成本管理与应用--毕业论文.doc

黑龙江工程学院专科生毕业论文

专科学生毕业论文

成本管理与应用

系部名称： 管理系
专业班级： 资产评估与管理06-5
学生姓名： 张佳明
指导教师： 洪杨
职 称： 讲师

黑 龙 江 工 程 学 院
二○○九年六月

目 录

摘要………………………………………………………………………………………Ⅰ
ABSTRACT……………………………………………………………………………Ⅱ
第1章 绪论 ……………………………………………………………………………1
1.1前言 …………………………………………………………………………………1
1.1.1 公路勘测设计技术的发展概况 ……………………………………………1
1.1.2 全球定位系统(GPS)的发展及在公路工程中的应用………………………2
1.2主要的研究内容 ……………………………………………………………………5
第2章 全球定位系统(GPS)定位原理 ……………………………………………7
2.1全球定位系统(GPS)的组成 …………………………………………………………7
2.1.1 空间卫星部分 ………………………………………………………………7
2.1.2 地面监控部分 ………………………………………………………………8
2.1.3 用户设备部分 ………………………………………………………………8
2.2 GPS定位的方法与观测量 …………………………………………………………9
2.2.1 GPS定位方法的分类 …………………………………………………………9
2.2.2 GPS定位的观测量 ……………………………………………………………9
2.3观测量的误差来源及其影响 ………………………………………………………10
2.3.1 误差的分类 …………………………………………………………………10
2.3.2 与卫星有关的误差 …………………………………………………………10
2.3.3 卫星信号的传播误差 ………………………………………………………11
2.3.4 与接收设备有关的误差 ……………………………………………………12
2.3.5 其它误差 ……………………………………………………………………13
2.4 本章小结 …………………………………………………………………………14
第3章状 GPS坐标系统及相互之间的转换 ………………………………………15
3.1坐标系统的分类 ……………………………………………………………………15
3.1.1 地球坐标系 …………………………………………………………………15
3.2基准及GPS测量中常用坐标系统 …………………………………………………16
3.2.1 基准 …………………………………………………………………………16
3.2.2 GPS测量中常用的坐标系统 ………………………………………………16
3.3时间系统 ……………………………………………………………………………16
3.4本章小结 ……………………………………………………………………………18
第4章 全球定位系统(GPS)定位原理 ……………………………………………19
4.1全球定位系统(GPS)绝对定位原理 ………………………………………………19
4.1.1 绝对定位方法 ………………………………………………………………19
4.2观测卫星的几何分布及其对绝对定位精度的影响 ………………………………20
4.2.1 绝对定位精度的评价 ………………………………………………………20
4.2.2 卫星分布的几何图形对精度因子的影响 …………………………………20
4.3全球定位系统(GPS)相对定位原理 ………………………………………………21
4.3.1 相对定位方法 ………………………………………………………………21
4.4 本章小结 …………………………………………………………………………22第5章 实时动态(RTK)GPS测量技术的原理
及其在公路勘测设计中的应用 …………………………………23
5.1 GPS实时动态((RTK)测量基本原理及系统构成 …………………………………23
5.1.1 RTK测量的基本原理 ………………………………………………………23
5.1.2 RTK测量系统的构成及其作业精度的影响因素 …………………………24
5.2 RTK测量系统作业模式及其精度分析 ……………………………………………25
5.2.1 RTK作业的仪器配置 ………………………………………………………25
5.3 GPS RTK技术用于公路中线测量 …………………………………………………27
5.3.1 公路测量的控制网 …………………………………………………………27
5.3.2 公路逐桩坐标数据计算 ……………………………………………………27
5.3.3 基准站的设置 ………………………………………………………………28
5.3.4 流动站的设置 ………………………………………………………………28
5.3.5 控制点转换(解算坐标转换参数) …………………………………………28
5.3.6 道路纵、横断面测量数据采集 ……………………………………………28
5.3.7 RTK技术的特点 ……………………………………………………………28
5.4 本章小结 …………………………………………………………………………29
第6章 结论 …………………………………………………………………………30
参考文献 ………………………………………………………………………………31
致谢 ……………………………………………………………………………………34

摘 要

本论文是全球定位系统(GPS)用于公路工程测量研究系统的一个子课题，主要研究将全球定位系统(GPS) RTK技术用于公路勘测设计中。
论文简要介绍了GPS系统的组成、主要工作特点以及在公路工程中的应用现状;论述了公路工程测量中涉及的时间系统和坐标系统及其坐标系统转换关系;从GPS定位的基本原理出发，详细地分析了GPS定位的主要误差来源并给出了相应的处理方法;系统地研究了载波相位整周未知数的确定方法。论文结合AshtechZ-Surveyor仪器的使用，全面地研究了公路GPS RTK测量的作业模式的特点以及应用GPS RTK技术进行公路测量(包括公路平面、纵断面、横断面)全过程。论文论述了GPS RTK与常规全站仪(TPS)相结合，解决特殊工程问题，提出了开放的测量世界(OSW)的理念。

关键词：GPS, RTK，公路勘测，GPS控制网，基准站，流动站。

Abstract

This thesis is concerned on a part of the research project of the GPS (GlobalPositioning System) in highway survey. It mainly studies how to use GPS-RTK(RealTime Kinematic)in highway survey and design.
The thesis thief introduces the composition of GPS and characteristic of work andapplication current situation in highway engineering. It discussed the time system andcoordinates system involved in highway and conversion in coordinates system. Base onthe basic principle of GPS position principle, the sauce of main error in GPSpositioning is detailed analysis in this paper and the corresponding treatment method isgiven. It systematic researched the method of definite in carrier phase ambiguity. This paper combines with the use of the Ashtech Z-surveyor instrument, make a overallresearch in characteristic of the work pattern of highway GPS RTK technology in highway survey (includes highway level, vertical section, cross section). The thesis describes integration of GPS Total Position System (TPS) to solve theparticular engineering problems. A idea of the OSW (open survey world) is developed.

Keywords: GPS, RTK, Highway survey, GPS control network, Base stationMoving station.
II

第1章 绪 论
全球定位系统(Global Positioning System，简称GPS)是美国陆海空三军联合研制的卫星导航系统，具有全球性、全天候、连续性、实时性导航定位和定时功能，能为各类用户提供精密的三维坐标、速度和时间。单点导航定位与相对测地定位是GPS应用的两个方面，对常规测量而言，相对测地定位是主要的应用方式。
1.1前言
1.1.1公路勘测设计技术的发展概况
按照公路设计过程划分，公路测设分为勘测(外业)和设计(内业)两大部分。勘测部分的技术发展主要是地形数据采集的自动化和高精度，这取决于各种新技术、先进设备的支持;设计部分主要取决于计算机硬、软件环境和CAD研究与应用水平的提高。目前，能直接为公路勘测设计提供技术支持的首推:全球定位系统(GPS),航空摄影、遥感和计算机等高新技术及这些技术的集成。
科学的产生和发展是由生产决定的。公路勘测设计技术也不例外，它是人类长期以来，在生活和生产方面与自然界斗争的结晶。由于生活和生产的需要，在社会生产力低下、交通工具简陋的简单时期，道路的功能主要是行人、马车运输和一些军事方面的需要，测量工作就被用于实际，但由于当时测量技术落后，所以道路测设技术简单。
17世纪以来，望远镜的应用，为测量科学的发展开拓了光明前景，使测量方法、测量仪器有了重大的改变，西方发达国家先后设计生产了水准仪、经纬仪等测量仪器，并将这些技术用于道路测设中，人们在道路设计方面也逐步引用高程、坡度等概念，进而发展成为比较全面的设计理论和方法。
1903年飞机的发明，使摄影测量成为可能，不但使成图工作提高了速度，缩短了周期，减轻了劳动强度，而且改变了测绘地形图的工作状况，为由手工业生产方式向自动化方式转化开创了光明的前景。与此同时，航空摄影测量技术也用于道路选线当中。二战时期，由于汽车工业的发展和军事上的需要，道路测设技术得到全面发展。其后，随着计算机技术的飞速发展，一门新兴的公路设计新技术—道路CAD诞生了。
20世纪中叶，新的科学技术得到了快速发展，特别是电子学、信息学、电子计算机科学和空间科学等，在其自身发展的同时，给测量科学的发展开拓了广阔的道路，创造了发展的条件，推动着测量技术和仪器的变革和进步。20世纪80年代，全球定位系统((GPS)问世，采用卫星直接进行空间点的三维定位，引起了测绘工作重大变革。由于卫星定位具有全球性、全天候、快速、高精度和无需建立高标等优点，被广泛用在大地测量、工程测量、地形测量及军事的导航定位上。除了美国研制GPS定位系统外，前苏联研制了GLONASS定位系统，还有欧洲空间局的全球卫星导航系统(NAVSATD)等都开展了工作。我国也在进行卫星导航定位系统的研究，所研制的双星定位系统已有很大进展，不久即将问世。为公路测设水平的进一步提高提供了广阔的发展空间。
数字化测绘技术的形成标志着现代数字测设时期的到来。发达国家在20世纪70年代就先后发展起成功的数字化测设技术。应用电子速测仪、航空摄影测量、GPS等技术建立了数字地形图，通过计算机在数模上进行路线设计。目前，我国己初步形成一种以3S(GPS, GIS, RS)技术为支撑，以数字高程模型(DEM ),数字栅格地图(DRG)、数字正射影像图(DOM)、数字线化图(DLG)，简称“4D"产品为代表的数字测绘产品规模化生产格局，自行开发研制出全数字化摄影测量系统等一批具有世界先进水平的科研成果。路线CAD技术正向集成化、智能化发展。数字化测图技术与智能CAD的有机结合，使公路测设技术达到现代化水平。
1.1.2全球定位系统(GPS)的发展及在公路工程中的应用
1.全球定位系统(GPS)的发展
全球定位系统(GPS)是美国国防部主要为满足军事部门对海上、陆地和空中设施进行高精度导航和定位的要求而建立的，该系统于二十世纪七十年代开始设计、研制，历经20年，耗资300亿美金，于1993年全部建成。
GPS作为新一代卫星导航与定位系统，不仅具有全球性、全天候、连续的精密三维导航与定位功能，而且具有良好的抗干扰性和保密性。因此，发展全球定位系统(GPS)己成为美国导航技术现代化的重要标志。全球定位系统(GPS)的迅速发展，引起了各国军事部门和广大民用部门的普遍关注。GPS定位技术的高度自动化及其所达到的高精度，也引起了广大测量工作者的极大兴趣。全球定位系统(GPS)在应用基础的研究、新应用领域的开拓、软件和硬件的开发等方面都取得了迅速发展。
目前，GPS精密定位技术己经广泛地渗透到经济建设和科学技术的许多领域，尤其对经典测量学的各个方面产生了极其深刻的影响。它在大地测量学及其相关学科领域，如地球动力学、海洋大地测量、资源勘察、航空与卫星遥感、工程变形监测、运动物体测速以及精密时间传递等方面的广泛应用，充分显示了这一卫星定位技术的高精度和高效益。
近年来，GPS精密定位技术在我国也己得到蓬勃发展。在我国大地测量、精密工程测量、地壳运动监测、资源勘察和城市控制网的改造、公路工程测量等方面的应用及其取得的成功经验，进一步展示了GPS精密定位技术的显著优越性和巨大潜力。
2.全球定位系统(GPS)技术在公路工程中的应用现状
全球定位系统(GPS)技术在公路工程测量中的应用也十分广泛，具体表现主要有以下几个方面:
(1)静态GPS相对定位的应用
静态相对定位就是至少有两台接收机同时接受卫星信号，经过卫星信号的处理可精确计算出点在WGS-84地心坐标系的三维坐标差，根据其中一点的坐标可推算出另一点的坐标。由于静态相对定位精度高，因此广泛应用于形变监测、大地测量、城市与工程测量领域。同样，静态GPS相对定位也用于线路勘测中，目前主要用于建立路线控制测量和桥隧控制测量以及测定航测像片外部控制点。
随着高等级道路的兴建，对路线勘测提出了更高的要求，由于路线长而已知点少，因此用常规手段不仅布网困难而且难以满足高精度的要求，而GPS高精度的特点正好可以满足这一要求。目前国内已逐步采用GPS技术建立路线首级控制网。在沪一杭、沪一宁、石一太等高速公路中都应用了GPS定位技术建立首级控制网，然后用常规方法布设导线加密。实践证明，在几十公里范围内绝对点位误差高达2cm左右，达到了常规方法难以实现的精度，同时大大地缩短了工期。GPS技术同样也应用于特大桥梁和隧道贯通的控制测量中，由于无需通视，可构成较强的图形结构，特别是对常规测量中无校核的支点的测量提供了方便。首先用常规测量建立了高精度的边角网，然后利用GPS技术对该网进行检测，GPS检测网的精度达到了毫米级，与常规测量的结果符合很好，取得了很好的效果。长梁山隧道贯通的洞外控制测量采用GPS定位技术施测，节省了许多人力物力，保证了工程的进度，取得了良好的经济效益和社会效益。
GPS以同样的优点应用于航测外部控制点的测定。近年来航测在铁路、公路建设中发挥了重要的作用，如京九铁路、深圳地铁、广一深一珠高速公路等工程中都应用了航测成图和选线。目前的航测成图对每对像对都需要一定数量的外部共同控制点，以进行像片的内业纠正，而用常规方法测定这些点的平面位置和高程需要很多过渡点，不仅时间周期长，而且精度难以保证，另外还会出现不少无检核的支点，易发生错误。利用GPS测定航测外控点，可直接构成网形，精度高、速度快且可以适当加入检核条件，具有较高的可靠性。在用GPS测定外控点的同时用常规方法测定各点的高程，通过两种方法所测成果的比较说明，只要适当布设GPS水准点，GPS测量成果在高程上能满足航测成图的要求。深圳地铁工程建设中，沿线带状地形图采用了航测成图方法，由于时间紧，通视困难，常规测量方法测定所有外控点工作量极大，而采用GPS定位技术，尽管观测条件差，但在20天的时间内完成了绝大多数外控点的测定工作，为提前工期做出了贡献。
(2)动态GPS相对定位的应用
动态GPS相对定位就是将一台GPS接收机置于基准站不动。而另一台(或几台)GPS接收机处于运动状态，根据基准站与流动站信号的差分可解算出流动站各时刻的位置参数。
动态GPS相对定位应用于道路勘测在国内刚刚起步，国外在这方面的研究己取得了一些成果。加拿大卡尔加里大学设计了一种动态定位系统，该系统包括一台联接式惯性系统、两台GPS接收机和一台计算机，可用于道路线性的测定，为养护工作服务。该系统对行进中的汽车定位精度为10-15cm，测定道路坡度的精度为0.1%，平竖曲线的曲率可以每40m小于0.1”的精度求得，对于一台车速为每小时80公里的车辆，沿路每35m即可获得包括坐标、坡度。横向坡度和平竖曲线曲率的一组数据，可取得道路竣工测量资料，因测量迅速，对交通繁忙的道路定期复测也有了可能。奥地利研制出了一种用GPS作为测量手段之一的EMSAT测量车，可实现测定火车轨道的几何形状，为轨道养护提供数据。德国和加拿大还试验成功了无需航测外控点的航空摄影测量，只需机载GPS动态测量，用载波相位差分法测定航片的外方位元素，大大的提高了工作效率。
3.全球定位系统(GPS)技术在公路工程中应用的前景
(1)静态GPS相对定位的应用前景
在今后的路线勘测中，静态定位技术的应用将在相当广泛的范围内逐步取代常规测量方法，从首级控制到一、二级导线，从路线控制到航测控制测量，从隧道外控制到特大桥梁的施工控制测量等。随着应用理论研究的深入以及作业规范的建立与完善，静态将更好的为路线和桥隧工程中的控制测量服务。在工程控制测量中，GPS具有联测远距离已知点而无需点间通视的优点，TPS(Totaistation Position System)全站仪定位系统有机动灵活，短距离测量速度快，相对精度较高，便于指导工程施工等特点。因此，在施工控制网中，如何发挥GPS和TPS的各自优势，快速布设精度较均匀的控制网，己成为GPS在过程中应用的一个重要的研究方向。
静态GPs相对定位也是动态差分定位的基础。在动态差分测量中，有其中一个是基准站(参考站)，它的基准数据往往都是通过静态相对定位获得的，通过静态相对定位可以建立动态差分的基准站网络，然后才能进行动态差分定位。
(2)动态GPS定位的应用前景
目前，在国内动态GPS应用于路线勘测不是很多，是今后的一个研究方向。动态GPS的应用将为路线勘测技术带来较大的变革。动态GPS的应用前景主要有以下两个方面:
①采用GPS辅助航测成图及建立模型
航测成图要求每对像对需要4-6个控制点，为测定这些点的平面坐标和高程需花费大量的时间、人力和物力，而采用GPS辅助航测成图，可以利用GPS测定摄影中心的三维空间坐标，只需要少量的地面控制点便可以达到像片控制的目的，可大大提高工作效率。GPs辅助的航测用于公路测设已由交通部于1996年2月列为“九五”国家重点科技攻关课题。在该项目中，主要研究机载GPS测量中卫星的失锁、周跳的探测和修复理论，研究数字摄影测量中的影像相关技术，研究成果可减少野外测量工作量的50%以上，能快速生成数字地面模型，生成较大比例尺的地形图和正射投影图，生成地面影像景观图，能够支持路线方案的三维几何设计，为路线工程设计打下良好的基础。
② GPS RTK技术与全站仪相结合
RTK(Real Time Kinematic)是实时载波相位测量的简称，它可以达到厘米级的测量精度，因具有实时性而保证了观测数据的质量，可用于野外观测数据的采集、中线测量、纵横断面测量等方面。若充分发挥GPS无需通视以及全站仪灵活方便的优点，把两者相结合，可以满足各种场合测量工作的需要，并大大加快观测速度，提高观测质量，形成新一代的路线勘测系统。因此，RTK与全站仪相结合的应用是路线勘测技术发展的一个重要方向，它不仅能为设计提供良好的基础，而且能满足施工测量、监理、竣工测量、养护测量、GIS前端数据采集的需要。GPS与TPS结合完成从初测到定测以至施工测量竣工测量的全过程，因此，这样的系统更适合我国国情，易于被生产单位接受和采纳。
勘测是设计的基础，目前我国路线勘测的水平不是很高，集成化、系统化的程度不高，与世界先进水平相比还有一定的差距，不能适应公路建设对勘测设计的要求，而公路工程设计的瓶颈是数据采集。现在，地面原始数据的采集已开始采用GPS、航测、全站仪等多种现代化的高效的数据采集手段。因此，上述动态GPS的两个应用领域为充分，CAD的强大功能提供了良好的前景。
1.2 主要的研究内容
GPS在各行各业得到了广泛的应用。GPS已在公路工程中得到很好的应用，如何更好地发挥GPS的作用，提高工作效率，从理论到实践仍有较大的距离。公路勘测对测量不仅要求高而且有其特殊性。本论文是全球定位系统(GPS)用于公路工程测量研究系统的一个子课题。主要研究内容是将全球定位系统(GPs)RTK技术用于公路勘测设计中，并从GPS观测量出发，研究了GPS定位原理，分析了测量误差产生的原因以及提高精度的方法，得出了一些有益的结论。全文分为六章。各章主要研究内容如下:
第一章绪论介绍了公路勘测设计技术的发展概况，分析了GPS在公路工程测量中的应用现状与前景。
第二章全球定位系统(GPS)定位的观测量及误差分析介绍了全球定位系统(GPS)的组成，从GPs的观测量入手分析了GPS定位的主要误差源。研究伪距测量、载波相位测量的基本理论。
第三章全球定位系统((GPS)中的坐标系统和坐标转换研究全球定位系统(GPS)中坐标系统的分类、GPS坐标系统及其各系统之间的坐标转换。
第四章全球定位系统(GPS)定位原理研究全球定位系统((GPS)的定位原理，分析了观测卫星的几何分布及其对绝对定位精度的影响以及整周未知数的确定方法。
第五章实时动态(RTK) GPS测量的原理及其在公路勘测设计中的应用介绍了GPS实时动态(RTK)的基本原理及其系统构成，研究了公路GPS RTK测量的作业模式的特点以及应用GPS RTK技术进行公路测量(包括公路平面、纵断面、横断面)，研究GPS RTK与常规全站仪(UPS)相结合，解决特殊工程问题。
第六章结束语本文的总结，综述了全文的结果，指出了进一步要研究的工作。

第2章 全球定位系统(GPS)定位原理

2.1全球定位系统(GPS)的组成

全球定位系统(GPS)是随着现代科学技术的迅速发展而建立起来的新一代
精密卫星定位系统。
全球定位系统(GPS)主要由GPS空间卫星部分(卫星星座)、地面监控部分
和用户设备部分三部分组成。
2.1.1空间卫星部分
1 .GPS卫星星座
如图2-1, GPS卫星星座由24颗卫星组成，其中有21颗工作卫星，3颗备用卫星。工作卫星分布在6个近似圆形轨道面内，每个轨道上有4颗卫星。卫星轨道面相对地球赤道面的倾角约为550，各轨道平面升交点赤经相差600,在相邻轨道上，卫星的升交距角相差300。轨道平均高度约为20200km，卫星运行周期为11小时58分。因此.同一观测站卜，每天出现的GPS卫星星座星分布图形相同，只是每天提前约4分钟。每颗卫星每天约有5小时在地平线以上，同时在地平线以上的卫星数目，随时间和地点而异，最少有4颗，最多可达11颗。这样的布设方案将保证在世 图2-1
界任何地方、任何时间，都可进行实时三维定位。
2. GPS卫星及功能
GPS卫星主体呈圆柱形，直径为1. 5m，重约774kg(包括310kg燃料)，两侧设有两块双叶太阳能板，能自动对日定向，以提供卫星正常工作用电。每颗卫星装有4台高精度原子钟((2台铆钟和2台艳钟)，这是卫星的核心设备。它将发射标准频率信号，为GPS测量提供高精度的时间标准。
GPS卫星的主要功能是接收并存储由地面监控站发来的导航信息;接收并执行主控站发出的控制命令，如调整卫星姿态，启用备用卫星等;向用户连续发送卫星导航定位所需信息，如卫星轨道参数、卫星健康状态及卫星信号发射时间标准等。
3. GPS卫星信号的组成
GPS卫星向地面发射的信号是经过二次调制的组合信息。
2.1.2地面监控部分
地面监控部分是由分布在美国本土和三大洋的美军基地上的5个地面站组成。按功能可分为监测站、主控站和注入站三种。
1.监测站
现有5个地面站均具有监测站的功能。
监测站是在主控站直接控制下的数据自动采集中心。接收机对GPS卫星进行连续观测，以采集数据和监测卫星的工作状态。原子钟提供时间标准，而环境传感器收集有关当地的气象数据。所有观测资料由计算机进行处理，并存储和传送到主控站，用以确定卫星的轨道。
2.主控站
主控站一个，设在美国本土科罗拉多。它除了协调管理地面监控系统外，还负责将监测站的观测资料联合处理，推算卫星星历、卫星钟差和大气层的修正参数，并将这些数据编制成导航电文传送到注入站。另外它还可以调整偏离轨道的卫星，使之沿预定轨道运行和启用备用卫星。
3.注入站
注入站有3个，设在南大西洋的阿松森岛、印度洋的迭哥伽西亚和南太平洋的卡瓦加兰。注入站的主要设备，包括一台直径为3. 6m的天线、一台C波段发射机和一台计算机。其主要任务是在主控站的控制下，将主控站推算和编制的卫星星历、钟差、导航电文和其它控制指令等，注入到相应卫星的存储系统，并监测注入信息的正确性。 整个GPS的地面监控部分，除主控站外均无人值守。各站之间用现代化通信网络联系起来，在原子钟和计算机的驱动和精确控制下，各站实现了高度的自动化和标准化。
2. 1.3用户设备部分
全球定位系统的空间部分和地面监控部分，是用户应用该系统进行定位的基础，而用户只有通过用户设备，才能实现应用GPS的目的。
全球定位系统的用户设备部分，包括GPS接收机硬件、数据处理软件和微处理器及其终端设备等。工作原理如图2-2所示。 图2-2
GPS信号接收机是
用户设备部分的核心，一般由主机、天线和电源三部分组成。其主要功能是跟踪接收GPS卫星发射的信号并进行变换、放大、处理，以便测量出GPS信号从卫星到接收机天线的传播时间;解译导航电文，实时地计算测站点的三维位置，甚至三维速度和时间。GPS接收机根据接收的卫星信号频率，又可分为单频((L,)和双频(L,，LZ)接收机等。
用户设备的主要任务是接收GPS卫星发射的无线电信号，以获得必要的定位信息及观测量，并经数据处理而完成定位工作。
2.2 GPS定位的方法与观测量
2. 2. 1 GPS定位方法的分类
利用GPS进行定位的方法有多种，按参考点的不同位置，可分为
(1)绝对定位(或单点定位)即在地球协议坐标系统中，确定观测点相对地球质心的位置。这时，可认为参考点与地球质心相重合。
(2)相对定位即在地球协议坐标系统中，确定观测点与某一地面参考点之间的相对位置。
如果按用户接收机在定位过程中所处的状态，则定位方法可分为
(1)静态定位即在定位过程中，接收机的位置是固定的，处于静止状态。
(2)动态定位即在定位过程中，接收机天线处于运动状态。
而在绝对定位和相对定位中，又都包括静态和动态两种方式。
2. 2. 2 GPS定位的观测量
利用GPS定位，无论采取何种方法，都是通过观测GPS卫星而获得的某种观测量来实现的。GPS卫星信号含有多种定位信息，根据不同的要求，可以从中获得不同的观测量。目前，广泛采用的基本观测量主要有两种，即码相位观测量和载波相位观测量。
1.码相位观测:即测量GPS卫星发射的测距码信号(C/A码或P码)，到达用户接收机天线(观测站)的传播时间，因此这种观测方法也称为时间延迟测量。为了测量码信号的时间延迟，需要在用户接收机内复制测距码信号，并通过接收机的时间延迟器进行相移，以使复制的码信号与接收到的相应码信号达到最大相关，即使其相应的码元对齐。为此，所必须的相移量，便是卫星反射的码信号达到接收机天线的传播时间，即时间延迟。在卫星钟与接收机钟完全同步，并且忽略大气折射影响的情况下，所得到的时间延迟乘以光速，便为所测卫星的信号发射天线至用户接收机天线之间的几何距离，简称为所测卫星至观测站之间的几何距离。
2.载波相位观测:即测量接收机接收到的具有多普勒频移的载波信号，与接收机产生的参考载波信号之间的相位差。
由于全球定位系统采用了单程测距原理，所以，要准确地测定卫星至观测站的距离，就必须使卫星钟与用户接收机钟保持严格同步，但在实践中这是难以实现的。因此，实际上，通过上述码相位观测或载波相位观测，所确定的卫星至观测站的距离，都不可避免地含有卫星钟和接收机钟非同步误差的影响。为了与上述的几何距离相区别，这种含有钟差影响的距离，通常均称为“伪距”，并把它视为GPS定位的基本观测量。
为了叙述方便，将由码相位观测所确定的伪距，简称为测码伪距，而由载波相位观测所确定的伪距，简称为测相伪距。
2.3观测量的误差来源及其影响
2.3.1误差的分类
在GPS定位中，影响观测量精度的主要误差来源，可分为三类:
(1)与GPS卫星有关的误差;
(2)与信号传播有关的误差;
(3)与接收设备有关的误差;
(4)其它误差。
把各种误差的影响，投影到观测站至卫星的距离上，以相应的距离误差表示，并称为等效距离偏差。
根据误差的性质，上述误差可分为系统误差与偶然误差两类:
(1)系统误差
系统性的误差，主要包括卫星的轨道误差、卫星钟差、接收机钟差以及大气折射的误差等。
为了减弱和修正系统误差对观测量的影响，一般根据系统误差产生的原因而采取不同的措施，其中包括
①引入相应的未知参数，在数据处理中联同其它未知参数一并解算;
②建立系统误差模型，对观测量加以修正;
③将不同观测站，对相同卫星的同步观测值求差，以减弱或消除系统误差的影响;
④简单地忽略某些系统误差的影响。
(2)偶然误差
偶然误差，主要包括信号的多路径效应引起的误差和观测误差等。
2.3.2与卫星有关的误差
1.卫星钟差
由于卫星的位置是时间的函数，所以GPS的观测量，均以精密测时为依据。而与卫星位置相应的时间信息，是通过卫星信号的编码信息传送给用户的。在GPS定位中，无论是码相位观测或载波相位观测，均要求卫星钟与接收机钟保持严格同步。
2.卫星轨道偏差
估计与处理卫星的轨道误差一般比较困难，其主要原因是，卫星在运行中要受到多种摄动力的复杂影响，而通过地面监测站，又难以充分可靠地测定这些作用力，并掌握它们的作用规律。
卫星的轨道误差，是当前利用GPS定位的重要误差来源之一。GPS卫星距地面观测站的最大距离约为25000km，如果基线测量的允许误差为lcm，则当基线长度不同时，允许的轨道误差也不一样。可见，在相对定位中，随着基线长度的增加，卫星轨道误差将成为影响定位精度的主要因素。
2.3.3卫星信号的传播误差
与卫星信号传播有关的误差，主要包括大气折射误差和多路径效应。
GPS卫星发射的电磁波信号达到地面接收机，所传播的空间并不是真空，而要穿过性质与状态各异，且不稳定的若干大气层，所以，相对真空来说，这些因素可能改变电磁波传播的方向、速度和强度，这种现象称为大气折射。
众所周知，地球的表面被一层很厚的大气所包围，而大气在垂直方向的物理性质有很大的差异。根据对电磁波传播的不同影响，一般可将大气层分为对流层和电离层。
1.电离层折射的影响
电离层分布于地球大气层的顶部，约在地面向上50-1000km范围的大气层。由于受到太阳等天体的各种射线辐射，电离层中的气体分子发生电离，形成大量的自由电子和正离子。当GPS卫星信号通过电离层时，将受到这一介质弥散特性的影响，使信号的传播路径发生弯曲，传播速度也会发生变化。所以，信号的传播时间与真空中光速的乘积并不等于卫星至接收机的几何距离，该偏差称为电离层折射误差。
2.对流层折射的影响
对流层是指从地面向上约40km范围内的大气底层，其大气密度比电离层大，大气状态也更复杂。由于地面辐射热能的影响，对流层的温度随高度的上升而降低，当GPS信号通过对流层时，传播路径发生弯曲，从而使距离产生偏差，这种偏差称为对流层折射误差。
由于对流层的介质对GPS信号没有弥散效应，所以其群折射与相对折射率可以认为相等。对流层折射对观测值的影响，可分为干分量和湿分量两部分，干分量主要与大气的温度和压力有关，而湿分量主要与信号传播路径上的大气湿度和高度有关。当卫星处于天顶方向时，对流层干分量对距离观测值的影响，约占对流层影响的90，且这种影响可以应用地面的大气资料计算。若地面平均大气压力1013mbar，则在天顶方向，干分量对所测距离的影响约为2. 3m，而当高角度为100时，其影响约为20m。湿分量的影响虽数值不大，但由于难以可靠地确定信号传播路径上地大气物理参数，所以湿分量尚无法准确地测定。
3.多路径效应的影响
GPS卫星信号从20000km高空向地面发射，若接收机天线周围有高大建筑物或水面，建筑物或水面对于电磁波具有强反射作用，由此产生的反射波进入接收机天线时与直接来自卫星信号(直接波)产生干涉，从而使观测值偏离真值产生误差，这种误差称为多路径效应的影响。
多路径效应的影响是GPS测量的重要误差源，将严重损坏GPS测量的精度，严重时将引起信号的失锁。这种误差随天线周围反射面的性质而异，难以控制。根据实验资料分析表明，在一般反射环境下，多路径效应对测码伪距的影响可达米级，对测相伪距的影响可达厘米级;而