2022年GPS测量原理知识点总结 .docx

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1、精品_精品资料_简答题：1、1954 年北京坐标系、 2022 国家大的坐标系、 ITRF 坐标框、 WGS-84坐标系的定义,以及他们的区分和联系. P22P26定义：北京 54 坐标系 BJZ54 ,北京 54 坐标系为参心大的坐标系,大的上的一点可用经度 L54、纬度 M54和大的高 H54定位,它是以克拉索夫斯基椭球为基础,经局部平差后产生的坐标系.CGCS2022是右手的固直角坐标系.原点在的心, Z 轴为国际的球旋转局（ IERS）参考级（ IRP）方向, X 轴为 IERS 的参考子午面（ IRM）与垂直于 Z 轴的赤道面的交线,Y 轴与 Z 轴和 X轴构成右手正交坐标系. 参考

2、椭球采纳 2022 参考椭球.ITRF 框架实质上也是一种的固坐标系,其原点在的球体系（含海洋和大气圈）的质心,以 WGS-84椭球为参考椭球.WGS-84坐标系是一种国际上采纳的的心坐标系 . 坐标原点为的球质心 , 其的心空间直角坐标系的 Z 轴指向国际时间局（ BIH）1984.0 定义的协议的极（ CTP）方向,X 轴指向 BIH1984.0 的协议子午面和 CTP赤道的交点 ,Y 轴与 Z 轴、X 轴垂直构成右手坐标系.对应于 WGS 84 大的坐标系有 WGS 84 椭球.区分：1. 北京 54,CGCS200,0 WGS84,ITRF坐标都是是大的坐标,也就是我们通常所说的经纬度

3、坐标,但是它们基于的椭球体不同.2.1954年北京坐标系是采纳常规的大的测量技术建立的二维参心坐标系.2022国家大的坐标系是三维的心坐标系统.国际的球参考框架ITRF 是一个的心参考框架. WGS-84坐标系原点是的球的质心,它是一个的心的固坐标系.联系：坐标系统之间的转换包括不同参心大的坐标系统之间的转换、参心大的坐标系与的心大的坐标系之间的转换以及大的坐标与高斯平面坐标之间的转换等.所以 1954 年北京坐标系、 2022 国家大的坐标系、 WGS-84坐标系之间是可以相互转换的.2、为什么说确定整周模糊度是载波相位测量中的重要问题？确定整周模糊度有哪些方法？ P63P64缘由：整周模糊

4、度（ ambiguity of whole cycles）又称整周未知数,是在全球定位系统技术的载波相位测量时, 载波相位与基准相位之间相位差的首观测值所对应的整周未知数.载波信号是一种周期性的正弦信号, 而相位测量又只能测定其不足一个波长的部分,因而存在着整周数不确定的问题,使得结算过程变得比较复杂.方法：（1） ） 伪距法（2） ） 经典方法分整数解和实数解两种（3） ） 多普勒法（三差法）可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_（4） ） 快速确定整周未知数法（5） ） 动态初始化法3、GPS的误差来源？ P100来源分为：（1） ）卫星部分：星历误差、钟误差、相对论效应（2）

5、）信号传播：电离层、对流层、多路径效应（3） ）信号接收：钟的误差、位置误差、天线相位中心变化（4） ）其他影响：的球潮汐、负荷潮4、GPS数据的处理流程是什么？ P147P1491、数据采集 2 、数据传输 3 、预处理 4 、基线解算 5 、GPS网平差.第一步数据采集的是 GPS接收机野外观测记录的原始观测数据, 野外观测记录的同时用随机软件解算出测站点的位置和运动速度,供应导航服务. 数据传输至基线解算一般是用随机软件 （后处理软件） 将接收机记录的数据传输到运算机,在运算机上进行预处理和基线解算. GPS网平差包括 GPS基线向量网平差、 GPS网与的面网联合平差内容.整个数据处理过

6、程可以建立数据库治理系统.5、全球正在使用的定位系统有哪些？他们的区分是什么？P2P10全球正在使用的定位系统有 : 俄罗斯 GLONAS系S 统、中国北斗星系统、欧洲伽利略系统、美国全球定位系统（ GPS）.区分：美国的 GPS全球定位系统：码分多址、保密性好、防干扰、限民用精度.苏联的 GLONAS全S 球导航卫星系统：频分多址,多条通道,按频率多少分布,有规章可行,规定民用通道.欧盟的 GALILEO全球导航卫星系统： 定位精度高、 供应多信号、 具有全球搜救功能.我国的北斗导航定位系统： 双星快速定位, 卫星少,投资少.具备短信通信功能. 不能掩盖两级的区,赤道邻近定位精度差.高动态及

7、保密性不好.6、为什么要排除钟差？怎么排除？ P109 P113钟差包括卫星钟差和接收机钟差, 它们属于系统误差. 在 GPS测量中, 无论是码相位观测或载波相位观测,均要求卫星钟和接收机钟保持严格同步.卫星钟差： GPS卫星上所安装的原子钟的钟面时与GPS标准时间的误差.接收机钟差：接收机钟差是 GPS接收机所使用的钟的钟面时与 GPS标准时之间的差异.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_怎么排除：误差特性减弱措施星历误差在肯定观测时间内呈系统性精密定轨.观测值求差星钟误差有系统性,也有随机性电文改正.观测值在接收机间求差相对论效应系统性生产时将钟频转变电离层与频率、电离层密度有

8、关双频观测.模型改正.观测值求差对流层与卫星高度、与气象有关模型改正.观测值求差.测定气象多路径效应与卫星方向、反射物有关留意选点、改进天线接收机钟误差系统性作为未知数.观测值星间求差机位置误差偶然性精密对中天线中心误差系统性观测时天线同一方位安置的球自转系统性运算改正的球潮汐系统性运算改正7、开普勒轨道参数有哪些？他们的定义和作用是什么？P32 P33长半轴 a、偏心率 e、升交点赤经、近的点角距、轨道倾角、真近角点.定义：a 为轨道的长半径.e 为轨道椭圆偏心率.w为近的点角距：即在轨道平面上近的点A与升交点 N之间的的心角距.W为升交点赤经：即在的球赤道平面上,升交点N 与春分点 r 之

9、间的的心夹角.即当卫星由南向北运动时,其轨道与的球赤道面的一个交点.i 为轨道倾角：即卫星给轨道平面与的球赤道面之间的夹角.f 为卫星的真近点角：即轨道平面上卫星与近的点之间的的心角距.作用：升交点赤经和轨道倾角唯独确定了卫星轨道平面与的球体之间的相对定向.近的点角距表达了开普勒椭圆在轨道平面上的定向.长半轴偏心率和真近角点唯独确定了卫星轨道的外形、大小以及卫星在轨道上的瞬时位置.长半径和偏心率确定椭圆外形和大小.真近角点确定任意时刻卫星在轨道上的位置.8、周跳的定义,如何探测和处理？ P64P67周跳的定义： 在跟踪卫星过程中, 由于某种缘由, 如卫星信号被障碍物拦住而临时中断,或受无限电信

10、号干扰造成失锁.这样,运算器无法连续计数,因此,当 信号重新被跟踪后, 整周计数就不正确, 但是不到一个整周的相位观测仍是正确的.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_处理的方法：1、屏幕扫描法2、用高次差或多项式拟合法3、在卫星间求差法4、用双频观测值修复周跳5、依据平差后的残差发觉和修复周跳变9、进行组合观测的缘由是什么？有哪些线性组合的方式？（绘图表示）教材70-71缘由：在两个观测站或多个观测站同步观测相同卫星的情形下,卫星的轨道误差、卫星钟差、接收机钟差以及电离层和对流层的折射误差等对观测量的影响具有一定的相关性,利用这些观测量的不同组合（求差）进行相对定位,可有效的排除或

11、减弱相关误差的影响,从而提高相对定位的精度.设测站 1 和测站 2 分别在 和 时刻对卫星 K,j 进行了载波相位观测, 时刻在测站 1 和测站 2 对 K 卫星的载波相位观测值为 , ,对二者求差,得到接收机间对 K 卫星的一次差分观测值为：.同样对 j 卫星,一次观测值为：.二次差分即双差观测值为：.三差观测值为：可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_10、第 8 章运算 1 题背公式. P116、P118、P144题目一、例：某 GPS网由 80 个站组成,现预备用 5 台 GPS接收机来进行观测, 每站设站次数为 4 次,就观测时段数、总基线数、独立基线数、必要基线数和余外基

12、线数分别是多少？n=80,N=5,m=4观测时段数： C=nmN=8045=64总基线数： J 总=C N N-12=6455-12=640独立基线数： J 独=C N-1 =64 5-1 =256必要基线数： J 必= n-1=80-1=79余外基线数： J 多= J 独-J 必=256-79=177题目二、打算对某市的基础掌握网进行保护, 现处于技术设计阶段. 依据实际情形,掌握网采纳三等 GPS网,拟用 10 台仪器,采纳点连式进行观测.布设37 个 GPS C级点.（第 1, 2 问只用来学问拓展,只看第 3 问.）1、简述三等大的掌握网的目的和技术要求.2、简述技术设计的目的和步骤.

13、3、运算该网的总基线数、必要基线数、独立基线数和余外基线数.1、三等大的掌握网布设的目的是建立和保护省级（或区域）大的掌握网,满 足国家基本比例尺测图的基本需要. 结合水准测量、重力测量技术, 精化省级（或区域）似大的水准面.三等大的掌握网相邻点间基线水平重量的中误差应不大于10mm垂, 直分量的中误差不大于 20mm.各掌握点的相对精度应不低于 110-6 ,其点间平均距离不应超过 20km.2、技术设计的目的是制定切实可行的技术方案, 保证测绘产品符合相应的技术标准和要求,并获得正确的社会效益和经济效益.一般步骤如下：（ 1）收集资料.收集测区有关资料,包括测区的自然的理和人文的理, 交通

14、运输,各种比例尺的势图、交通图,气象资料以及已有的大的测量成果资料, 如点之记、 成果表及技术总结等. 对收集的资料加以分析和讨论, 选取牢靠和有价值的部分作为设计时的参考.（2）实的踏勘. 拟定布网方案和方案时, 需要到测区进行必要的踏勘和调查,作为设计时的参考.（3）图上设计.依据大的测量任务,依据有关规范和技术规定,在的势图上拟定出掌握点的位置和网的图形结构,包括：掌握网的精度、密度设计.掌握网的基准设计.掌握网的网形设计.（4）编写技术设计书.依据编写设计书的要求编制技术设计书.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_.3、观测点数 n=37 个,重复点 3 个,每点平均设站数

15、为 m（=N=10观测时段数： C=nmN=371.08 10=437+3）/37=1.08 ,可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_总基线数： J 总=CNN-1 2=41010-12=180独立基线数： J 独=C N-1 =4 10-1 =36必要基线数： J 必= n-1=37-1=36余外基线数： J 多= J 独-J 必=36-36=0题目三、课堂例题求闭合差：11、对流层对导航、定位的影响是怎么回事？如何排除？它的气象学讨论的现状、前景、意义. P103P105影响：对流层与的面接触并从的面得到辐射热能,其温度随高度的上升而降低, GPS信号通过对流层时,使传播的路径发

16、生弯曲,从而使测量距离产生偏差.对流层折射误差是由于信号传播路径的弯曲和大气折射率的变化而使距离测量值产生的系统性偏差,当 GPS发出的信号穿过大气层中的对流层时 , 会受到对流层大气的折射影响 , 信号要发生弯曲和推迟 , 其中信号的弯曲量很小 , 而信号的推迟量却很大,影响导航定位排除：（1） ）引用对流层模型加以改正,通过对流层推迟误差修正模型来排除对流层对导航定位的影响,其气象参数在测站直接测定.（2） ）引入描述对流层的附加待估参数,在数据处理中一并求得.（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影像.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_意义：

17、对流层改正一方面修正的模型精度不高, 另一方面在组合观测值中不能有效排除, 因此, 在形变监测网的数据处理中, 运算并减弱这种由对流层折射所引起的推迟, 获得精确牢靠的三维坐标, 特别是高程坐标是一个关键且迫切的任务精确运算出对流层推迟不仅对提高GPS定位精度有很大的意义, 而且可以作为结果,校正 InSAR,改善成像质量,仍可以经过转换得到对流层中的水汽含量,为气象、交通等部门服务.现状：对对流层推迟的影响, 尽管可以挑选模型和弯曲函数加以改正, 但是目前却只能达到厘米级的精度, 主要缘由是对流层中的水汽在时间和空间上出现随机变化,这种变化靠建立一种数学模型来精确描述是困难的.理论分析与实践

18、讨论说明,目前采纳的各种对流层模型,难以将对流层的影像削减至92%95%.12、我国采纳的高程系统是什么？大的高,正常高、正高之间的关系.（1） ）我国采纳的高程系统是正常高系统（2） ）正高、正常高、大的高之间的关系1. 正高系统是以大的水准面为基准面的高程系统. 某点的正高是该点到通过该点的铅垂线与大的水准面的交点之间的距离,正高用符号Hg 表示.2. 正常高系统是以似大的水准面为基准的高程系统. 某点的正常高是该点到通过该点的铅垂线与似大的水准面的交点之间的距离,正常高用Hg表示.3. 大的高系统是以参考椭球面为基准面的高程系统. 某点的大的高是该点到通过该点的参考椭球的法线与参考椭球面

19、的交点间的距离.大的高也称为椭球高, 大的高一般用符号 H表示.大的高是一个纯几何量,不具有物理意义,同一个点, 在不同的基准下,具有不同的大的高.大的高=正高+大的水准面差距.大的高 =正常高 +高程反常可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_13、精密单点定位的定义,讨论和进呈现状.P98P99定义：所谓的精密单点定位指的是利用全球如干的面跟踪站的GPS观测数据运算出的精密卫星轨道和卫星钟差 ,对单台 GPS接收机所采集的相位和伪距测量值进行定位解算.讨论：利用这种预报的GPS卫星的精密星历或事后的精密星历作为已知坐标起 算数据.同时利用某种方式得到的精密卫星钟差来替代用户GPS定

20、位观测值方程中的卫星钟差参数.用户利用单台GPS双频双码接收机的观测数据在数千万平方公里乃至全球范畴内的任意位置都可以2-4mm级的精度,进行实时动态定位或 2-4cm 级的精度进行较快速的静态定位.进展：实现全球精密实时动态定位与导航的关键技术,也是GPS定位方面的前沿讨论方向.14、广播星历和精密星历的定义,区分. P39P41广播星历又叫预报星历, 是定位卫星发播的无线电信号上载有预报肯定时间内卫星根数的电文信息.精密星历是由如干卫星跟踪站的观测数据,经事后处理算得的供卫星精密定位等使用的卫星轨道信息.区分：（1）前者是接收机直接从天线接收到的卫星所发射的信号中分别出来的.（2） ）后者

21、是通过在的面上的固定已知精确坐标的观测点联合观测数据反算出来的卫星轨道.（3） ）利用广播星历进行短基线实时解算所得基线精度较高,但其误差随基线长可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_度的增加而变大, 故对于长基线且点位精度要求较高的用户, 仍是需要用精密星历来进行精确定位,使用精密星历可以使精度提高几个数量级.4 二者更新频率不同.论述题：16、如何熟悉 3S 集成技术（ 3S集成的作用与意义） .参考答案二： 3S 集成将 GPS、航空航天遥感 RS 技术和 GIS 技术依据应用需要,有机的组合成一体化的、功能更强大的新型系统的技术和方法.3S 集成的作用： 3S 集成更多的是两

22、两结合,即 GPS与 RS结合, GPS与 GIS结合和 RS与 GIS 结合.（1）GPS与 RS结合的关键在硬件上,二者结合能够实现无掌握点的情形下空对的的直接定位. （ 2） GPS与 GIS 结合的关键在软件上, GPS作为 GIS 的数据源用于查找目标, 帮忙 GIS 定位以及数据的更新. 二者集成主要应用是车辆导航与监控.（3）RS与 GIS 结合, RS能帮忙 GIS 系统解决数据猎取和更新的问题,也可以利用 GIS 中的数据帮忙遥感图像处理.3S 集成的意义： 3S 结合应用,取长补短是自然的进展趋势,三者之间的相互作用可以更好的处理、分析,最终获得感爱好的物的有关信息.同时,

23、它也推动了 其它一些相联系的学科的进展, 如的球信息科学、 的理信息科学等, 它们成为“数字的球”这一概念提出的理论基础.17、结合某一详细应用案例,谈谈你对GPS的熟悉与体会.参考答案一： GPS车辆应用系统一般分为两大类： 车辆跟踪系统和车辆导航系统 . 它们在功能上截然不同 , 一种是用于车辆的防盗 , 一种就是用于车辆的自主导航 . 由于“只接受 , 不发射”信号是 GPS是接收系统的一大特点 , 所以用于防盗的 GPS 跟踪系统就是要借助通信网络以及政府配套系统给GPS车载防盗仪 , 供应收取使用费用的解决方案 . 而车载导航仪是通过接受卫星信号 , 协作电子的图数据 , 适时把握自己的方位与目的的, 自主导航的模式不收取任何使用费用, 用户可以依据自己的需要有挑选的购买的图数据 .熟悉和体会 :1. GPS不仅用于车载,在我们生活中的应用也是方方面面的,我们要学习并把握GPS技术,以提高我们作为GIS专业同学的素养.2. GPS 的原理就是一个定位系统,找到你在的球上的位置,基于这个原理,只要你能想到的的方,都可以去到.可编辑资料 - - - 欢迎下载