第08章GPS在變形監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用課件

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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(jí),第三級(jí),第四級(jí),第五級(jí),*,中南大學(xué)測(cè)繪與國(guó)土信息工程系,*,變形監(jiān)測(cè)與數(shù)據(jù)處理,第八章 GPS在變形監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用,2024/11/22,1,中南大學(xué)測(cè)繪與國(guó)土信息工程系,變形監(jiān)測(cè)與數(shù)據(jù)處理第八章 GPS在變形監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用2023,主要內(nèi)容,概述,GPS,定位基本原理,GPS,實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)技術(shù),GPS,一機(jī)多天線監(jiān)測(cè)技術(shù),第八章,GPS,在變形監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用,2024/11/22,2,中南大學(xué)測(cè)繪與國(guó)土信息工程系,主要內(nèi)容概述第八章GPS在變形監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用2023/10/,1概述,第八章,GPS,在變形監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用,2024/11/22,

2、3,中南大學(xué)測(cè)繪與國(guó)土信息工程系,1概述第八章GPS在變形監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用2023/10/4,全球定位系統(tǒng),(GPS),作為,20,世紀(jì)一項(xiàng)高新技術(shù)，具有速度快、全天候、自動(dòng)化、測(cè)站間無(wú)需通視、可同時(shí)測(cè)定點(diǎn)的三位坐標(biāo)及精度高等優(yōu)點(diǎn)，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(jì)建設(shè)和科學(xué)技術(shù)的許多領(lǐng)域，對(duì)經(jīng)典大地測(cè)量學(xué)的各個(gè)方面產(chǎn)生了極其深刻的影響。,它在大地測(cè)量學(xué)及其相關(guān)學(xué)科領(lǐng)域，如地球動(dòng)力學(xué)、海洋大地測(cè)量、地球物理探測(cè)、資源勘探、航空與衛(wèi)星遙感、工程變形監(jiān)測(cè)、運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的測(cè)速以及精密時(shí)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(cè)繪與國(guó)土信息工程系,全球定位系統(tǒng)(GPS)作為20世紀(jì)一項(xiàng)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(shí)現(xiàn)了全球覆蓋、全天候、高精度、實(shí)時(shí)連續(xù)定位。,它由,GPS,衛(wèi)星組成的空間部分、若干個(gè)地面監(jiān)控站組成的地面監(jiān)控系統(tǒng)和以接收機(jī)為主體的用戶定位設(shè)備三部分組成。,三者有各自獨(dú)立的功能和作用，但又是有機(jī)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(cè)繪與國(guó)土信息工程系,GPS定位系統(tǒng)的組成GPS定位系統(tǒng)實(shí)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(cè)繪與國(guó)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(cè)繪與國(guó)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(cè)繪與,GPS工作衛(wèi)星,第,1,節(jié)概述,2024/11/22,8,中南大學(xué)測(cè)繪與國(guó)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(cè)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(cè)繪與國(guó)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(jī),第,1,節(jié)概

5、述,2024/11/22,10,中南大學(xué)測(cè)繪與國(guó)土信息工程系,GPS接收機(jī)第1節(jié)概述2023/10/410中南大學(xué)測(cè)繪與,2GPS定位基本原理,第八章,GPS,在變形監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用,2024/11/22,11,中南大學(xué)測(cè)繪與國(guó)土信息工程系,2GPS定位基本原理第八章GPS在變形監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用20,3GPS實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)技術(shù),第八章,GPS,在變形監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用,2024/11/22,12,中南大學(xué)測(cè)繪與國(guó)土信息工程系,3GPS實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)技術(shù)第八章GPS在變形監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用20,2024/11/22,13,中南大學(xué)測(cè)繪與國(guó)土信息工程系,2023/10/413中南大學(xué)測(cè)繪與國(guó)土信息工程系,基本原理,實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)（,R

6、TK,）測(cè)量系統(tǒng)，是,GPS,測(cè)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(cè)量技術(shù)發(fā)展中的一個(gè)新的突破。,RTK,測(cè)量技術(shù)，是以載波相位為根據(jù)的實(shí)時(shí)差分,GPS,（,RTD GPS,）測(cè)量技術(shù)。,實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量的基本思想是，在基準(zhǔn)站上安置一臺(tái),GPS,接收機(jī)，對(duì)所有可見(jiàn),GPS,衛(wèi)星進(jìn)行連續(xù)觀測(cè)，并將其觀測(cè)數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線電傳輸設(shè)備，接收基準(zhǔn)站傳輸?shù)挠^測(cè)數(shù)據(jù)，然后根據(jù)相對(duì)定位的原理，實(shí)時(shí)地計(jì)算并顯示用戶站的三維坐標(biāo)及其精度。,第,3,節(jié),GPS,實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)技術(shù),2024/11/22,14,中南大學(xué)測(cè)繪與國(guó)土信息工程系,基本原理實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)（RTK）測(cè)量系統(tǒng)，是GPS測(cè)量技術(shù)與數(shù)據(jù)傳,實(shí)時(shí)監(jiān)

7、測(cè)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(mén)大橋的實(shí)時(shí)安全監(jiān)測(cè)。,GPS RTK,實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要是由,GPS,基準(zhǔn)站、,GPS,監(jiān)測(cè)站、光纖通信鏈路和數(shù)據(jù)處理與監(jiān)測(cè)中心等部分組成，而數(shù)據(jù)處理與監(jiān)測(cè)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(guò)光纖實(shí)時(shí)傳遞到監(jiān)測(cè)站，監(jiān)測(cè)站接收衛(wèi)星信號(hào)及,GPS,基準(zhǔn)站信息，進(jìn)行實(shí)時(shí)差分后，可實(shí)時(shí)測(cè)得站點(diǎn)的三維空間坐標(biāo)。,第,3,節(jié),GPS,實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)技術(shù),2024/11/22,15,中南大學(xué)測(cè)繪與國(guó)土信息工程系,實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)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(cè)站,監(jiān)測(cè)站,數(shù)據(jù)處理與監(jiān)測(cè)中心,光

8、纖通訊,GPS,衛(wèi)星,GPS實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的構(gòu)成,第,3,節(jié),GPS,實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)技術(shù),2024/11/22,16,中南大學(xué)測(cè)繪與國(guó)土信息工程系,基準(zhǔn)站監(jiān)測(cè)站監(jiān)測(cè)站數(shù)據(jù)處理與監(jiān)測(cè)中心光纖通訊GPS衛(wèi)星GPS,系統(tǒng)各個(gè)部分功能,(1)GPS,基準(zhǔn)站。輸出差分信號(hào)和原始數(shù)據(jù)，基準(zhǔn)站應(yīng)設(shè)在測(cè)區(qū)內(nèi)地勢(shì)較高，視野開(kāi)闊，且坐標(biāo)已知的點(diǎn)上。,(2)GPS,監(jiān)測(cè)站。輸出,RTK,差分結(jié)果和原始數(shù)據(jù)。,(3),工控機(jī)。采集,GPS,流動(dòng)站的原始數(shù)據(jù)和,RTK,差分結(jié)果，向,GPS,流動(dòng)站發(fā)送控制命令。通過(guò)切換開(kāi)關(guān)控制共享、分配器的工作。,(4),服務(wù)器。運(yùn)行數(shù)據(jù)庫(kù)，處理工控機(jī)發(fā)送來(lái)的數(shù)據(jù)供工作站顯示和分析。,(5),

9、遠(yuǎn)程控制器。遠(yuǎn)程啟動(dòng)和復(fù)位,GPS,監(jiān)測(cè)站。,(6),共享、分配器。把差分信號(hào)由,1,路分成多路，每路差分信號(hào)和對(duì)應(yīng)的控制命令通過(guò)切換開(kāi)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(kù)存取和文件操作的通道。,第,3,節(jié),GPS,實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)技術(shù),2024/11/22,17,中南大學(xué)測(cè)繪與國(guó)土信息工程系,系統(tǒng)各個(gè)部分功能(1)GPS基準(zhǔn)站。輸出差分信號(hào)和原始數(shù)據(jù),基準(zhǔn)站,光 纖,共享、分配,光 纖,流動(dòng)站,GPS差分信號(hào)流程,第,3,節(jié),GPS,實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)技術(shù),2024/11/22,18,中南大學(xué)測(cè)繪與國(guó)土信息工程系,基準(zhǔn)站光 纖共享、分配光 纖流動(dòng)站GPS差分信號(hào)流

10、程第3節(jié),工作站,網(wǎng)絡(luò),工 控 機(jī),共享器,GPS,接收機(jī),控制命令流程,第,3,節(jié),GPS,實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)技術(shù),2024/11/22,19,中南大學(xué)測(cè)繪與國(guó)土信息工程系,工作站網(wǎng)絡(luò)工 控 機(jī)共享器GPS接收機(jī)控制命令流程第3節(jié)G,GPS,接收機(jī),工控機(jī)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(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)技術(shù),2024/11/22,20,中南大學(xué)測(cè)繪與國(guó)土信息工程系,GPS接收機(jī)工控機(jī)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(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的特點(diǎn),(1),由于,GPS,是接收衛(wèi)星信號(hào)來(lái)進(jìn)行定位，所以各監(jiān)測(cè)點(diǎn)只要能接收,5,顆以上,GP

11、S,衛(wèi)星及基準(zhǔn)站傳來(lái)的,GPS,差分信號(hào)，即可進(jìn)行,GPS RTK,差分定位。各監(jiān)測(cè)站之間無(wú)需通視，是相互獨(dú)立的觀測(cè)值；,(2)GPS,可以實(shí)現(xiàn)全天候定位，可以在暴風(fēng)雨中進(jìn)行監(jiān)測(cè)；,(3)GPS,測(cè)定位移自動(dòng)化程度高。從接收信號(hào)，捕捉衛(wèi)星，到完成,RTK,差分位移都可由儀器自動(dòng)完成。所測(cè)三維坐標(biāo)可直接存入監(jiān)控中心服務(wù)器，并進(jìn)行安全性分析；,(4)GPS,定位速度快、精度高。,GPS RTK,最快可達(dá),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(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)技術(shù),2024/11/22,21,中南大學(xué)測(cè)繪與國(guó)土信息工程系,實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的特點(diǎn)(1)

12、由于GPS 是接收衛(wèi)星信號(hào)來(lái)進(jìn)行定位，,4GPS一機(jī)多天線監(jiān)測(cè)技術(shù),第八章,GPS,在變形監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用,2024/11/22,22,中南大學(xué)測(cè)繪與國(guó)土信息工程系,4GPS一機(jī)多天線監(jiān)測(cè)技術(shù) 第八章GPS在變形監(jiān)測(cè)中的,系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則,(1),先進(jìn)性。即選用的儀器設(shè)備性能應(yīng)是當(dāng)今世界上最先進(jìn)的。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)先進(jìn)，反應(yīng)速度快，監(jiān)測(cè)精度必須達(dá)到相應(yīng)的國(guó)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(gè)系統(tǒng)故障率低。,(3),自動(dòng)化。即從數(shù)據(jù)采集、傳輸?shù)椒治觥@示、打印、報(bào)警等實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化。,(4),易維護(hù)。即系統(tǒng)

13、中各監(jiān)測(cè)單元互相獨(dú)立，并行工作。系統(tǒng)采取開(kāi)放式模塊結(jié)構(gòu)，便于增加、更新、擴(kuò)充、維護(hù)。,(5),經(jīng)濟(jì)性。即在保證先進(jìn)、可靠、自動(dòng)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(jī)多天線監(jiān)測(cè)技術(shù),2024/11/22,23,中南大學(xué)測(cè)繪與國(guó)土信息工程系,系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則(1)先進(jìn)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(jī),數(shù)據(jù)處理 中心,GPS一機(jī)多天線接收單元,第,4,節(jié),GPS,一機(jī)多天線監(jiān)測(cè)技術(shù),2024/11/22,24,中南大學(xué)測(cè)繪與國(guó)土信息工程系,多天線控制器天 線 組GPS接收機(jī)數(shù)據(jù)處理 中心GPS一機(jī)多,GPS一機(jī)多天

14、線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的組成,在不改變已有,GPS,接收機(jī)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，通過(guò)一個(gè)附加的,GPS,信號(hào)分時(shí)器連接開(kāi)關(guān)將多個(gè)天線陣列與同一臺(tái)接收機(jī)連接；,通過(guò)這樣一個(gè),GPS,多天線轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)可以實(shí)現(xiàn)一臺(tái)接收機(jī)與多個(gè)天線相連，通過(guò),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(jī)多天線監(jiān)測(cè)技術(shù),2024/11/22,25,中南大學(xué)測(cè)繪與國(guó)土信息工程系,GPS一機(jī)多天線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的組成在不改變已有GPS接收機(jī)結(jié)構(gòu)的,多用轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān),基準(zhǔn)站接收機(jī),監(jiān)測(cè)站接收機(jī),數(shù)據(jù)處理中心,數(shù)據(jù)庫(kù),報(bào) 告,變形分析模型,GPS一機(jī)多天

15、線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的構(gòu)成,第,4,節(jié),GPS,一機(jī)多天線監(jiān)測(cè)技術(shù),2024/11/22,26,中南大學(xué)測(cè)繪與國(guó)土信息工程系,多用轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)基準(zhǔn)站接收機(jī)監(jiān)測(cè)站接收機(jī)數(shù)據(jù)處理中心數(shù)據(jù)庫(kù)報(bào) 告,控制中心,控制中心可以對(duì),GPS,多天線控制器微波開(kāi)關(guān)各信號(hào)通道進(jìn)行參數(shù)設(shè)定，包括各通道的開(kāi)關(guān)的選擇，各通道的時(shí)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(duì)采集數(shù)據(jù)的傳送方式（實(shí)時(shí)或事后）進(jìn)行控制，并將由現(xiàn)場(chǎng)傳來(lái)的,GPS,原始數(shù)據(jù)，通過(guò)相關(guān)的數(shù)據(jù)處理，實(shí)現(xiàn)精確定位。,第,4,節(jié),GPS,一機(jī)多天線監(jiān)測(cè)技術(shù),2024/11/22,27,中南大學(xué)測(cè)繪與國(guó)土信息工程系,控制中心控制中心可以對(duì)GPS多天線控制器微波開(kāi)關(guān)各信

16、號(hào)通道進(jìn),數(shù)據(jù)通訊,(1,）利用電話線進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，由于有現(xiàn)成的電話線，只需購(gòu)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(shí)時(shí)性可以保證，工作時(shí)，由于占用電話網(wǎng)費(fèi)用較高，有些場(chǎng)合可以考慮使用內(nèi)部小總機(jī)分機(jī)方式進(jìn)行通信。,(2,）利用無(wú)線方式進(jìn)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(jìn)行數(shù)據(jù)通信，這種方式進(jìn)行數(shù)據(jù)通信時(shí)，方便、可靠、通用性強(qiáng)，不需購(gòu)置專(zhuān)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(shí)，實(shí)時(shí)性可能難以保證。,第,4,節(jié),GPS,一機(jī)多天線監(jiān)測(cè)技術(shù),2024/11/22,28,中南大學(xué)測(cè)繪與國(guó)土信息工程系,數(shù)據(jù)通訊(1）利用電話線進(jìn)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(jì)算機(jī)系統(tǒng)、天線開(kāi)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(wú)線電通信中的微波開(kāi)關(guān)技術(shù)、計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)控制技術(shù)和大地測(cè)量數(shù)據(jù)處理理論及算法的有機(jī)結(jié)合，僅用,1,臺(tái),GPS,接收機(jī)互不干擾地接收多個(gè),GPS,天線傳輸來(lái)的信號(hào)，通過(guò)軟件處理實(shí)現(xiàn)精確定位。,第,4,節(jié),GPS