E級GPS控制網(wǎng)有關(guān)技術(shù)的要求

1、附錄E E級GPS控制網(wǎng)有關(guān)技術(shù)要求（參考） 一、控制網(wǎng)執(zhí)行的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)1、全球定位系統(tǒng)（GPS）測量規(guī)范（GB/T 183142001），中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)；2、國家三、四等水準(zhǔn)測量規(guī)范（GB12898-1991）,中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)；3、技術(shù)設(shè)計書。二、使用儀器測量采用的GPS接收機(jī)型號及其標(biāo)稱精度。三、布網(wǎng)方案1、布網(wǎng)要求GPS網(wǎng)相鄰點(diǎn)間基線中誤差按下式計算：式中(mm)為固定誤差；(ppm)為比例誤差系數(shù)；(km)為相鄰點(diǎn)間的距離。GPS-E級網(wǎng)的主要技術(shù)要求應(yīng)符合表1規(guī)定。相鄰點(diǎn)最小距離應(yīng)為平均距離的1/21/3；最大距離應(yīng)為平均距離的23倍。表1GPS網(wǎng)的主要技術(shù)要

2、求級別平均距離(km)(mm)(1×10-6)最弱邊相對中誤差E級0.2510201/45000注：當(dāng)邊長小于200m時，邊長中誤差應(yīng)小于20mm。2、布網(wǎng)原則與網(wǎng)形設(shè)計（1）GPS網(wǎng)應(yīng)根據(jù)測區(qū)實(shí)際需要和交通狀況進(jìn)行設(shè)計。GPS網(wǎng)的點(diǎn)與點(diǎn)間不要求每點(diǎn)通視，但考慮常規(guī)測量方法加密時的應(yīng)用，每點(diǎn)應(yīng)有12個通視方向。（2）在布網(wǎng)設(shè)計中應(yīng)顧及原有測繪成果資料以及各種大比例尺地形圖的沿用，對凡符合GPS-E級網(wǎng)布點(diǎn)要求的舊有控制點(diǎn)，應(yīng)充分利用其標(biāo)石。（3）GPS網(wǎng)應(yīng)由若干個獨(dú)立觀測環(huán)構(gòu)成，也可采用附合線路構(gòu)成。E級GPS網(wǎng)中每個閉合環(huán)或附合線路中的邊數(shù)應(yīng)符合表2的規(guī)定。非同步觀測的GPS基線向

3、量邊，應(yīng)按所設(shè)計的網(wǎng)圖選定，也可按軟件功能自動挑選獨(dú)立基線構(gòu)成環(huán)路。表2閉合環(huán)或附合線路邊數(shù)的規(guī)定級別E級閉合環(huán)或附合線路邊數(shù)（條）10（4）為求定GPS點(diǎn)在54北京坐標(biāo)系中的坐標(biāo)，應(yīng)與當(dāng)?shù)?4北京坐標(biāo)系中的原有控制點(diǎn)聯(lián)測，聯(lián)測總點(diǎn)數(shù)不得少于3個。（5）為了求得GPS網(wǎng)點(diǎn)正常高，應(yīng)進(jìn)行水準(zhǔn)測量的高程聯(lián)測，高程聯(lián)測采用等級水準(zhǔn)測量方法進(jìn)行，聯(lián)測的GPS-E級控制點(diǎn)且應(yīng)均勻分布于網(wǎng)中。四、選點(diǎn)與標(biāo)石埋設(shè)1、選點(diǎn)在了解任務(wù)、目的、要求和測區(qū)自然地理?xiàng)l件的基礎(chǔ)上，進(jìn)行現(xiàn)場踏勘，最后進(jìn)行選點(diǎn)。選點(diǎn)應(yīng)符合下列要求：（1）點(diǎn)位的選擇應(yīng)符合技術(shù)設(shè)計要求，并有利于其它測量手段進(jìn)行擴(kuò)展與聯(lián)測；（2）點(diǎn)位的基礎(chǔ)應(yīng)堅(jiān)

4、實(shí)穩(wěn)定，易于長期保存，并應(yīng)有利于安全作業(yè)；（3）點(diǎn)位應(yīng)便于安置接收設(shè)備和操作，視野應(yīng)開闊，視場內(nèi)周圍障礙物的高度角一般應(yīng)小于15°；（4）點(diǎn)位應(yīng)遠(yuǎn)離大功率無線電發(fā)射源（如電視臺、微波站等），其距離不得小于200m，并應(yīng)遠(yuǎn)離高壓輸電線其距離不得小于50m，以避免周圍磁場對衛(wèi)星信號的干擾；（5）點(diǎn)位附近不應(yīng)有對電磁波反射（或吸收）強(qiáng)烈的物體，以減少多路徑效應(yīng)的影響；（6）交通應(yīng)便于作業(yè)，以提高作業(yè)效率；（7）應(yīng)充分利用符合上述要求原有的控制點(diǎn)及其標(biāo)石，但利用舊點(diǎn)時應(yīng)檢查舊點(diǎn)的穩(wěn)定性、完好性，符合要求方可利用；（8）選好點(diǎn)后應(yīng)按合理的方法給GPS點(diǎn)編號。此外，有時還需考慮測區(qū)內(nèi)的通訊設(shè)施、

5、電力供應(yīng)等情況，以便于各點(diǎn)之間的聯(lián)絡(luò)和設(shè)備用電或充電。綜上所述，結(jié)合測區(qū)的實(shí)際情況， GPS控制點(diǎn)宜布設(shè)在較高的永久性建筑物、山頂及其它符合要求的地方，或已成型的較寬的城市主干道、路口或其它較開闊而又穩(wěn)固的建（構(gòu)）筑物上。2、標(biāo)石埋設(shè)（1）E級GPS點(diǎn)的標(biāo)石及標(biāo)志規(guī)格參見附錄D，標(biāo)石的中心標(biāo)志用銅材料制作，標(biāo)志中心應(yīng)刻有清晰、精細(xì)的十字絲；（2）地面E級GPS點(diǎn)標(biāo)石可用混凝土預(yù)先制作，然后運(yùn)往各點(diǎn)埋設(shè)，埋設(shè)時坑底填以沙石，搗固夯實(shí)或澆灌混凝土底層，樓頂E級GPS點(diǎn)標(biāo)石應(yīng)現(xiàn)場澆灌，澆灌前應(yīng)將樓面磨出新層、打毛，釘上34顆鋼釘，再套模澆灌；（3）埋石結(jié)束后應(yīng)填寫GPS點(diǎn)之記；（4）待標(biāo)石埋設(shè)穩(wěn)定，

6、沒有下沉，或現(xiàn)場澆灌的標(biāo)石凝固后23天方可觀測。五、作業(yè)要求 1、基本技術(shù)要求為保證GPS測量精度，采用載波相位靜態(tài)相對定位作業(yè)模式，E級GPS測量作業(yè)的基本技術(shù)要求應(yīng)符合表3的規(guī)定。表3E級GPS測量作業(yè)的基本技術(shù)要求級別衛(wèi)星截止高度角(°)有效觀測衛(wèi)星數(shù)平均重復(fù)設(shè)站數(shù)時段長度(min)數(shù)據(jù)采樣間隔(s)PDOP值E級1541.6401510注：1、觀測時段長度應(yīng)視點(diǎn)位周圍障礙物情況、基線長短而作調(diào)整，2、可不觀測氣象要素，但應(yīng)記錄雨、晴、陰、云等天氣狀況。2、GPS衛(wèi)星預(yù)報和觀測調(diào)度計劃（1）保證GPS作業(yè)觀測工作順利進(jìn)行，保障觀測成果達(dá)到預(yù)定的精度，提高作業(yè)工效，在進(jìn)行GPS外

7、業(yè)觀測之前，應(yīng)事先編制GPS衛(wèi)星可見性預(yù)報表。預(yù)報表應(yīng)包括可見衛(wèi)星號、衛(wèi)星高度角和方位角、最佳觀測衛(wèi)星組、最佳觀測時間、點(diǎn)位圖形幾何強(qiáng)度因子等內(nèi)容。（2）編制預(yù)報表所用概略位置應(yīng)采用測區(qū)中心位置的經(jīng)、緯度。（3）作業(yè)組在觀測前應(yīng)根據(jù)參加作業(yè)的GPS接收機(jī)臺數(shù)、網(wǎng)形及衛(wèi)星預(yù)報表編制作業(yè)調(diào)度表，其內(nèi)容應(yīng)包括觀測時間、測站號、測站名稱以及接收機(jī)號等項(xiàng)內(nèi)容。3、觀測準(zhǔn)備（1）每天出發(fā)工作前應(yīng)檢查電池容量是否充足，儀器及其附件是否攜帶齊全。（2）作業(yè)前應(yīng)檢查接收機(jī)內(nèi)存是否充足。（3）天線安置應(yīng)符合下列要求： 作業(yè)員到測站后應(yīng)先安置好接收機(jī)使其處于靜置狀態(tài)，然后再安置天線； 天線可用腳架直接安置在測量標(biāo)志

8、中心的鉛垂線方向上，對中誤差應(yīng)小于3mm。天線應(yīng)整平，天線基座上的圓水準(zhǔn)所泡應(yīng)居中； 天線定向標(biāo)志應(yīng)指向正北，定向誤差不宜超過±5°。4、觀測作業(yè)要求（1）觀測組應(yīng)嚴(yán)格按調(diào)度表規(guī)定的時間進(jìn)行作業(yè)，以保證同步觀測同一衛(wèi)星組。當(dāng)情況有變化需修改調(diào)度計劃時，應(yīng)經(jīng)作業(yè)隊(duì)負(fù)責(zé)人同意，觀測組不得擅自更改計劃。（2）接收機(jī)電源電纜和天線應(yīng)連接無誤，接收機(jī)預(yù)置狀態(tài)應(yīng)正確，然后方可啟動接收機(jī)進(jìn)行觀測。（3）各觀測時段的前后各量取天線高一次，兩次量高之差不大于3mm。取平均值作為最后天線高，記錄在手簿。若互差超限，應(yīng)查明原因，提出處理意見記入手簿備注欄中。天線高是指觀測時天線平均相位中心至測站

9、中心標(biāo)志面的高度，分為上、下兩段：上段是指相位中心至天線底面的高度，這是常數(shù)hc，由廠家給出；下段是從天線底面至測站中心標(biāo)志面的高度，由觀測員在現(xiàn)場采用傾斜測量方法直接量取。具體方法是：從三腳架三個空檔（互成120°）測量天線底盤下表面至測站中心標(biāo)志面的距離，互差應(yīng)小于3mm，取平均值為L，天線底盤半徑為R，再利用廠家提供的hc，按天線高 求出。目前大部分儀器都可以直接量取儀器的斜高，再通過軟件進(jìn)行換算。（4）接收機(jī)開始記錄數(shù)據(jù)后，作業(yè)人員可根據(jù)儀器液晶屏或指示燈了解儀器的工作狀態(tài)，查看測站信息、接收衛(wèi)星數(shù)數(shù)量、衛(wèi)星號、電源狀況、數(shù)據(jù)采集情況等。（5）儀器工作正常后，作業(yè)員及時逐項(xiàng)填

10、寫測量手簿中各項(xiàng)內(nèi)容。（6）一個時段觀測過程中不得進(jìn)行以下操作：關(guān)閉接收機(jī)以重新啟動；進(jìn)行自測試（發(fā)現(xiàn)故障除外）；改變衛(wèi)星截止高度角；改變數(shù)據(jù)采樣間隔；改變天線位置；按動關(guān)閉文件和刪除文件等功能。（7）觀測員在作業(yè)期間不得擅自離開測站，并防止儀器受震動和被移動，防止人和其它物體靠近天線，遮擋衛(wèi)星信號。（8）接收機(jī)在觀測過程中不應(yīng)在接收機(jī)近旁使用對講機(jī)和手機(jī)等通訊設(shè)備；雷雨過境時應(yīng)關(guān)機(jī)停測，并卸下天線以防雷擊。（9）觀測中應(yīng)保證接收機(jī)工作正常，數(shù)據(jù)記錄正確，每日觀測結(jié)束后，應(yīng)及時將數(shù)據(jù)下載到計算機(jī)硬、軟盤上，確保觀測數(shù)據(jù)不丟失。5、外業(yè)觀測記錄（1）錄項(xiàng)目應(yīng)包括下列內(nèi)容： 測站名、測站號； 觀測

11、月、日、天氣狀況、時段號； 觀測時間應(yīng)包括開始與結(jié)束記錄時間，宜采用協(xié)調(diào)世界時UTC，填寫至?xí)r、分； 接收機(jī)設(shè)備應(yīng)包括接收機(jī)類型及號碼，天線號碼； 近似位置應(yīng)包括測站的近似經(jīng)、緯度和近似高程，經(jīng)、緯度應(yīng)取至1，高程應(yīng)取至0.1m； 天線高應(yīng)包括測前、測后量得的高度及其平均值，均取至0.001m； 觀測狀況應(yīng)包括電池電壓、接收衛(wèi)星號及其信噪比（SNR）、故障情況等。（2）記錄應(yīng)符合下列要求： 原始觀測值和記事項(xiàng)目應(yīng)按規(guī)格現(xiàn)場記錄，字跡要清楚、整齊、美觀，不得涂改、轉(zhuǎn)抄； 外業(yè)觀測記錄各時段結(jié)束后，應(yīng)及時將每天外業(yè)觀測記錄結(jié)果下載至入計算機(jī)并保存至U盤。 接收機(jī)內(nèi)存數(shù)據(jù)文件在下載到存貯介質(zhì)上時，不

12、得進(jìn)行任何剔除與刪改，不得調(diào)用任何對數(shù)據(jù)實(shí)施重新加工組合的操作指令。六、數(shù)據(jù)處理方案1、基線解算及其質(zhì)量檢驗(yàn)（1）基線解算以雙差固定解作為最終結(jié)果，雙差固定解的可靠性由以下兩項(xiàng)指標(biāo)來判別，即固定解的單位權(quán)中誤差（Rms）和整周模糊度檢驗(yàn)倍率（Ratio），其檢驗(yàn)值見表4。根據(jù)表4判別時，Rms必須首先符合要求，而Ratio值越大表示固定值越可靠。表4靜態(tài)GPS基線固定解可靠性判別表基線長度（km）551010Rms(m)0.0100.0120.015Ratio3.02.12.0（2）同步多邊形閉合差檢驗(yàn)對于采用同一種數(shù)學(xué)模型的基線解，其同步時段中任一三邊同步環(huán)的坐標(biāo)分量相對閉合差和全長相對閉合

13、差不宜超過表5的規(guī)定。對于采用不同數(shù)學(xué)模型的基線解，其同步時段中任一三邊同步環(huán)的坐標(biāo)分量閉合差和全長相對閉合差按獨(dú)立環(huán)閉合差要求檢核。同步時段中的多邊形同步環(huán)，可不重復(fù)檢核。表5 同步環(huán)坐標(biāo)分量及環(huán)線全長相對閉合差的規(guī)定（1×10-6）等級限差類型E 級坐標(biāo)分量相對閉合差9.0環(huán)線全長相對閉合差15.0（3）重復(fù)基線邊檢驗(yàn)重復(fù)基線的長度較差不宜超過下式的規(guī)定：式中：為E級GPS控制網(wǎng)規(guī)定的精度（按實(shí)際平均邊長計算）· =· -基線長度中誤差（mm）A 固定誤差(mm)B 比例誤差系數(shù)(mm/km)d-平均邊長(km)（4）獨(dú)立環(huán)閉合差檢驗(yàn)無論采用單基線模式或多基線

14、模式解算基線，都應(yīng)在整個GPS網(wǎng)中選取的獨(dú)立基線構(gòu)成獨(dú)立環(huán)，各獨(dú)立環(huán)的坐標(biāo)分量閉合差和全長閉合差應(yīng)符合下式的規(guī)定：式中: :為閉合環(huán)邊數(shù)；:為E級GPS控制網(wǎng)規(guī)定的精度（按實(shí)際平均邊長計算）=2、補(bǔ)測與重測（1）無論何種原因造成一個控制點(diǎn)不能與兩條合格的獨(dú)立基線相連接，則在該點(diǎn)上應(yīng)補(bǔ)測或重測不得少于一條獨(dú)立基線。（2）可以舍棄在重復(fù)基線較差、同步環(huán)閉合差、獨(dú)立環(huán)閉合差中超限的基線，但應(yīng)保證舍棄基線后的獨(dú)立環(huán)所含基線數(shù)不超過表2的規(guī)定，否則應(yīng)重測該基線或者有關(guān)的同步圖形。（3）由于點(diǎn)位不符合GPS測量要求而造成一個測站多次重測仍不能滿足各項(xiàng)技術(shù)規(guī)定時，可按技術(shù)設(shè)計要求另增選新點(diǎn)進(jìn)行重測。3、GP

15、S網(wǎng)平差（1）起算數(shù)據(jù)與坐標(biāo)系統(tǒng)首先要了解測區(qū)中央子午線經(jīng)度，起算數(shù)據(jù)的帶號，采用的坐標(biāo)系等。如華農(nóng)大校區(qū)的起算數(shù)據(jù)為3度帶的1980西安坐標(biāo)系，中央子午線經(jīng)度為114°，故采用1980年西安坐標(biāo)系，取中央子午線經(jīng)度L0114°的3°帶高斯投影。即有：參考橢球?yàn)镮AU76橢球，長半徑a=6378140m，扁率=1/298.257；中央子午線經(jīng)度L0114°0000。高程系統(tǒng)采用1985國家高程基準(zhǔn)。 （2）三維無約束平差當(dāng)GPS基線各項(xiàng)質(zhì)量檢驗(yàn)符合要求時，應(yīng)以所有獨(dú)立基線組成閉合圖形，以三維基線向量及其協(xié)方差陣作為觀測信息，以一個點(diǎn)的WGS84系三維坐標(biāo)

16、作為起算依據(jù)，進(jìn)行GPS網(wǎng)的三維無約束平差。以提供各GPS控制點(diǎn)在WGS84坐標(biāo)系下的三維坐標(biāo)，各基線向量三個坐標(biāo)差觀測值的改正數(shù)，基線邊長以及點(diǎn)位和邊長的精度信息，并生成GPS高程擬合的數(shù)據(jù)文件。在三維無約束平差中，基線向量的改正數(shù)（Vx、Vy、Vz）絕對值應(yīng)滿足下式要求：Vx3Vy3Vz3式中：為E級GPS控制網(wǎng)規(guī)定的基線的精度。當(dāng)超限時，可認(rèn)為該基線或其附近存在粗差基線，應(yīng)采用軟件提供的方法或人工方法剔除粗差基線，直至符合上式要求。（3）二維約束平差在無約束平差確定的有效觀測量基礎(chǔ)上，以起算數(shù)據(jù)中提供的已知點(diǎn)作為強(qiáng)制約束的固定值，進(jìn)行二維約束平差。平差結(jié)果就輸出各GPS控制點(diǎn)在前述的坐標(biāo)

17、系統(tǒng)中的二維平面坐標(biāo)，基線向量改正數(shù)，基線邊長、方位以及坐標(biāo)、基線邊長、方位的精度信息，轉(zhuǎn)換參數(shù)及其精度信息。約束平差中，應(yīng)將已知坐標(biāo)點(diǎn)組合成不同的約束條件，以發(fā)現(xiàn)作為約束的已知坐標(biāo)與GPS網(wǎng)不兼容（即約束平差結(jié)果嚴(yán)重扭曲GPS無約束平差結(jié)果的精度）。4、水準(zhǔn)聯(lián)測為滿足GPS控制網(wǎng)高程擬合的需要， GPS-E級控制點(diǎn)應(yīng)聯(lián)測一定比例的四等水準(zhǔn)。聯(lián)測水準(zhǔn)的GPS點(diǎn)均勻分布在測區(qū)，水準(zhǔn)路線連接成水準(zhǔn)網(wǎng)。5、GPS點(diǎn)高程擬合計算要精確計算各GPS點(diǎn)的正常高，目前主要有GPS水準(zhǔn)高程、GPS重力高程和GPS三角高程等方法。其中GPS水準(zhǔn)高程是目前GPS作業(yè)中是常用的方法。用于GPS高程擬合計算的方法主要

18、是曲面擬合法（包括平面擬合法、多項(xiàng)式曲面擬合法、多面函數(shù)擬合法、曲面樣條擬合法、非參數(shù)回歸曲面擬合法和移動曲面法）。七、提交成果附錄一 GPS點(diǎn)點(diǎn)之記日期： 年 月 日 記錄者： 繪圖者： 校對者： 點(diǎn)名及等級點(diǎn) 名土 質(zhì)點(diǎn) 號等 級標(biāo)石說明通視點(diǎn)列表舊點(diǎn)名概略位置（L，B）緯 度經(jīng) 度所在地交通路線選 點(diǎn) 情 況點(diǎn) 位 略 圖單 位選點(diǎn)員日期聯(lián)測水準(zhǔn)情況聯(lián)測水準(zhǔn)等級點(diǎn)位說明附錄C GPS測量作業(yè)調(diào)度表GPS測量作業(yè)調(diào)度表 測量日期 時段編號觀測時間觀測者觀測者觀測者機(jī)號機(jī)號機(jī)號點(diǎn)名備注點(diǎn)名備注點(diǎn)名備注點(diǎn)號點(diǎn)號點(diǎn)號附錄B：GPS外業(yè)觀測手簿GPS外業(yè)觀測記錄手簿 作業(yè)小組： 07測繪1組 華南農(nóng)業(yè)大學(xué)校園 GPS外業(yè)觀測手簿 日 期 10 年 06 月 08 日 觀測者姓名 天氣狀況 晴 測 站 名 HN01 測站號 HN01 時段號 1 測站近