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1、,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,中南大學(xué)測繪與國土信息工程系,*,變形監(jiān)測與數(shù)據(jù)處理,第八章 GPS在變形監(jiān)測中的應(yīng)用,2024/11/22,1,中南大學(xué)測繪與國土信息工程系,變形監(jiān)測與數(shù)據(jù)處理第八章 GPS在變形監(jiān)測中的應(yīng)用2023,主要內(nèi)容,概述,GPS,定位基本原理,GPS,實時監(jiān)測技術(shù),GPS,一機多天線監(jiān)測技術(shù),第八章,GPS,在變形監(jiān)測中的應(yīng)用,2024/11/22,2,中南大學(xué)測繪與國土信息工程系,主要內(nèi)容概述第八章GPS在變形監(jiān)測中的應(yīng)用2023/10/,1概述,第八章,GPS,在變形監(jiān)測中的應(yīng)用,2024/11/22,

2、3,中南大學(xué)測繪與國土信息工程系,1概述第八章GPS在變形監(jiān)測中的應(yīng)用2023/10/4,全球定位系統(tǒng),(GPS),作為,20,世紀(jì)一項高新技術(shù)，具有速度快、全天候、自動化、測站間無需通視、可同時測定點的三位坐標(biāo)及精度高等優(yōu)點，因而獲得了廣泛應(yīng)用。,目前，,GPS,精密定位技術(shù)已經(jīng)廣泛地滲透到經(jīng)濟建設(shè)和科學(xué)技術(shù)的許多領(lǐng)域，對經(jīng)典大地測量學(xué)的各個方面產(chǎn)生了極其深刻的影響。,它在大地測量學(xué)及其相關(guān)學(xué)科領(lǐng)域，如地球動力學(xué)、海洋大地測量、地球物理探測、資源勘探、航空與衛(wèi)星遙感、工程變形監(jiān)測、運動目標(biāo)的測速以及精密時間傳遞等方面的廣泛應(yīng)用，充分顯示了衛(wèi)星定位技術(shù)的高精度與高效益。,GPS定位系統(tǒng),第,1

3、,節(jié)概述,2024/11/22,4,中南大學(xué)測繪與國土信息工程系,全球定位系統(tǒng)(GPS)作為20世紀(jì)一項高新技術(shù)，具有速度快、,GPS定位系統(tǒng)的組成,GPS,定位系統(tǒng)實現(xiàn)了全球覆蓋、全天候、高精度、實時連續(xù)定位。,它由,GPS,衛(wèi)星組成的空間部分、若干個地面監(jiān)控站組成的地面監(jiān)控系統(tǒng)和以接收機為主體的用戶定位設(shè)備三部分組成。,三者有各自獨立的功能和作用，但又是有機地配合而缺一不可的整體系統(tǒng)。,第,1,節(jié)概述,2024/11/22,5,中南大學(xué)測繪與國土信息工程系,GPS定位系統(tǒng)的組成GPS定位系統(tǒng)實現(xiàn)了全球覆蓋、全天候、高,空間部分,地面監(jiān)控部分,用戶設(shè)備部分,GPS定位系統(tǒng)的組成,第,1,節(jié)概

4、述,2024/11/22,6,中南大學(xué)測繪與國土信息工程系,空間部分地面監(jiān)控部分用戶設(shè)備部分GPS定位系統(tǒng)的組成第1節(jié),GPS衛(wèi)星星座,第,1,節(jié)概述,2024/11/22,7,中南大學(xué)測繪與國土信息工程系,GPS衛(wèi)星星座第1節(jié)概述2023/10/47中南大學(xué)測繪與,GPS工作衛(wèi)星,第,1,節(jié)概述,2024/11/22,8,中南大學(xué)測繪與國土信息工程系,GPS工作衛(wèi)星第1節(jié)概述2023/10/48中南大學(xué)測繪與,GPS地面監(jiān)控系統(tǒng)分布圖,第,1,節(jié)概述,2024/11/22,9,中南大學(xué)測繪與國土信息工程系,GPS地面監(jiān)控系統(tǒng)分布圖第1節(jié)概述2023/10/49中南,GPS接收機,第,1,節(jié)概

5、述,2024/11/22,10,中南大學(xué)測繪與國土信息工程系,GPS接收機第1節(jié)概述2023/10/410中南大學(xué)測繪與,2GPS定位基本原理,第八章,GPS,在變形監(jiān)測中的應(yīng)用,2024/11/22,11,中南大學(xué)測繪與國土信息工程系,2GPS定位基本原理第八章GPS在變形監(jiān)測中的應(yīng)用20,3GPS實時監(jiān)測技術(shù),第八章,GPS,在變形監(jiān)測中的應(yīng)用,2024/11/22,12,中南大學(xué)測繪與國土信息工程系,3GPS實時監(jiān)測技術(shù)第八章GPS在變形監(jiān)測中的應(yīng)用20,2024/11/22,13,中南大學(xué)測繪與國土信息工程系,2023/10/413中南大學(xué)測繪與國土信息工程系,基本原理,實時動態(tài)（,R

6、TK,）測量系統(tǒng)，是,GPS,測量技術(shù)與數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)相結(jié)合而構(gòu)成的組合系統(tǒng)。它是,GPS,測量技術(shù)發(fā)展中的一個新的突破。,RTK,測量技術(shù)，是以載波相位為根據(jù)的實時差分,GPS,（,RTD GPS,）測量技術(shù)。,實時動態(tài)測量的基本思想是，在基準(zhǔn)站上安置一臺,GPS,接收機，對所有可見,GPS,衛(wèi)星進行連續(xù)觀測，并將其觀測數(shù)據(jù)通過無線電傳輸設(shè)備，接收基準(zhǔn)站傳輸?shù)挠^測數(shù)據(jù)，然后根據(jù)相對定位的原理，實時地計算并顯示用戶站的三維坐標(biāo)及其精度。,第,3,節(jié),GPS,實時監(jiān)測技術(shù),2024/11/22,14,中南大學(xué)測繪與國土信息工程系,基本原理實時動態(tài)（RTK）測量系統(tǒng)，是GPS測量技術(shù)與數(shù)據(jù)傳,實時監(jiān)

7、測系統(tǒng)的構(gòu)成,清華大學(xué)已成功將,GPS RTK,技術(shù)應(yīng)用于虎門大橋的實時安全監(jiān)測。,GPS RTK,實時監(jiān)測系統(tǒng)主要是由,GPS,基準(zhǔn)站、,GPS,監(jiān)測站、光纖通信鏈路和數(shù)據(jù)處理與監(jiān)測中心等部分組成，而數(shù)據(jù)處理與監(jiān)測中心主要由工作站、服務(wù)器和局域網(wǎng)組成。,基準(zhǔn)站將接收到的衛(wèi)星差分信息經(jīng)過光纖實時傳遞到監(jiān)測站，監(jiān)測站接收衛(wèi)星信號及,GPS,基準(zhǔn)站信息，進行實時差分后，可實時測得站點的三維空間坐標(biāo)。,第,3,節(jié),GPS,實時監(jiān)測技術(shù),2024/11/22,15,中南大學(xué)測繪與國土信息工程系,實時監(jiān)測系統(tǒng)的構(gòu)成清華大學(xué)已成功將GPS RTK技術(shù)應(yīng)用于虎,基準(zhǔn)站,監(jiān)測站,監(jiān)測站,數(shù)據(jù)處理與監(jiān)測中心,光

8、纖通訊,GPS,衛(wèi)星,GPS實時監(jiān)測系統(tǒng)的構(gòu)成,第,3,節(jié),GPS,實時監(jiān)測技術(shù),2024/11/22,16,中南大學(xué)測繪與國土信息工程系,基準(zhǔn)站監(jiān)測站監(jiān)測站數(shù)據(jù)處理與監(jiān)測中心光纖通訊GPS衛(wèi)星GPS,系統(tǒng)各個部分功能,(1)GPS,基準(zhǔn)站。輸出差分信號和原始數(shù)據(jù)，基準(zhǔn)站應(yīng)設(shè)在測區(qū)內(nèi)地勢較高，視野開闊，且坐標(biāo)已知的點上。,(2)GPS,監(jiān)測站。輸出,RTK,差分結(jié)果和原始數(shù)據(jù)。,(3),工控機。采集,GPS,流動站的原始數(shù)據(jù)和,RTK,差分結(jié)果，向,GPS,流動站發(fā)送控制命令。通過切換開關(guān)控制共享、分配器的工作。,(4),服務(wù)器。運行數(shù)據(jù)庫，處理工控機發(fā)送來的數(shù)據(jù)供工作站顯示和分析。,(5),

9、遠程控制器。遠程啟動和復(fù)位,GPS,監(jiān)測站。,(6),共享、分配器。把差分信號由,1,路分成多路，每路差分信號和對應(yīng)的控制命令通過切換開關(guān)共享一路。,(7),局域網(wǎng)。網(wǎng)絡(luò)包括調(diào)制解調(diào)器、光纖、集線器和網(wǎng)線等，提供數(shù)據(jù)庫存取和文件操作的通道。,第,3,節(jié),GPS,實時監(jiān)測技術(shù),2024/11/22,17,中南大學(xué)測繪與國土信息工程系,系統(tǒng)各個部分功能(1)GPS基準(zhǔn)站。輸出差分信號和原始數(shù)據(jù),基準(zhǔn)站,光 纖,共享、分配,光 纖,流動站,GPS差分信號流程,第,3,節(jié),GPS,實時監(jiān)測技術(shù),2024/11/22,18,中南大學(xué)測繪與國土信息工程系,基準(zhǔn)站光 纖共享、分配光 纖流動站GPS差分信號流

10、程第3節(jié),工作站,網(wǎng)絡(luò),工 控 機,共享器,GPS,接收機,控制命令流程,第,3,節(jié),GPS,實時監(jiān)測技術(shù),2024/11/22,19,中南大學(xué)測繪與國土信息工程系,工作站網(wǎng)絡(luò)工 控 機共享器GPS接收機控制命令流程第3節(jié)G,GPS,接收機,工控機接收、處理,原始數(shù)據(jù),網(wǎng) 絡(luò),網(wǎng) 絡(luò),原始數(shù)據(jù),服務(wù)器,分析工作站,RTK數(shù)據(jù)、原始數(shù)據(jù)流程,第,3,節(jié),GPS,實時監(jiān)測技術(shù),2024/11/22,20,中南大學(xué)測繪與國土信息工程系,GPS接收機工控機接收、處理原始數(shù)據(jù)網(wǎng) 絡(luò)網(wǎng) 絡(luò)原始數(shù)據(jù)服務(wù),實時監(jiān)測的特點,(1),由于,GPS,是接收衛(wèi)星信號來進行定位，所以各監(jiān)測點只要能接收,5,顆以上,GP

11、S,衛(wèi)星及基準(zhǔn)站傳來的,GPS,差分信號，即可進行,GPS RTK,差分定位。各監(jiān)測站之間無需通視，是相互獨立的觀測值；,(2)GPS,可以實現(xiàn)全天候定位，可以在暴風(fēng)雨中進行監(jiān)測；,(3)GPS,測定位移自動化程度高。從接收信號，捕捉衛(wèi)星，到完成,RTK,差分位移都可由儀器自動完成。所測三維坐標(biāo)可直接存入監(jiān)控中心服務(wù)器，并進行安全性分析；,(4)GPS,定位速度快、精度高。,GPS RTK,最快可達,10,20Hz,速率輸出定位結(jié)果，定位精度平面為,10mm,，高程為,20mm,。,第,3,節(jié),GPS,實時監(jiān)測技術(shù),2024/11/22,21,中南大學(xué)測繪與國土信息工程系,實時監(jiān)測的特點(1)

12、由于GPS 是接收衛(wèi)星信號來進行定位，,4GPS一機多天線監(jiān)測技術(shù),第八章,GPS,在變形監(jiān)測中的應(yīng)用,2024/11/22,22,中南大學(xué)測繪與國土信息工程系,4GPS一機多天線監(jiān)測技術(shù) 第八章GPS在變形監(jiān)測中的,系統(tǒng)設(shè)計原則,(1),先進性。即選用的儀器設(shè)備性能應(yīng)是當(dāng)今世界上最先進的。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)先進，反應(yīng)速度快，監(jiān)測精度必須達到相應(yīng)的國家規(guī)范要求。,(2),可靠性。即系統(tǒng)采集的,GPS,原始數(shù)據(jù)必須完善、正確；數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可靠，傳輸誤碼率低；數(shù)據(jù)處理、分析結(jié)果必須準(zhǔn)確；整個系統(tǒng)故障率低。,(3),自動化。即從數(shù)據(jù)采集、傳輸?shù)椒治?、顯示、打印、報警等實現(xiàn)全自動化。,(4),易維護。即系統(tǒng)

13、中各監(jiān)測單元互相獨立，并行工作。系統(tǒng)采取開放式模塊結(jié)構(gòu)，便于增加、更新、擴充、維護。,(5),經(jīng)濟性。即在保證先進、可靠、自動化程度高的前提下，采取各種有效方法，力求功效高、成本低。,第,4,節(jié),GPS,一機多天線監(jiān)測技術(shù),2024/11/22,23,中南大學(xué)測繪與國土信息工程系,系統(tǒng)設(shè)計原則(1)先進性。即選用的儀器設(shè)備性能應(yīng)是當(dāng)今世界,多天線控制器,天 線 組,GPS,接收機,數(shù)據(jù)處理 中心,GPS一機多天線接收單元,第,4,節(jié),GPS,一機多天線監(jiān)測技術(shù),2024/11/22,24,中南大學(xué)測繪與國土信息工程系,多天線控制器天 線 組GPS接收機數(shù)據(jù)處理 中心GPS一機多,GPS一機多天

14、線監(jiān)測系統(tǒng)的組成,在不改變已有,GPS,接收機結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，通過一個附加的,GPS,信號分時器連接開關(guān)將多個天線陣列與同一臺接收機連接；,通過這樣一個,GPS,多天線轉(zhuǎn)換開關(guān)可以實現(xiàn)一臺接收機與多個天線相連，通過,GPS,數(shù)據(jù)處理后同樣可以獲得變形體的形變規(guī)律；,該系統(tǒng)包括控制中心、數(shù)據(jù)通信、多天線控制器和野外供電系統(tǒng)等,4,部分組成。,第,4,節(jié),GPS,一機多天線監(jiān)測技術(shù),2024/11/22,25,中南大學(xué)測繪與國土信息工程系,GPS一機多天線監(jiān)測系統(tǒng)的組成在不改變已有GPS接收機結(jié)構(gòu)的,多用轉(zhuǎn)換開關(guān),基準(zhǔn)站接收機,監(jiān)測站接收機,數(shù)據(jù)處理中心,數(shù)據(jù)庫,報 告,變形分析模型,GPS一機多天

15、線監(jiān)測系統(tǒng)的構(gòu)成,第,4,節(jié),GPS,一機多天線監(jiān)測技術(shù),2024/11/22,26,中南大學(xué)測繪與國土信息工程系,多用轉(zhuǎn)換開關(guān)基準(zhǔn)站接收機監(jiān)測站接收機數(shù)據(jù)處理中心數(shù)據(jù)庫報 告,控制中心,控制中心可以對,GPS,多天線控制器微波開關(guān)各信號通道進行參數(shù)設(shè)定，包括各通道的開關(guān)的選擇，各通道的時間參數(shù)設(shè)定等，還可以設(shè)定系統(tǒng)的工作方式，例如對采集數(shù)據(jù)的傳送方式（實時或事后）進行控制，并將由現(xiàn)場傳來的,GPS,原始數(shù)據(jù)，通過相關(guān)的數(shù)據(jù)處理，實現(xiàn)精確定位。,第,4,節(jié),GPS,一機多天線監(jiān)測技術(shù),2024/11/22,27,中南大學(xué)測繪與國土信息工程系,控制中心控制中心可以對GPS多天線控制器微波開關(guān)各信

16、號通道進,數(shù)據(jù)通訊,(1,）利用電話線進行數(shù)據(jù)通信，由于有現(xiàn)成的電話線，只需購置相關(guān)的調(diào)制解調(diào)器即可。該通訊方式成本較低，傳輸距離不受限制，實時性可以保證，工作時，由于占用電話網(wǎng)費用較高，有些場合可以考慮使用內(nèi)部小總機分機方式進行通信。,(2,）利用無線方式進行數(shù)據(jù)通信，如利用現(xiàn)有的,GSM,信道。,(3,）組網(wǎng)方式。構(gòu)成局域網(wǎng)，從而可以利用網(wǎng)上的相關(guān)資源進行數(shù)據(jù)通信，這種方式進行數(shù)據(jù)通信時，方便、可靠、通用性強，不需購置專用設(shè)備，但組網(wǎng)成本較高，如果不是具備現(xiàn)成的網(wǎng)絡(luò)條件，不太適宜采用，數(shù)據(jù)傳送時，實時性可能難以保證。,第,4,節(jié),GPS,一機多天線監(jiān)測技術(shù),2024/11/22,28,中南大學(xué)測繪與國土信息工程系,數(shù)據(jù)通訊(1）利用電話線進行數(shù)據(jù)通信，由于有現(xiàn)成的電話線，只,GPS多天線控制器,多天線控制器包括計算機系統(tǒng)、天線開關(guān)陣列和控制電路，其主要由硬件和軟件兩部分組成，它是無線電通信中的微波開關(guān)技術(shù)、計算機實時控制技術(shù)和大地測量數(shù)據(jù)處理理論及算法的有機結(jié)合，僅用,1,臺,GPS,接收機互不干擾地接收多個,GPS,天線傳輸來的信號，通過軟件處理實現(xiàn)精確定位。,第,4,節(jié),GPS