GNSS测量概述

GNSS测量第一节概述1.什么是GNSS2.GNSS定位3.GNSS误差源GPS的发展简史1991年，在海湾战争中，GPS首次大规模用于实战。1995年7月17日，GPS达到FOC–完全运行能力（FullOperationalCapability）。1999年1月25日，美国副总统戈尔宣布，将斥资40亿美圆，进行GPS现代化。1999年8月21/22日子夜，GPS发生GPS周结束翻转问题。2000年1月1日，Y2K问题。2000年5月1日，美国总统克林顿宣布，GPS停止实施SA。GNSS(GlobalNavigationSatelliteSystem)是全球导航卫星系统的英文缩写，它是所有全球导航卫星系统及其增强系统的集合名词，是利用全球的所有导航卫星所建立的覆盖全球的全天侯无线电导航系统。一、GNSSGNSSGPS??军事测绘林业农业地质电力水利交通环保气象地震石油通讯海洋城建科研院所院校医疗消防国土GNSS的应用行业应用实例绘制道路图地面运输农业GNSS接收机OEM板卡Trimble（美国天宝）天宝Leica（瑞士莱卡）NovAtelMagellan(美国麦哲伦）AshtechTOPCON（日本拓普康）Javad国外品牌国内外GNSS产品国内品牌华测南方中海达易测（合众思壮）光谱中纬博飞苏光GNSS测绘产品制造商美国天宝集团（兼并了德国蔡司、瑞典捷创力，日本尼康测量部）海克斯康集团（加拿大诺瓦泰与瑞士徕卡）日本东芝集团（日本拓普康、索佳、美国加瓦特）美国麦哲伦（兼并了美国阿士泰克和法国塞色尔）上海华测导航技术有限公司广州南方测绘仪器有限公司广州中海达导航有限公司1.功能多、用途广2.测站间无需通视3.定位精度高4.观测时间短5.提供三维坐标6.操作简便7.全天候作业全球性，全天候，高精度，保密性GNSS的特点P=正确位置P防电子欺骗技术(AS)选择性服务政策(SA)*SA技术已经于2000年5月取消理论上利用C/A码可获取10-30m的定位精度30m100mGNSS构成CompassGPSGalileoGLONASS卫星导航系统卫星数量定位精度系统进展研制国家GPS系统24颗5米1994年，GPS卫星导航系统己布设完成。现在正研制第二代GPS系统。美国北斗系统35颗10米2011年7月27日，成功发射第九颗北斗导航卫星，计划于2020年覆盖全球。中国格洛纳斯(GLONASS)系统24颗10～15米目前该系统在轨卫星总数为26颗，其中20颗正常工作，4颗正接受技术维护，另有2颗处于“预备役”状态。俄罗斯伽利略系统30颗小于1米1999年欧盟公布了“伽利略”计划，现在“伽利略”系统正在建设中。欧盟北斗卫星导航系统2000年10月31日，中国在西昌卫星发射中心用“长征三号甲”运载火箭，成功将第一颗北斗导航试验卫星送入太空。2000年10月31日140E2000年12月21日80E2003年5月25日110.5E建成北斗卫星导航试验系统一、系统建设发展路线北斗卫星导航系统按照三步走的总体规划分步实施：第一步，1994年启动北斗卫星导航试验系统建设，2000年形成区域有源服务能力；第二步，2004年启动北斗卫星导航系统建设，2012年形成区域无源服务能力；第三步，2020年北斗卫星导航系统形成全球无源服务能力。GNSS未来发展趋势向多系统组合式导航方向发展与惯性导航、无线电导航技术相结合向差分导航方向发展2020年GPS36颗GLONASS30颗北斗35颗GALILEO30颗世界四大卫星导航系统的竞争，说到底是人才的竞争。世界上卫星导航技术人才十分稀缺，顶尖人才更是宝贵的战略资源。地物地貌数学法则地物地貌GNSS测量原理杭州北纬30°25′53″东经120°14′88″坐标！！！应用实例1.1954年北京坐标系（BJ54旧）2.1980年国家大地坐标系（GDZ80）3.新1954年北京坐标系（BJ54新）4.国家2000坐标系（CGCS2000）我国的大地坐标系中华人民共和国大地原点位于陕西省泾阳县永乐镇，是1980年国家大地坐标系起算点。平面基准大地原点世界大地坐标系WGS-84坐标系原点：地球质心GNSS所采用的坐标系。坐标系统之间的转换七参数法----需要三个点在两个坐标系中的坐标四参数法----需要两个点在两个坐标系中的坐标GNSS测量的高程系统国家高程基准（常用）：1956黄海高程系统水准原点高程为72.289m；1985国家高程基准水准原点高程为72.260m；验潮室中国85黄海高程系统示意图国家水准原点位于青岛观象山高程不等于零高程转换距离测定原理XllVlXllVl距离测定原理XllVl距离测定原理XllVl距离=传播时间x光速距离测定原理我们必定在以R1为半径的球面的某个点上R1点位测定原理2个球面相交成一个圆弧点位被限制在一曲线上R1R2点位测定原理3个球面相交成一个点3个距离段可以确定纬度，经度，和高程点的空间位置被确定R1R2R3点位测定原理x,y,z,tGNSS的定位空间距离后方交会点位测定精度10-30m单机定位用于导航，其定位精度大约在10到30m左右GNSS误差源48GNSS误差来源-多径49遮挡物遮挡物多经,信号遮挡(大楼,山,树叶等)GNSS误差来源-遮挡50地球大气固体障碍物金属电磁场GNSS误差来源-干扰51多路径效应削弱多路径效应的方法1）选择合适的站址天线安置尽量避开强反射物（如水面、山坡、高层建筑物等）2）选择合适的GNSS接收机及天线选用防多路径效应的天线（如扼流圈天线等）改进接收机的软、硬件（如MET60%、MEDLL90%等）3）适当延长观测时间可视为一种周期性误差，其周期一般为数分钟至数十分钟。GNSS需要良好的对天通视接收天线的观测视野中不应该存在障碍物GNSS定位技术的缺点跟上时代步伐，享受GNSS休闲测量还不如这样测呢！！！找控制点？？？第二节GNSS静态测量静态测量加密控制点已知点A已知点B控制点加密点GPS静态测量作业步骤1.GPS控制网的技术设计2.GPS控制网网形设计3.踏勘选点，修改网形，设置点位标志4.编制作业进度计划，进行星历预报5.外业观测6.概算和观测质量检核7.正式计算，基线解算、网平差、坐标转换及高程拟合8.成果报告的编制和资料验收GNSS网的设计目标质量精度观测值间相互符合的程度观测值与已知值间符合的程度可靠性发现粗差的能力抵御粗差的能力效率费用网设计的优劣质量效率费用可靠性精度精度质量61我国GNSS测量规范所规定的网的等级级别用途实例AA全球参考框架、全球性地球动力学研究、地壳形变测量和精密定轨IGS永久跟踪站网A国家参考框架、区域性地球动力学研究和地壳形变测量国家A级网B国家大地控制、地方参考框架、局部形变监测和各种精密工程测量国家B级网C大中城市及工程的基本控制网DE中小城市、城镇及测图、地籍、土地信息、房产、物探、勘测、建筑施工等的控制网1.控制网的应用范围2.分级布网大城市可分3级,中小城市可分2级3.GPS测量的精度标准4.坐标系统与起算数据椭球参数,中央子午线,纵横坐标加常数,投影面高程,起算点的坐标及其精度5.GPS高程6.选点原则和点位标志级别a(mm)b平均距离(km)AA≤3≤0.011000A≤5≤0.1300B≤8≤170C≤10≤510~15D≤10≤105~10E≤10≤200.2~5连测部分水准点(C、D、E级应按四等水准进行连测)GPS控制网的技术设计各级测量基本技术要求规定AAABCDE卫星截止高度角(⁰)101015151515同时观测有效卫星数≥4≥4≥4≥4≥4≥4观测时段数≥10≥6≥4≥2≥1.6≥1.6时段长度min(静态)≥720≥540≥240≥60≥45≥40快速静态(双频全波)≥15≥10≥10快速静态(单频)≥30≥20≥15采样间隔s(静态)30303010~3010~3010~30采样间隔s(快速静态)5~155~155~1565GNSS测量的等级及其用途我国城市测量规程所规定的网的等级66各级GNSS测量的精度指标相邻点间基线长度标准差标准差，单位mm22610abd固定误差，单位mm比例误差，单位ppm相邻点间的距离，单位mm仪器的检测与选用选择最佳观测时段（1）各测站的观测员应按计划规定的时间作业，确保同步观测。（2）确保接收机存储器有足够存储空间。（3）开始观测后，正确输入高度角，天线高及天线高量取方式。（4）观测过程中应注意查看测站信息、接收到的卫星数量、卫星号等。（5）同一观测时段中，接收机不得关闭或重启，不得改变采样率、截止高度角等参数；将每测段信息如实记录在GNSS测量手簿上。每天进行外业观测后，建议当天进行各时段的基线处理，并根据规范对外业数据进行质量检核。目前接收机的自动化程度较高，操作人员只需作好以下工作即可：为公路建设事业