第八章 GPS測量的設(shè)計與實施講義(共11頁)

1、8.1 GPS測量的技術(shù)(jsh)設(shè)計GPS實際工作(gngzu)中可劃分為方案設(shè)計、外業(yè)實施及內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理三個階段。GPS定位(dngwi)基本性工作：它是根據(jù)國家有關(guān)規(guī)范（規(guī)程）及GPS網(wǎng)用途、用戶的要求對測量工作的網(wǎng)形、精度及基準等的具體設(shè)計。8.1.1 GPS網(wǎng)技術(shù)設(shè)計的依據(jù)1.主要依據(jù)：GPS測量規(guī)范（規(guī)程）和測量任務(wù)書以及各部委根據(jù)本部門GPS工作實際情況制定的其他GPS測量規(guī)程和細則。2測量任務(wù)書測量任務(wù)書或測量合同是測量施工單位上級主管部門或合同甲方下達的技術(shù)要求文件。這種文件是指令性的，規(guī)定了測量任務(wù)的范圍、目的、精度和密度要求，提交成果資料的項目和時間，完成任務(wù)的經(jīng)濟指標等

2、。GPS方案設(shè)計時，一般首先依據(jù)測量任務(wù)書提出的GPS網(wǎng)的精度、密度和經(jīng)濟指標，在結(jié)合規(guī)范（規(guī)程）規(guī)定并現(xiàn)場踏勘具體確定各點間的連接方法，各點設(shè)站觀測的次數(shù)、時段長短等布網(wǎng)觀測方案。8.1.2 GPS網(wǎng)的精度、密度設(shè)計1.GPS測量精度標準及分類用途分級、精度分級。用于全球性地球動力學、地殼形變及國家基本大地測量的GPS網(wǎng)可參照規(guī)范中AA、A、B級的精度分級(fn j)；用于城市或工程的GPS控制網(wǎng)可根據(jù)相鄰點的平均距離和精度參照規(guī)程中的二、三、四等和一、二級。GPS弦長精度(jn d)表示 實際工作依據(jù)單位(dnwi)實際情況（人力、物力、財力）布設(shè)，分級布設(shè)也可以越級布設(shè)或布設(shè)同級全面網(wǎng)。

3、2.GPS點的密度標準規(guī)范表8-3規(guī)程一般工程測量布設(shè)點的密度主要滿足測圖加密和工程測量的需要，平均邊長往往在幾公里以內(nèi)。8.1.3 GPS網(wǎng)的基準設(shè)計GPS網(wǎng)的基準包括位置基準、方位基準和尺度基準。方位基準一般以給定的起算方位角值確定，也可以由GPS基線向量的方位作為方位基準。尺度基準一般由地面的電磁波測距邊確定，也可以由兩個以上的起算點間的距離確定，同時也可以由GPS基線向量的距離確定。GPS網(wǎng)的位置基準，一般都是由給定的起算點坐標確定。因此，GPS網(wǎng)的基準設(shè)計，實質(zhì)上指確定網(wǎng)的位置基準問題?；鶞试O(shè)計應(yīng)成分考慮到以下幾個問題：（1）聯(lián)測國家控制點（2）長邊圖形（3）GPS高程聯(lián)測（4）新建

4、的GPS網(wǎng)的坐標系應(yīng)盡量與測區(qū)過去(guq)采用的坐標系統(tǒng)一致，如果采用的是地方獨立和工程坐標系考慮以下參數(shù)：8.1.4 GPS網(wǎng)構(gòu)成的幾個基本概念及網(wǎng)特征(tzhng)條件1.GPS網(wǎng)圖形(txng)構(gòu)成的幾個基本概念觀測時段同步觀測同步觀測環(huán)獨立觀測環(huán)異步觀測環(huán)獨立基線非獨立基線2.GPS網(wǎng)特征條件的計算觀測時段數(shù)計算公式： （8-2）C為觀測時段數(shù)；n為網(wǎng)點數(shù)；m為每點設(shè)站次數(shù)；N為接收機數(shù)。故在GPS網(wǎng)中：總基線數(shù)： （8-3）獨立基線數(shù)： (8-4)多余基線數(shù)： （8-5）3.GPS網(wǎng)同步圖形構(gòu)成及獨立邊的選擇獨立邊可以有不同的選擇當同步觀測(gunc)GPS接收機數(shù)N=3時，同步三

5、角形閉合環(huán)的最少個數(shù)為： （8-8）表8-4給出對應(yīng)(duyng)關(guān)系理論上同步(tngb)觀測環(huán)中各GPS邊的坐標差之和為0.但是由于各臺GPS接收機并不是嚴格同步，同步閉合環(huán)的閉合差不等于零。規(guī)范有一定要求。由于同步圖形是在相同的時間觀測相同的衛(wèi)星所獲得的基線構(gòu)成的，基線之間是相關(guān)的觀測量，因此，同步圖形閉合差不能作為衡量精度的指標，也不可能發(fā)現(xiàn)粗差，但它可以反映野外觀測質(zhì)量和條件的好壞。為了確保GPS觀測成果可靠性，有效發(fā)現(xiàn)粗差，必須使GPS網(wǎng)中的獨立邊構(gòu)成一定的幾何圖形，這種幾何圖形，可以由數(shù)條GPS獨立邊構(gòu)成的非同步多邊形（亦稱非同步閉合環(huán)），如三邊形、四邊形、五邊形等。當GPS網(wǎng)中

6、有若干起算點時，可由兩個起算點之間的數(shù)條GPS獨立邊構(gòu)成附合路線?？绍浖詣舆x取，也可人工調(diào)整。8.1.5 GPS網(wǎng)圖形設(shè)計GPS網(wǎng)的圖形布設(shè)通常有點連式、邊連式、網(wǎng)連式及邊點混合連接四種。GPS圖形設(shè)計的取決條件？點連式：點連式是指相鄰同步圖形之間僅有一個(y )公共點的連接。特點：所構(gòu)成的圖形幾何強度很弱，沒有或極少有非同步圖形閉合(b h)條件，一般不單獨使用。邊連式：是指同步(tngb)圖形之間有一條公共基線連接。特點：網(wǎng)的幾何強度較高有較多的復測邊和非同步圖形 閉合條件。在相同的儀器臺數(shù)條件下，觀測時段數(shù)將比點連式大大增加。結(jié)合圖8-4 說明多少定位點，多少個觀測時段，多少條重復邊，

7、多少個異步環(huán)，最少同步觀測圖形，總基線數(shù)，多余基線數(shù)，必要基線數(shù)。網(wǎng)連式特點：邊點混合模式：是把點連接式和邊連接有機地結(jié)合起來，組成GPS網(wǎng)，既能保證網(wǎng)的幾何強度，提高網(wǎng)的可靠性指標，又能減少外業(yè)工作量，降低成本，是一種較為理想的布網(wǎng)方法。結(jié)合圖8-5 說明。多少定位點，多少個觀測時段，多少條重復邊，多少個異步環(huán)，最少同步觀測圖形，總基線數(shù)，多余基線數(shù)，必要基線數(shù)。三角(snjio)鎖(或多邊形)連接用點連式或邊連式組成連續(xù)發(fā)展的三角鎖連接圖形.適用于狹長地區(qū)的圖形.如鐵路,公路(gngl)及管線工程勘測.導線(doxin)網(wǎng)連接將同步圖形布設(shè)為直伸狀，形如導線結(jié)構(gòu)式的GPS網(wǎng)，各獨立邊應(yīng)組成

8、封閉狀、形成非同步圖形，用以檢核GPS點的可靠性。適用于精度較低的GPS網(wǎng)布設(shè)。星形布設(shè)星形圖幾何圖形簡單，不構(gòu)成任何閉合圖形，檢查和發(fā)現(xiàn)粗差的能力比點連式更差。實際布網(wǎng)時應(yīng)注意以下幾個原則：常規(guī)加密充分利用舊點非同步觀測邊要求最簡獨立閉合環(huán)或附合線路邊數(shù)的規(guī)定，閉合環(huán)和附合線路邊數(shù)的規(guī)定。8.2 GPS測量的外業(yè)準備及技術(shù)設(shè)計書編寫8.2.1 測區(qū)勘察8.2.2 資料收集8.2.3 設(shè)備、器材籌備及人員組成8.2.4 擬定外業(yè)觀測計劃擬定外業(yè)觀測計劃的主要依據(jù)： GPS網(wǎng)的規(guī)模大小 點位精度要求 GPS衛(wèi)星(wixng)星座幾何圖形強度參加作業(yè)(zuy)的接收機數(shù)量交通、通信(tng xn)

9、及后勤保障（食宿、供電等）觀測計劃的主要內(nèi)容應(yīng)包括：編制GPS衛(wèi)星的可見性預報圖選擇衛(wèi)星的幾何圖形強度選擇最佳的觀測時段觀測區(qū)域的設(shè)計與劃分編排作業(yè)調(diào)度表GPS測量外業(yè)觀測通知單8.2.5 設(shè)計GPS網(wǎng)與地面網(wǎng)的聯(lián)測方案8.2.6 GPS接收機選型及檢驗接收機的選用接收機檢驗：一般檢驗 通電檢驗 實測檢驗（主要內(nèi)容）檢驗方法：標準基線檢驗、已知坐標、邊長檢驗；零基線檢驗；相位中心偏移量檢驗等。用零基線檢驗接收機內(nèi)部噪聲 原理、具體方法天線相位中心的檢驗GPS接收機不同測程精度指標的測試儀器的高低溫實驗野外(ywi)測試光學(gungxu)對中器檢驗8.2.7 技術(shù)(jsh)設(shè)計書編寫 1.任務(wù)

10、來源及工作量 2.測區(qū)概況 3布網(wǎng)方案 4.選點與埋標 5.觀測 6.數(shù)據(jù)處理 7.完成任務(wù)的措施8.2.8 GPS衛(wèi)星可見性預報示例概略經(jīng)度緯度和觀測時間，便可進行可見衛(wèi)星的預報。PDOP值和衛(wèi)星分布。8.3 GPS測量的外業(yè)實施測區(qū)地理情況和原有測量資料的框架及正確性。易安置，開闊，高處15以上五障礙物，防御遮擋和吸收原理大功率無線電發(fā)射源，遠離高壓輸電線和微波無線電信號，小于200,50點位附近不易有大面積水域點位交通便利地面基礎(chǔ)穩(wěn)定，易于保護實地踏勘選點，舊點檢查網(wǎng)形有利于同步觀測邊、點聯(lián)結(jié)許水準聯(lián)測時，選點人實地踏勘水準路線，提出建議。8.3.2 標志埋設(shè)標識有標志(biozh)中心

11、，基巖上可直接嵌入金屬標志。GPS點之記，取名(q mn)8.3.3 觀測(gunc)工作觀測工作具體技術(shù)指標表8-10a和表8-10b （詳細解釋）天線安置整平對中偏心觀測天線的定向標志正北三方向固定，防雷擊，接地天線量測要求氣象觀測檢測儀器連接，無誤通電開機觀測觀測過程中注意事項：觀測記錄觀測記錄GPS接收機記錄主要內(nèi)容：載波相位觀測值及相應(yīng)的觀測歷元同一歷元的測距碼偽距觀測值GPS衛(wèi)星星歷及衛(wèi)星鐘差參數(shù)實時絕對定位結(jié)果測站控制信息及接收機工作狀態(tài)信息測量手薄8.4 GPS測量的作業(yè)模式8.4.1 經(jīng)典靜態(tài)定位模式8.4.6實時動態(tài)測量(cling)的作業(yè)模式應(yīng)用實時動態(tài)（RTK）測量的基本(jbn)思想：RTK作業(yè)模式(msh)與應(yīng)用快速靜態(tài)測量準動態(tài)測量動態(tài)測量8.5 數(shù)據(jù)預處理及觀測成果的質(zhì)量檢核數(shù)據(jù)處理軟件的選擇基線解算主要內(nèi)容：數(shù)據(jù)傳輸數(shù)據(jù)分流統(tǒng)一數(shù)據(jù)文件格式衛(wèi)星軌道標準化探測周跳、修復載波相位值觀測值改正基線解算過程中應(yīng)注意的幾個問題：基線解算一般采用雙差相位觀測值，對于邊長超過30km的基線，解算時采用三差相位觀測值廣播星歷和精密星歷基線解算中起算點坐標，選擇優(yōu)先順序單基線解算，多基線解算0.8km以內(nèi)，雙差固定解，30km以內(nèi)基線雙差固定解和雙差浮點解中最優(yōu)結(jié)果。30km以上的，采用三差解算對于同步觀測時間短于30min的快速定位基線，必須采用合格