工程測(cè)繪說(shuō)明書-gps控制網(wǎng)設(shè)計(jì)

山東科技大學(xué)測(cè)繪10-1班第六節(jié)用衛(wèi)星定位技術(shù)建立工程控制網(wǎng)

衛(wèi)星定位技術(shù)的優(yōu)勢(shì)有哪些？衛(wèi)星定位技術(shù)與常規(guī)控制及測(cè)量技術(shù)相比，有許多優(yōu)點(diǎn)，如不要求控制點(diǎn)間通視網(wǎng)的幾何形狀幾點(diǎn)之間的距離長(zhǎng)短可以不受限制外業(yè)時(shí)間基本上不受天氣條件的約束內(nèi)外業(yè)和結(jié)合、自動(dòng)化程度高，等等。衛(wèi)星定位技術(shù)用于測(cè)圖控制網(wǎng)、工程控制網(wǎng)和變形監(jiān)測(cè)控制網(wǎng)的另一優(yōu)點(diǎn)是可以同時(shí)得到控制點(diǎn)的三維坐標(biāo)，也會(huì)就是說(shuō)，能夠同時(shí)獲得控制點(diǎn)的平面坐標(biāo)和高程。一GPS網(wǎng)的基準(zhǔn)設(shè)計(jì)

GPS網(wǎng)的基準(zhǔn)設(shè)計(jì)就是設(shè)計(jì)GPS往事應(yīng)當(dāng)明確GPS定位測(cè)量最終提供的點(diǎn)位坐標(biāo)屬于什么坐標(biāo)系統(tǒng)和高程系統(tǒng)。GPS的衛(wèi)星坐標(biāo)是WGS-84坐標(biāo)系統(tǒng)的坐標(biāo)，GPS定位測(cè)量所得到的坐標(biāo)也就屬于WGS-84坐標(biāo)，而城市河工程測(cè)量一般需要國(guó)家或地方坐標(biāo)系坐標(biāo)，因此需要將GPS所測(cè)的坐標(biāo)進(jìn)行轉(zhuǎn)換。布測(cè)GPS網(wǎng)時(shí)，需聯(lián)測(cè)一定數(shù)量的國(guó)家或地方坐標(biāo)的已知控制點(diǎn)，以便將GPS點(diǎn)的WGS-84坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為國(guó)家或地方坐標(biāo)。GPS定位測(cè)量所取得的高程屬于WGS-84大地高程，GPS網(wǎng)布設(shè)時(shí)，如果聯(lián)測(cè)一定數(shù)量的水準(zhǔn)高程點(diǎn)，則可將GPS大地高程轉(zhuǎn)換為水準(zhǔn)高程。

所以，設(shè)計(jì)GPS網(wǎng)時(shí)，聯(lián)測(cè)一定數(shù)量的具有國(guó)家或地方坐標(biāo)系坐標(biāo)的控制點(diǎn)和具有水準(zhǔn)高程的控制點(diǎn)，以便將觀測(cè)的GPS點(diǎn)的WGS-84坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為國(guó)家或地方坐標(biāo)，將GPS大地高程轉(zhuǎn)換為水準(zhǔn)高程，這便是GPS網(wǎng)基準(zhǔn)設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容。

GPS基準(zhǔn)設(shè)計(jì)中，首先要考慮的應(yīng)當(dāng)是聯(lián)測(cè)測(cè)區(qū)內(nèi)附近高等級(jí)的具有WGS-84坐標(biāo)的控制點(diǎn)，通過(guò)GPS觀測(cè)數(shù)據(jù)處理，GPS點(diǎn)能夠獲得高精度的WGS-84坐標(biāo)。然后，根據(jù)測(cè)圖或工程需要，聯(lián)測(cè)一定數(shù)量高等級(jí)的國(guó)家或地方坐標(biāo)系的控制點(diǎn)（一般3個(gè)以上），聯(lián)測(cè)一定數(shù)量的水準(zhǔn)高程點(diǎn)（一般5個(gè)以上）。聯(lián)測(cè)的點(diǎn)又叫公共點(diǎn)，設(shè)計(jì)時(shí)要求公共點(diǎn)點(diǎn)位分布均勻。二、GPS網(wǎng)形設(shè)計(jì)

1.同步觀測(cè)環(huán)與GPS網(wǎng)形結(jié)構(gòu)GPS定位技術(shù)應(yīng)用于工程控制測(cè)量主要是按照靜態(tài)相對(duì)定位的模式進(jìn)行。所謂相對(duì)定位，就是用兩臺(tái)以上的GPS接收機(jī)，分別安置在地面不同的控制點(diǎn)上，同時(shí)對(duì)相同的GPS衛(wèi)星（4顆以上）進(jìn)行同步觀測(cè)，根據(jù)對(duì)衛(wèi)星的觀測(cè)數(shù)據(jù)，，解算出兩點(diǎn)之間的三維坐標(biāo)差（又叫基線向量），已知其中一點(diǎn)的三維坐標(biāo)，便可求得另一點(diǎn)的三維坐標(biāo)。如果同時(shí)用三臺(tái)GPS接收機(jī)進(jìn)行相對(duì)定位，可以同時(shí)結(jié)算三條基線向量，三條基線向量構(gòu)成同步觀測(cè)環(huán)。如果同時(shí)用四臺(tái)GPS接收機(jī)進(jìn)行相對(duì)定位，可以同時(shí)結(jié)算六條基線向量。如圖3-25所示，用N臺(tái)接收機(jī)進(jìn)行相對(duì)定位，可以同時(shí)結(jié)算出N(N-1)/2條基線向量，構(gòu)成多個(gè)同步三角形觀測(cè)環(huán)。GPS網(wǎng)形實(shí)際實(shí)質(zhì)上就是將不同時(shí)間段GPS同步觀測(cè)圖形連成一定的網(wǎng)形。同步觀測(cè)圖形之間連接的方式有點(diǎn)連接、邊連接和邊點(diǎn)混合連接幾種方式。圖3-26為用三臺(tái)GPS接收機(jī)進(jìn)行多個(gè)時(shí)段觀測(cè)的GPS網(wǎng)形結(jié)構(gòu)。圖3-26（a）為三個(gè)同步時(shí)間段之間的，連接網(wǎng)形；圖3-26（b）為五個(gè)同步時(shí)間段之間的邊連接網(wǎng)形，有四條重復(fù)觀測(cè)邊；圖3-26（c）為四個(gè)同步時(shí)間段之間的邊點(diǎn)混合連接網(wǎng)形，有兩條重復(fù)觀測(cè)邊。顯然，同樣的GPS點(diǎn)數(shù)，（a）的工作量最小，（b）網(wǎng)的工作量最多，（C）網(wǎng)適中，但是（b）網(wǎng)的精度最高。對(duì)于GPS導(dǎo)線網(wǎng)形，可以認(rèn)為是用兩臺(tái)GPS接收機(jī)按靜態(tài)相對(duì)定位的方法分別在不同時(shí)間段測(cè)量相鄰兩點(diǎn)基線邊，從已知點(diǎn)開始用解算的坐標(biāo)差求取個(gè)GPS點(diǎn)的坐標(biāo)值GPS網(wǎng)的構(gòu)成是相鄰觀測(cè)基線的點(diǎn)連接。

2.獨(dú)立基線與必要觀測(cè)基線前已述及，用N臺(tái)接收機(jī)進(jìn)行相對(duì)相對(duì)定位，每個(gè)時(shí)間段可以同時(shí)結(jié)算出N(N-1)/2條觀測(cè)基線，其中，有N-1條是獨(dú)立基線。因?yàn)槠渲腥我庖粭l基線可以用其余N-1條基線計(jì)算出來(lái)。例如圖3-25中（a）（b）(c)同步觀測(cè)環(huán)獨(dú)立基線個(gè)數(shù)分別為1、2、3。圖3-26中，（a）(b)（c）網(wǎng)的獨(dú)立基線個(gè)數(shù)分別為6、10、8。GPS網(wǎng)中，設(shè)網(wǎng)點(diǎn)數(shù)為n其中有一個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)已知，要求其余N-1個(gè)未知點(diǎn)的坐標(biāo)必須要測(cè)定N-1條基線向量。也可以說(shuō)必要觀測(cè)基線數(shù)為N-1條。圖3-26中，（a）（b）(c)網(wǎng)，假如已知點(diǎn)都是一個(gè)未知點(diǎn)個(gè)都是6個(gè)則必要觀測(cè)基線數(shù)都是6條。顯然，多余觀測(cè)基線個(gè)數(shù)分別為0、4、2條?！豆こ虦y(cè)量規(guī)范》規(guī)定，獨(dú)立觀測(cè)基線總數(shù)不以少于必要觀測(cè)基數(shù)的1.5倍。照此規(guī)定圖3-26中（a）(b)（c）網(wǎng)中獨(dú)立基線條數(shù)分別為1.0、1.7、1.3倍。如果每個(gè)網(wǎng)中都有2個(gè)已知坐標(biāo)點(diǎn)，則必要觀測(cè)基線條數(shù)分別為5條，多余觀測(cè)技基數(shù)分別為5條，多余觀測(cè)基數(shù)分別為1、5、3條，獨(dú)立基線條數(shù)分別為必要觀測(cè)基數(shù)是1.2、2.0、1.6倍。3.異步觀測(cè)環(huán)在構(gòu)成閉合多邊形環(huán)路的所有基線向量中，只要有非同步觀測(cè)基線向量，則該多邊形閉合環(huán)路叫做異步觀測(cè)環(huán)，簡(jiǎn)稱異步環(huán)。不同時(shí)間段觀測(cè)的獨(dú)立基線組成的閉合環(huán)都是異步環(huán)?！豆こ虦y(cè)量規(guī)范》規(guī)定，GPS控制網(wǎng)應(yīng)由獨(dú)立觀測(cè)邊構(gòu)成一個(gè)或若干個(gè)閉合環(huán)或附合路線，各等級(jí)控制網(wǎng)中構(gòu)成閉合環(huán)或符合路線的邊數(shù)不宜多于6條。綜上所述，GPS網(wǎng)形設(shè)計(jì)在某種意義上又叫觀測(cè)時(shí)段設(shè)計(jì)。GPS網(wǎng)形設(shè)計(jì)是采用點(diǎn)連接或邊連接或邊點(diǎn)混合連接的方式將各時(shí)間段觀測(cè)的基線連接成一定的網(wǎng)形。采用邊連接的GPS網(wǎng)有較多是重復(fù)觀測(cè)基線，網(wǎng)的精度比采用點(diǎn)連接的GPS網(wǎng)精度高。高精度的工程控制網(wǎng)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)采用邊連接的網(wǎng)形結(jié)構(gòu)，一般測(cè)圖控制網(wǎng)采用邊點(diǎn)混合連接既可保證精度要求。三、GPS網(wǎng)精度計(jì)算對(duì)于GPS網(wǎng)，網(wǎng)設(shè)計(jì)完成后要對(duì)精度進(jìn)行精度估算。根據(jù)GPS觀測(cè)使用的接收機(jī)臺(tái)數(shù)N，選區(qū)全部或N-1條獨(dú)立基線設(shè)計(jì)GPS網(wǎng)是觀測(cè)圖形，根據(jù)精度要求，確定觀測(cè)方案。詳細(xì)原理見第八章中有關(guān)內(nèi)容。四、GPS網(wǎng)觀測(cè)綱要設(shè)計(jì)

選點(diǎn)要求：

GPS網(wǎng)形設(shè)計(jì)完成后，要到實(shí)地選定并埋設(shè)標(biāo)石。點(diǎn)位選定要求周圍高度角15°以上不應(yīng)有障礙物，點(diǎn)位附近不應(yīng)有強(qiáng)的電磁波輻射源。根據(jù)設(shè)計(jì)的GPS網(wǎng)形和精度等級(jí)，確定觀測(cè)時(shí)間段的長(zhǎng)度，制定觀測(cè)實(shí)施計(jì)劃。觀測(cè)日期擬定后，用GPS接收機(jī)數(shù)據(jù)處理軟件依據(jù)測(cè)區(qū)概略經(jīng)緯度河高程作出衛(wèi)星預(yù)報(bào)（衛(wèi)星對(duì)觀測(cè)站的幾何圖形強(qiáng)度因子PDOP值應(yīng)小于6），最終確定觀測(cè)時(shí)間段。

GPS網(wǎng)設(shè)計(jì)的最后部分應(yīng)提出何種軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理機(jī)最終提供的成果。由于對(duì)空中衛(wèi)星觀測(cè)條件的限制，GPS定位測(cè)量不能完全取代工程控制測(cè)量。GPS定位測(cè)量與導(dǎo)線測(cè)量和水準(zhǔn)測(cè)量相結(jié)合，是工程測(cè)量的主要方法。用GPS—RTK技術(shù)測(cè)定測(cè)圖用的圖根控制點(diǎn)，目前也是較為廣泛應(yīng)用的一種方法。需要注意的是，測(cè)量時(shí)要求衛(wèi)星條件要好（至少5顆衛(wèi)星以上），流動(dòng)站點(diǎn)距離基準(zhǔn)點(diǎn)不能太遠(yuǎn)，而且要有2~3個(gè)以上的已知控制點(diǎn)作為檢核。GPS網(wǎng)與導(dǎo)線網(wǎng)相配合的方式布設(shè)控制網(wǎng)A△△C1○2○。。。。。7○8○。。。。。13○○143○4○。。