2 GPS 测量原理

地球在 GPS 定位测量中，由于卫星的瞬时坐标数据是可以直接得到的，所以我们把 卫星当做移动的控制点，经观测得到接收机设备与 GPS 卫星之间的距离,而地面测量点 位置坐标则是由空间后方交会法得到[5]。在卫星的空间位置已知的前提下,接收机只需要 能够接收到 3 颗卫星所发射的信号,观测得到地面点到卫星的空间几何距离,再结合空间 后方交会的原理就可以确定地面点的三维空间坐标。如图 2-1 所示，设在某个时刻 T1  时，文献综述

测量出三颗卫星 S1 、 S2 、 S3 与待测点 M 的距离1 、2 、3 ，经过 GPS 处理得到这三颗 卫星的坐标分别为 X i ,Y i , Z i ，i=1,2,3.再列出方程求解 M 点的坐标 X ,Y , Z 的方程为；

GPS 卫星定位原理

但是由于各种误差的影响,导致了所测距离与其真实值之间存在一定的误差称为伪 距。伪距的测定可以有测相或测码这两种方法来确定。也可以由待定点所处空间位置不 同可以分为单点定位和相对定位。另外也可以有按其所处的运动状态分为静态和动态两 种定位方法。将 GPS 接机安置于静止不动的待定点上测量得到点的位置的方法称为静态 定位。而动态定位是指在在测量过程接收机处于运动状态下测得该点的位置的方法。

3 GPS 外业测量的设计与实施

3.1 GPS 网的精度指标

在我国 GPS 基线控制网被分成 AA、AB、C、D、E6 个级别。图 3-1 是有关 GPS 网精 度等级的相关内容。 控制网的精度通常以网中相邻点之间的距离误差来描述，其数学

表达式  式中α为相邻点之间的中误差（mm）；a 为固定误差；

b 是比例误差系数；D 为两点之间的距离（mm）。

GPS 控制网等级图

3.2 GPS 网的设计

（1） 基本概念 观测时段；从开始接收信号到停止接收信号之间的时间间隔被称为观测时段。 同步观测；用不少于两台观测仪器对同一卫星进行同时观测叫做同步观测。 同步观测环；由大于或等于 3 台的接收机进行同步观测得到闭合环。 独立观测环；由非同步观测获得的闭合环。

（2） 多台接收机组成的同步环图形来!自~751论-文|网www.751com.cn

当接收机台数≧3 时，同一组卫星被这几台接收机同步接收。这时由同步边形成的

几何图形，被称为同步环图形，如图 3-2 所示。

同步图形示例图

同步环形成的基线数与接收机的台数有以下关系； 基线总数=N(N-1)/2,N 为台数。

独立基线数=N-1

（3） 多台接收机组成的异步环设计 如果控制网的点数较多时，则需将多个同步环相互连接，形成 GPS 网。

GPS 网的可靠性与精度则决定于网的结构（与图形的形状计点的位置无关），而控 制网的结构取决于同步环的连接方式。GPS 网连接的方式有；点、边、边点混合、网连 接等。

点连接;相邻的同步环之间有且仅有一个点连接而构成的异步环图形。边连接；相 邻同步环之间有一条边相连接构成的异步环图形。边点混合连接；既有点连接又有边连 接形成的控制网