目标跟踪测量程序车行记录仪检定车行记录仪检定GPS导航测深导航测深GPS移动监测移动监测34徕卡与测量教学徕卡与测量教学n 实践教学的重要性实践教学的重要性 n 徕卡致力于和高校的合作徕卡致力于和高校的合作 支持培养测绘专业人才支持培养测绘专业人才n 隆重推出隆重推出Viva GNSS 教学版教学版满足高校实验教学的高层次需求满足高校实验教学的

26、高层次需求徕卡前徕卡前CEO在高校在高校为学生做前沿讲座为学生做前沿讲座武大前任校长刘经南在测绘论坛与徕卡公司交流35教学需求教学需求1：将将测绘技术测绘技术前沿前沿发展发展融入到实验教学融入到实验教学内容内容中中 n 测绘仪器发展趋势测绘仪器发展趋势 一体化一体化 智能化智能化 数字化数字化 模块化模块化n 在实践中掌握新型测绘仪器操作，切身体验测绘仪器的前沿发展在实践中掌握新型测绘仪器操作，切身体验测绘仪器的前沿发展 拓宽视野，紧跟学科发展趋势，激发创新灵感！拓宽视野，紧跟学科发展趋势，激发创新灵感！n Viva GNSS 教学版教学版 引领仪器发展潮流引领仪器发展潮流36GS15 结构图

27、结构图避免天线等附件丢失，杜绝给学校造成损失！一体化技术一体化技术 GS15智能天线智能天线 37n 激发学生的实验兴趣，调动学生的主动性！激发学生的实验兴趣，调动学生的主动性！n 在最短的实践课时中，获得最显著的教学效果！在最短的实践课时中，获得最显著的教学效果！n智能时尚设计，易学易用智能时尚设计，易学易用高清晰的超大彩屏；高清晰的超大彩屏；向导式操作流程；向导式操作流程；三维图形模拟，文字解释；三维图形模拟，文字解释；真人发音语音提示功能；真人发音语音提示功能；智能化技术智能化技术CS10手簿手簿38n 内置高清数码相机内置高清数码相机 即时拍下现场测点位置即时拍下现场测点位置 图片标注

28、图片标注功能功能 外业草图功能外业草图功能n 支持支持DXF背景图背景图 工作底图导入手簿工作底图导入手簿 测点位置一目了然测点位置一目了然n 外业草图和工作底图都在逐步数字化，外业草图和工作底图都在逐步数字化， 传统测量模式正在悄悄发生变化！传统测量模式正在悄悄发生变化！数字化技术数字化技术CS10手簿手簿39模块化技术模块化技术超站仪超站仪n GS15 可与可与 徕卡全站仪徕卡全站仪无缝集成为无缝集成为超站仪超站仪 打破打破“ “先控制后碎步先控制后碎步” ”的传统测量模式的传统测量模式 实现无标石测量实现无标石测量n 关键技术关键技术 仪器在任意合适的位置设站仪器在任意合适的位置设站 设

29、站点就是已知点设站点就是已知点 使测绘作业从彻底摆脱控制网的束缚。使测绘作业从彻底摆脱控制网的束缚。40n GS15可与可与360度棱镜集成为镜站仪度棱镜集成为镜站仪 首次打破首次打破“ “先定向后测量先定向后测量” ”的传统模式的传统模式 可在测量过程中完成全站仪的定向可在测量过程中完成全站仪的定向n 最高效的测量模式最高效的测量模式 单人测量系统单人测量系统模块化技术模块化技术镜站仪镜站仪41n 课堂理论问题与实践解决方案联系起来课堂理论问题与实践解决方案联系起来 纽带：纽带：Viva GNSS教学版教学版n 徕卡独创三大核心技术徕卡独创三大核心技术理论问题的解决方案理论问题的解决方案 S

30、martCheck+ 技术、技术、SmartTrack+ 技术、技术、SmartRTK 技术技术 解决定位难题解决定位难题n 在实践教学中解决理论难题在实践教学中解决理论难题n 再从理论教学中探索创新技术再从理论教学中探索创新技术教学需求教学需求2：理论教学与实践教学理论教学与实践教学合合为一体为一体42如何获得高精度的如何获得高精度的GPS固定解？固定解？n GPS精度和可靠性决定因素精度和可靠性决定因素? 卫星整周模糊度确定的准确度n 影响整周模糊度准确定的因素影响整周模糊度准确定的因素? 传输路径瞬时变动n 实践中解决方法实践中解决方法? 徕卡SmartCheck+ 技术iNi准确的整周

31、模糊度RkInt（）整周计数Si（tn）Si（t1）Ni准确的整周模糊度Ni错误的整周模糊度正常的卫星信号传输路径错误的卫星信号传输路径徕卡专利的徕卡专利的SmartCheck+技术以严密的方法检核整技术以严密的方法检核整周模糊度的一致性，有效剔除卫星信号传输路径的瞬周模糊度的一致性，有效剔除卫星信号传输路径的瞬时变动影响，确保了测量精度和可靠。时变动影响，确保了测量精度和可靠。43n 测量过程中常会遇到以下难题使得测量经常中断：测量过程中常会遇到以下难题使得测量经常中断： 卫星数量不够卫星数量不够 卫星跟踪丢失卫星跟踪丢失n 徕卡徕卡SmatTrack + 技术技术 跟踪跟踪所有所有卫星卫星

32、系统信号系统信号 低角度跟踪技术低角度跟踪技术 内置内置电子抑径板电子抑径板 高灵敏度跟踪能力高灵敏度跟踪能力 快速重捕获快速重捕获如何解决跟踪卫星失锁问题？如何解决跟踪卫星失锁问题？44n 保障保障CORS网测量结果的一致性网测量结果的一致性 徕卡徕卡SmartRTK技术技术 主辅站技术（主辅站技术（i-MAX） 主辅基准站固定不变主辅基准站固定不变如何保障网络如何保障网络RTK成果的可靠性？成果的可靠性？45n 徕卡提供了开放的测量系统徕卡提供了开放的测量系统 专业的开发平台：专业的开发平台：GeoC+ 自主设计，自主编写测量应用程序自主设计，自主编写测量应用程序 应用于实际工程和科研应用于实际工程和科研程序编译界面程序编译界面教学需求教学需求3：创新开发平台创新开发平台46n 某些科研项目对仪器功能要求较高某些科研项目对仪器功能要求较高n 可通过许可码升级，开通需要的特