2009-02-第5章-GPS測量技術(shù)設(shè)計

GPS測量與數(shù)據(jù)處理1目錄第0章.緒論第5章.GPS測量的技術(shù)設(shè)計第6章.數(shù)據(jù)采集第7章.時間標示法第8章.地球坐標參照系第9章.GPS測量應用中常用的數(shù)據(jù)格式第10章.GPS測量數(shù)據(jù)辦理原理第11章.GPS高程測量2第5章GPS測量的技術(shù)設(shè)計3第一節(jié)GPS測量中的幾個基本看法41.0內(nèi)容綱要5內(nèi)容綱要觀察時段和時段長度同步觀察、基線向量和GPS基線向量網(wǎng)同步觀察基線閉合環(huán)和環(huán)的閉合差同步觀察環(huán)（同步環(huán)）和同步環(huán)檢驗獨立基線向量獨立觀察環(huán)（異步環(huán)）和獨立觀察環(huán)檢驗6基本看法7觀察時段和時段長度觀察時段從測站上開始接收衛(wèi)星信號起至停止接收衛(wèi)星信號間的連續(xù)工作的時間段是GPS測量的基本單位時段長度觀察時段所連續(xù)的時間8同步觀察同步觀察兩臺或兩臺以上的GPS接收機對同一組衛(wèi)星信號進行的觀察9定義GPS基線向量是經(jīng)過在若干點長進行GPS同步觀察所確定出的點間的相對地點關(guān)系（與計算時所采用的衛(wèi)星軌道數(shù)據(jù)同屬一個系統(tǒng)）。表達方式地心坐標的坐標差(X,Y,Z)大地坐標的坐標差(B,L,H)站心直角坐標(N,E,U)站心極坐標(S,A,EL)問題GPS基線向量缺乏絕對地點基準GPS基線向量基線向量10GPS網(wǎng)GPS網(wǎng)定義采用GPS技術(shù)布設(shè)的測量控制網(wǎng)，由點和GPS基線向量所形成。布設(shè)GPS網(wǎng)的最后目的以必定的質(zhì)量水平，確定網(wǎng)中點在某一坐標參照系下的坐標GPS網(wǎng)的觀察值GPS基線向量GPS基線向量在GPS網(wǎng)中的作用成立點間的相互關(guān)系GPS網(wǎng)11同步觀察基線定義利用同一時段的多個同步觀察站所采集的觀察數(shù)據(jù)所計算出的若干基線向量一個時段中，同步觀察基線的數(shù)目若在某時段共有n臺接收機進行了同步觀察，則共可獲取n(n-1)/2條同步觀察基線n=3n=2n=4n=512閉合環(huán)和環(huán)的閉合差閉合環(huán)由多條基線向量首尾相連所構(gòu)成的圖形n=5由5條基線向量所構(gòu)成的閉合環(huán)13閉合環(huán)和環(huán)的閉合差環(huán)的閉合差閉合差：構(gòu)成閉合環(huán)的基線向量按同一方向（順時針或逆時針）的矢量和重量閉合差：構(gòu)成閉合環(huán)的基線向量按同一方向（順時針或逆時針）矢量的各個重量的和全長閉合差：重量閉合差的平方和開方分量閉合差環(huán)的閉合差全長閉合差14同步觀察環(huán)（同步環(huán)）和同步環(huán)檢驗同步觀察環(huán)（同步環(huán)）三臺或三臺以上的GPS接收機進行同步觀察所獲取的基線向量（完好由同一觀察時段的基線向量）所構(gòu)成的閉合環(huán)第一時段第一時段第一時段第一時段第一時段第二時段同步環(huán)與非同步環(huán)15同步觀察環(huán)（同步環(huán)）和同步環(huán)檢驗同步環(huán)檢驗定義：檢驗同步環(huán)的閉合差大小特征理論上：采用嚴實算法所獲取的同步環(huán)，不論觀察值中能否含有偏差，其環(huán)閉合差必為零。（構(gòu)成同步環(huán)的基線向量之間是線性有關(guān)的）實踐中：假如算法不嚴實（目前大多半的商用軟件均屬于此種狀況），其環(huán)閉合差平時不為零，但平時很小結(jié)論：同步環(huán)閉合差很小，還不可以說明基線解算結(jié)果必定能夠滿足精度要求16獨立基線向量定義線性沒關(guān)的一組基線向量滿足下面條件之一的為獨立基線向量未構(gòu)成閉合環(huán)的一組基線向量（比如：一條基線向量，未構(gòu)成閉合環(huán)的一組同步觀察基線）雖構(gòu)成了閉合環(huán)，但并不是所有基線都來自同一觀察時段提示完好由同步觀察基線所構(gòu)成的閉合環(huán)之間是線性有關(guān)的，是一組非獨立基線向量GPS網(wǎng)應由相互獨立的基線向量構(gòu)成17獨立基線向量同步觀察基線向量的最大線性沒關(guān)組及選用方式18獨立觀察環(huán)（異步環(huán)）和獨立觀察環(huán)檢驗獨立觀察環(huán)（異步環(huán)）定義：由相互函數(shù)獨立（線性沒關(guān)）的基線向量所構(gòu)成的閉合環(huán)。（就是前面的非同步環(huán)）第一時段第一時段第一時段第一時段第一時段第二時段獨立環(huán)與非獨立環(huán)19獨立觀察環(huán)（異步環(huán)）和獨立觀察環(huán)檢驗獨立觀察環(huán)檢驗定義：檢驗獨立觀察環(huán)的閉合差大小特征：與同步環(huán)閉合差不同，即使采用嚴實算法，并且計算過程中未發(fā)生錯誤，獨立觀察環(huán)的閉合差平時也不為零，也不必定是個渺小量結(jié)論：獨立觀察環(huán)閉合差的大小，可作為評定基線解算結(jié)果質(zhì)量的有力指標20問題？21第二節(jié)技術(shù)設(shè)計的依照22內(nèi)容綱要23內(nèi)容綱要測量任務書或測量合同書GPS測量規(guī)范及規(guī)程其余規(guī)范及規(guī)程24測量任務書或測量合同書①測量任務書公布單位：上級事業(yè)性單位主管部門執(zhí)行單位：手下測量單位特點擁有強迫拘束力平時用于下達指令性計劃形式文件25測量任務書或測量合同書①測量合同書甲方：業(yè)主或上級主管部門乙方：測量實行單位特點擁有法律效勞市場經(jīng)濟的產(chǎn)物形式合同26測量任務書或測量合同書②內(nèi)容點位要求分布、密度、數(shù)目、標記及觀察設(shè)備質(zhì)量要求等級、點位偏差、相鄰點間距離偏差進度要求提交成就的時間成就要求坐標參照系、能否需要高程成就、提交資料的內(nèi)容27GPS測量規(guī)范及規(guī)程公布單位國家有關(guān)機構(gòu)或行業(yè)主管部門技術(shù)監(jiān)察局國家測繪局建設(shè)部作用規(guī)定測量成就的質(zhì)量規(guī)范實行的步驟、要求如何達成項目？28GPS測量規(guī)范及規(guī)程①現(xiàn)有規(guī)范、規(guī)程全世界定位系統(tǒng)（GPS）測量規(guī)范，GB/T18314-2001，國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)察局，國家標準，2001全世界定位系統(tǒng)（GPS）測量規(guī)范，CH2001-92，國家測繪局，1992全世界定位系統(tǒng)（GPS）測量型接收機檢定規(guī)程CH8016-1995全世界定位系統(tǒng)城市測量技術(shù)規(guī)程，CJJ73-97，建設(shè)部，行業(yè)標準，1997…29GPS測量規(guī)范及規(guī)程②30GPS測量規(guī)范及規(guī)程③規(guī)范的內(nèi)容–國家測量規(guī)范的內(nèi)容31GPS測量規(guī)范及規(guī)程③規(guī)范的內(nèi)容–城市測量技術(shù)規(guī)程32其余規(guī)范及規(guī)程若暫無與工程相對應的GPS規(guī)范時，可參照與該工程對應的慣例測量規(guī)范中的質(zhì)量要求，而后以此為依照，套用GPS規(guī)范33問題？34第三節(jié)GPS網(wǎng)的精度和密度設(shè)計35內(nèi)容綱要GPS測量的等級及其用途各級GPS測量的精度指標各級GPS點的密度指標36GPS測量的等級及其用途①我國GPS測量規(guī)范所規(guī)定的網(wǎng)的等級37GPS測量的等級及其用途②我國城市測量規(guī)程所規(guī)定的網(wǎng)的等級38各級GPS測量的精度指標相鄰點間基線長度標準差標準差，單位mm固定偏差，單位mm比率偏差，單位ppm相鄰點間的距離，單位mm39各級GPS測量的精度指標相鄰點間基線長度的精度要求40各級GPS測量的精度指標點位及基線長度年變化率的精度要求41各級GPS點的密度指標GPS網(wǎng)中相鄰點間的均勻距離42規(guī)范中有關(guān)GPS網(wǎng)精度的內(nèi)容①全世界定位系統(tǒng)（GPS）測量規(guī)范（GB/T18314–2001）43規(guī)范中有關(guān)GPS網(wǎng)精度的內(nèi)容②全世界定位系統(tǒng)（GPS）測量規(guī)范（GB/T18314–2001）44問題？45第四節(jié)GPS網(wǎng)的基準設(shè)計46內(nèi)容綱要地點基準尺度基準方向基準47GPS網(wǎng)的基準GPS網(wǎng)的基準包含地點基準尺度基準方向基準48GPS網(wǎng)的地點基準地點基正的確定自由網(wǎng)平差或擬穩(wěn)平差對網(wǎng)的尺度無影響固定一點（最小拘束平差）對網(wǎng)的尺度無影響固定多點（拘束平差）對網(wǎng)的尺度有影響49GPS網(wǎng)的尺度基準尺度基正的確定GPS基線向量測距邊已知點間的固定邊固定多個已知點其余空間技術(shù)觀察量（VLBI、SLR等）50GPS網(wǎng)的方向基準方向基正的確定GPS基線向量開端方向固定多個已知點其余空間技術(shù)（如VLBI）供應的方向51第五節(jié)GPS網(wǎng)的圖形設(shè)計52內(nèi)容綱要GPS網(wǎng)形設(shè)計的內(nèi)容*GPS網(wǎng)的基本圖形圖形設(shè)計中的注意事項GPS網(wǎng)的特點條件53GPS網(wǎng)圖形設(shè)計的內(nèi)容*①一般控制網(wǎng)圖形設(shè)計的內(nèi)容與精度和可靠性有關(guān)的點位設(shè)計觀察設(shè)計（觀察點、測回數(shù)等）GPS網(wǎng)圖形設(shè)計的內(nèi)容觀察設(shè)計（同步觀察圖形、重復觀察次數(shù)、觀察參數(shù)設(shè)置、觀察時長要求）注意：GPS網(wǎng)無與精度和可靠性直接有關(guān)的圖形設(shè)計問題（點位觀察環(huán)境方面的問題除外）54GPS網(wǎng)圖形設(shè)計的內(nèi)容*②假如假定對應基線向量的質(zhì)量相同，則在下面兩個圖形中，對應各點的可靠性和精度是完好相同的123451234555GPS網(wǎng)圖形設(shè)計的內(nèi)容*③兩點重要提示GPS網(wǎng)的圖形強度（可靠性）與基線向量的數(shù)目和分布有關(guān)GPS點的精度和可靠性與與其相連的基線向量數(shù)親密有關(guān)，相連的基線向量數(shù)越多，精度和可靠性越高56GPS網(wǎng)圖形設(shè)計的內(nèi)容*④GPS網(wǎng)布設(shè)時的重復設(shè)站次數(shù)（觀察時段數(shù)）GPS點頻頻進行設(shè)站觀察的次數(shù)復測邊（重復邊）的部署復測邊：同一基線向量不同時段的觀察結(jié)果注：以上兩點也可看作是GPS網(wǎng)測量的要求123456第一時段第二時段重測邊（基線）57GPS網(wǎng)的基本圖形①三角形網(wǎng)多邊形網(wǎng)附和導線網(wǎng)星形網(wǎng)58三角形網(wǎng)定義：以三角形作為基本圖形所構(gòu)成的GPS網(wǎng)特點優(yōu)點：幾何強度高、抗粗差能力強、可靠性高弊端：工作量大提高圖形強度的方法加測對角線GPS網(wǎng)的基本圖形②59GPS網(wǎng)的基本圖形③多邊形網(wǎng)定義：以多邊形（邊數(shù)≥4）作為基本圖形所構(gòu)成的GPS網(wǎng)特點：效率高，工作量較小，圖形強度雖不如三角形網(wǎng)保證及提高圖形強度的方法對多邊形邊數(shù)加以限制60GPS網(wǎng)的基本圖形④附和導線網(wǎng)定義：附和導線（或稱附和路線）作為基本圖形所構(gòu)成的GPS網(wǎng)特點效率高，工作量較小，圖形強度雖不如三角形網(wǎng)和多邊形網(wǎng)保證及提高圖形強度的方法對多邊形邊數(shù)加以限制，還可以保證必定的強度61GPS網(wǎng)的基本圖形⑤星形網(wǎng)（單基準站）定義：從一個已知點上分別與各待定點進行相對定位（待定點間一般無任何聯(lián)系）所構(gòu)成的GPS網(wǎng)特點：作業(yè)速度快，但抗粗差能力極差提高可靠性的方法：從兩個已知點（基準站）上對同一待定點（流動站）進行觀察；適合復測應用：界址點、碎部點和低等級控制點（圖根點）工作模式：GoandStop，RTK62GPS網(wǎng)的基本圖形⑥多基準站定義：兩臺以上的接收機（基準站）固定不中斷觀察，其余接收機流動觀察（待定點間一般無聯(lián)系）所構(gòu)成的GPS網(wǎng)特點：抗粗差能力較差應用：界址點、碎部點和低等級控制點（圖根點）工作模式：GoandStop，RTK提高可靠性的方法：適合復測63圖形設(shè)計中的注意事項①布網(wǎng)形式AA、A、B級GPS網(wǎng)應布設(shè)成連續(xù)網(wǎng)，除邊沿點外，每點最少應與3個點相連，C、D、E級GPS網(wǎng)可布設(shè)成多邊形或附和導線。64圖形設(shè)計中的注意事項②各級GPS網(wǎng)中最簡獨立閉合環(huán)或附和導線的邊數(shù)滿足下表要求65圖形設(shè)計中的注意事項③AA、A、B級GPS網(wǎng)點應與永久GPS追蹤站聯(lián)測。聯(lián)測站數(shù)滿足下表要求66圖形設(shè)計中的注意事項③AA、A、B級GPS網(wǎng)點應與參加過全國天文大地網(wǎng)整體平差的三角點、導線點及一、二等水平點重合新布設(shè)的GPS網(wǎng)應與周邊已有的國家高等級GPS點進行聯(lián)測，聯(lián)測點數(shù)許多于2個大陸、島、礁之間的A、B級GPS網(wǎng)的邊長可視實質(zhì)狀況變通。重要島礁與大陸之間的聯(lián)測點數(shù)不得少于3個67圖形設(shè)計中的注意事項④為求得GPS點在某一參照坐標系中的坐標，應與該坐標系中的原有控制點進行聯(lián)測，聯(lián)測點數(shù)不得少于3個68圖形設(shè)計中的注意事項⑤框架網(wǎng)的采用當控制網(wǎng)的范圍較大時，可采用分級布設(shè)的方法，即第一布設(shè)點數(shù)較少但等級較高的框架網(wǎng)，而后再部分項目所要求等級的全面網(wǎng)*框架網(wǎng)全面網(wǎng)69圖形設(shè)計中的注意事項⑥確定正常高時的注意事項為求得GPS點的正常高，應進行高程聯(lián)測，聯(lián)測應滿足下表要求70規(guī)范中有關(guān)GPS網(wǎng)可靠性的內(nèi)容①全世界定位系統(tǒng)（GPS）測量規(guī)范（GB/T18314–2001）71規(guī)范中有關(guān)GPS網(wǎng)可靠性的內(nèi)容②全世界定位系統(tǒng)（GPS）測量規(guī)范（GB/T18314–2001）72規(guī)范中有關(guān)GPS網(wǎng)可靠性的內(nèi)容③全世界定位系統(tǒng)（GPS）測量規(guī)范（GB/T18314–2001）73GPS網(wǎng)的特點條件總基線數(shù)獨立基線數(shù)必需基線數(shù)剩余基線數(shù)74GPS網(wǎng)的特點條件若某GPS網(wǎng)由n個點構(gòu)成，每點的設(shè)站次數(shù)為m，用N臺GPS接收機進行觀察觀察時段數(shù)C：總基線數(shù)J總：獨立基線數(shù)J獨：必需基線數(shù)J必：剩余基線數(shù)J多：75