【文章內(nèi)容簡介】 ，在GPS測量中必須確定地區(qū)性坐標(biāo)系與全球坐標(biāo)系的大地測量基準(zhǔn)之差，并進(jìn)行兩坐標(biāo)系統(tǒng)之間的轉(zhuǎn)換。中海達(dá)HD2003后處理軟件很方便就可實(shí)現(xiàn)WGS－854坐標(biāo)系、80坐標(biāo)系中空間直角坐標(biāo)、大地坐標(biāo)及高斯平面直角坐標(biāo)之間的轉(zhuǎn)換，并且可以采用高斯投影或UTM投影在任何獨(dú)立坐標(biāo)系中進(jìn)行網(wǎng)平差處理。 GPSRTK動態(tài)原理（測量）GPS動態(tài)定位（測量）是利用GPS信號，測定相對于地球運(yùn)動的用戶天線的狀態(tài)參數(shù)，這些狀態(tài)參數(shù)包括三維坐標(biāo)、三維速度和時間七個參數(shù)。（1）GPS動態(tài)定位的應(yīng)用導(dǎo)航 – 探險(xiǎn)、車輛、船舶、航空器等跟蹤、監(jiān)控與調(diào)度 – 車輛、船舶、航空器等制導(dǎo) – 武器制導(dǎo)、自動駕駛等定軌 – 衛(wèi)星、航天器等姿態(tài)確定 – 衛(wèi)星、航天器、航空器等測量 – 測圖、放樣、監(jiān)測等導(dǎo)航，是測得運(yùn)動載體的狀態(tài)參數(shù)，并導(dǎo)引運(yùn)動載體準(zhǔn)確地運(yùn)動到預(yù)定的后續(xù)位置。（2）GPS動態(tài)定位的特點(diǎn)用戶多樣性速度多異性定位實(shí)時性數(shù)據(jù)短時性精度要求多變性(3) GPS動態(tài)定位的類型1）單點(diǎn)動態(tài)定位（動態(tài)絕對定位）2）實(shí)時差分動態(tài)定位法： ①位置差分 ②偽距差分 ③相位平滑偽距差分：載波多普勒計(jì)數(shù)平滑偽距、載波相位平滑偽距 ④載波相位差分：修正法、求差法 GPS動態(tài)定位的基本原理（1）單點(diǎn)偽距動態(tài)定位（動態(tài)絕對定位） GPS絕對定位主要是以GPS衛(wèi)星和用戶接收機(jī)天線之間的距離為基本觀測量，并利用已知的衛(wèi)星瞬時坐標(biāo)來確定接收機(jī)天線對應(yīng)的點(diǎn)位在協(xié)議地球坐標(biāo)系中的位置。 動態(tài)絕對定位是確定處于運(yùn)動載體上的接收機(jī)在運(yùn)動的每一瞬間的位置。由于接收機(jī)天線處于運(yùn)動狀態(tài)，故天線點(diǎn)位的坐標(biāo)是一個變化的量，因此確定每一瞬間坐標(biāo)的觀測方程只有較少的多余觀測(甚至沒有多余觀測)，且一般常利用測距碼偽距進(jìn)行動態(tài)絕對定位。因此，其精度較低，一般僅有幾十米的精度，在SA政策影響下，其精度甚至低于百米。通常這種定位方法只用于精度要求不高的飛機(jī)、船舶以及陸地車輛等運(yùn)動載體的導(dǎo)航。 （2）位置差分原理位置差分的優(yōu)點(diǎn)是需要傳輸?shù)牟罘指恼龜?shù)較少，計(jì)算方法較簡單，任何一種GPS接收機(jī)均可改裝成這種差分系統(tǒng)。其缺點(diǎn)主要為： 1)要求基準(zhǔn)站與用戶站必須保持觀測同一組衛(wèi)星，由于基準(zhǔn)站與用戶站接收機(jī)配備的不完全相同，且兩站觀測環(huán)境也不完全相同，因此難以保證兩站觀測同一組衛(wèi)星，并會導(dǎo)致定位所產(chǎn)生的誤差可能會不很匹配，從而影響定位精度。 2)位置差分定位效果不如偽距差分好。（3）偽距差分原理偽距差分是目前應(yīng)用最廣泛的一種差分定位技術(shù)之一。該定位技術(shù)通過在基準(zhǔn)站上利用已知坐標(biāo)求出測站至衛(wèi)星的距離，并將其與含有誤差的測量距離比較，然后利用一個αβ濾波器將此差值濾波并求出其偏差，并將所有衛(wèi)星的測距誤差傳輸給用戶，用戶利用此測距誤差來改正測量的偽距。最后，用戶利用改正后的偽距求出自身的坐標(biāo)。如果基準(zhǔn)站、用戶站均觀測了相同的4顆或4顆以上的衛(wèi)星，即可實(shí)現(xiàn)用戶站的定位。 （4）相位平滑偽距差分原理偽距差分實(shí)際上是在測站之間求偽距觀測值的一次差，因而消除了兩偽距觀測值中所含有的共同的系統(tǒng)誤差，但是卻無法消除偽距觀測值中所含有的隨機(jī)誤差，從而限制了偽距差分定位的精度。 載波相位測量的精度較測距碼偽距測量的精度高2個數(shù)量級，如果能用載波相位觀測值對偽距觀測值進(jìn)行修正，就可提高偽距定位的精度，但是載波相位整周數(shù)無法直接測得，因而難以直接利用載波觀測值。 （5） 載波相位差分原理載波相位差分GPS定位與偽距差分GPS原理相類似，其基本思想是：在基準(zhǔn)站上安置一臺GPS接收機(jī)，對衛(wèi)星進(jìn)行連續(xù)觀測，并通過無線電傳輸設(shè)備實(shí)時地將觀測數(shù)據(jù)及站坐標(biāo)信息傳送給用戶站；用戶站一方面通過接收機(jī)接收GPS衛(wèi)星信號，同時還通過無線電接收設(shè)備接收基準(zhǔn)站傳送的觀測數(shù)據(jù)，然后根據(jù)相對定位原理，實(shí)時地處理數(shù)據(jù)，并能實(shí)時地以厘米級的精度給出用戶站的三維坐標(biāo)。實(shí)時差分動態(tài)（Real Time Kinematic——RTK）測量系統(tǒng)，是GPS測量技術(shù)與數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)相結(jié)合而構(gòu)成的組合系統(tǒng)。它是GPS測量技術(shù)發(fā)展中的一個新的突破。 RTK 測量技術(shù)，是以載波相位觀測量為根據(jù)的實(shí)時差分GPS測量技術(shù)。RTK 測量技術(shù)是準(zhǔn)動態(tài)測量技術(shù)與AROTF算法和數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)相結(jié)合而產(chǎn)生的，它完全可以達(dá)到“精度、速度、實(shí)時、可用”等各方面的要求。3 GNSS控制網(wǎng)布設(shè) GNSS測量控制網(wǎng)的依據(jù)GNSS測量控制網(wǎng)技術(shù)設(shè)計(jì)的主要依據(jù)是GNSS測量規(guī)范（規(guī)程）。GNSS測量規(guī)范（規(guī)程）是國家測繪管理部門或行業(yè)部門制定的技術(shù)法規(guī)，目前GNSS網(wǎng)設(shè)計(jì)依據(jù)的測量規(guī)范（規(guī)程）有： ①1997年建設(shè)部發(fā)布的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《全球定位系統(tǒng)城市測量技術(shù)規(guī)程》； ②各部委根據(jù)本部門GNSS工作的實(shí)際情況制定的其它GNSS測量規(guī)程或細(xì)則； ③本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的任務(wù)書及指導(dǎo)書。 GNSS網(wǎng)的密度設(shè)計(jì)在GNSS方案設(shè)計(jì)時，一般首先根據(jù)測量任務(wù)書提出GNSS網(wǎng)的密度和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，再結(jié)合規(guī)范（規(guī)程）規(guī)定并現(xiàn)場踏勘具體確定各點(diǎn)間的連接方法，各點(diǎn)舌戰(zhàn)觀測的次數(shù)、時間長短等布網(wǎng)觀測方案。各種不同的任務(wù)要求和服務(wù)對象，對GNSS點(diǎn)的分布要求也不同。對于一般城市和工程測量布設(shè)點(diǎn)的密度主要滿足測圖加密和工程測量的需要，平均邊長一般在幾公里以內(nèi)。 《規(guī)程》GPS網(wǎng)中相鄰點(diǎn)間距離 (km)級別項(xiàng)目二等三等四等一級二級相鄰點(diǎn)最小距離31相鄰點(diǎn)最大距離2715633相鄰點(diǎn)平均距離95211閉合環(huán)或附合路線的邊數(shù)≤6≤8≤10≤10≤10布網(wǎng)原則與設(shè)計(jì)① GPS網(wǎng)應(yīng)根據(jù)測區(qū)實(shí)際需要和布網(wǎng)狀況進(jìn)行設(shè)計(jì)。GPS網(wǎng)的點(diǎn)應(yīng)有二點(diǎn)以上的點(diǎn)相互通視，有利于常規(guī)測量施測時的應(yīng)用。② 在布網(wǎng)設(shè)計(jì)中應(yīng)顧及原有的測繪成果以及各種大比例尺地形圖的沿用。③ 為求定GPS點(diǎn)在地面坐標(biāo)系的坐標(biāo)，應(yīng)與附近的國家高級控制點(diǎn)聯(lián)測，聯(lián)測點(diǎn)數(shù)不應(yīng)少于2個。④ GPS網(wǎng)應(yīng)由一個或若干個獨(dú)立觀測環(huán)構(gòu)成，也可采用附合線路形式構(gòu)成。各等級GPS網(wǎng)中每個閉合環(huán)或附合線路中的邊數(shù)應(yīng)符合下表規(guī)定： 等級 三等 四等 一級閉合環(huán)或附合路線的邊數(shù)（條） ≤8 ≤10 ≤10GPS網(wǎng)的主要技術(shù)要求。等級 等級平均距離(KM) A(mm) B(1*106) 最弱邊相對中誤差 三 等 5 ≤10 ≤5 1/80000 四 等 2 ≤10 ≤10 1/45000 注：當(dāng)邊長小于200m時，邊長中誤差應(yīng)小于20mm。 當(dāng)GPS網(wǎng)的世界大地坐標(biāo)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換成1954年北京坐標(biāo)系統(tǒng)時。，采用高斯正形投影統(tǒng)一3186。帶的平面直角坐標(biāo)系統(tǒng)。，可采用投影于抵償高程面上的高斯正形投影3186。帶的平面直角坐標(biāo)系統(tǒng)或高斯正形投影任意帶的平面直角坐標(biāo)系統(tǒng)。 GNSS控制網(wǎng)選點(diǎn) ①點(diǎn)位選擇應(yīng)符合技術(shù)設(shè)計(jì)要求，并有利于其他測量手段擴(kuò)展與聯(lián)測； ②點(diǎn)位的基礎(chǔ)應(yīng)堅(jiān)實(shí)穩(wěn)定，易于長期保存，并有利于安全作業(yè)； ③周圍應(yīng)便于安置接收設(shè)備和操作，視野開闊，被測衛(wèi)星的地平高度角應(yīng)大于15176。； ④點(diǎn)位應(yīng)遠(yuǎn)離大功率無線電發(fā)射源（如電視臺、微波站），其距離不小于200m并應(yīng)遠(yuǎn)離高壓輸電線其距離不得小于50m。 ⑤附近不應(yīng)有強(qiáng)烈干擾接收衛(wèi)星信號的物體； ⑥交通應(yīng)便于作業(yè)； ⑦充分利用符合要求的舊有控制點(diǎn)及標(biāo)石。 埋石 鑒于所選待定點(diǎn)是臨時性使用，可埋設(shè)簡易標(biāo)志即可，如木樁、水泥釘?shù)取? 控制網(wǎng)略圖 控制網(wǎng)略圖 GNSS外業(yè)觀測①作業(yè)組應(yīng)嚴(yán)格按調(diào)度表規(guī)定的時間進(jìn)行作業(yè)。保證同步觀測同一衛(wèi)星組。當(dāng)情況有變化需修改調(diào)度計(jì)劃時，應(yīng)經(jīng)作業(yè)隊(duì)負(fù)責(zé)人同意，觀測組不得擅自修改。表3 《規(guī)程》規(guī)定的GNSS測量各等級的作業(yè)的基本技術(shù)要求項(xiàng) 目等級觀測方法二等三等四等一級二級衛(wèi)星截止高度角（176。）靜 態(tài)≥15≥15≥15≥15≥15快速靜態(tài)有效觀測衛(wèi)星數(shù)靜 態(tài)≥4≥4≥4≥4≥4快速靜態(tài)——≥5≥5≥5≥5平均重復(fù)設(shè)站數(shù)靜 態(tài)≥2≥2≥≥≥快速靜態(tài)——≥2≥≥≥②用三腳架安置天線時，其對中誤差不應(yīng)大于3mm.③沒時段開機(jī)前，作業(yè)人員應(yīng)量取天線高，并及時記錄測站名、觀測日期、時段號、天線高等信息。關(guān)機(jī)后在量取一次天線高互差不得大于3mm，取平均值作為最后結(jié)果，記錄在手薄。若互差超限，應(yīng)查明原因，提出處理意見記入測量手薄備注欄中。④觀測期間，不得在天線附近10m之內(nèi)接打手機(jī)或接發(fā)短信。⑤觀測員在作業(yè)期間不得擅自離開測站，并應(yīng)防止儀器受震動和被移動，防止人和其他物體靠近天線，遮擋信號。 GNSS外業(yè)成果記錄①記錄項(xiàng)目應(yīng)包括下列內(nèi)容：測站名、觀測日期、天氣情況；開始與結(jié)束時間；接收機(jī)型號；天線高。②原始觀測值和記錄項(xiàng)目，應(yīng)按規(guī)范現(xiàn)場記錄，字跡要清楚、整齊、美觀，不得涂改、轉(zhuǎn)抄。天線高不得連環(huán)涂改。③觀測中應(yīng)保證接收機(jī)正常工作，數(shù)據(jù)記錄正確，每日觀測結(jié)束后，應(yīng)及時將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存至計(jì)算機(jī)上，保證觀測數(shù)據(jù)不丟失。不得進(jìn)行任何剔除或刪改，不得調(diào)用任何對數(shù)據(jù)實(shí)施新加工組合的操作指令。 GNSS靜態(tài)數(shù)據(jù)處理GPS在測量中的應(yīng)用打破了人們所遵循的以角度、距離、高度為原始數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理的常規(guī)測量工作模式。用于GPS測量的儀器GPS接收機(jī)并不記錄上述數(shù)據(jù)類型，而采集記錄的是天線至衛(wèi)星的偽距、載波相位和衛(wèi)星星歷等數(shù)據(jù)類型，因此GPS數(shù)據(jù)處理的過程與常規(guī)測量不同。GPS測量數(shù)據(jù)處理是指從對外業(yè)采集的原始觀測數(shù)據(jù)的處理到最終獲得測量成果的全過程。該過程大致分為數(shù)據(jù)預(yù)處理、GPS基線向量解算、基線向量網(wǎng)平差或與地面網(wǎng)聯(lián)合平差等幾個階段。 數(shù)據(jù)預(yù)處理 GPS數(shù)據(jù)預(yù)處理的目的是：對數(shù)據(jù)進(jìn)行平滑濾波檢驗(yàn)，剔除粗差；統(tǒng)一數(shù)據(jù)文件格式并將各類數(shù)據(jù)文件加工成標(biāo)準(zhǔn)文件；探測整周跳變并修復(fù)觀測值；對觀測值進(jìn)行各種模型改正。共分為四個步驟：數(shù)據(jù)文件標(biāo)準(zhǔn)化、數(shù)據(jù)篩選與編輯、線性組合差分觀測值形成、基線向量近似值估算。在數(shù)據(jù)處理軟件中，這四個步驟在數(shù)據(jù)導(dǎo)入時均由軟件自動完成。 基線向量解算 在Compass軟件中導(dǎo)入數(shù)據(jù)，單擊“靜態(tài)基線→處理全部基線” 然后對不合格的基線進(jìn)行單獨(dú)處理。在基線測量中，一般規(guī)定Ratio超過3就說明基線合格。適度修改采樣間隔和高度截止角，然后單獨(dú)處理此基線 工作原理圖 基線網(wǎng)平差菜單“網(wǎng)平差→網(wǎng)平差設(shè)置”檢查并修改 成果輸出 計(jì)算完成后，應(yīng)提供以下資料：測區(qū)和各測站信息；觀測值數(shù)量、時段起止時刻和持續(xù)時間；基線質(zhì)量檢驗(yàn)與分析；平差計(jì)算的坐標(biāo)系統(tǒng)、高程系統(tǒng)、基本常數(shù)、起算數(shù)據(jù)、觀測值類型和數(shù)據(jù)處理方法；平差采用的約束條件、先驗(yàn)誤差；平差結(jié)果及精度。4 GPSRTK測量 配置參考站 配置參考站電臺（1）設(shè)置參考站電臺的數(shù)據(jù)傳輸速率（波特率）。如果使用擴(kuò)頻電臺，則不要求選速率。（2）設(shè)置參考站電臺的發(fā)射功率。如果作業(yè)距離比較遠(yuǎn)的話，一般選擇大一些的功率， 如20W；如果平時作業(yè)距離在10km以內(nèi)，功率可設(shè)在10W左右。 為了盡量避免參考站設(shè)備之間的干擾，在GPSRTK作業(yè)時，大于25W的數(shù)據(jù)鏈電臺的發(fā)射天線，應(yīng)距離GPS接收天線至少2m，最好在6m以上；發(fā)射天線與電臺的連接電纜必須展開，以免形成新的干擾源。（3）設(shè)置參考站電臺的發(fā)射頻率。不同GPS接收機(jī)電臺的頻段是不一樣的，將流動站和基準(zhǔn)站電臺設(shè)置成相同頻率，即可順利進(jìn)行通信、接收數(shù)據(jù)。 配置參考站GPS接收機(jī)一般GPS接收機(jī)沒有面板，要通過使用掌上電腦上的GPSRTK應(yīng)用軟件來完成此任務(wù)。（1） 確保掌上電腦連接與GPS接收機(jī)連接，可注意觀察掌上電腦的應(yīng)用軟件上是否顯示GPS接收機(jī)接收到的衛(wèi)星個數(shù)和GPS接收機(jī)電量等信息。（2） 確定坐標(biāo)系統(tǒng)。GPS系統(tǒng)采用世界大地坐標(biāo)系WGS84。我們常用的有194年北京坐標(biāo)系、1980西安坐標(biāo)系或地方獨(dú)立坐標(biāo)系，（2）所示。要把大地坐標(biāo)投影到高斯平面坐標(biāo)