54
➢RTK是载波相位动态实时差分(Real-Time Kinematic)方法的缩写。
➢RTK是GPS应用的重大里程碑，大大提高了外 业测量的效率。
55
移动站
基准站
56
57
一、RTK技术原理
发射 电台
GPS 接收机
基准站
电子手簿 GPS 接收机
流动站
58
RTK动画演示
发
射 电
基
台准
GPS接收机
(二)GPS基线向量网的布网形式
➢③单基准站式
一台接收机作为基准站连续观测,其余接收机在基准站 观测期间在其周围流动，每到一点就进行观测。
➢④多基准站式
多台GPS接收机构成多个 基准站，另外接收机在基 准站周围进行同步观测。
流动站
基准站
45
二、GPS布网方法
(二)GPS基线向量网的布网形式
➢⑤同步图形扩展式
数据传输 数据预处理
基线解算
GPS网平 差
37
二、GPS数据
(一) GPS测量的误差源 卫星钟差： 某时刻原子钟与GPS时之差（系统误差） 星历误差：卫星轨道误差（系统误差） 接收机钟差：某时刻石英钟与GPS时之差（系统误差）
多路径效应影响：多路反射波（系统误差） 电离层、对流层延迟：群折射路径延长（系统误差） 强电波干扰：广播发射台、强辐射源（系统性、随机性）
4
GPS相对经典测量技术特点
观测站点之间无需通视 定位精度高 观测时间短 提供三维坐标 操作简便 全天候作业：白天黑夜
5
例如：GPS用于大地测量
6
7
一、GPS的组成
➢GPS由三个独立的部分组成
How手机？
GPS
空间星座部分 地面监控系统 用户设备部分
8
一、GPS的组成
用户部分
GPS接收机
远离干扰源、反射源
（2）随机误差对策
精心操作：对中、 整平、量天线高
多余观测：复测基线、多时段观测、延长观测时间
Back
39
第四节
GPS静态测量的实施
➢GPS静态定位有着广泛的应用。 ➢例如：大地测量、工程测量、地籍测量、 变形监测、…
40
一、GPS静态定位测量特点
➢精度高：＞常规测量手段 ➢选点灵活、费用低：不需通视 ➢全天候：黑夜、刮风下雨 ➢观测时间短：特别是快速静态定位
绝对定位(单 点定位)
相对定位(差 分定位)
26
一、GPS定位方法的分类
(三)根据获取定位结果的时间
实时定位
根据接收机观测到的数据， 实时地解算出接收机天线所 在的位置
非实时定位
通过对接收机接收到的数 据进行处理后进行定位
27
一、GPS定位方法的分类
(四)根据定位时接收机的状态
静态定位 动态定位
GPS？
➢①大地高系统：以参考椭球面为基准，H
➢②正高系统：以大地水准面为基准，Hg
➢③正常高系统：以似大地水准面为基准，Hr
Back
53
第六节 GPS实时动态（RTK）技术及其应用
➢常规GPS的测量方法，如静态、快速静态、 动态测量，都需要事后进行解算才能获得cm级 的精度，而RTK技术是能够在野外实时得到cm 级定位精度的测量方法。
41
二、GPS布网方法
(一)GPS基线向量网的等级
我国2001年颁布的GPS测量规范：
六个级别：AA、A、B、C、D、E
➢AA、A级网可作为地心参考框架的基础； ➢AA、A、B一般可作为国家空间大地测量 控制网的基础； ➢C级网为地方控制网和工程网； ➢D级网为工程控制网； ➢E级网为测图网。
42
点连式 （7个三角形）
边连式 （14个三角形）
混连式
（10个三角形）
47
三、GPS基线解算过程
GPS基线解算：是利用GPS观测值，通过数据处 理，得到测站的坐标或测站间的基线向量值。
➢ ① 原始观测数据的读入：数据处理软件
➢ ② 外业输入数据的检查与修改
➢ ③ 设定基线解算的控制参数
➢ ④ 基线解算
多台接收机在不同测站上进行同步观测，在完成一个 时段的同步观测后，又迁移到其它的测站上进行同步观 测，每次同步观测都可以形成一个同步图形。
在测量过程中，不同的同步图形间一般有若干个公共 点相连，整个GPS网由这些同步图形构成。（下页图）
46
二、GPS布网方法
(二)GPS基线向量网的布网形式
➢⑤同步图形扩展式
操作误差：对中、整平、量天线高（随机误差）
GPS 测量的误差源多数表现出系统性特点
38
二、GPS数据
(二) GPS测量误差消减对策
（1）系统误差对策
求差（单差、双差）法：
消除卫星与接收机的钟差
消减星历误差、电离层与对流层延迟
模型改正法：
卫星钟差改正模型、电离层改正模型、对流层改正模型
选点回避法：
站
接
收
电 台
流
动 GPS接收机 站
电子手簿
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一、RTK技术原理
60
移动站
基准站
61
基准站
移动站
二、RTK技术应用
➢各种控制测量
公路控制测量、水利工程控制测量、大地测量
➢地形测图
普通地图…（1人操作，无需通视）
➢工程放样
指引至放样点（1人操作）
➢航摄飞机导航
64
三、网络RTK
RTK能否共用 一个基准站？
14
（二）GPS地面监控系统
➢（2）注入站（又称地面天线站）：3个，分别设 在南大西洋的阿松森群岛、印度洋的迪哥加西亚和 南太平洋的卡瓦加兰。
➢将来自主控站的卫星星历、钟差、导航电文和 其它控制指令注入到相应卫星的存储系统，并监 测注入信息的正确性。
15
（二）GPS地面监控系统
➢（3）监测站：共5个，除上述4个地面站具有监 测站功能外，还在夏威夷(Hawaii)设有一个监测站。
刻到接收机接收时刻的时延，然后乘以光速得 到的距离观测量。
➢伪距定位观测方程式
➢坐标推算：观测4颗以上卫星→列出4个以上 方程式→4个未知数
33
对卫星进行测距
i
Pj
Pj Rj 地心
Si
ri
Rj = ri +Pij
有关各观测量及已知数据如下：
r— 为已知的卫地矢量 P—为观测量（伪距） R—为未知的测站点位矢量
二、GPS布网方法
(二)GPS基线向量网的布网形式
➢跟踪站式 ➢会战式 ➢单基准站式 ➢多基准站式 ➢同步图形扩展式
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二、GPS布网方法
(二)GPS基线向量网的布网形式
➢①跟踪站式
若干GPS接收机固定，365×24不间断观测
➢②会战式
不太长时间内一次集中多台GPS接收机，共同作业。
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二、GPS布网方法
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四、GPS的服务
GPS服务
标准定位服务：面 SPS服务 向全世界民用用户
PPS服务
精密定位服务：面
向美国及其盟国的军 事部门以及民用特许 用户
Ba2c1k
第二节 GPS定位方法
22
一、GPS定位方法的分类
➢(一)根据定位所采用的观测值 伪距法 + 载波定位法
➢(二)根据定位的模式 绝对定位 + 相对定位
➢根据平差所进行的坐标空间：
三维平差、二维平差
➢根据平差时所采用的观测值和起算数据的数量和类型：
无约束平差、约束平差、联合平差
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二、GPS基线向量网平差
(二)网平差的过程
➢ ① 提取基线向量，构建GPS基线向量网 ➢ ② 三维无约束平差 ➢ ③ 约束平差/联合平差 ➢ ④ 质量分析与控制
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三、GPS高程系统
特点：相对传统RTK而言，网络RTK 定位精度与距离的远近无关。
3S？
GIS：地理信息系统
3S
RS：遥感
GPS：全球定位系统
1
第九章
GPS数据采集与处理
2
GPS数据采集与处 理
1
GPS概述
2
GPS定位方法
3
GPS数据及其处理
4 GPS静态测量的实施
5 GPS基线向量网与高程平差
6
RTK技术及其应用
3
第一节 GPS概述
➢GPS是全球定位系统(Global Position Systerm)的简称
➢(三)根据获取定位结果的时间 实时定位 + 非实时定位
➢(四)根据定位时接收机的状态 静态定位 + 动态定位
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一、GPS定位方法的分类
(一)根据定位所采用的观测值
伪距法 载波定位法
GPS伪距观测值
GPS载波相位观测值， 即L1、L2或其线性组合
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一、GPS定位方法的分类
(二)根据定位的模式
GPS接受机在整个观测 进程中的位置固定不动
GPS接收机在整个观测 进程中的位置是变化的
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GPS定位方法
➢①根据定位所采用的观测值 伪距法 + 载波相位法
➢②根据定位的模式 绝对定位 + 相对定位
➢③根据获取定位结果的时间 实时定位 + 非实时定位
相互 结合
➢④根据定位时接收机的状态 静态定位 + 动态定位
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空间星座部分： 提供星历和时间信息 发射伪距和载波信号 提供其它辅助信息
地面控制部分： 中心控制系统 实现时间同步 跟踪卫星进行定轨
GPS的组成
用户部分： 接收卫星信号 记录处理数据 提供导航定位信息
注入站
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二、GPS的信号