认识全球导航卫星系统-GNSS（工程测量）

工程测量课件认识GNSS认识GNSSGNSS全称为“全球导航卫星系统”

（GlobalNavigationSatelliteSystem），是以人造卫星作为导航台的星级无线电导航系统，为全球陆、海、空、天的各类军民载体提供全天候、高精度的位置、速度和时间信息。GNSS是泛指所有的卫星导航系统，包括全球的、区域的和增强的，如美国的GPS、俄罗斯的Glonass、欧洲的Galileo、中国的北斗卫星导航系统，以及相关的增强系统，还涵盖在建和以后要建设的其他卫星导航系统。认识GNSSGNSS系统包括空间部分（卫星）、地面部分（跟踪监控站）和用户部分（GNSS接收机）。GNSS卫星定位的基本原理是空间后方交会。其测定空间距离的方式主要有伪距测量和载波相位测量。按定位模式不同，分为绝对定位和相对定位。按定位状态不同，分为静态定位和动态定位。按定位成果的时间不同，分为实时定位和事后定位。卫星GNSS接收机监控站认识GNSS绝对定位又称为单点定位，是用一台GNSS接收机进行定位的模式，用伪距测量或载波相位测量的方法确定接收机天线的绝对坐标。由于受卫星星历误差、大气延迟误差等影响，定位精度为米级。一般用于飞机、船舶、车辆等交通工具的定位以及勘探作业等。认识GNSS相对定位又称为差分定位，是在不同测站采用两台或两台以上GNSS接收机同步跟踪相同的卫星信号,以载波相位测量方法确定多台接收机(多个测站点)的相对位置(三维坐标差)，称为同步观测。认识GNSS相对定位由于多台接收机同步观测相同的卫星，因此接收机的钟差、卫星的钟差、卫星星历误差和大气（电离层和对流层）对于电磁波的延迟效应几乎是相同的。因此，解算各个测点的坐标时，可以消除或削弱上述各项误差，从而达到较高的定位精度（±1～5mm），因而被广泛应用于大地测量、工程测量、地形测量等方面。认识GNSS静态定位是在GNSS定位过程中测站接收机天线的位置是相对固定的，用多台接收机在不同的测站上进行相对定位的同步观测。成果处理是在外业观测结束以后，测量精度较高，一般用于控制测量。ACB认识GNSS实时动态定位将测站分为基准站和流动站，基准站上安置的接收机对所有可见卫星进行连续观测，并将观测数据通过无线电传送设备实时发送给流动站（用户站）。流动站接收机将其接收的GNSS卫星信号与基准站传送来的数据进行差分计算，实时解算得到流动站的三维坐标。实时动态定位作业效率高，精度低于静态定位，一般用于细部测量。基准站流动站认识GNSSCORS城市测量GNSS定位的应用中应设立固定的基准站，全天候进行连续不断的卫星观测,并同时发射观测成果的信号,称为“连续运行基准”(continuously

operationreferencestation)简称CORS。城市中其他GNSS测量的接收机随时可以与之进行同步观测，而获得可靠的相对定位成果。全城市由若干个CORS组成城市GNSS

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CORS系统,作为城市测量控制网。认识GNSSGNSS定位测量的特点全球性，全天候，高精度。与传统测量相比，其优点为：相邻测站之间不必通视，布网灵活；定位精度高，差分距离相对误差约为1~10ppm，点位误差为毫米级；全天候观测，不受天气影响；观测、记录、计算高度自动化；工程测量课件

GNSS动态测量GNSS动态测量（GNSSRTK测量）GNSSRTK测量原理基准站上安置的接收机，对所有可见GNSS卫星进行连续观测，并将其观测数据通过无线电传输设备（也称数据链）实时地发送给用户观测站（流动站），流动站GNSS接收机在接收GNSS卫星信号的同时，通过无线电接收设备接收基准站传输的观测数据，然后根据相对定位原理，实时地解算并显示流动站的三维坐标及其精度。定位精度可达1cm~2cm。RTK技术的关键在于数据处理技术和数据传输技术。GNSS动态测量（GNSSRTK测量）GNSSRTK测量系统的组成（1）基准站1、基准站GNSS接收机：能够接收、发射基准站观测的伪距和载波相位观测值。2、基站电台：将基准站观测的伪距和载波相位观测值发射出去。GNSS动态测量（GNSSRTK测量）GNSSRTK测量系统的组成（2）流动站1、流动站电台：能够接收基准站观测的伪距和载波相位观测值、基准站坐标。2、流动站GNSS接收机：能够观测伪距和载波相位观测修值，接收基准站的坐标、伪距、载波相位观测值，并能够差分处理基准站和流动站载波相位观测值。3、电子手簿：显示参数、坐标、卫星、精度、可以调整参数。GNSS动态测量（GNSSRTK测量）GNSSRTK放样RTK施工测量作业模式按实现手段可分为两大类：一类是以单基站广播差分改正信息的常规RTK模式；另一类是以CORS（连续运行卫星定位服务综合系统）网络RTK模式。GNSS动态测量（GNSSRTK测量）GNSSRTK放样常规RTK系统主要由一个基准站、若干个流动站及数据通讯系统组成。常规RTK数据通讯通常采用无线电技术（常规电台和GSM或GPRS/CDMA通讯）。基准站流动站GNSS动态测量（GNSSRTK测量）GNSSRTK放样放样前对基准站位置的选择必须严格，因为基准站接收机每次卫星信号失锁将会影响网络内所有流动站的正常工作。基准站可以设置在已知控制点上，也可以为根据用户需要自由设站。GNSS动态测量（GNSSRTK测量）基准站操作要求：（1）基准站点周围应视野开阔，截止高度角应设为15º，上空无遮挡物；周围无信号反射物（大面积水域、大型建筑物等），以减少多路径干扰。并要尽量避开交通要道、过往行人的干扰。（2）对于使用电台模式作RTK时，基准站应尽量设置于相对制高点上，以方便播发差分改正信号，增加电台的作业半径。GNSS动态测量（GNSSRTK测量）基准站操作要求：（3）基准站应避开强磁场（如微波塔、通信塔、雷达、磁铁矿等大型电磁发射源）的干扰，应远离200米外；另基准站要远离高压输电线路、通讯线路50米外。（4）RTK定位的数据处理主要是基准站和流动站间的单基线处理，而基准站和流动站的观测数据质量及无线电信号的传播质量对定位精度的影响极大。因此，基准站与流动站应同步锁定5颗以上的卫星数，且空间位置精度因子（PDOP）值应小于6。GNSS动态测量（GNSSRTK测量）基准站操作要求：（5）基准站架设在已知点上时，仪器架设要严格对中、整平，对中误差应小于1mm，水平误差长水准气泡偏离值应小于1mm。如果是自由设站不作此要求。（6）架设的GNSS天线和电台发射天线的二个三角架之间应保持至少3米的距离；GNSS天线、信号发射天线、主机、电源等应连结正确无误。GNSS动态测量（GNSSRTK测量）基准站操作要求：（7）对于已知点上架站，应严格量取基准站接收机天线高，量取2次以上，较差小于3mm，取用平均值。对于自由架站，不作此要求。尽管各RTK设备在设计时考虑到防水、防晒等因素，但作业时应尽量避免烈日暴晒或雨水淋湿。GNSS动态测量（GNSSRTK测量）基准站操作要求：（8）基准站各项参数设置是在控制手薄中进行。（如基准椭球坐标系、中央子午线、截止高角度、天线高、天线类型、广播格式、对于电台，还应设置电台的波特率、电台的发射模式、电台的抗干扰性以及电台的功率和频率等）。只有基准站参数设置正确，才能保证RTK正确运行。GNSS动态测量（GNSSRTK测量）基准站操作要求：（9）基准站工作期间，工作人员不能远离，确保基准站保持稳定，要间隔一定时间检查设备工作状态，对不正常情况及时作出处理。在使用无线电通讯设备时应远离基准站10米以外。GNSS动态测量（GNSSRTK测量）基准站操作要求：（10）由于基准站除了GNSS设备耗电外，还要为RTK电台供电，因此基准站要采用12V的电瓶供电，保持基准站持续稳定运行。如果采用无线通讯模式（GPRS/CDMA），办理通讯卡时要求只作上网使用，不具备通话功能。在工作期间，应保持通讯卡有足够的流量。GNSS动态测量（GNSSRTK测量）流动站操作要求：（1）在RTK作业前，应首先检查控制手薄内存卡容量能否满足工作需要。（2）由于RTK作业耗电量大，工作前，应备足电源。（3）应在室内将需要测设的数据文件（如线路道路参数、各结构物特征点坐标等）输入或拷贝到流动站的控制手薄中。GNSS动态测量（GNSSRTK测量）流动站操作要求：（4）在基准站启动成功，并且差分数据能正常发射后，技术人员应在基准站旁边安装并架设好流动站，利用控制手薄正确配置流动站参数。（5）流动站一般是固定在2米高的碳纤对中杆上面；如果采用其他类型的对中杆支架，应精确测量对中杆尖端至天线底部的长度。GNSS动态测量（GNSSRTK测量）流动站操作要求：（6）查看“坐标系统管理”里各项参数是否与基准站的设置一样，如果不一样就改过来。（7）配置流动站截止高角度、天线高度（一般为2米），其余各项参数视所使用的仪器类型及RTK作业模式等具体而定。GNSS动态测量（GNSSRTK测量）流动站操作要求：（8）启动流动站，流动站能实现初始化并得到固定解之后，才表明基准站与流动站连接成功，流动站能正常接收差分数据。此时技术人员可以进行下一步的测量工作。（9）流动站对中杆高度改变时，应及时在手簿中修正此值。GNSS动态测量（GNSSRTK测量）流动站操作要求：（10）一个测区在首次使用RTK进行施工放样前，应进行点校正工作。以后该测区就不需要进行点校（但可以每半年或一年重新进行一次校正）。对于同种型号的仪器，可以将点校正文件互相拷贝，不需要每台都进行外业点校正。（11）流动站作业范围应在作业文件所规定的范围之内进行，作业文件就是测量前根据工程项目情况建立的文件，包含文件名、基准站和流动站所设置的各项参数（坐标系统、中央子午线、当地坐标和高程转换参数等）。GNSS动态测量（GNSSRTK测量）流动站操作要求：（12）RTK施工放样前，应进行初始化，即控制手簿上显示必须是固定解时才表示初始成功（显示为浮动解或单点解时均不能进行测量。注：浮动解表示流动站正在进行初始化，应进行等待；单点解表示流动站与基准站之间的数据链已断开，流动站不能正确接收基准站的数据进行差分，此时，应检查流动站的设置，如果设置正确而基准站还在正常工作，则说明放样点处信号不是很好，技术人员应耐心等待。）初始化方式有二种（即静态和OTF），在工程施工放样时，一般采用静态进行初始化。而OTF初始化是指流动站在运动中解算整周模糊度，一般是在测量船、汽车等运动载体上使用。GNSS动态测量（GNSSRTK测量）流动站操作要求：（13）对于测量精度要求不高的项目（如地界桩放样），在信号受影响的点位（如树木较多、建筑物旁边等情况），为提高效率，可将流动站接收机先移到开阔处或升高天线，待数据链锁定后，再小心无倾斜地移回到要放样的待定点处或放低天线，这样一般可以初始化成功。GNSS动态测量（GNSSRTK测量）流动站操作要求：（14）在观测过程中，流动站接收机应保持对所有可见卫星进行连续跟踪，并保持能锁定5颗以上的卫星数，保持PDOP值小于6。对于断面测量，可适当放大PDOP值（小于8）。流动站一旦失锁造成跟踪卫星数下降到4颗以下时，应重新初始化后再进行测量。可以从控制手薄上查看流动站所接收的GNSS卫星在空中分布状况及各个观测卫星的参数（如可见卫星号、方位角、高度角和信噪比等）。工程测量课件

GNSS静态测量GNSS静态测量GNSS静态测量原理GNSS静态测量，是利用测量型GNSS接收机进行定位(相对定位)测量的一种。主要用于建立各种的控制网。进行GNSS静态测量时，认为接收机的天线在整个观测过程中的位置是静止的，在数据处理时，将接收机天线的位置作为一个不随时间的改变而改变的量，通过接收到的卫星数据的变化来求得待定点的坐标。GNSS静态测量GNSS静态测量原理在测量中，GNSS静态测量的具体观测模式是多台接收机在不同的测站上进行静止同步观测，时间由几分钟到几十小时不等。静态定位一般用于高精度的测量定位，如各种等级的工程控制网﹑变形监测网等。GNSS静态测量GNSS静态测量工作流程（一）测量前准备测量前准备工作主要包括技术设计、实地踏勘、设备检定、资料收集整理、人员组成等。GNSS静态测量GNSS静态测量工作流程（一）测量前准备技术设计是一项GNSS测量项目进行的依据。它规定了项目进行所应遵循的规范、采取的施测方案或方法。一份完整的技术设计，主要应包含如下内容：（1）测区概况介绍测区的地理位置、气候、人文、经济发展状况、交通条件、通讯条件等。这可为今后工程施测工作的开展提供必要的信息。如在施测时作业时间、交通工具的安排，电力设备使用，通讯设备的使用。GNSS静态测量GNSS静态测量工作流程（一）测量前准备（2）工程概况介绍工程的目的、作用、要求、GNSS网等级(精度)、完成时间、有无特殊要求等在进行技术设计、实际作业和数据处理中所必须要了解的信息。（3）技术依据介绍工程所依据的测量规范、工程规范、行业标准及相关的技术要求等。GNSS静态测量GNSS静态测量工作流程（一）测量前准备（4）现有测绘成果介绍测区内及与测区相关地区的现有测绘成果的情况。如已知点、测区地形图等。（5）施测方案

介绍测量采用的仪器设备的种类和配置、采取的布网方法等。GNSS静态测量GNSS静态测量工作流程（一）测量前准备（6）作业要求规定选点埋石要求、外业观测时的具体操作规程、技术要求等，包括仪器参数的设置(如采样率、截止高度角等)、对中精度、整平精度、天线高的量测方法及精度要求等。GNSS静态测量GNSS静态测量工作流程（一）测量前准备（7）观测质量控制介绍外业观测的质量要求，包括质量控制方法及各项限差要求等。（8）数据处理方案详细的数据处理方案包括基线解算和网平差处理所采用的软件和处理方法等内容。（9）提交成果要求规定提交成果的类型及形式等。GNSS静态测量GNSS静态测量工作流程（二）测量实施测量实施前需要了解的情况包括：点位情况、上点的难度、测区内经济发展状况、民风民俗、交通状况、测量人员生活安排等。对观测期间所处区域的卫星状况、卫星的几何条件等进行预报，同时对周围有较多障碍物的测站，还要专门对这些障碍物可能对观测将要产生的影响进行评估。GNSS静态测量GNSS静态测量工作流程（二）测量实施（1）确定作业方案

根据卫星状况、测量作业的进展情况以及测区的实际情况，确定作业方案。（2）选点为保证对卫星的连续跟踪观测和卫星信号的质量，要求测站上空应尽可能的开阔，在10°～15°高度角以上不能有成片的障碍物。GNSS静态测量GNSS静态测量工作流程（二）测量实施（2）选点为减少各种电磁波对GNSS卫星信号的干扰，在测站周围约200m的范围内不能有强电磁波干扰源，如大功率无线电发射设施、高压输电线等。为避免或减少多路径效应的发生，测站应远离对电磁波信号反射强烈的地形、地物，高层建筑、成片水域等。GNSS静态测量GNSS静态测量工作流程（二）测量实施（2）选点为便于观测作业和今后的应用，测站应选在交通便利、上点方便且易于保存的地方。布网等级依据国家测量规范、各行业测量规范、任务要求来定等级。GNSS静态测量GNSS外业观测在观测工作开始之前，须制定观测工作的进程表及接收机的