《控制测量课件GPS》课件

《控制测量课件GPS》PPT课件本课件将介绍控制测量中GPS技术的应用。内容包括GPS的基本原理、数据采集方法、数据处理流程等。byGPS概述全球定位系统GPS是全球卫星导航系统，由美国国防部研制并运营。空间段由31颗运行于地球轨道上的卫星组成，提供导航信号。地面段包括地面监控站和数据处理中心，负责卫星的运行管理。用户段用户使用GPS接收机接收卫星信号，计算自身位置、速度和时间。GPS系统组成GPS系统由三部分组成：空间部分、地面控制部分和用户接收机部分。空间部分包括31颗在轨运行的卫星，它们构成一个全球覆盖的星座。地面控制部分包括主控站、监测站和上传站，负责对卫星进行控制和管理。用户接收机部分包括各种类型的GPS接收机，用于接收卫星信号并进行定位计算。GPS原理1卫星信号GPS卫星发射无线电信号2接收机接收接收机接收来自卫星的信号3时间测量测量信号到达时间4距离计算根据信号传播时间计算距离GPS通过测量接收机与至少四颗卫星之间的距离来确定位置。信号到达时间被用来计算距离，基于时间差和已知卫星位置，通过三边测量原理确定接收机的位置。坐标系统WGS-84全球定位系统（GPS）使用WGS-84坐标系统。它是一个基于地球中心的椭球模型，用于定义全球范围内的地理坐标。UTM坐标系统通用横轴墨卡托坐标系统（UTM）将地球划分为60个区域，每个区域使用横轴墨卡托投影。国家坐标系统许多国家都建立了自己的坐标系统，以满足特定地区的测量需求。测距技术伪距测距利用卫星发射信号的传播时间计算卫星到接收机的距离。载波相位测距利用卫星信号载波相位的变化测量距离，精度更高。定位算法三边定位法利用三个已知点与待测点之间的距离，通过解三角形公式确定待测点的坐标。适用于基站定位等场景，但精度受信号传播环境影响。角度定位法利用两个已知点与待测点之间的角度，通过三角形几何关系确定待测点的坐标。主要用于无线电导航系统，精度受角度测量误差影响。多边定位法利用多个已知点与待测点之间的距离和角度信息，通过最小二乘法或其他优化算法确定待测点的坐标。精度更高，但计算量更大。卫星定位法利用多个卫星信号到达时间差，根据卫星轨道参数和地球中心位置信息，通过计算确定待测点的三维坐标。精度较高，应用范围广。定位精度影响因素11.卫星几何结构卫星数量、分布和高度影响信号接收质量。22.信号传播环境大气层、电离层和地面遮挡都会影响信号传播。33.接收机性能接收机的灵敏度、精度和抗干扰能力影响定位精度。44.测量方法静态测量比动态测量精度更高，差分GPS比普通GPS精度更高。常见误差源卫星信号误差大气层延迟、电离层延迟、多路径效应等因素导致卫星信号传播路径改变，造成定位误差。接收机误差接收机内部噪声、时钟误差、多路径效应等因素影响接收机对卫星信号的处理，导致定位误差。误差校正方法11.差分校正差分校正利用参考站的已知坐标，计算出误差并发送给用户，从而提高定位精度。22.卫星钟差校正卫星钟差是指卫星上的原子钟与标准时间之间的偏差，可以通过接收卫星信号进行校正。33.电离层延迟校正电离层会使信号传播速度减慢，导致距离测量误差，需要进行电离层延迟校正。44.对流层延迟校正对流层会使信号传播路径发生弯曲，导致距离测量误差，需要进行对流层延迟校正。静态测量1观测准备首先进行仪器校准，确保测量精度。其次设置基准点，确定观测区域和目标点。2观测过程使用测量仪器对目标点进行精确观测，并记录观测数据。观测过程需要严格按照规范进行，确保数据准确可靠。3数据处理将观测数据进行处理，计算目标点的坐标，并进行误差分析。处理方法应符合相关规范，保证结果的准确性和可靠性。动态测量动态测量是指观测点处于运动状态下的测量方式，通常用于监测移动目标的轨迹或位置变化。1实时跟踪动态测量能够实时跟踪目标的位置变化，例如监测车辆行驶路线。2轨迹记录可记录目标运动轨迹，例如监测飞机飞行路径。3位置变化测量目标位置随时间变化的趋势，例如监测桥梁变形。动态测量技术在交通运输、航空航天、工程监测等领域应用广泛，具有实时性、高效性和高精度等特点，为相关领域提供了重要的数据支持。差分GPS基准站接收来自卫星的信号，并计算出精确的坐标。移动站接收来自卫星的信号，同时接收来自基准站的差分校正信息。差分校正基准站向移动站发送差分校正信息，以消除误差。实时动态测量实时数据采集通过接收器接收卫星信号，并实时计算出接收器的三维坐标和时间信息。数据处理与传输实时将采集到的数据进行处理和分析，并通过网络传输给用户。系统应用广泛应用于车辆导航、交通管理、应急救援、测绘等领域。CORS网络CORS网络CORS基站是由多个GPS接收机组成的网络，可为用户提供精确的实时位置信息和高精度差分改正数据。覆盖范围CORS网络通常覆盖广阔的区域，可为各种用户提供服务，包括测绘、导航、地理信息等。数据传输CORS基站数据通过网络实时传输给用户，为用户提供准确的位置和时间信息。实时动态测量应用交通工程实时动态测量可用于交通流量监测、交通事故调查、道路设计等。实时定位数据可用于交通流分析，优化交通信号控制系统，提高道路通行效率。城市规划实时动态测量可用于城市规划、城市发展趋势研究。实时定位数据可用于人口密度分析，帮助城市规划者制定合理的城市发展策略。精密测量应用精密工程大型工程项目，如桥梁、隧道、高层建筑，需要高精度控制测量。科学研究地质学、地球物理学、考古学等领域需要高精度测量数据。资源勘探石油、天然气、矿产资源勘探需要精确的地理定位和测量数据。环境监测环境监测、灾害预警等需要对环境要素进行精确测量。国内外应用案例GPS应用范围广泛，例如，高精度地图绘制，城市规划，基础设施建设，灾害监测，精确农业等。许多国家和地区已经建立了完善的GPS基础设施，并将其应用于各个领域，如：交通导航，公共安全，气象预报等。控制测量数据处理控制测量数据处理是保证测量成果质量的关键环节，涉及数据采集、整理、分析和处理等多个步骤，确保最终结果准确可靠。1数据预处理数据清洗、格式转换、异常值剔除2数据平差利用数学模型，调整观测值，消除误差3坐标转换将不同坐标系下的数据进行转换4成果整理生成控制点坐标、精度评定等成果坐标转换坐标系转换将GPS坐标系中的坐标转换到不同的坐标系中，例如国家大地坐标系、工程坐标系等。转换方法常用的转换方法包括布尔莎模型、七参数模型等。转换软件使用专业的坐标转换软件进行坐标转换，例如南方CASS、GeomagicControl等。精度要求根据实际应用需求，确保坐标转换的精度。坐标系统选择选择合适的坐标系统确定坐标系统需要考虑项目需求、地理位置、精度要求以及相关国家标准等因素。常见的坐标系统WGS-84、北京54、西安80等坐标系统都有各自的应用范围和特点。坐标转换不同坐标系统之间需要进行转换，以确保数据的统一性和兼容性。数据管理11.数据备份定期备份所有数据，并存储在不同位置。使用可靠的备份系统，确保数据安全性和可恢复性。22.数据组织根据项目需求，建立清晰的数据组织体系，便于查找和管理，提高数据使用效率。33.数据共享建立安全的数据共享机制，方便团队成员之间协同工作，提高工作效率。44.数据版本控制使用版本控制系统，记录所有数据变更历史，方便追溯和管理数据版本。精度评定误差分析分析测量过程中产生的各种误差，例如仪器误差、操作误差、环境误差等。通过误差分析，可以了解测量结果的可靠性，为后续的精度评定提供依据。精度指标根据不同的测量任务，选择合适的精度指标，例如中误差、相对误差、精度等级等。精度指标可以用来衡量测量结果的准确性和可靠性，评价测量工作的质量。数据备份与安全数据备份定期备份测量数据，防止数据丢失或损坏，确保数据完整性和可靠性。数据加密对测量数据进行加密保护，防止数据被非法访问和篡改，保障数据安全。灾难恢复制定灾难恢复计划，在数据丢失或系统故障时，能够快速恢复数据和系统，保证测量工作正常进行。网络安全加强网络安全管理，防止网络攻击和数据泄露，确保测量数据的安全性和可靠性。测量仪器管理11.定期维护保养确保仪器精度和可靠性，延长使用寿命。22.校准与检测定期校准仪器，确保其准确性和可靠性，符合测量要求。33.安全保管存放于干燥通风处，防止仪器受潮，避免高温或阳光直射。44.人员培训确保操作人员熟悉仪器的使用和维护，提高测量效率和准确性。测量工程实施流程1规划设计确定测量目标，设计测量方案2准备工作准备测量仪器，熟悉测量区域3实地测量按照方案进行实地测量，记录数据4数据处理对测量数据进行处理，计算坐标5成果整理整理测量成果，绘制图纸测量工程实施流程需要严格遵循相关规范和标准，确保测量工作的科学性、准确性和可靠性。测量工程质量控制精度控制确保测量数据准确可靠，满足项目精度要求。采用高精度仪器，严格控制测量误差，并进行误差分析和校正。过程控制严格执行测量规范和标准，规范测量作业流程，加强对测量人员的培训和考核，提高测量技能。数据管理建立完善的数据管理制度，规范数据采集、处理、存储和备份流程，确保数据的完整性和安全性。成果验收严格按照规范进行测量成果验收，确保测量成果符合项目要求，并及时反馈测量过程中存在的问题。合理配置仪器设备高精度GPS接收机选用高精度GPS接收机，以确保定位精度。全站仪全站仪可用于测量距离、角度、高程等，提高测量效率。数据处理软