《GPS定位原理及应用》授课教案

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1、《GPS定位原理及应用》授课教案第八章GPS测量的设计与实施&1GPS测量的技术设计教学内容：木节主耍介绍GPS测量技术设计的一般耍求和设计指标。教学重点：1•介绍GPS测量技术设计的依据；2.介绍GPS测量的标准；3.介绍GPS测量的图形设计。教学难点：GPS的图形设计。教学方法：课堂教学为主，充分利用多媒体教学方法。教学要求：学会局部性的GPS控制网的图形设计，掌握GPS测量技术设计书的编写。8.1.1GPS网技术设计的依据1.GPS测量规范（规程）（1）《全球定位系统（GPS）测量规范》（2）《全球定位系统城市测量技术规程》（3）各行业

2、部门的其他GPS测量规程或细则2.测量任务书8.1.2GPS网的精度,密度设计1.GPS测量精度标准及分类（1）GPS测量精度分类对于各类GPS网的精度设计主要取决于网的用途。用于地壳形变及国家基本大地测量的GPS控制网可按表8-1分级。表8-1GPS测量精度分级（一）级別主要用途固定误并比例误差ba(min)(mm)A地壳形变测量或国家高精度GPS网建立W5WO.1B国家基本控制测量W8W1用于城市或工程的GPS控制网可按表8-2分级。表8-2GPS测量精度分级（二）等级平均距离（km）a(mm)b(nini)最弱边相对中误差二9W10W2

3、1/12万三5W10W51/8万四2W10W101/4.5万一级1W10W101/2万二级1W15W201/1万（2）GPS测量的精度标准GPS测量的精度标准通常用网中相邻点之间的距离中误差表示，其形式为：a=y/a2+{bd）2（8-1）式屮：o——距离屮误差（毫米）；a固定误差（mm）；b比例误差系数（ppm）；d——相邻点Z间的距离（km）o实际生产中，应根据测区大小、GPS网的用途，來设计网的等级和精度标准。1.GPS点的密度标准制定GPS网的密度标准，主要考虑任务要求和服务对象。密度可参照表8-3的规定执行。表8-3GPS网中相邻点

4、间距离（单位：km）项H7BCDE相邻点最小距10015521相邻点最大距2000250401510相邻点平均3007015〜1010〜55〜2距8.1.3GPS网的基准设计1.基准设计的定义：在GPS网的技术设计屮，必须明确GPS网的成果所采用的处标系统和起算数据的工作，称为GPS网的基准设计。GPS网的基准包括位置基准、方位基准和尺度基准。2.基准设计应考虑的几个问题：(1)应在地面坐标系屮选定起算数据和联测原有地方控制点若干个，用以转换坐标。(2)对GPS网内重合的高等级国家点或原城市等级控制点，除未知点连结图形观测外，对它们也要适当地

5、构成长边图形。(3)联测的高程点需均匀分布于网屮，对丘陵或山区联测高程点应按高程拟合曲面的要求进行布设。(4)新建GPS网的坐标应尽可能与测区过去采用的坐标一致。8.1.4GPS网构成的几个基本概念及网特征条件1.GPS网图形构成的几个基本概念观测时断：测站上开始接收卫星信号到观测停止，连续工作的时间段，简称时段。同步观测：两台或两台以上接收机同时对同一组卫星进行的观测。同步观测环：三台或三台以上接收机同步观测获得的基线向量所构成的闭合环，简称同步环。独立观测坏：由独立观测所获得的基线向量构成的闭合环，简称独立环。异步观测坏：在构成多边形坏路

6、的所有基线向量中，只要有非同步观测基线向量，则该多边形环路叫异步观测环，简称异步环。独立基线：对于N台GPS接收机的同步观测环，有J条同步观测基线，其中独立基线数为N-1。非独立基线：除独立基线外的其它基线叫非独立基线，总基线数与独立基线Z差即为非独立基线数。2.GPS网特征条件的计算观测时断数：C=n-m/N(8-2)式中：n为网点数，m为每点设站数，N为接收机数。总基线数：丿总=C・N・(N・1)/2(8-3)必要基线数：丿必=口一1(8-4)多余基线数：丿多=C・(N—l)—(n—l)(8-6)1.GPS网同步图形构成及独立边的选择根据

7、(8-3)式，对于由N台GPS接收机构成的同步图形屮一个时断包含的GPS基线数为：J=N・(N・l)/2(8-7)但其中仅有N-1条是独立的GPS边，其余为非独立边。当接收机数N二2〜5时所构成的同步图形见图8-lo(a)N=2(b)N=3(c)N=4(d)N=5图8・1N台接收机同步观测所构成的同步图形对应于图8-1的独立GPS边可以有如图8-2所示的不同选择。图8・2GPS独立边的不同选择当同步观测的GPS接收机数N23时，同步闭合环的最少数应为:(8-8)T=J—(N—=—1)(2-2)/2N与J、T的关系见下表:表8-4N与J、T的关

8、系表N23456J1361015T0136108.1.5GPS网的图形设计1.GPS网的图形设计根据对所布设的GPS网的精度耍求和英它方而的要求，设计出独立的GPS