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摘要 本文介绍了在测绘生产对常用规范中有关卫星定位静态测量的技术要求的执行过程中技术总结，并对各规范的不同技术要求进行了比较与分析。
关键词 GNSS静态测量 GNSS测量常用规范 GNSS技术要求比较与分析
卫星定位技术具有全球性、高效率、多功能、高精度的特点。卫星定位静态测量其定位精度高达10-6～10-7，广泛应用于各种类型和等级的控制网的建立。有关卫星定位测量（以下简称GNSS测量）常用的规范较多，各个规范分别从相应的专业标准制定了详细的GNSS测量技术要求，使GNSS测量的应用具有良好的可操作性，发挥了巨大的作用。下面就常用规范中有关GNSS静态测量的技术要求作一些比较与分析：
1、坐标系统
满足测区内投影所引起的长度变形值不大于2.5cm/km，是建立或选择平面坐标系的前提条件和基本准则；而确定控制网的位置基准则是GNSS网基准设计的主要问题，可根据测区的地理位置、平均高程来选择适宜的坐标系统。GNSS测量所获得的是空间基线向量或三维坐标向量，属于其相应的空间坐标系（WGS-84坐标系）。规范要求应将其转换至国家统一的高斯正形投影分带平面直角坐标系（2000国家大地坐标系、1954年北京坐标系、1980西安坐标系）或建筑施工坐标系等其他独立的坐标系的坐标。转换时通常应具备坐标系统相对应的参考椭球及基本参数、坐标系的中央子午线经度、坐标系的投影面高程及测区平均高程异常值、起算点的坐标和起始方位角以及纵、横坐标加常数等。
2、精度分级和技术设计
GNSS网精度指标通常采用相邻点的基线长度中误差公式： 来衡量，GNSS网的全中误差不应超过其理论值。按照精度和用途，《全球卫星定位系统（GPS）测量规范》（以下简称《GNSS国标》）把GNSS测量的等级划分为A、B、C、D、E五个等级，并按相邻点基线向量中误差的水平分量、垂直分量来衡量相应级别的精度。而其它规范则是采用传统的三角形网按边长和精度来划分等级，用最弱间接边的相对中误差来衡量精度。相比较而言，前者较抽象，后者虽然较直观，但是遗憾的是，大多数的GPS随机软件中给出的却是直接观测边的精度。技术设计是为了得到最优化的布测方案，应根据项目的实际情况、GNSS网的目的、精度要求、控制点的密度、卫星状况、接收机的类型和数量、道路交通状况以及测区已有测量资料等，依据国家有关规范（规程），并按照优化设计的原则进行综合设计。
规范要求：GNSS网应由一个或若干个独立观测环构成，各同步图形之间采用边连式或网连式，避免出现自由基线。因为自由基线不参与构成几何闭合图形，不具备检查和发现观测成果中粗差的能力。限制最简独立环的边数是为了避免基线误差互相掩盖，含较大误差的边不能被有效地捡出，从而导致网的可靠性降低。要求对独立观测边构成的同步环和异步环进行闭合差检查，是为了检查观测质量、评定精度。
3、选点、埋石
如果点位不符合GNSS测量要求，将引起失锁、周跳、多路径效应误差，GNSS观测中的粗差及劣质观测值就增多。首先要求测站点的顶空开阔。由于GNSS卫星信号本身很微弱，所以GNSS测量选点时还应注意：避开周围的电磁波干扰源以保证GNSS接收机能正常工作；限制卫星高度角以减弱对流层的影响；远离强烈反射卫星信号的物体以减弱多路径效应的影响。规范要求应先进行图上技术设计和优化，并进行精度估算，最后再按技术设计的要求进行现场踏勘落实，对符合要求的旧有的控制点要充分利用。对GNSS点的标石和标志的埋设要求稳固，以易于长期保存、利用。
4、GNSS观测
GNSS接收机应在检定合格的有效期内使用，其标称精度应高于相应等级GNSS网的规范要求。由于双频接收机采用双频改正技术，可以很好地消除电离层折射误差的影响，所以基线边较长或等级较高的GNSS网采用双频接收机观测，精度提高尤为显著。为保证GNSS网中各相邻点具有较高的相对精度，网中距离较近的点一定要进行同步观测，以获得它们之间的直接观测基线。
随着卫星高度的降低，卫星信号接收的信噪比随之减小，对流层影响加大，测量误差也随之增大。各规范一般都要求卫星高度角不低于15°，这样可以在简化模型条件下保证所需的测量精度。
规定有效卫星数是因为同步观测的卫星越多，多余观测量就越多，成果精度也相应地提高。
PDOP值的大小与观测卫星在空间的几何分布有关，限制PDOP值是为了选择最佳的观测时间段，从而获得高精度的观测值。
有别于其他规范的重复设站数的规定，《工程测量规范》（以下简称《工规》）则提出了“独立基线的观测总数不少于必要观测基线数的1.5倍”的规定。笔者认为：这两种提法的根本都在于增加多余的观测基线。通常作业中，按仪器的标称精度约有3% ～5%左右的闭合差不合格，有了多余基线，那么就可以舍去不合格的基线，从而保证网的观测质量。对于GNSS观测时间的确定，笔者在作业中发现，GNSS卫星信号良好的时候，采用双频接收机进行城市四等和一级GNSS测量时，由于其边长相对较短，观测时段分别采用30～40分钟和20～30分钟是可行的，从而提高工作效率。
5、数据处理
数据处理包括基线解算、数据检验、无约束平差、约束平差和测量成果的数据输出。基线解算方案可采用多基线解或单基线解，长度小于15km的基线应采用双差固定解。观测数据要求进行数据删除率、同步环、异步环以及复测基线等的检核。为了考察GNSS网有无残余的粗差基线向量和其内符合精度以及提供全网平差后的地心系三维坐标要进行无约束平差。约束平差的目的是为了获取GNSS网在国家或地方坐标系的控制点坐标数据。需要特别注意的是，约束平差时必须保证作为基准的已知点的精度及其它们之间的兼容性，否则会导致平差后的GNSS网产生严重变形，精度大大降低。规范要求无约束平差中基线分量的改正数绝对值应满足：VΔX、ΔY、ΔZ≤3δ；约束平差中基线分量的改正数与经过剔除粗差后的无约束平差结果的同一基线的相应改正数较差应满足：dVΔX、ΔY、ΔZ≤2δ；复测基线的长度较差应满足：dS≤2 δ。而《公路勘测规范》则分别采用：VΔX、ΔY、ΔZ≤ δ；dVΔX、ΔY、ΔZ≤ δ。各规范还规定了平差成果的输出信息内容。
对于同一时段观测值的数据删除率，《GNSS国标》、《公路勘测规范》和《铁路工程卫星定位测量规范》（以下简称《GNSS铁规》）要求不大于10%；而《卫星定位城市测量技术规范》（以下简称《GNSS城规》）则要求不大于20%。对于GNSS网中的同步环闭合差，《工规》、《GNSS铁规》和《公路勘测规范》要求：WX、Y、Z≤ ；Ws≤ ；Ws≤ （《公路勘测规范》）。而《GNSS国标》和《GNSS城规》则要求：WX、Y、Z≤ ；Ws≤ 。因为《GNSS国标》和《GNSS城规》认为：超过三条边的多边形同步环，都可以由三边同步环组合得到，可以不重复检核。对于GNSS网中的异步环闭合差，《GNSS国标》和《GNSS铁规》要求：WX、Y、Z≤ ；Ws≤ 。《GNSS城规》和《工规》要求：WX、Y、Z≤ ；Ws≤ 。而《公路勘测规范》则要求：WX、Y、Z≤ ；Ws≤ 。
一般的GNSS接收机都配有相应的基线解算和平差软件，自动化程度较高，虽然其数据处理方法和精度稍有区别，基本能满足二等以下GNSS网的基线解算和平差计算要求。对于二等及以上等级的GNSS网，则应采用精密星历和高精度的软件进行。
6、成果资料
GNSS测量是基础性的测量成果，应长期保存，工作完成后，应提交完整的成果资料。包括：任务或合同书、技术设计书、已有成果资料的利用情况、仪器检校记录资料、点之记、外业原始观测记录、平差计算手簿、技术总结、检查报告、设计网图、观测网图、数据处理用图、成果图、坐标等成果资料及说明以及以上资料的电子文件光盘。
以上仅就常用规范中有关GNSS静态测量的技术要求作了一些浅显的比较与分析，在进行GNSS静态测量时，我们应根据项目的特点、精度和密度等要求，依据合适的规范进行设计、施测，以充分发挥GNSS技术的先进性、优越性。
参考文献
［1］ 全球定位系统（GPS）测量规范（GB/T18314-2009），测绘出版社，2009。
［2］ 卫星定位城市测量技术规范（CJJ/T73-2010），中国建筑工业出版社，2010。
［3］ 铁路工程卫星定位测量规范（TB10054-2010），中国铁道出版社，2010。
［4］ 工程测量规范（GB50026-2007），中国计划出版社，2008。
摘要 本文介绍了常用规范中有关卫星定位静态测量的技术要求，并对各规范的不同技术要求进行了比较与分析。
关键词 GNSS静态测量 GNSS测量常用规范 GNSS技术要求比较与分析
卫星定位技术具有全球性、高效率、多功能、高精度的特点。卫星定位静态测量其定位精度高达10-6～10-7，广泛应用于各种类型和等级的控制网的建立。有关卫星定位测量（以下简称GNSS测量）常用的规范较多，各个规范分别从相应的专业标准制定了详细的GNSS测量技术要求，使GNSS测量的应用具有良好的可操作性，发挥了巨大的作用。下面就常用规范中有关GNSS静态测量的技术要求作一些比较与分析：
1、坐标系统
满足测区内投影所引起的长度变形值不大于2.5cm/km，是建立或选择平面坐标系的前提条件和基本准则；而确定控制网的位置基准则是GNSS网基准设计的主要问题，可根据测区的地理位置、平均高程来选择适宜的坐标系统。GNSS测量所获得的是空间基线向量或三维坐标向量，属于其相应的空间坐标系（WGS-84坐标系）。规范要求应将其转换至国家统一的高斯正形投影分带平面直角坐标系（2000国家大地坐标系、1954年北京坐标系、1980西安坐标系）或建筑施工坐标系等其他独立的坐标系的坐标。转换时通常应具备坐标系统相对应的参考椭球及基本参数、坐标系的中央子午线经度、坐标系的投影面高程及测区平均高程异常值、起算点的坐标和起始方位角以及纵、横坐标加常数等。
2、精度分级和技术设计
GNSS网精度指标通常采用相邻点的基线长度中误差公式： 来衡量，GNSS网的全中误差不应超过其理论值。按照精度和用途，《全球卫星定位系统（GPS）测量规范》（以下简称《GNSS国标》）把GNSS测量的等级划分为A、B、C、D、E五个等级，并按相邻点基线向量中误差的水平分量、垂直分量来衡量相应级别的精度。而其它规范则是采用传统的三角形网按边长和精度来划分等级，用最弱间接边的相对中误差来衡量精度。相比较而言，前者较抽象，后者虽然较直观，但是遗憾的是，大多数的GPS随机软件中给出的却是直接观测边的精度。技术设计是为了得到最优化的布测方案，应根据项目的实际情况、GNSS网的目的、精度要求、控制点的密度、卫星状况、接收机的类型和数量、道路交通状况以及测区已有测量资料等，依据国家有关规范（规程），并按照优化设计的原则进行综合设计。
规范要求：GNSS网应由一个或若干个独立观测环构成，各同步图形之间采用边连式或网连式，避免出现自由基线。因为自由基线不参与构成几何闭合图形，不具备检查和发现观测成果中粗差的能力。限制最简独立环的边数是为了避免基线误差互相掩盖，含较大误差的边不能被有效地捡出，从而导致网的可靠性降低。要求对独立观测边构成的同步环和异步环进行闭合差检查，是为了检查观测质量、评定精度。
3、选点、埋石
如果点位不符合GNSS测量要求，将引起失锁、周跳、多路径效应误差，GNSS观测中的粗差及劣质观测值就增多。首先要求测站点的顶空开阔。由于GNSS卫星信号本身很微弱，所以GNSS测量选点时还应注意：避开周围的电磁波干扰源以保证GNSS接收机能正常工作；限制卫星高度角以减弱对流层的影响；远离强烈反射卫星信号的物体以减弱多路径效应的影响。规范要求应先进行图上技术设计和优化，并进行精度估算，最后再按技术设计的要求进行现场踏勘落实，对符合要求的旧有的控制点要充分利用。对GNSS点的标石和标志的埋设要求稳固，以易于长期保存、利用。
4、GNSS观测
GNSS接收机应在检定合格的有效期内使用，其标称精度应高于相应等级GNSS网的规范要求。由于双频接收机采用双频改正技术，可以很好地消除电离层折射误差的影响，所以基线边较长或等级较高的GNSS网采用双频接收机观测，精度提高尤为显著。为保证GNSS网中各相邻点具有较高的相对精度，网中距离较近的点一定要进行同步观测，以获得它们之间的直接观测基线。
各规范还对卫星截止高度角、同时观测的有效卫星数、时段长度、数据采样间隔率、PDOP值以及同步观测的接收机数目作了具体的规定。
随着卫星高度的降低，卫星信号接收的信噪比随之减小，对流层影响加大，测量误差也随之增大。各规范一般都要求卫星高度角不低于15°，这样可以在简化模型条件下保证所需的测量精度。
规定有效卫星数是因为同步观测的卫星越多，多余观测量就越多，成果精度也相应地提高。
观测时段长度和数据采样间隔率的限制是为了获得足够的数据量，从而有利于整周模糊度的解算和载波相位观测值周跳的探测。
PDOP值的大小与观测卫星在空间的几何分布有关，限制PDOP值是为了选择最佳的观测时间段，从而获得高精度的观测值。
有别于其他规范的重复设站数的规定，《工程测量规范》（以下简称《工规》）则提出了“独立基线的观测总数不少于必要观测基线数的1.5倍”的规定。笔者认为：这两种提法的根本都在于增加多余的观测基线。通常作业中，按仪器的标称精度约有3% ～5%左右的闭合差不合格，有了多余基线，那么就可以舍去不合格的基线，从而保证网的观测质量。对于GNSS观测时间的确定，笔者在作业中发现，GNSS卫星信号良好的时候，采用双频接收机进行城市四等和一级GNSS测量时，由于其边长相对较短，观测时段分别采用30～40分钟和20～30分钟是可行的，从而提高工作效率。
5、数据处理
数据处理包括基线解算、数据检验、无约束平差、约束平差和测量成果的数据输出。基线解算方案可采用多基线解或单基线解，长度小于15km的基线应采用双差固定解。观测数据要求进行数据删除率、同步环、异步环以及复测基线等的检核。为了考察GNSS网有无残余的粗差基线向量和其内符合精度以及提供全网平差后的地心系三维坐标要进行无约束平差。约束平差的目的是为了获取GNSS网在国家或地方坐标系的控制点坐标数据。规范要求无约束平差中基线分量的改正数绝对值应满足：VΔX、ΔY、ΔZ≤3δ；约束平差中基线分量的改正数与经过剔除粗差后的无约束平差结果的同一基线的相应改正数较差应满足：dVΔX、ΔY、ΔZ≤2δ；复测基线的长度较差应满足：dS≤2 δ。而《公路勘测规范》则分别采用：VΔX、ΔY、ΔZ≤ δ；dVΔX、ΔY、ΔZ≤ δ。各规范还规定了平差成果的输出信息内容。
对于同一时段观测值的数据删除率，《GNSS国标》、《公路勘测规范》和《铁路工程卫星定位测量规范》（以下简称《GNSS铁规》）要求不大于10%；而《卫星定位城市测量技术规范》（以下简称《GNSS城规》）则要求不大于20%。对于GNSS网中的同步环闭合差，《工规》、《GNSS铁规》和《公路勘测规范》要求：WX、Y、Z≤ ；Ws≤ ；Ws≤ （《公路勘测规范》）。而《GNSS国标》和《GNSS城规》则要求：WX、Y、Z≤ ；Ws≤ 。因为《GNSS国标》和《GNSS城规》认为：超过三条边的多边形同步环，都可以由三边同步环组合得到，可以不重复检核。对于GNSS网中的异步环闭合差，《GNSS国标》和《GNSS铁规》要求：WX、Y、Z≤ ；Ws≤ 。《GNSS城规》和《工规》要求：WX、Y、Z≤ ；Ws≤ 。而《公路勘测规范》则要求：WX、Y、Z≤ ；Ws≤ 。
一般的GNSS接收机都配有相应的基线解算和平差软件，自动化程度较高，虽然其数据处理方法和精度稍有区别，基本能满足二等以下GNSS网的基线解算和平差计算要求。对于二等及以上等级的GNSS网，则应采用精密星历和高精度的软件进行。
6、成果资料
GNSS测量是基础性的测量成果，应长期保存，工作完成后，应提交完整的成果资料。包括：任务或合同书、技术设计书、已有成果资料的利用情况、仪器检校记录资料、点之记、外业原始观测记录、平差计算手簿、技术总结、检查报告、设计网图、观测网图、数据处理用图、成果图、坐标等成果资料及说明以及以上资料的电子文件光盘。
以上仅就常用规范中有关GNSS静态测量的技术要求作了一些浅显的比较与分析，在进行GNSS静态测量时，我们应根据项目的特点、精度和密度等要求，依据合适的规范进行设计、施测，以充分发挥GNSS技术的先进性、优越性。
参考文献
［1］ 全球定位系统（GPS）测量规范（GB/T18314-2009），测绘出版社，2009。
［2］ 卫星定位城市测量技术规范（CJJ/T73-2010），中国建筑工业出版社，2010。
［3］ 铁路工程卫星定位测量规范（TB10054-2010），中国铁道出版社，2010。
［4］ 工程测量规范（GB50026-2007），中国计划出版社，2008。
［5］ 李征航、黄劲松 GPS测量与数据处理 武汉大学出版社，2010。
第一章
一、简述GPS系统组成。
GPS系统由三部分组成：空间星座部分、地面测控部分、用户接受部分。
二、简述GNSS定位特点并结合传统测量方法说明其在测绘中的定位优势。定位特点：
1.提供全天候、全球性的导航和定位服务。
2.可进行高精度、高速度的实时精密导航和定位。
3.用途广泛，操作简便。
定位优势：
1.测绘工作的劳动强度大大降低，工作效率大大提高，工作方式及工作环境大大改善。
2.测量过程中，GNSS定位没有误差的累积，定位精度较高。
3.GNSS测量定位中，测站点之间无需满足通视条件，可为大型桥梁、隧道的双向施工等大型工程提供精密的控制测量。
4.GNSS-RTK技术可为厘米级精度需求的工程提供快速的测量和放样服务。
三、简述GNSS导航定位技术的广泛应用。
1.GNSS在军事中的应用：精确制导、为侦察机、坦克编队执行任务精确导航、扫雷、为沙漠作战人员补给、空中加油等
2.GNSS在空间科学研究中的应用：空间交会对接科学实验。
3.GNSS在大地测量与地球动力学研究中的应用：
（1）利用GNSS建立国际地球参考框架、国家或地区性的高精度控制网。
（2）利用GNSS进行全球板块或区域性地壳运动监测。
4.GNSS在工程测量以及摄影测量与遥感技术中的应用：
（1）桥梁和隧道控制测量。
（2）公路、铁路、水利、管道等各种线路工程测量。
（3）利用GNSS载波相位静态相对定位技术测定航片和卫片上的地面控制点。
（4）利用GNSS技术实现航摄飞机（或卫星）的实时导航。
（5）利用GNSS技术辅助航空摄影测量或卫星遥感进行空中三角测量。
（6）利用GNSS技术直接测定摄影机和传感器的空间位置和姿态。
5.GNSS在其他领域的应用：
（1）在精细农业和林业中的应用。
（2）在资源调查、环境监测技术中的应用。
（3）在监测电离层延迟中的应用。
（4）在移动通信中的应用。
（5）在气象学中的应用。【gnss技术总结】
第二章
一、简述GNSS定位的基本原理。
GNSS定位的基本原理是空间距离后方交会原理，即由卫星至接收机的距离和卫
星的空间坐标，推算出接收机天线相位中心P
的空间坐标。
二、试绘图并叙述卫星的开普勒轨道根数（或轨道六参数）
及其各自表征的含义。a：半长轴，确定轨道的大小
e：扁率，定义轨道的形状
i：轨道倾角，赤道面与轨道面的夹角
Ω：右升焦点赤经，由春分点到升交点的角距
ω：近地点幅角，在轨道平面内升交点到近地点的角度。
f：真近点角，在指定时间（历元）由近地点到卫星所在角的角度
三、试写出GNSS卫星瞬时坐标的主要计算步骤。
第三章
一、简述导航电文包含的主要内容，并思考它在卫星导航定位中起什么作用。二、试述GNSS测距码测距的基本原理。
通过测定卫星信号的传播速度△t，根据ρ=c·△t（c为电磁波传播速度）来确定卫星至接收机天线相位中心的距离。
三、试述GNSS载波相位测距的基本原理，并思考相对测距码信号测距，其有何难点及益处？
若能够获得卫星信号发送时刻的相位ψTS和接收机接收信号时刻的相位ψiRS，就可以得到信号从卫星至接收机传播时间△t的载波相位变化量，及其相位差△ψ=ψiRS-ψTS。相位差△ψ除以相应周期2π就得到载波的波长传播个数，载波的波长传播个数乘以其相应波长，则可得卫星至接收机天线相位中心的距离：难点：因为载波波长太短，卫星至接收机天线相位中心的距离太长，相位测量中存在整周模糊度问题，无法直接得到卫星信号从发射到接收时间△t的卫星载波相位变化量，即相位差△ψ。
益处：可获得mm测距精度，进一步可得mm级的静态和cm级的动态导航定位结果。接收机对信号实现位同步和帧同步前，可解决伪距模糊度问题。
四、思考GNSS的测距码信号与导航电文信号为什么要调制在载波信号上？解调信号时，为什么需要重建载波信号？重建载波信号的常用方法都有哪些？
1.因为低频信号很难传播如此长的范围。
2.因为要从已调波中分离出测距码、导航电文信号，必须获得纯净的载波信号。
3.（1）码相关调制技术（2）平方法（3）互相关法（4）Z跟踪技术
第四章一、简述GNSS定位方法的分类。
分类依据
按照参考点的位置分类定位方法绝对定位（单点定位）
相对定位
动态定位
按照接收机天线的运动状态分类
静态定位
实时定位
按照定位时效分类
事后定位
伪距定位
按照观测值类型分类
载波相位定位
GNSS复习总结
第一章 绪论【gnss技术总结】
（一） GPS的组成部分
（1）空间部分——GPS卫星星座
（2）地面控制部分——地面监控系统
（3）用户部分——GPS信号接收机、用户、数据处理相关内容
（二）各部分功能
（1）GPS卫星的基本功能
①.接收和存储由地面监控站发来的导航信息，接收并执行监控站的控制指令
②.卫星上设有微处理机，进行部分必要的数据处理工作
③.通过星载的高精度原子钟（铯钟和铷钟）提供精密的时间标准
④.向用户发送定位信息
⑤.在地面监控站的指令下，通过推进器调整卫星的姿态和启用备用卫星。
（2）主控站主要任务
①编算卫星星历、卫星钟差和大气修正参数，并传入注入站；
②提供全球定位系统的时间标准
③调整偏离轨道的卫星
④启用备用卫星以代替失效的卫星
（3）监控站的作用
①接收卫星信号 ②监测卫星的工作状态
（4）注入站的作用
将控制站编算的卫星星历和卫星钟的改正数等注入相应的卫星存储系统
（5）接收信号机的作用
接收GPS卫星发射的无线电信号，以获取必要的定位信息及观测量，并经数据处理而完成工作。
（6）GPS的组成部分
天线、信号处理、控制显示、记录装置、电源
（7）卫星定位技术的特点
① 定位精度高②全天候测量③高效率测量④多功能、用途广⑤易操作
（8）GNSS技术的应用
① 大地测量②工程测量③变形监测④海洋测量⑤摄影测量⑥地形与地籍测量⑦农业、渔业和林业⑧大气研究⑨资源、环境检测和野外调查⑩移动通信11其他科学
第二章 坐标系统和时间系统
(一) 坐标系统的种类
①空固坐标系：与地球自转无关、在空间固定的坐标系统
②地固坐标系：与地球体相固连的坐标系统
(二) 天球坐标系
（1） 天球：天文学中为便于研究天体的位置和运动而引进的假想圆球面。
（2） 天极：地球自转的中心轴线简称地轴，将其延伸就是天轴，天轴与天球的交点称为天极。
（3） 天球赤道：通过地球质心M与天轴垂直的平面称为天球赤道面，天球赤道面与天球相交的大圆就称为天球
赤道
（4） 天球子午圈：包含天轴并通过地球上任一点的平面称为天球子午面，天球子午面与天球相交的大圆称为天
球子午圈。
（5） 时圈：通过天轴的平面与天球相交的半个大圆称为时圈。
（6） 黄道：地球绕太阳公转的轨道平面称为黄道面，它与天球相交的大圆称为黄道。它就是当地球绕太阳公转
时，观测者所看到的太阳在天球上运动的轨迹。
（7） 黄赤交角：天球赤道面与黄道面的交角ε约为23.5°，称为黄赤交角。
（8） 春分点：当太阳在黄道上从南半球向北半球运行时，天球赤道与黄道的交点γ称为春分点。
（9） 在天文学和卫星大地测量学中，建立参考系的重要基准点和基准面是春分点和天球赤道面。
（10） 天球空间直角坐标系：原点、X、Y、Z。
（11） 天球球面坐标系：原点、赤经、赤纬、向径长度
（12） 岁差：地球在绕太阳运行时，地球自转轴的方向在天球上缓慢地移动，春分点在黄道上随之缓慢移动。
（13） 章动： 如果将观测时的北天极称为瞬时北天极，与之相应的天球赤道和春分点称为瞬时天球赤道和瞬时
春分点，在日月引力等因素的影响下，瞬时北天极将绕平北天极顺时针转动，其轨迹大致为椭圆形，
这种现象称为章动，周期约为18.6年。
（14） 协议天球坐标系：由于岁差和章动的影响，天球坐标系的坐标轴方向在不断地旋转变化，为此我们只能选
择某一标准时刻的瞬时地球自转轴和地心至瞬时春分点的方向，经该时刻的岁差和章动改正后，作为
z轴和x轴的方向。
(三) 地球坐标系
（1） 空间直角坐标系：原点、X、Y、Z
（2） 大地坐标系：原点、B、L、H
（3） 极移：地球自转轴相对地球体的位置并不是固定的，因而极点在地球表面上的位置是随时间而变化的。
（4） 协议地球坐标系：以协议地极为基准点的地球坐标系。
（5） 参心坐标系：原点一般位于地球质心附近
（四）时间系统
（1） 恒星时：以春分点为参考点，由春分点的周日视运动所确定的时间。
（2）太阳时：以太阳的周日视运动所确定的时间。
（3）原子时：采用位于海平面上的铯CS133原子基态的两个超精细能级，在零磁场中跃迁辐射振荡9192631770
个周期的时间间隔为一原子时秒。
（4） GPS时间系统简称为GPST，由主控站的原子钟控制。
其属于原子时系统，秒长与原子时相同，但与国际原子时具有不同的原点。
（5） 协调世界时：一种以原子时秒长为基础，在时刻上尽量接近于世界时的一种折衷的时间系统。
第三章卫星运动基础及GPS卫星历
（一）影响GPS卫星轨道的因素
地球重力场的引力、太阳、月亮和其他天体的引力、太阳光压、大气阻力、地球潮汐力
（二）各种作用力按其影响分为两类：
（1）中心力——假设地球为匀质球体的引力
（2）非中心力——摄动力，包括地球非球形对称的作用力、日月引力、大气阻力、光辐射压力、地球潮汐
（三）轨道六参数
长半轴as、偏心率es、真近点角fs
轨道平面倾角i、升交点赤径Ω、近地点角距ω
计算真近点角的两个辅助参数：平近点角Ms 、偏近点角Es
（四）GPS卫星星历
（1）卫星的星历:是描述有关卫星轨道的信息。
（2）GPS卫星星历的提供方式，一般有两种：
①预报星历（广播星历）：相对于某一参考历元的开普勒轨道参数必要的轨道摄动改正项参数
②后处理星历（精密星历）：是通过卫星发射的含有轨道信息的导航电文传递给用户的，用户接收机接
收到这些信号，经过解码便可获得所需要的卫星星历
第四章GPS卫星的导航电文和卫星信号
（一）几个概念
（1）弥散性介质：
（2）群波：
（3）折射率：
（二）测距码
（1）随机噪声码：码是用以表达某种信息的二进制数的集合,是一组二进制的数码序列。这一序列，又可以表达成
以0和1为幅度的时间函数。假设，一组码序列u（t），对某一时刻来说，码元是0或1完全是随机的，但其
出现的概率均为1/2。这种码元幅度的取值完全无规律的码序列，通常称为随机码序列，也叫做随机噪声码序
列。
（2）伪随机噪声码：虽然随机码具有良好的自相关特性，但由于它是一种非周期性的序列，不服从任何编码规则，
所以实际上无法复制和利用。因此，为了实际的应用，GPS采用了一种伪随机噪声码，简称伪随机码或伪码。
（3）自相关系数：
（4）C/A码
1性质：C/A码是一种用于识别卫星、测量距离和向民间用户传送导航电文的伪噪声码。
2特点：码长很短，易于捕获，码元宽度较大，精度较低
（5）P码
1性质：P码是由两个载波发送给GPS用户的另一个伪噪声码
2特点：保密性高，是GPS卫星的军用码
码长很长，难以捕获
码元宽度为C/A码的1/10，可用于较精密的定位
（5）C/A码与P码的作用：
1为用户传送导航电文。
2用作测量GPS信号接收天线和GPS卫星之间距离的测距信号，以实现导航定位的实时解算。
3用于识别来自不同GPS卫星而同时到达GPS信号接收天线的GPS信号。
（三）导航电文
定义：是包含有关卫星的星历、卫星工作状态、时间系统、卫星钟运行状态、轨道摄动改正、大气折射改正
和由C/A码捕获P码等导航信息的数据码（D码）。
（1） 性质：导航电文也是二进制码，依规定格式组成，按帧向外播送。
（2）内容：书P64
（四）两种载波
（1）性质：L1载波：f1＝154×f0＝1575.42MHZ
波长λ1=19.03cm
L2载波：f2＝120×f0＝1227.60MHZ
波长λ2＝24.42cm【gnss技术总结】
（2）特点:在L1上，调制有C/A码、P码、数据码，而在L2载波上只有P码和数据码。
(五）信号的调制与解调
（1） 信号解调的方法：复制码与卫星信号相乘、平方解调法
（2）优缺点：
（六）GPS政策
（1）SA
1含义：是一种导致非特许用户不能够获得高精度实时导航定位的秘密方法。
2影响：GPS广播星历引入人为随时间变化的误差，从而降低了GPS卫星在轨位置精度，以致绝对定位的二维
位置精度只能达到±100m，高程精度±150m。GPS信号的载波引入了人为的δ信号，而导致GPS信号
接收机捕获和跟踪GPS信号困难，甚至引起载波跟踪环路的失锁，从而不能获取连续可靠的导航定位。
（2）AS
1含义：P码加密措施，也叫“反电子欺骗技术”。
2影响：P码译密成Y码后，非特许用户更难破译，从而难以使用P码作导航定位。
（3）SA、AS采取措施
1局域差分测量网（LADGPS）
2广域差分测量网（WADGPS）
3全球差分测量网（WWDGPS）
（七）GPS卫星位置计算思路
（1）计算卫星在轨道平面坐标系下的坐标
（2）将上述坐标分别绕X轴旋转-i角、绕Z轴旋转- k角，求出卫星在地固系下的坐标
第五章GPS卫星定位基本原理
（一）定位方法的分类
（1）按照参考点的不同位置分：绝对定位（单点定位）、相对定位
（2）按用户接收机在作业中所处状态分：静态定位、动态定位
（3）按照测距原理分：伪距法定位、载波相位测量定位
（二）伪距测量
（1）基本原理：测距码、复制码、时间延迟、自相关系数、伪距 （2）定义：由于卫星钟、接收机钟的误差以及无线电信号经过电离层和对流层中的延迟，实际测出的距离A
与卫星到接收机的几何距离B有一定的差值，因此，一般称量测出的距离为伪距。
（3）伪距与几何距离的关系:P99
(三）载波相位测量
(1)重建载波：在进行载波相位测量之前，首先要进行解调工作，设法将调制在载波上的测距码和卫星电文去
掉，重新获取载波。
（2）载波相位测量的原理：相位差的小数部分、累计的整周数
（3）整周未知数的确定（解算）方法：1伪距法2经典方法：整数解、实数解3多普勒法
（4）修复周跳的方法：屏幕扫描法、用高次差或多项式拟合法、曲线拟合、在卫星间求差法、用双频观测值
修复周跳、根据平差后的残差发现和修复整周跳变
（四）载波相位观测量的线性组合
（1）求差法：1在接收机间求差2在卫星间求差3在历元间求差
（2）常用的线性组合：1宽巷2窄巷3无电离层折射
（3）几何精度因子：是衡量定位精度的很重要的一个系数，它代表GPS 测距误差造成的接收机与空间卫星间的距离矢量放大因子。实际表征参与定位解的从接收机至空间卫星的单位矢量所勾勒的形体体积与GDOP
成反比，故又称为几何精度因子。
（五）差分GPS定位原理
（1）差分的概念：观测值之间求差，消除公共误差，以提高定位精度。
（2）RTK技术：P127
第六章 GPS卫星导航（重）
（一）动态定位方法
单点动态定位、实时差分动态定位、后处理差分动态定位
（二）GPS测速的原理
（三）GPS测时、*测姿的思路
第七章 GPS测量的误差来源及其影响
（一）误差来源
⎧⎧卫星星历误差⎪⎪⎪与卫星有关的误差⎪卫星钟误差⎨⎪⎪地球自转影响⎪⎪相对论效应影响⎪⎩⎪GPS误差来源⎨电离层影响⎧⎪⎪信号传播误差⎨对流层影响⎪⎪多路径效应影响⎪⎩⎪⎪⎪⎩观测误差和接收设备误差
（二）电离层折射误差：GPS信号通过电离层时，传播路径会发生弯曲，传播速度也会产生变化，此时用信号的传 播时间乘以光速得到的距离不等于卫星至接收机间的几何距离，这种偏差即为电离层折射误差。
电离层是弥散性介质。
群波的传播速度与单一波不同。
伪距测量时，测距码是以群速传播的；而载波相位测量时可按单一波计算。因此，伪距测量与载波相位测量的电离层折射改正数大小相等，方向相反。 天顶方向延迟可达50m，高度角为20°可达150m。
（三）电离层折射的改正：双频改正模型、电离层改正模型、不同观测值求差
差。
（五）对流层折射改正模型
（1）霍普菲尔德（Hopfield）模型
（2）萨斯塔莫宁公式
（3）勃兰克模型
（六）减弱对流层折射改正残差影响的主要措施
（1）气象参数在测站直接测定
（2）引入附加代估参数
（3）利用同步观测量求差
（4）利用水汽辐射计直接测定信号传播的影响。
（七）多路径误差
（1）多路径误差：在GPS测量中被测站附近的反射物质所反射的卫星信号（反射波）如果直接进入接收天线
的话，将和直接来自卫星的信号（直射波）产生干涉，从而使观测值偏离真值产生所谓的“多路径误差”。
（2）由多路径效应：于多路径的信号传播所引起的干涉时延效应称为“多路径效应”。
（3）减弱和消除方法1恰当选择站址避免临近有大面积平静的水面不宜在山坡上圆圈不宜有高层建筑物
2对接收机要求在天线下设异径板或抑径圈接受天线对极化特性不同的反射信号应该有较强的抑制作用
3适当延长观测时间
(八）卫星星历误差
（1）卫星星历误差：由卫星星历给出的卫星在空间的位置与卫星的实际位置之差称为卫星星历误差
（2）按性质分为两类：预报星历、实测星历
（3）星历误差对定位影响1对单点定位的影响2对相对定位的影响
（4）解决方法：建立自己的卫星跟踪网独立定轨轨道松弛法:半短弧法（径向误差、切向误差、法向误差）；
短弧法（6个轨道参数的改正值作为未知数）；相对定位：星历误差对两个相聚不太远的测站的影响基本
相同 （四）对流层折射误差：电磁波信号通过对流层时信号传播路径也会发生弯曲，从而产生的误差称为对流层折射误
《空间定位技术》实习报告
一、 前言
二、 实习目的
三、 实习任务和要求
四、测量规范
五、测区概括
六、实习内容和步骤
（一）仪器设备、实习组织及收集资料 （二）GPS控制网的布设
（三）GPS测量的外业观测：
（四）GPS测量数据的内业处理： （五）静态测量的实习结果：
（六）RTK动态观测作和点位放样
七、 注意事项
八、实习心得
九、问题分析
十、意见和建议
一、前言
全球定位系统（Global Positioning System）是美国从20世纪70年代开始研制，历时20年，于1994年全面建成，具有在海、陆、空进行全方位实时三维导航与定位功能的新一代卫星导航与定位系统。经近十年我国测绘等部门的使用表明，GPS以全天候、高精度、自动化、高效益等显著优点，赢得广大 测绘工作者的信赖，并成功的应用于大地测量、工程测量、航空摄影测量、运载工具导航和管制、地壳运动检测、工程变形检测、资源勘察、地球动力学等多种学科，从而给测绘领域带来一场深刻的技术革命。
GPS导航定位系统以其精度高、全天候、高效率、多功能、操作简便、应 用广泛等特点著称。用GPS信号可以进行海、空和陆地的导航，导弹的制导，大地测量和工程测量的精密定位，时间的传递和速度的测量等，对于测绘领域，GPS卫星定位技术已经用于建立高精度的全国性的大地测量控制网，测定
全球性的地球动态参数，用于建立陆地海洋大地测量基准，进行高精度的海岛陆地联测以及海洋测绘，用于测定航空航天摄影瞬间的相机位置，实现仅有少量地面控制或无地面控制的航测快速成图，导致地理信息系统，全球环境遥感监测的技术革命。
GPS卫星定位技术是通过安置在地球表面的GPS接收机同时接受4颗以上的GPS卫星发出的信号测定接收机的位置。通过对《GPS测量原理及应用》进行理论上的学习，我们掌握了GPS测量原理、GPS现代化和多基准站RTK
的内容、全球实时GPS差分原理与系统组成，以及GPS外业测量的作业模式与技术设计。
与此同时，我们更需要实践来巩固所学的知识。此次，学校安排我们实习，要求我们认识GPS接收机的各个组成部分的名称和功能，熟练掌握
GPS接收机的操作方法。学会将存储在接收机内的测量数据传输至计算机中，对测量数据进行处理，解算出基线向量。并对GPS的几种外业模式的作业方法精确掌握。此外培养我们的实训能力，组织能力，培养我们团队协作、吃苦耐劳的精神。为以后的工作提前做准备
小组成员：
组长：米家俊
组员：何贯富，李伟杭、巴黎、牛翔宇、完颜任伟、杨慧朋、屈臣、李斌
二、实习目的：
1、落实GPS测量实验教学环节；
2、全面了解、掌握GPS平面网的技术设计、外业观测、数据处理及质量检
核的方法，具有独立开展GPS平面控制测量的能力； 3、熟悉GPS-RTK测量的方法。
4、熟悉GPS测量规范的要求，独立编写实习报告。
三、实习任务和要求：
1、建立GPS控制网；
2、完成一个控制网的外业观测及内业计算；
3、严格按照《全球定位系统（GPS）测量规范》要求，精心设计、合理安排； 5、编写具体的布网方案、作业方法、技术要求、现有成果的联测利用等； 6、选用统一的坐标系统； 7、掌握GPS-RTK接收机的使用。
四、测量规范：
1、《全球定位系统（GPS）测量规范》（GB/T 18314-2001）。 2、《全球定位系统城市测量技术规范》（CJJ 73-97）。 3、CH 1002-95《测绘产品检查验收规定》。 4、CH 1003-95《测绘产品质量评定标准》。
五、测区概括：
测区位于东京114°，测区位于长安大道以北，明月路和清风路之间，龙翔大道以南，面积约为3Km²；测区位于俄半平原半丘陵地带，虽地势起伏不大，但由于位于新城区，搞成建组较多，同时条件比较差，给我们的联系带了诸多不便。
六、实习的内容和步骤：
（一）仪器设备、实习组织及收集资料
1、仪器设备：GPS接收机8台、笔记本电脑1台（带内业处理软件），对讲机8个；
2、实习全班分八组，再划分为两大组进行，每组双频GPS接收机4台、对讲机4个。
3、应收集的资料：
（1） 测区范围与位置、自然地理条件、气候特点、交通与通讯； （2） 测区内已有的测量成果； （3） GPS定位技术规范； （4） 外业观测手簿及内业计算纸。 （二）GPS
1、以平顶山新城区的已知控制点（四等）为基准，合理布设GPS控制网。 2、GPS控制点位的基本要求：
（1）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
控制网的布设
可能的开阔，在10°~15°高度角以上不能有成片的障碍物。
（2）便于安置仪器，视野开阔；
（3）距大功率发射源不小于400m，距高压输电线不小于200m； （4）附近不应有强烈干扰卫星信号接收的物体，并尽量避开大面积水域； （5）交通方便，有利于其它测量手段扩展和联测； （6）地面基础稳定，易于点的保存。 （三）GPS
测量的外业观测：
1、GPS接收机的检测： （1）一般检验； （2）通电检验； （3）测试检验；
（4）水准器与光学对点器的检验与校正。
2、制定施测方案及作业调度计划； 3、选择最佳的观测时段；
4、GPS观测所选用有效观测卫星与测站组成的几何图形尽可能坚强，点位几何图形强度因子（PDOP）值可参考下表：
5、观测级别与技术要求如下表：
6、观测作业的要求：
....1:500地形测绘
技 术 总 结
1 概述
1.1 任务来源及目的
为适应„城市建设的快速发展，合理、有效地利用土地资源，满足经济建设和社会发展的需要，及时准确地为城区的规划、税收及土地整理等方面提供重要的基础资料，受„„住房和城乡规划建设局委托，特作如下总结。
1.2 工作量
1、布设了GNSS一级控制网点4点； 2、施测了GNSS-RTK图根点119点； 3、完成1:500全野外数字化测图3.5㎞2。
1.3 任务的安排及完成情况
1.3.1 任务的安排
1、项目参与人员情况（见表1-1）
表1-1
2、投入的主要仪器设备（见表1-2）
表1-2
1
3、应用软件情况（见表1-3）
表1-3
1.3.2 任务完成情况
按合同要求，本项目于2013年6月10日进场，30天内完成了所有内外业及检查工作，并向业主提交了合格的测绘成果。
1.4 测区概况和已有资料利用情况
1.4.1 测区概况
本测区地理位置为东经„°30′44″～107°31′46″，北纬„°09′20″～31°11′38″，直线距离从北到南约4公里，从东到西约1.6公里。
测区交通通讯便利，但地形地貌错综复杂，地形以丘陵、山地为主，植被茂密，通视困难。
1.4.2 已有资料利用情况
1 、已知点成果资料
本次平面首级控制的起算数据源于„„2012年为„.市住房和城乡规划建设局所施
2
测的三等GNSS网点3个，经踏勘保存完好，该成果属„.年北京坐标系。作业时平面采用了GNSS-RTK加密图根控制点，最弱点点位中误差为5.9㎝，最弱点高程中误差为7.7㎝。
高程：采用了GNSS拟合高程。 2 、地形图资料
测区有甲方提供的1:5000纸质地形图，在本次测量设计过程中发挥了很大作用。
2 技术设计执行情况
2.1 技术依据
1、CJJ/T 73-2010《卫星定位城市测量技术规范》； 2、CJJ 8-2010《城市测量规范》；
3、CH/T 1004-2005《测绘技术设计规定》； 4、CH/T 1001-2005《测绘技术总结编写规定》； 5、GB/T 24356-2009《测绘成果质量检查与验收》；
6、GB/T 20257.1-2007《1:500、1:1000、1:2000地形图图式》； 7、GB/T 12898-2009《国家三、四等水准测量规范》 8、本技术设计书；
9、其他相关规范及作业过程中的补充规定。
2.2 技术执行情况
2.2.1 坐标系和高程基准
1、坐标系：„.年北京坐标系，3度带高斯投影，中央子午线为东经„..°。 2、高程基准：由于已知水准点成果属„.国家高程基准，使用时将其改算为„年黄海高程系成果。
2.2.2 成图比例尺及地形图分幅
本次成图比例尺为1:500，基本地形图图幅按高斯-克吕格坐标格网线划分，规格为50cm×50cm正方形分幅，1:500地形图每平方公里划分16幅，地形图的图号以该图幅西
3
南角图廓点坐标的公里数编码，X坐标在前，Y坐标在后，中间用短线连接，取到小数点后两位。 2.2.3 时间系统
GNSS测量采用GNSS时间系统，GNSS观测和记录采用协调世界时（UTC）。 2.2.4 主要精度指标
图根点相对于图根起算点的点位中误差≤0.05m；高程中误差≤0.1m。测站点相对于邻近图根点的点位中误差≤0.15m；高程中误差：平地≤0.1m，丘陵地≤0.125m, 山地、高山地≤0.166m。图上地物点相对于邻近图根点的点位中误差与邻近地物点间距中误差满足：城市建筑区和平地、丘陵地点位中误差≤0.25m，邻近地物点间距中误差≤0.20m；山地、高山地和设站施测困难的旧街坊内部点位中误差≤0.375m，邻近地物点间距中误差≤0.30m。
取2倍中误差为测量限差。
2.3 图根控制测量
本测区主要采用了GNSS-RTK测量方式进行图根点的加密工作，平面和高程同步进行。位于水泥、沥青地面的图根点采用刻十字或嵌入水泥钉、铆钉作为标志，并在周边用红漆绘出了方框及点号；土质地面使用木桩，中部钉以射钉。图根点的编号为T001～T120（“T”为图根点）。
GNSS-RTK图根测量基本精度符合CJJ/T 73-2010要求。GNSS-RTK图根测量（平面）主要技术要求皆符合表2-1的规定。
GNSS-RTK图根测量（平面）主要技术要求 表2-1
GNSS-RTK图根测量（高程）平地、丘陵主要技术要求皆符合表2-2之规定，山地为其相应指标的1.5倍。
GNSS-RTK图根测量（高程）主要技术要求（平地、丘陵） 表2-2
4
GNSS-RTK图根点的平面和高程成果均在限差之内取各次观测成果的平均值作为该图根点的观测成果。
2.4 1:500地形图的测绘
2.4.1 基本要求
本次地形图基本等高距为1m，使用全站仪实地对地物点及各种地形要素进行了测量。最大测距地物点≤160米，地形点≤300米。 2.4.2 地物、地貌的测绘方法
测绘时都遵守了“看不清不测”、“没有依据不绘”的原则，具体施测方法如下： 1、居民地及建筑物
居民地是地形图的重要地物要素，各类建筑物及主要附属设施(如围墙、栅栏、篱笆、铁丝网等)均按实地外围轮廊进行了准确测绘，房屋皆以墙基为准，阳台均已表示(落地阳台归入房体)。房屋和建筑物轮廓凹凸＜0.2m、简单房屋＜0.3m的用直线相连，内部天井也进行了表示。
房屋材料结构按：砼、混、砖、木、石、破、简单房屋及棚房分类，房屋材料结构及层次不同时进行了分割表示，并注明了结构材质及层数。
2、独立设施
塔、亭、碑、像、楼、露天设备等独立地物均已表示，图上占地面积大于符号尺寸时则绘出了用地范围线，内配置了相应符号或注记。
3、交通及其附属设施
公路、铁路、乡间大车路和小路及其附属物，如桥梁、涵洞、路堤、路堑、排水沟、水渠等，均已按要求测绘，省道注明了路线编号。公路、街道则注明了铺面材料(水泥、沥、砾、石、砖、碎石、土等)，如一条道路铺面材料不同时用地类界进行了分开，并分别注明。路堤、路堑按实际绘出了其边界，并在其坡顶、坡脚标注了高程，城区街道将车行道、过街天桥、过街地道的入口、分隔带、环岛、街心花园、人行道及绿化带等绘出。跨河或沟谷的桥梁，实测了桥头、桥身、桥墩的位置，并加注了结构。
4、水系的测绘
测区内河流、水池、塘、及溪沟有加固堤坎的，测至了加固堤坎边沿，无加固堤坎的测至了河岸线，并注明了河流名称。当河流和沟渠实际宽度小于0.5m时，均以单线表示。
5
本文来源：http://www.guakaob.com/jianzhugongchengkaoshi/838697.html
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