《GPS測(cè)量定位技術(shù)》課件

GPS測(cè)量定位技術(shù)GPS測(cè)量定位技術(shù)是現(xiàn)代測(cè)量技術(shù)中一項(xiàng)重要的技術(shù)，應(yīng)用于各種領(lǐng)域，包括測(cè)繪、導(dǎo)航、地質(zhì)勘探等等。投稿人：GPS技術(shù)發(fā)展歷程1957蘇聯(lián)發(fā)射第一顆人造衛(wèi)星，開(kāi)啟了太空時(shí)代。1960美國(guó)海軍首次使用“Transit”系統(tǒng)進(jìn)行導(dǎo)航定位。1973美國(guó)國(guó)防部開(kāi)始研制GPS系統(tǒng)。1978第一顆GPS衛(wèi)星發(fā)射升空。1983GPS系統(tǒng)開(kāi)始全面部署。1994GPS系統(tǒng)向全球開(kāi)放，并逐漸應(yīng)用于民用領(lǐng)域。2000GPS系統(tǒng)精度不斷提升，應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)展。2018GPS系統(tǒng)進(jìn)入更新?lián)Q代階段，推出新型衛(wèi)星，提升系統(tǒng)精度。GPS系統(tǒng)組成及工作原理空間段由24顆運(yùn)行在距離地面約20,200公里的軌道上的衛(wèi)星組成，衛(wèi)星發(fā)出信號(hào)，供接收機(jī)接收和處理。地面控制段包括主控站、監(jiān)測(cè)站、上傳站等，負(fù)責(zé)監(jiān)控衛(wèi)星運(yùn)行狀態(tài)，并對(duì)衛(wèi)星進(jìn)行軌道和時(shí)鐘的修正。用戶(hù)接收段接收來(lái)自衛(wèi)星的信號(hào)，并通過(guò)計(jì)算獲得用戶(hù)的位置、速度、時(shí)間等信息。三大全球?qū)Ш较到y(tǒng)介紹GPS美國(guó)研發(fā)的全球定位系統(tǒng)，是世界上第一個(gè)實(shí)用化的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。GLONASS俄羅斯研發(fā)的全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)，與GPS系統(tǒng)類(lèi)似，擁有強(qiáng)大的軍事用途和民用應(yīng)用。北斗中國(guó)自主研發(fā)的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，在亞洲、大洋洲和非洲等地區(qū)提供高精度導(dǎo)航服務(wù)。GPS接收機(jī)硬件結(jié)構(gòu)GPS接收機(jī)主要由天線(xiàn)、接收機(jī)、處理機(jī)和顯示器等部件組成。天線(xiàn)負(fù)責(zé)接收來(lái)自衛(wèi)星的信號(hào)，并將其傳遞給接收機(jī)。接收機(jī)負(fù)責(zé)放大、濾波和解調(diào)衛(wèi)星信號(hào)，并提取其中的數(shù)據(jù)信息。處理機(jī)負(fù)責(zé)對(duì)接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算和處理，最終輸出定位結(jié)果。顯示器負(fù)責(zé)顯示定位結(jié)果和相關(guān)信息。GPS接收機(jī)工作流程1信號(hào)接收接收衛(wèi)星信號(hào)2信號(hào)處理解碼衛(wèi)星信號(hào)3定位計(jì)算計(jì)算經(jīng)緯度和高度4數(shù)據(jù)輸出顯示和存儲(chǔ)定位數(shù)據(jù)偽距測(cè)量技術(shù)1衛(wèi)星信號(hào)傳播時(shí)間通過(guò)測(cè)量衛(wèi)星信號(hào)從發(fā)射到接收的時(shí)間，計(jì)算衛(wèi)星與接收機(jī)之間的距離，即偽距。2大氣延遲和鐘差影響偽距測(cè)量受大氣延遲和衛(wèi)星/接收機(jī)鐘差的影響，需要進(jìn)行相應(yīng)的校正。3多顆衛(wèi)星定位至少需要四顆衛(wèi)星的觀測(cè)數(shù)據(jù)才能解算出接收機(jī)的三維坐標(biāo)。相位測(cè)量技術(shù)精確測(cè)量相位測(cè)量技術(shù)利用接收信號(hào)的相位變化來(lái)精確測(cè)量距離，比偽距測(cè)量精度更高。多路徑誤差相位測(cè)量技術(shù)對(duì)多路徑誤差敏感，需要采取措施減小誤差的影響。差分GPS技術(shù)提高精度通過(guò)接收基準(zhǔn)站的差分改正信息，可以顯著提高定位精度。更精準(zhǔn)的定位在測(cè)量、導(dǎo)航等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，提供更精確的地理位置信息。實(shí)時(shí)修正接收機(jī)實(shí)時(shí)接收基準(zhǔn)站的差分信號(hào)，進(jìn)行實(shí)時(shí)修正。實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量技術(shù)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量技術(shù)，又稱(chēng)RTK技術(shù)，是指在測(cè)量過(guò)程中，接收機(jī)實(shí)時(shí)接收衛(wèi)星信號(hào)，并通過(guò)數(shù)據(jù)處理，得到實(shí)時(shí)高精度坐標(biāo)信息的技術(shù)。RTK技術(shù)利用基準(zhǔn)站和流動(dòng)站之間的差分觀測(cè)數(shù)據(jù)，消除誤差，提高測(cè)量精度。該技術(shù)具有實(shí)時(shí)性強(qiáng)、精度高、效率高、應(yīng)用范圍廣等特點(diǎn)，在工程測(cè)量、地質(zhì)勘探、導(dǎo)航等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。GPS數(shù)據(jù)處理基本方法數(shù)據(jù)預(yù)處理去除錯(cuò)誤數(shù)據(jù)，例如衛(wèi)星信號(hào)質(zhì)量差的數(shù)據(jù)或異常值，確保數(shù)據(jù)質(zhì)量。坐標(biāo)轉(zhuǎn)換將GPS數(shù)據(jù)從WGS-84坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換為其他坐標(biāo)系，例如UTM坐標(biāo)系或國(guó)家坐標(biāo)系。解算坐標(biāo)利用最小二乘法等方法，根據(jù)接收到的衛(wèi)星信號(hào)計(jì)算出觀測(cè)點(diǎn)的坐標(biāo)。精度評(píng)估評(píng)估定位結(jié)果的精度，并分析誤差來(lái)源，為后續(xù)工作提供參考。后處理計(jì)算流程1數(shù)據(jù)預(yù)處理對(duì)觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行質(zhì)量控制、濾波、平滑等處理。2軌道確定利用衛(wèi)星軌道參數(shù)，將觀測(cè)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為地心坐標(biāo)系。3坐標(biāo)轉(zhuǎn)換將地心坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換為當(dāng)?shù)刈鴺?biāo)系。4精度評(píng)估分析測(cè)量精度，并根據(jù)需求進(jìn)行誤差修正。坐標(biāo)系統(tǒng)與轉(zhuǎn)換1地理坐標(biāo)系使用經(jīng)度和緯度定義地球表面上的點(diǎn)。2投影坐標(biāo)系將地球表面上的點(diǎn)投影到平面上，使用平面直角坐標(biāo)系表示。3坐標(biāo)轉(zhuǎn)換將不同坐標(biāo)系之間的坐標(biāo)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，例如地理坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換為投影坐標(biāo)系。測(cè)量精度指標(biāo)GPS測(cè)量精度指標(biāo)是評(píng)價(jià)測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確程度的重要指標(biāo)。精密單點(diǎn)定位技術(shù)高精度接收機(jī)使用高精度GPS接收機(jī)，接收來(lái)自多個(gè)衛(wèi)星的信號(hào)。多路徑消除采用先進(jìn)的信號(hào)處理技術(shù)，有效消除多路徑誤差。精密測(cè)量結(jié)合精密測(cè)量?jī)x器，提高定位精度和可靠性。實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位技術(shù)實(shí)時(shí)跟蹤實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位技術(shù)允許用戶(hù)實(shí)時(shí)跟蹤目標(biāo)的位置，并可用于車(chē)輛跟蹤、資產(chǎn)管理、人員定位等應(yīng)用。數(shù)據(jù)傳輸通過(guò)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)或衛(wèi)星通信，將定位數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸?shù)街醒肟刂葡到y(tǒng)或用戶(hù)終端，提供實(shí)時(shí)位置信息。應(yīng)用廣泛在交通運(yùn)輸、物流管理、應(yīng)急救援、城市規(guī)劃等領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用，提高效率、安全性及管理水平。RTK測(cè)量系統(tǒng)組成RTK測(cè)量系統(tǒng)由基站和流動(dòng)站組成。基站接收衛(wèi)星信號(hào)并計(jì)算出精確的坐標(biāo)，并將坐標(biāo)信息發(fā)送到流動(dòng)站。流動(dòng)站接收衛(wèi)星信號(hào)并接收基站的坐標(biāo)信息，然后計(jì)算出自身的位置。基站：通常安裝在已知坐標(biāo)點(diǎn)上，負(fù)責(zé)接收衛(wèi)星信號(hào)并計(jì)算坐標(biāo)信息。流動(dòng)站：手持式或車(chē)載式接收機(jī)，負(fù)責(zé)接收衛(wèi)星信號(hào)和基站的坐標(biāo)信息，計(jì)算自身位置。RTK測(cè)量工作流程1準(zhǔn)備工作儀器校準(zhǔn)，建立基準(zhǔn)站2數(shù)據(jù)采集移動(dòng)接收機(jī)測(cè)點(diǎn)3數(shù)據(jù)處理解算坐標(biāo)，生成成果高精度高可靠RTK應(yīng)用精準(zhǔn)測(cè)量RTK技術(shù)在精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)、測(cè)繪工程、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，為工程建設(shè)提供高精度定位數(shù)據(jù)，提高施工效率和質(zhì)量。實(shí)時(shí)定位RTK技術(shù)可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)定位，有效提高施工效率和安全性，減少人為誤差，保證工程質(zhì)量?？煽啃愿逺TK技術(shù)具有很高的可靠性和精度，適用于各種復(fù)雜地形和環(huán)境條件下的測(cè)量任務(wù)。RTK應(yīng)用挑戰(zhàn)與展望1技術(shù)提升持續(xù)提升RTK技術(shù)的精度、可靠性和穩(wěn)定性。2應(yīng)用擴(kuò)展探索RTK技術(shù)在更多領(lǐng)域應(yīng)用的可能性，例如無(wú)人駕駛、智慧城市等。3標(biāo)準(zhǔn)化推動(dòng)RTK技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化，提高不同設(shè)備之間的兼容性，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)中國(guó)自主研發(fā)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是中國(guó)自主研發(fā)的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。它是中國(guó)繼“兩彈一星”之后又一項(xiàng)重大科技成果，體現(xiàn)了中國(guó)的科技實(shí)力。全球覆蓋北斗系統(tǒng)已建成由35顆衛(wèi)星組成的全球星座，可為全球用戶(hù)提供全天候、全方位、高精度定位、導(dǎo)航、授時(shí)等服務(wù)。北斗系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)及應(yīng)用全球覆蓋北斗系統(tǒng)已實(shí)現(xiàn)全球覆蓋，為全球用戶(hù)提供服務(wù)。高精度定位北斗系統(tǒng)提供厘米級(jí)定位精度，滿(mǎn)足高精度應(yīng)用需求?？焖夙憫?yīng)北斗系統(tǒng)具有快速響應(yīng)能力，能夠及時(shí)獲取定位信息。北斗系統(tǒng)前景展望全球覆蓋隨著北斗三號(hào)全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的建成，北斗系統(tǒng)將實(shí)現(xiàn)全球范圍內(nèi)的服務(wù)覆蓋，為全球用戶(hù)提供精準(zhǔn)的定位、導(dǎo)航和授時(shí)服務(wù)。應(yīng)用廣泛北斗系統(tǒng)在交通運(yùn)輸、農(nóng)業(yè)、測(cè)繪、氣象、電力等多個(gè)領(lǐng)域擁有廣泛的應(yīng)用，其應(yīng)用范圍將不斷擴(kuò)展，為各行各業(yè)提供更精準(zhǔn)、高效的服務(wù)。技術(shù)創(chuàng)新北斗系統(tǒng)將持續(xù)推進(jìn)技術(shù)創(chuàng)新，不斷提升導(dǎo)航定位精度和可靠性，并積極探索新的應(yīng)用場(chǎng)景，引領(lǐng)全球?qū)Ш蕉ㄎ患夹g(shù)發(fā)展方向。GNSS融合技術(shù)多系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)結(jié)合GPS、北斗、GLONASS等多個(gè)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，利用各自?xún)?yōu)勢(shì)，提升定位精度和可靠性。增強(qiáng)抗干擾能力利用多系統(tǒng)信號(hào)的多樣性，有效克服單一系統(tǒng)信號(hào)弱或受干擾的情況，提高定位的穩(wěn)定性。擴(kuò)展應(yīng)用場(chǎng)景融合技術(shù)可用于各種應(yīng)用場(chǎng)景，例如無(wú)人駕駛、精密農(nóng)業(yè)、災(zāi)害預(yù)警等。綜合導(dǎo)航定位系統(tǒng)1多源融合結(jié)合GPS、北斗、GLONASS等多種導(dǎo)航系統(tǒng)，提高定位精度和可靠性。2數(shù)據(jù)處理運(yùn)用先進(jìn)的算法對(duì)來(lái)自不同系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行融合處理，消除誤差，提高定位精度。3應(yīng)用場(chǎng)景廣泛應(yīng)用于無(wú)人駕駛、智能交通、精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)、智慧城市等領(lǐng)域。定位技術(shù)在測(cè)繪領(lǐng)域的應(yīng)用高精度地圖繪制GPS技術(shù)可以用于繪制高精度地圖，為各種應(yīng)用提供準(zhǔn)確的地理信息。無(wú)人機(jī)測(cè)繪無(wú)人機(jī)結(jié)合GPS技術(shù)，可以快速高效地進(jìn)行地形測(cè)量和數(shù)據(jù)采集。工程測(cè)量GPS技術(shù)可以用于道路、橋梁、隧道等工程項(xiàng)目的測(cè)量和施工控制。定位技術(shù)在交通領(lǐng)域的應(yīng)用導(dǎo)航系統(tǒng)GPS導(dǎo)航系統(tǒng)可以為駕駛員提供實(shí)時(shí)路線(xiàn)指引，避免迷路，提高駕駛效率。交通流量監(jiān)測(cè)通過(guò)GPS定位，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)道路交通流量，有效緩解交通擁堵。車(chē)輛管理利用GPS定位，可以實(shí)現(xiàn)車(chē)輛的實(shí)時(shí)跟蹤、調(diào)度管理，提高車(chē)輛運(yùn)營(yíng)效率。智慧交通GPS定位技術(shù)是智慧交通系統(tǒng)的重要組成部分，為智能交通管理、智能停車(chē)等應(yīng)用提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。定位技術(shù)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)利用定位技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)農(nóng)作物生長(zhǎng)環(huán)境的精確監(jiān)測(cè)和管理，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率。智能灌溉根據(jù)土壤水分狀況和作物需水量，精準(zhǔn)控制灌溉系統(tǒng)，節(jié)約水資源。無(wú)人機(jī)作業(yè)利用無(wú)人機(jī)進(jìn)行農(nóng)藥噴灑、播種、植保等工作，提高效率和安全性。定位技術(shù)