E級GPS控制網(wǎng)有關(guān)技術(shù)要求(參考)

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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)標準1、全球定位系統(tǒng)（GPS）測量規(guī)范（GB/T18314—2001），中華人民共和國國家標準；2、《國家三、四等水準測量規(guī)范》（GB12898-1991）,中華人民共和國國家標準；3、技術(shù)設(shè)計書。二、使用儀器測量采用的GPS接收機型號及其標稱精度。三、布網(wǎng)方案1、布網(wǎng)要求GPS網(wǎng)相鄰點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。相鄰點最小距離應(yīng)為平均距離的1/2～1/3；最大距離應(yīng)為平均距離的2～3倍。表1GPS網(wǎng)的主要技術(shù)要求級別平均距離(km)(mm)(1×10-6)最弱邊相對中誤差E級0.2～5≤10≤201/45000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)實際需要和交通狀況進行設(shè)計。GPS網(wǎng)的點與點間不要求每點通視，但考慮常規(guī)測量方法加密時的應(yīng)用，每點應(yīng)有1～2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)布點要求的舊有控制點，應(yīng)充分利用其標石。（3）GPS網(wǎng)應(yīng)由若干個獨立觀測環(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點在54北京坐標系中的坐標，應(yīng)與當(dāng)?shù)?4北京坐標系中的原有控制點聯(lián)測，聯(lián)測總點數(shù)不得少于3個。（5）為了求得GPS網(wǎng)點正常高，應(yīng)進行水準測量的高程聯(lián)測，高程聯(lián)測采用等級水準測量方法進行，聯(lián)測的GPS-E級控制點且應(yīng)均勻分布于網(wǎng)中。四、選點與標石埋設(shè)1、選點在了解任務(wù)、目的、要求和測區(qū)自然地理條件的基礎(chǔ)上，進行現(xiàn)場踏勘，最后進行選點。選點應(yīng)符合下列要求：（1）點位的選擇應(yīng)符合技術(shù)設(shè)計要求，并有利于其它測量手段進行擴展與聯(lián)測；（2）點位的基礎(chǔ)應(yīng)堅實穩(wěn)定，易于長期保存，并應(yīng)有利于安全作業(yè)；（3）點位應(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）點位應(yīng)遠離大功率無線電發(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）點位附近不應(yīng)有對電磁波反射（或吸收）強烈的物體，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及其標石，但利用舊點時應(yīng)檢查舊點的穩(wěn)定性、完好性，符合要求方可利用；（8）選好點后應(yīng)按合理的方法給GPS點編號。此外，有時還需考慮測區(qū)內(nèi)的通訊設(shè)施、電力供應(yīng)等情況，以便于各點之間的聯(lián)絡(luò)和設(shè)備用電或充電。綜上所述，結(jié)合測區(qū)的實際情況，GPS控制點宜布設(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、標石埋設(shè)（1）E級GPS點的標石及標志規(guī)格參見附錄D，標石的中心標志用銅材料制作，標志中心應(yīng)刻有清晰、精細的十字絲；（2）地面E級GPS點標石可用混凝土預(yù)先制作，然后運往各點埋設(shè)，埋設(shè)時坑底填以沙石，搗固夯實或澆灌混凝土底層，樓頂E級GPS點標石應(yīng)現(xiàn)場澆灌，澆灌前應(yīng)將樓面磨出新層、打毛，釘上3～4顆鋼釘，再套模澆灌；（3）埋石結(jié)束后應(yīng)填寫GPS點之記；（4）待標石埋設(shè)穩(wěn)定，沒有下沉，或現(xiàn)場澆灌的標石凝固后2～3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≥15≥4≥1.6≥4015＜10注：1、觀測時段長度應(yīng)視點位周圍障礙物情況、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)觀測工作順利進行，保障觀測成果達到預(yù)定的精度，提高作業(yè)工效，在進行GPS外業(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、點位圖形幾何強度因子等內(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號等項內(nèi)容。3、觀測準備（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)檢查接收機內(nèi)存是否充足。（3）天線安置應(yīng)符合下列要求：①作業(yè)員到測站后應(yīng)先安置好接收機使其處于靜置狀態(tài)，然后再安置天線；②天線可用腳架直接安置在測量標志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所泡應(yīng)居中；③天線定向標志應(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)嚴格按調(diào)度表規(guī)定的時間進行作業(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)隊負責(zé)人同意，觀測組不得擅自更改計劃。（2）接收機電源電纜和天線應(yīng)連接無誤，接收機預(yù)置狀態(tài)應(yīng)正確，然后方可啟動接收機進行觀測。（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中心標志面的高度，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。（4）接收機開始記錄數(shù)據(jù)后，作業(yè)人員可使用專用功能鍵選擇菜單，查看測站信息、接收衛(wèi)星數(shù)、衛(wèi)星號、各通道信噪比、實時定位結(jié)果及存貯介質(zhì)記錄情況等。（5）儀器工作正常后，作業(yè)員及時（每隔15min）逐項填寫測量手簿中各項內(nèi)容。（6）一個時段觀測過程中不得進行以下操作：關(guān)閉接收機以重新啟動；進行自測試（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）接收機在觀測過程中不應(yīng)在接收機近旁使用對講機和手機等通訊設(shè)備；雷雨過境時應(yīng)關(guān)機停測，并卸下天線以防雷擊。（9）觀測中應(yīng)保證接收機工作正常，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）錄項目應(yīng)包括下列內(nèi)容：①測站名、測站號；②觀測月、日/年積日、天氣狀況、時段號；③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；④接收機設(shè)備應(yīng)包括接收機類型及號碼，天線號碼；⑤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；⑥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；⑦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：①原始觀測值和記事項目應(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；②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)果錄入計算機硬、軟盤；③接收機內(nèi)存數(shù)據(jù)文件在下載到存貯介質(zhì)上時，不得進行任何剔除與刪改，不得調(diào)用任何對數(shù)據(jù)實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（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指標來判別，即固定解的單位權(quán)中誤差（Rms）和整周模糊度檢驗倍率（Ratio），其檢驗值見表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）≤55～10＞10Rms(m)≤0.010≤0.012≤0.015Ratio≥2.5≥2.1≥2.0（2）同步多邊形閉合差檢驗對于采用同一種數(shù)學(xué)模型的基線解，其同步時段中任一三邊同步環(huán)的坐標分量相對閉合差和全長相對閉合差不宜超過表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)的坐標分量閉合差和全長相對閉合差按獨立環(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級坐標分量相對閉合差6.0環(huán)線全長相對閉合差10.0（3）重復(fù)基線邊檢驗重復(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（按實際平均邊長計算）（4）獨立環(huán)閉合差檢驗無論采用單基線模式或多基線模式解算基線，都應(yīng)在整個GPS網(wǎng)中選取的獨立基線構(gòu)成獨立環(huán)，各獨立環(huán)的坐標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（按實際平均邊長計算）=2、補測與重測（1）無論何種原因造成一個控制點不能與兩條合格的獨立基線相連接，則在該點上應(yīng)補測或重測不得少于一條獨立基線。（2）可以舍棄在重復(fù)基線較差、同步環(huán)閉合差、獨立環(huán)閉合差中超限的基線，但應(yīng)保證舍棄基線后的獨立環(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技術(shù)規(guī)定時，可按技術(shù)設(shè)計要求另增選新點進行重測。3、GPS網(wǎng)平差（1）起算數(shù)據(jù)與坐標系統(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，采用的坐標系等。如岳麓山校區(qū)的起算數(shù)據(jù)為3度帶的1954北京坐標，則中央子午線經(jīng)度為114°，故采用1954北京坐標系，取中央子午線經(jīng)度L0＝114°的3°帶高斯投影。即有：參考橢球為克拉索夫斯基橢球，長半徑a=6378245m，扁率α=1/298.3；中央子午線經(jīng)度L0＝114°00′00″。高程系統(tǒng)采用1985國家高程基準。（2）三維無約束平差當(dāng)GPS基線各項質(zhì)量檢驗符合要求時，應(yīng)以所有獨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，以一個點的WGS－84系三維坐標作為起算依據(jù)，進行GPS網(wǎng)的三維無約束平差。以提供各GPS控制點在WGS－84坐標系下的三維坐標，各基線向量三個坐標差觀測值的改正數(shù)，基線邊長以及點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)（Vδx、Vδy、Vδz）絕對值應(yīng)滿足下式要求：Vδx≤3Vδy≤3Vδz≤3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)中提供的已知點作為強制約束的固定值，進行二維約束平差。平差結(jié)果就輸出各GPS控制點在前述的坐標系統(tǒng)中的二維平面坐標，基線向量改正數(shù)，基線邊長、方位以及坐標、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)將已知坐標點組合成不同的約束條件，以發(fā)現(xiàn)作為約束的已知坐標與GPS網(wǎng)不兼容（即約束平差結(jié)果嚴重扭曲GPS無約束平差結(jié)果的精度）。4、水準聯(lián)測為滿足GPS控制網(wǎng)高程擬合的需要，GPS-E級控制點應(yīng)聯(lián)測一定比例的四等水準。聯(lián)測水準的GPS點均勻分布在測區(qū)，水準路線連接成水準網(wǎng)。5、GPS點高程擬合計算要精確計算各GPS點的正常高，目前主要有GPS水準高程、GPS重力高程和GPS三角高程等方法。其中GPS水準高程是目前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是曲面擬合法（包括平面擬合法、多項式曲面擬合法、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GPS控制網(wǎng)的外業(yè)工作和數(shù)據(jù)處理工作結(jié)束后，應(yīng)及時編寫技術(shù)總結(jié)報告，并上交資料。1、技術(shù)總結(jié)報告應(yīng)包含以下內(nèi)容：（1）工程概況，包括測區(qū)的范圍與位置、自然地理條件、氣候特點以及任務(wù)來源、測區(qū)已有測量情況、項目名稱、施測目的和基本精度要求等；（2）施測單位，施測起止時間，技術(shù)依據(jù)，作業(yè)人員情況，接收機類型、數(shù)量及檢驗情況，觀測方法，重測、補測情況，作業(yè)環(huán)境，重合點情況，工作量與工日情況；（3）野外數(shù)據(jù)檢核情況與分析，起算數(shù)據(jù)與坐標系統(tǒng)說明，數(shù)據(jù)后處理內(nèi)容、方法與軟件情況，平差結(jié)果精度分析；（4）方案實施與規(guī)范執(zhí)行情況；（5）各種附表與附圖；（6）提交成果中尚存問題和需要說明的其它問題。2、GPS測量任務(wù)完成后，應(yīng)提交下列資料：（1）E級GPS控制網(wǎng)技術(shù)設(shè)計書；（2）GPS控制點的點之記，見附錄B；（3）GPS控制網(wǎng)展點圖及通視圖；（4）GPS野外觀測原始數(shù)據(jù)及平差計算資料；（5）GPS野外測量作業(yè)調(diào)度表，見附錄C；（6）GPS外業(yè)觀測記錄手簿，見附錄D；（7）GPS-E級控制點成果表；（8）E級GPS控制網(wǎng)技術(shù)總結(jié)報告。附錄BGPS點點之記GPS點點之記日期：