1、1全球定位系统（全球定位系统（Global Positioning System-GPS）是美国从本世纪是美国从本世纪70年代开始研制，年代开始研制，8080年代实施，年代实施，9090年代运年代运营，历时营，历时2030020300亿美元，仅次于阿波罗登月计划和航天飞机亿美元，仅次于阿波罗登月计划和航天飞机计划的美国第三大航天工程计划的美国第三大航天工程,于于19941994年全面建成，具有在海、年全面建成，具有在海、陆、空进行全方位实时三维导航与定位能力的新一代卫星陆、空进行全方位实时三维导航与定位能力的新一代卫星导航与定位系统。导航与定位系统。第八章第八章 GPSGPS定位原理及方法概述
2、定位原理及方法概述一、一、GPSGPS概述概述2 经近经近10年我国测绘等部门的使用表明，年我国测绘等部门的使用表明，GPS以全天候、以全天候、高精度、自动化、高效益等显著特点，赢得广大测绘工作高精度、自动化、高效益等显著特点，赢得广大测绘工作者的信赖，并成功地应用于者的信赖，并成功地应用于大地测量、工程测量、航空摄大地测量、工程测量、航空摄影测量、运载工具导航和管制、地壳运动监测、工程变形影测量、运载工具导航和管制、地壳运动监测、工程变形监测、资源勘察、地球动力学等多种学科，监测、资源勘察、地球动力学等多种学科，从而给测绘领从而给测绘领域带来一场深刻的技术革命。域带来一场深刻的技术革命。随着
3、全球定位系统的不断改进，硬、软件的不断完善，随着全球定位系统的不断改进，硬、软件的不断完善，应用领域正在不断地开拓，目前已遍及国民经济各种部门，应用领域正在不断地开拓，目前已遍及国民经济各种部门，并开始逐步深入人们的日常生活。并开始逐步深入人们的日常生活。3qGPS系统的特点系统的特点:1、全球，全天候工作：、全球，全天候工作：能为用户提供连续，实时的三维位置，三维速能为用户提供连续，实时的三维位置，三维速度和精密时间。不受天气的影响。度和精密时间。不受天气的影响。2、定位精度高：、定位精度高：单机定位精度优于单机定位精度优于10米，采用差分定位，精度米，采用差分定位，精度可达厘米级和毫米级。
4、可达厘米级和毫米级。3、功能多，应用广：、功能多，应用广：随着人们对随着人们对GPS认识的加深，认识的加深，GPS不仅在测量，不仅在测量，导航，测速，测时等方面得到更广泛的应用，而且导航，测速，测时等方面得到更广泛的应用，而且其应用领域不断扩大。其应用领域不断扩大。4qGPSGPS提供的两种服务：提供的两种服务：（1）SPS（Standard Positioning Service),用于民用用于民用事业；事业；（2）PPS（Precise Positioning Service),用于军事。用于军事。美国政府对美国政府对GPS精度的限制（精度的限制（1991-1994）：）：(1)SA（Se
5、lective Availability)技术技术-有选择可用性；有选择可用性；(2)AS(Anti-spoofing)技术技术-反电子欺骗技术；反电子欺骗技术；SPS服务水平定位精度降低到服务水平定位精度降低到100m，在密码保护，在密码保护下下PPS服务精度提高到服务精度提高到1m.2000年年5月取消了月取消了SA政策。政策。5l定位精度高定位精度高l观测时间短观测时间短l测站间无须通视测站间无须通视 l可提供三维坐标可提供三维坐标 l操作简便操作简便 l全天候作业全天候作业 6qGPSGPS发展发展 在卫星定位系统出现之前，远程导航与定位主要用无在卫星定位系统出现之前，远程导航与定位主
6、要用无线导航系统。线导航系统。1 1、无线电导航系统、无线电导航系统 罗兰罗兰-C：工作在：工作在100KHZ，由三个地面导航台组成，由三个地面导航台组成，导航工作区域导航工作区域2000KM，一般精度，一般精度200-300M。Omega（奥米茄）：工作在十几千赫。由八个地（奥米茄）：工作在十几千赫。由八个地面导航台组成，可覆盖全球。精度几英里。面导航台组成，可覆盖全球。精度几英里。多卜勒系统：利用多卜勒频移原理，通过测量其多卜勒系统：利用多卜勒频移原理，通过测量其频移得到运动物参数（地速和偏流角），推算出飞行器频移得到运动物参数（地速和偏流角），推算出飞行器位置，属自备式航位推算系统。误差
7、随航程增加而累加。位置，属自备式航位推算系统。误差随航程增加而累加。缺点：覆盖的工作区域小；电波传播受大气影响；定位缺点：覆盖的工作区域小；电波传播受大气影响；定位精度不高。精度不高。72 2、卫星定位系统、卫星定位系统 最早的卫星定位系统是美国的子午仪系统最早的卫星定位系统是美国的子午仪系统（Transit），），1958年研制，年研制，64年正式投入使用。年正式投入使用。由于该系统卫星数目较小（由于该系统卫星数目较小（5-6颗），运行高度较颗），运行高度较低（平均低（平均1000KM），从地面站观测到卫星的时间），从地面站观测到卫星的时间隔较长（平均隔较长（平均1.5h），因而它无法提供连
8、续的实时），因而它无法提供连续的实时三维导航，而且精度较低。三维导航，而且精度较低。为满足军事部门和民用部门对连续实时和三维为满足军事部门和民用部门对连续实时和三维导航的迫切要求。导航的迫切要求。1973年美国国防部制定了年美国国防部制定了GPS计划。计划。83 3、GPSGPS发展历程发展历程 GPS实施计划共分三个阶段：实施计划共分三个阶段：第一阶段为方案论证和初步设计阶段。从第一阶段为方案论证和初步设计阶段。从1973年到年到1979年，共发射了年，共发射了4颗试验卫星。研制了地面接收机及颗试验卫星。研制了地面接收机及建立地面跟踪网。建立地面跟踪网。第二阶段为全面研制和试验阶段。从第二阶
9、段为全面研制和试验阶段。从1979年到年到1984年，又陆续发射了年，又陆续发射了7颗试验卫星，研制了各种用途颗试验卫星，研制了各种用途接收机。实验表明，接收机。实验表明，GPS定位精度远远超过设计标准。定位精度远远超过设计标准。第三阶段为实用组网阶段。第三阶段为实用组网阶段。1989年年2月月4日第一颗日第一颗GPS工作卫星发射成功，表明工作卫星发射成功，表明GPS系统进入工程建设阶系统进入工程建设阶段。段。1993年底实用的年底实用的GPS网即（网即（21+3）GPS星座已经星座已经建成，今后将根据计划更换失效的卫星。建成，今后将根据计划更换失效的卫星。9（二）（二）GPSGPS原理原理
10、1 1、GPSGPS系统的组成系统的组成 GPS由三个独立的部分组成：由三个独立的部分组成：空间部分：空间部分：24颗工作卫星，颗工作卫星，3颗备用卫星。颗备用卫星。地面支撑系统：地面支撑系统：1个主控站，个主控站，3个注入站，个注入站，5个个监测站。监测站。用户设备部分：接收用户设备部分：接收GPS卫星发射信号，以获卫星发射信号，以获得必要的导航和定位信息，经数据处理，完成导航得必要的导航和定位信息，经数据处理，完成导航和定位工作。和定位工作。GPS接收机硬件一般由主机、天线和电源组成。接收机硬件一般由主机、天线和电源组成。1024颗星（颗星（3颗备颗备用）；用）；6个轨道平个轨道平面；面；
11、离地高度离地高度20000KM；11小时小时58分分/周；周；2周周/天；天；q空间部分空间部分11q用户系统用户系统 组成：接收机、天线、计算设备和相关软件。组成：接收机、天线、计算设备和相关软件。核收部分为接收机，主要用于核收部分为接收机，主要用于GPS卫星发射的信卫星发射的信号，并根据信号到达接收机的时间，确定接收机与卫号，并根据信号到达接收机的时间，确定接收机与卫星间的距离。星间的距离。天天线线天天线线主机箱主机箱记记录录簿簿主机主机电电源源电台电台12l根据定位所采用的观测值根据定位所采用的观测值 l1、伪距定位：伪距定位的优点是数据处理简、伪距定位：伪距定位的优点是数据处理简单，对
12、定位条件的要求低，不存在整周模糊度单，对定位条件的要求低，不存在整周模糊度的问题，可以非常容易地实现实时定位；其缺的问题，可以非常容易地实现实时定位；其缺点是观测值精度低，点是观测值精度低，C/A 码伪距观测值的精度码伪距观测值的精度一般为一般为3米米 l2、载波相位定位：载波相位定位的优点是观、载波相位定位：载波相位定位的优点是观测值的精度高，一般优于测值的精度高，一般优于2个毫米；其缺点是个毫米；其缺点是数据处理过程复杂，存在整周模糊度的问题数据处理过程复杂，存在整周模糊度的问题 13l根据定位的模式根据定位的模式 l1、绝对定位：绝对定位又称为单点定位、绝对定位：绝对定位又称为单点定位这
13、种定位模式的特点是作业方式简单，这种定位模式的特点是作业方式简单，可以单机作业可以单机作业 l2、相对定位、相对定位：相对定位又称为差分定位，：相对定位又称为差分定位，这种定位模式采用两台以上的接收机，这种定位模式采用两台以上的接收机，同时对一组相同的卫星进行观测，以确同时对一组相同的卫星进行观测，以确定接收机天线间的相互位置关系定接收机天线间的相互位置关系 14l根据获取定位结果的时间根据获取定位结果的时间 l1、实时定位：实时定位是根据接收机观、实时定位：实时定位是根据接收机观测到的数据，实时地解算出接收机天线测到的数据，实时地解算出接收机天线所在的位置所在的位置 l2、非实时定位：非实时
14、定位又称后处理、非实时定位：非实时定位又称后处理定位，它是通过对接收机接收到的数据定位，它是通过对接收机接收到的数据进行后处理以进行定位得方法。进行后处理以进行定位得方法。15l根据定位时接收机的运动状态根据定位时接收机的运动状态l1、动态定位：在进行、动态定位：在进行GPS定位时，认为定位时，认为接收机的天线在整个观测过程中的位置接收机的天线在整个观测过程中的位置是变化的是变化的。也就是说，在数据处理时，。也就是说，在数据处理时，将接收机天线的位置作为一个随时间的将接收机天线的位置作为一个随时间的改变而改变的量。改变而改变的量。l2、静态定位、静态定位：在进行：在进行GPS定位时，认为定位时
15、，认为接收机的天线在整个观测过程中的位置接收机的天线在整个观测过程中的位置是保持不变的。是保持不变的。16l单频机（单频机（L1载波相位，载波相位，C/A码）作用距码）作用距离小于离小于30Kml双频机（双频机（L1、L2载波相位，载波相位，C/A码）作码）作用距离不限用距离不限172、GPS定位原理定位原理GPSGPS定位的基本原理是根据高速运动的卫星瞬定位的基本原理是根据高速运动的卫星瞬间位置作为已知的起算数据，间位置作为已知的起算数据，采用空间距离后方交采用空间距离后方交会的方法，确定待测点的位置。会的方法，确定待测点的位置。如图所示，假设如图所示，假设t t时刻在地面待测点上安置时刻在
16、地面待测点上安置GPSGPS接收机，可以测定接收机，可以测定GPSGPS信号到达接收机的时间信号到达接收机的时间t t，再加上接收机所接收，再加上接收机所接收到的卫星星历等其它数据可以确定以下四个方程式到的卫星星历等其它数据可以确定以下四个方程式：18地球地球GPS接收机接收机GPSGPS卫星卫星2 2GPSGPS卫星卫星3 3GPSGPS卫星卫星1 1GPSGPS卫星卫星4 41920 四个方程式中各个参数意义如下：四个方程式中各个参数意义如下：x、y、z 为待测点坐标的空间直角坐标。为待测点坐标的空间直角坐标。xi、yi、zi(i=1、2、3、4)分别为卫星分别为卫星1、卫星、卫星2、卫、
17、卫星星3、卫星、卫星4在在t时刻的空间直角坐标，可由卫星导航电文求时刻的空间直角坐标，可由卫星导航电文求得。得。Vt i(i=1、2、3、4)分别为卫星分别为卫星1、卫星、卫星2、卫星、卫星3、卫、卫星星4的卫星钟的钟差，由卫星星历提供。的卫星钟的钟差，由卫星星历提供。Vto为接收机的钟差。为接收机的钟差。由以上四个方程即可解算出待测点的坐标由以上四个方程即可解算出待测点的坐标x、y、z 和接和接收机的钟差收机的钟差Vto。21（三）三）DGPS原理原理 目前目前GPSGPS系统提供的定位精度是优于系统提供的定位精度是优于1010米，而为得米，而为得到更高的定位精度，我们通常采用到更高的定位精
18、度，我们通常采用差分差分GPSGPS技术：技术：将一将一台台GPSGPS接收机安置在接收机安置在基准站基准站上进行观测。根据基准站已上进行观测。根据基准站已知精密坐标，计算出基准站到卫星的知精密坐标，计算出基准站到卫星的距离改正数距离改正数，并由，并由基准站实时将这一数据发送出去。用户接收机在进行基准站实时将这一数据发送出去。用户接收机在进行GPSGPS观测的同时，也接收到基准站发出的改正数，并对观测的同时，也接收到基准站发出的改正数，并对其定位结果进行改正，从而提高定位精度。其定位结果进行改正，从而提高定位精度。差分差分GPSGPS分为两大类：分为两大类：伪距差分和载波相位差分。伪距差分和载
19、波相位差分。221 1 伪距差分原理伪距差分原理 这是应用最广的一种差分。在基准站上，观测所有卫星，这是应用最广的一种差分。在基准站上，观测所有卫星，根据基准站已知坐标和各卫星的坐标，求出每颗卫星每一时刻根据基准站已知坐标和各卫星的坐标，求出每颗卫星每一时刻到基准站的真实距离。再与测得的伪距比较，得出伪距改正数，到基准站的真实距离。再与测得的伪距比较，得出伪距改正数，将其传输至用户接收机，提高定位精度。这种差分，能得到米将其传输至用户接收机，提高定位精度。这种差分，能得到米级定位精度，如沿海广泛使用的级定位精度，如沿海广泛使用的“信标差分信标差分”2 2载波相位差分原理载波相位差分原理 载波相
20、位差分技术又称载波相位差分技术又称RTKRTK（Real Time KinematicReal Time Kinematic）技术，）技术，是是实时实时处理两个测站载波相位观测量的差分方法。即是处理两个测站载波相位观测量的差分方法。即是将基准将基准站采集的载波相位发给用户接收机，进行求差解算坐标。站采集的载波相位发给用户接收机，进行求差解算坐标。载波相位差分可使定位精度达到厘米级。大量应用于动态载波相位差分可使定位精度达到厘米级。大量应用于动态需要高精度位置的领域。需要高精度位置的领域。2324l至少需要两台接收机l须跟踪锁定四颗分布良好的卫星l数据接收必需同步25l接收机必须有较强的接收波段
21、的能力l 至少一个点的坐标是已知的l在坐标转换时需两个平面控制点和三个高程控制点七个控制参数26l与GPS卫星有关的因素（卫星星历误差、卫星钟差、卫星信号发射天线相位中心偏差）l与传播途径有关的因素（电离层延迟、对流层延迟、多路径效应）l与接收机有关的因素（接收机钟差、接收机天线相位中心偏差）l其它因素（GPS控制部分人为或计算机造成的影响、数据处理软件的影响）27l静态测量l快速静态l动态测量后处理实时28范畴范畴:静态仅需静态仅需L1载波（后处理）载波（后处理）所需硬件所需硬件:L1载波相位接收机载波相位接收机 测量时间测量时间:45-60 分钟分钟 基线精度基线精度:5mm+1ppm X
22、 基线长度基线长度优点优点:允许循环闭合差、仅需要基站接收机、允许循环闭合差、仅需要基站接收机、结果精度高、且可靠、经济实惠结果精度高、且可靠、经济实惠缺点缺点:距离限制：距离限制：15 km.29范畴范畴:静态静态-L1/L2所需硬件所需硬件:L1/L2双频接收机双频接收机 测量时间测量时间:45-60 分钟分钟 基线精度基线精度:5mm+1ppm X 基线长基线长优点优点:允许循环闭合差、能计算出电离层的影响、允许循环闭合差、能计算出电离层的影响、基线很长、基线很长、结果可靠精度最高结果可靠精度最高缺点缺点:测量时间相对较长测量时间相对较长30范畴范畴:快速静态快速静态-L1所需硬件所需硬
23、件:L1接收机接收机/天线天线测量时间测量时间:15-20 分钟。分钟。基线精度基线精度:接近静态接近静态优点优点:时间短、精度高、基线相对较长时间短、精度高、基线相对较长缺点缺点:容易产生多路、需要严密的计划和通讯容易产生多路、需要严密的计划和通讯 31范畴范畴:动态仅动态仅L1 所需硬件所需硬件:L1接收机接收机测量时间测量时间:1-30秒秒基线精度基线精度:2cm+2ppm X基线长基线长 (水平水平)4cm+2ppm X 基线长（竖直）基线长（竖直）优点优点:时间短、采集数据方便、能用在移动车上、时间短、采集数据方便、能用在移动车上、经济的解决方案经济的解决方案缺点缺点：容易产生多路径
24、、失锁时需要在已知点：容易产生多路径、失锁时需要在已知点 （刚测过的）上初始化（刚测过的）上初始化 32范畴范畴:动态仅动态仅L1 /L2 所需硬件所需硬件:L1/L2双频接收机双频接收机测量时间测量时间:1-30秒秒基线精度基线精度:2cm+2ppm X基线长基线长 (水平水平)4cm+2ppm X 基线长（竖直）基线长（竖直）优点优点:时间短、采集数据方便、在运动中即可完成时间短、采集数据方便、在运动中即可完成 初始化、长的基线、作业效率最高初始化、长的基线、作业效率最高缺点缺点：容易产生多路径、在野外，数据由于整周模：容易产生多路径、在野外，数据由于整周模 糊度的处理而不容易被系统检查出
25、、糊度的处理而不容易被系统检查出、3334Field Technique:Real Time Kinematic-L1/L2Hardware Required:L1/L2 ReceiverTime of Occupation:3-5 seconds per occupationBaseline Precision:1cm+2ppm X Baseline Length(horizontal)2cm+2ppm X Baseline Length(vertical)Advantages:Very short occupations,extremely efficient datacollection
26、,initialization done in the field(afterlock is lost,re-initialization takes placeautomatically while moving-called OTF),can perform stakingDisadvantages:For short baselines only(+/-10 km)35有中国特色的北斗卫星定位系统有中国特色的北斗卫星定位系统 36中国中国3颗导航卫星正在对导弹弹头进行跟踪颗导航卫星正在对导弹弹头进行跟踪 37（四）手持（四）手持GPSGPS操作（以操作（以SP24SP24手持机为例）手持
27、机为例）1 1、操作面版认识、操作面版认识38按按Page鍵切换的四个主画面：鍵切换的四个主画面：图图1 图图2 图图3 图图4392 2、操作的主要内容、操作的主要内容q定位及坐标存储定位及坐标存储 这项功能由以下四步完成：这项功能由以下四步完成：（1）定位：接收机开机定位后自动进入定位画面，显示定位结果。见图）定位：接收机开机定位后自动进入定位画面，显示定位结果。见图5。（2）显示卫星信息：在定位画面上选择）显示卫星信息：在定位画面上选择“卫星卫星”按按enter键进入卫星信号画面，键进入卫星信号画面，显示被跟踪卫星编号和信号强度，按显示被跟踪卫星编号和信号强度，按Page鍵返回定位画面。
28、见图鍵返回定位画面。见图6 图5 图6 40(3)卫星状态图：在卫星信号画面选择卫星状态图：在卫星信号画面选择“卫星卫星”按按enter看卫星分布状况，看卫星分布状况，按按Page鍵返回定位画面，按鍵返回定位画面，按enter鍵则切换回鍵则切换回“卫星信号卫星信号”画面。见图画面。见图7（4）存储当前位置：任意画面中按）存储当前位置：任意画面中按MARK鍵，显示当前位置，并自动赋鍵，显示当前位置，并自动赋名和图标、点名和图标可以用光标鍵修改，之后选择名和图标、点名和图标可以用光标鍵修改，之后选择“确定确定”按按ENTER鍵完成记录。见图鍵完成记录。见图8 图7 图8 41q设置原线返回设置原线
29、返回 这部分操作由这部分操作由2步组成：步组成：（1）设置回航：按）设置回航：按Page鍵进入航迹显示画面用光标选中鍵进入航迹显示画面用光标选中“设置设置”按按enter鍵进入，然后选择鍵进入，然后选择“回航回航”，按，按enter鍵激活。见图鍵激活。见图9（2）设置回航：回航模式下接收机将按此次出发时开始记录的航线向回引）设置回航：回航模式下接收机将按此次出发时开始记录的航线向回引导。每次使用需在出发前清除旧记录并记录新航线准备回航所需。见图导。每次使用需在出发前清除旧记录并记录新航线准备回航所需。见图10 图9 图1042q航路点导航（分航路点导航（分6 6步）步）(1)按按Page鍵查找
30、到鍵查找到“设置设置”菜单（见图菜单（见图4），按），按enter鍵进入。鍵进入。(2)用光标鍵选择用光标鍵选择“模式模式2”即航路点导航模式，按即航路点导航模式，按enter鍵确认。见图鍵确认。见图11图1143(3)继续用继续用Page鍵翻至导航画面鍵翻至导航画面(图图3)选择选择“激活激活”输入或调出目标点坐标。输入或调出目标点坐标。见图见图12(4)选择选择“列表列表”可调出数据库中忆有的坐标可调出数据库中忆有的坐标，然后选择相应的目标点，确，然后选择相应的目标点，确认后即激活此点。见图认后即激活此点。见图12图1244(5)在在“激活航点激活航点”画面选择画面选择“新点新点”，即创建
31、新点后再激活。此操作可，即创建新点后再激活。此操作可按提示依次输入点名、图标、经度和纬度，确认后此点即被激活。见图按提示依次输入点名、图标、经度和纬度，确认后此点即被激活。见图13(6)导航画面中的导航画面中的“显示显示”菜单可在确定目标点后选择不同的导航方式。菜单可在确定目标点后选择不同的导航方式。见图见图14图13图1445q显示当地坐标显示当地坐标(分分7步步)(1)接收机缺省显示的坐标为接收机缺省显示的坐标为WGS84坐标系中的经纬度坐标，为显示当地坐标系中的经纬度坐标，为显示当地的平面坐标需改变的平面坐标需改变“系统设置系统设置”项。项。(2)为显示地方坐标首先应把坐标基准为显示地方
32、坐标首先应把坐标基准(参考椭球参考椭球)从从WGS84改成用户自定仪改成用户自定仪模式。见图模式。见图15、16。图15 图1646(3)光标选择光标选择“用户设置用户设置”按按ENTER鍵进入输入数值。输入后可显示北鍵进入输入数值。输入后可显示北京京54椭球基准经纬度坐标。见图椭球基准经纬度坐标。见图17图1747(4)如为北京如为北京54椭球输入数值：椭球输入数值：A(长半轴长半轴)6378245，1/F(扁率倒数扁率倒数)298.3，DX，DY，DZ：WGS84BJ54的转换参数，可通过在一个或多个已知的转换参数，可通过在一个或多个已知BJ54点上求得。点上求得。(5)“坐标基准坐标基准
33、”建立后设置建立后设置“坐标格式坐标格式”帮助用户选择或建立自已的坐帮助用户选择或建立自已的坐标投影模型。见图标投影模型。见图18、19。图18 图1948(6)光标选择光标选择“用户设置用户设置”按按ENTER鍵进入输入数值。输入后可显示北鍵进入输入数值。输入后可显示北京京54椭球基准的平面坐标。椭球基准的平面坐标。(7)标准高斯投影：标准高斯投影：LG：输入：输入3/6度带中央子午线经度；度带中央子午线经度；ECH：尺度比为尺度比为1；EAST：Y加加500公里；用户也可自定义投影参数，确认后退出，接收公里；用户也可自定义投影参数，确认后退出，接收机将显示当地平面坐标。见图机将显示当地平面
34、坐标。见图20。图2049qSP24SP24手持机数据与外设通讯设置手持机数据与外设通讯设置1.设置数据输入格式设置数据输入格式 如果要将如果要将SP24手持机与差分手持机与差分GPS（DGPS）信号接收机或）信号接收机或PC机连接传输数据，就必须选择适当的数据通讯格式。机连接传输数据，就必须选择适当的数据通讯格式。在功能子菜单栏在功能子菜单栏“串口设置？串口设置？”中，如果连接中，如果连接DGPS接收接收机，则需要在机，则需要在“数据输入数据输入”处选择处选择“DGPS”，如果连接，如果连接PC机机则选择则选择“NMEA”。如下图：。如下图：DGPSMMEA串口状态串口状态数据输入数据输入M
35、MEA数据输出：MMEA1832.0串口状态：关502.设置数据输出格式设置数据输出格式 (1)按按Page键直到显示键直到显示“设置模式设置模式2”（或（或“设置模式设置模式3”）；）；(2)移动光标至移动光标至“串口设置串口设置”，按，按ENTER键；键；(3)选择选择“数据输出：数据输出：”按按ENTER键；键；(4)用用ENTER键及光标键选择需要的格式和数据项；键及光标键选择需要的格式和数据项；(5)选择完成后将光标移至选择完成后将光标移至“选定？选定？”，按，按ENTER键确认；键确认；3.开启或关闭串行口开启或关闭串行口 当当SP24手持机没有连接到外部电源时，关闭串行口可以延长
36、电池的使用手持机没有连接到外部电源时，关闭串行口可以延长电池的使用时间。当串行口被打开时，状态中会间曷歇地显示通讯标志时间。当串行口被打开时，状态中会间曷歇地显示通讯标志(一个振动的电一个振动的电话机话机)。开启或关闭串行口：开启或关闭串行口：(1)在在“设置模式设置模式2”(或或“设置模式设置模式3”)屏幕上移动光标至屏幕上移动光标至“串口设置串口设置”，按，按ENTER键。键。(2)移动光标至移动光标至“串口状态：串口状态：”，按，按ENTER键键 (3)选择选择“开开”或或“关关”，按，按ENTER键确认。键确认。说明：当与外部电源连接时，串行口会自动开启。说明：当与外部电源连接时，串行
37、口会自动开启。51q串行口通讯默认参数串行口通讯默认参数(1)波特率：4800(2)数据位：8(3)停止位：1(4)校验：N52手机手机GPSGPS野外定位野外定位53 GPS卫星星历是以卫星星历是以WGS-84大地坐标系为根据而大地坐标系为根据而建立的，所以手持建立的，所以手持GPS使用的坐标系统是使用的坐标系统是WGS-84坐坐标系统。我国目前使用的是标系统。我国目前使用的是1954年北京坐标系或年北京坐标系或1980年国家大地坐标系，因此必须求出年国家大地坐标系，因此必须求出WGS-84坐标坐标转换到转换到54北京坐标系或北京坐标系或80国家坐标系的参数。下面国家坐标系的参数。下面介绍一
38、下实际工作中求解该参数的方法。介绍一下实际工作中求解该参数的方法。手持手持GPSGPS坐标系统转换参数的求解方法坐标系统转换参数的求解方法54 目前，市面上出售的手持目前，市面上出售的手持GPS所使用的坐标系统基本都是所使用的坐标系统基本都是WGS-84坐标系统，而我们使用的地图资料大部分都属于坐标系统，而我们使用的地图资料大部分都属于1954年北京坐标系或年北京坐标系或1980年西安国家大地坐标系。不同的坐标系年西安国家大地坐标系。不同的坐标系统给我们的使用带来了困难，于是就出现了如何把统给我们的使用带来了困难，于是就出现了如何把WGS-84坐坐标转换到标转换到1954北京坐标系或北京坐标系
39、或1980西安国家大地坐标系上来的西安国家大地坐标系上来的问题。大家知道，问题。大家知道，不同坐标系之间存在着平移和旋转的关系，不同坐标系之间存在着平移和旋转的关系，要使手持要使手持GPS所测量的数据转换为自己需要的坐标，必须求所测量的数据转换为自己需要的坐标，必须求出两个坐标系（出两个坐标系（WGS-84和北京和北京54坐标系或西安坐标系或西安80坐标系）之坐标系）之间的转换参数。两坐标系之间的转换有七参数法、五参数法、间的转换参数。两坐标系之间的转换有七参数法、五参数法、和三参数法。和三参数法。七参数法一般用于转换精度要求较高的计算，七参数法一般用于转换精度要求较高的计算，而手持而手持GP
40、S接收机内部设置的是五参数法，因此只要用户计接收机内部设置的是五参数法，因此只要用户计算出五个参数（算出五个参数（DX、DY、DZ、DA、DF）并按提示输入即）并按提示输入即可在仪器上进行坐标转换。可在仪器上进行坐标转换。55 下面以下面以1954北京坐标系为例，求手持北京坐标系为例，求手持GPS接收机坐标接收机坐标转换五个参数的方法。转换五个参数的方法。56一收集测区高等级控制点资料一收集测区高等级控制点资料在应用手持在应用手持GPS接收机观测的区域内接收机观测的区域内找出三个以找出三个以上分布均匀的等级点（精度越高越好）或上分布均匀的等级点（精度越高越好）或GPS“B”级级网网点，点网网点
41、，点位最好是周围无电磁波干扰，视野开阔，位最好是周围无电磁波干扰，视野开阔，卫星信号强。并到测绘管理部门抄取这些点的卫星信号强。并到测绘管理部门抄取这些点的54北北京坐标系的高斯平面直角坐标京坐标系的高斯平面直角坐标(x、y)，大地经纬度，大地经纬度（B、L），高程），高程h，高程异常值，高程异常值和和WGS-84坐标系坐标系的大地经纬度（的大地经纬度（B、L），大地高），大地高H。57二直接用手持二直接用手持GPSGPS测定已知点测定已知点B B、L L、H H值值若同时收集到北京坐标系若同时收集到北京坐标系x、y、B、L、h、值和值和WGS-84坐标系坐标系B、L、H值，则不需此步骤。值，
42、则不需此步骤。用户如果收集到的只是用户如果收集到的只是54北京坐标，必须进行此步北京坐标，必须进行此步工作。由于工作。由于WGS-84坐标系与我国坐标系之间的平坐标系与我国坐标系之间的平面差异较大，要消除这个误差，应借助收集到的控面差异较大，要消除这个误差，应借助收集到的控制点坐标进行转换参数的计算，此时应在收集到的制点坐标进行转换参数的计算，此时应在收集到的高等级控制点上分别测量高等级控制点上分别测量B、L、H值（即值（即WGS-84坐标），供计算转换参数时使用坐标），供计算转换参数时使用。58三计算三维直角坐标三计算三维直角坐标X X、Y Y、Z Z 大地坐标系与空间直角坐标系之间的关系如
43、下图。对于大地坐标系与空间直角坐标系之间的关系如下图。对于同一空间点，大地坐标系与空间直角坐标系有下列转换关系同一空间点，大地坐标系与空间直角坐标系有下列转换关系式：式：（3-1）59 其中，其中，N=A/N=A/（1-E1-E2 2sinsin2 2B B）1/21/2，19541954北京坐标系的北京坐标系的大地高大地高H=h+H=h+，X X、Y Y、Z Z为大地坐标系中的三维直角为大地坐标系中的三维直角坐标，坐标，A A为大地坐标系对应椭球之长半轴，为大地坐标系对应椭球之长半轴，E E为大地为大地坐标系对应第一偏心率，坐标系对应第一偏心率，F F为大地坐标系对应之扁率，为大地坐标系对应
44、之扁率，N N为该点的卯酉圈曲率半径。为该点的卯酉圈曲率半径。根据测量到的大地坐标值根据测量到的大地坐标值BWGS84、L WGS84、H WGS84和收集到的和收集到的BBJ54、LBJ54、HBJ54分别代入公式分别代入公式（3-1）求得三维直角坐标）求得三维直角坐标X1、Y1、Z1和和X2、Y2、Z2。60如果收集到的只是高斯平面直角坐标（如果收集到的只是高斯平面直角坐标（x,yx,y），），则应把平面直角坐标（则应把平面直角坐标（x,yx,y）代入高斯投影反算公）代入高斯投影反算公式（式（3-23-2）求出大地坐标值（）求出大地坐标值（B B，L L）再代入式（）再代入式（3-13-1
45、）求求X2X2、Y2Y2、Z2Z2，此时，此时（3-23-2）6162不同坐标系对应的椭球参数见下表：不同坐标系对应的椭球参数见下表：项目项目WGS-84WGS-84北京北京5454西安西安8080长半轴长半轴A A6378137 M6378137 M6378245 M6378245 M6378140 M6378140 M第一偏心率第一偏心率平方平方E2E20.0130.0130.0066934270.0066934270.0066943850.006694385扁率扁率F F1/298.25722351/298.257223563631/298.31/298.31/298.2571/298.
46、25763四求五个转换参数四求五个转换参数DXDX、DYDY、DZDZ、DADA、DFDF（4-14-1）64上述函数模型是把上述函数模型是把WGS-84坐标系的空间直角坐坐标系的空间直角坐标原点平移到标原点平移到1954北京坐标系的原点，用北京坐标系的原点，用1954北京北京坐标系的椭球参数重算以达到两坐标系转换的方法。坐标系的椭球参数重算以达到两坐标系转换的方法。(注：手持注：手持GPS存储的是存储的是WGS-84大地坐标，转换到大地坐标，转换到用户坐标系后显示的是经过转换后的坐标值用户坐标系后显示的是经过转换后的坐标值)把第三步求得的两组三维直角坐标值分别代入把第三步求得的两组三维直角坐
47、标值分别代入（4-1）式，求出）式，求出DX、DY、DZ、DA、DF值。值。一旦需转换的两个坐标系统确定以后，一旦需转换的两个坐标系统确定以后，DA、DF是常值，但是是常值，但是DX、DY、DZ对于不同地区有不同对于不同地区有不同的值。的值。65五参数检验五参数检验DX、DY、DZ、DA、DF五个转换参数求出后，五个转换参数求出后，必须按提示分别输入手持必须按提示分别输入手持GPS，同时输入测区中央子，同时输入测区中央子午线经度。午线经度。E代表东经，投影比例参数为代表东经，投影比例参数为1.00000，东，东西偏差为西偏差为500000m，南北偏差为，南北偏差为0，并设单位为米。，并设单位为
48、米。输入这些参数后，应拿到实地检测，检验这五个参输入这些参数后，应拿到实地检测，检验这五个参数是否正确。方法是，在野外选定视野开阔、数是否正确。方法是，在野外选定视野开阔、GPS接接收信号强的特征点（如线状地物交叉点、独立地物收信号强的特征点（如线状地物交叉点、独立地物等），最好是埋石控制点进行测量，然后找出这些等），最好是埋石控制点进行测量，然后找出这些点的理论坐标与之比较。如比较结果超过仪器标称点的理论坐标与之比较。如比较结果超过仪器标称精度，则应重新测算转换参数。精度，则应重新测算转换参数。66下面是我们在河池市国际疫苗研究所下面是我们在河池市国际疫苗研究所“DOMIDOMI伤寒伤寒Vi
49、Vi疫苗疫苗国际合作项目研究国际合作项目研究”项目中，测量项目中，测量GISGIS基础数据图时，对手基础数据图时，对手持持GPSGPS进行坐标转换后，进行实地检测的结果。进行坐标转换后，进行实地检测的结果。检测坐标比较表：检测坐标比较表：特征特征点点实测实测Y Y实测实测X X已知已知Y Y已知已知X XY YX X1 1305130511948194830523052194619461.01.0-2.0-2.02.22.22 2304430441956195630443044195419540.00.0-2.0-2.02.02.03 33039303919521952303830381949
50、1949-1.0-1.0-3.0-3.03.23.24 4304530451942194230473047194219422.02.00.00.02.02.05 5319631962058205832003200205320534.04.0-5.0-5.06.46.46 6300130012232223231033103222922292.02.0-3.0-3.03.63.67 7313931392196219631423142219321933.03.0-3.0-3.04.24.2p 经常不断地学习,你就什么都知道。你知道得越多,你就越有力量p Study Constantly,And Yo
