1、 第十章 GPS丈量技術(shù)設(shè)計(jì)與外業(yè)觀測(cè)一 GPS丈量的技術(shù)設(shè)計(jì)GPS丈量的技術(shù)設(shè)計(jì)主要根據(jù)GPS丈量規(guī)范及丈量義務(wù)書(shū)1 GPS丈量規(guī)范2 丈量義務(wù)書(shū)GPS控制網(wǎng)的精度、密度設(shè)計(jì)在國(guó)標(biāo)中GPS丈量按精度共分為AA、A、B、C、D、E六個(gè)等級(jí)，常用的是B、C、D、E。 式中， 為GPS基線向量的等效間隔誤差，a為GPS接納機(jī)標(biāo)稱精度中的固定誤差mm；b為GPS接納機(jī)標(biāo)稱精度中的比例誤差；d為GPS網(wǎng)中相鄰點(diǎn)間的間隔mm。GPS控制網(wǎng)的精度、密度設(shè)計(jì)根據(jù)國(guó)標(biāo)，各級(jí)GPS相鄰點(diǎn)間平均間隔應(yīng)符合下表的要求，而且相鄰點(diǎn)最小間隔可為平均間隔的1/31/2倍；最大間隔可為平均間隔的23倍。 GPS控制網(wǎng)的基準(zhǔn)

2、設(shè)計(jì)控制網(wǎng)的基準(zhǔn)設(shè)計(jì)GPS控制網(wǎng)的基準(zhǔn)設(shè)計(jì)包括位置基準(zhǔn)、方位基準(zhǔn)和控制網(wǎng)的基準(zhǔn)設(shè)計(jì)包括位置基準(zhǔn)、方位基準(zhǔn)和尺度基準(zhǔn)。尺度基準(zhǔn)。方位基準(zhǔn)：普通由給定的起算方位角值確定。方位基準(zhǔn)：普通由給定的起算方位角值確定。尺度基準(zhǔn)：普通由地面的電磁波測(cè)距確定。尺度基準(zhǔn)：普通由地面的電磁波測(cè)距確定。位置基準(zhǔn)；位置基準(zhǔn)；1 為求定為求定GPS點(diǎn)在國(guó)家或地方坐標(biāo)系中的坐標(biāo)，點(diǎn)在國(guó)家或地方坐標(biāo)系中的坐標(biāo)，應(yīng)聯(lián)測(cè)地方控制地方點(diǎn)，用以坐標(biāo)變換。當(dāng)測(cè)區(qū)應(yīng)聯(lián)測(cè)地方控制地方點(diǎn)，用以坐標(biāo)變換。當(dāng)測(cè)區(qū)有舊的地面控制點(diǎn)成果時(shí)，應(yīng)既思索充分利用舊有舊的地面控制點(diǎn)成果時(shí)，應(yīng)既思索充分利用舊資料，又要使新建的高精度資料，又要使新建的高精度

3、GPS控制網(wǎng)不受舊資控制網(wǎng)不受舊資料精度較低的影響。為此，應(yīng)將新的料精度較低的影響。為此，應(yīng)將新的GPS網(wǎng)與舊網(wǎng)與舊控制點(diǎn)進(jìn)展聯(lián)測(cè)，聯(lián)測(cè)點(diǎn)普通不應(yīng)少于控制點(diǎn)進(jìn)展聯(lián)測(cè)，聯(lián)測(cè)點(diǎn)普通不應(yīng)少于 3個(gè)。個(gè)。 2GPS網(wǎng)的坐標(biāo)系統(tǒng)盡量應(yīng)與測(cè)區(qū)過(guò)去采用的坐標(biāo)系一致致，普通應(yīng)了解以下幾個(gè)參數(shù)： l：所采用的參考橢球體，普通是以國(guó)家坐標(biāo)系的參考橢球?yàn)楦祝?2：坐標(biāo)系的中央子午線的經(jīng)度值； 3：縱、橫坐標(biāo)的加常數(shù)； 4：坐標(biāo)系的投影面高程及測(cè)區(qū)平均高程異常值； 5：起算點(diǎn)的坐標(biāo)。 實(shí)踐任務(wù)中，有時(shí)難以找到闡明以上參數(shù)的資料，此時(shí)，也可以經(jīng)過(guò)分析計(jì)算的方祛處置。3 GPS網(wǎng)平差后得到的是大地高，為了得到GPS點(diǎn)的

4、正常高，應(yīng)使一定數(shù)量的GPS點(diǎn)與水準(zhǔn)點(diǎn)重合，或者對(duì)部分GPS點(diǎn)聯(lián)測(cè)水準(zhǔn)。聯(lián)測(cè)的高程點(diǎn)需均勻的分布于網(wǎng)中，對(duì)丘陵或山區(qū)高程點(diǎn)應(yīng)按照高程擬合曲面的要求進(jìn)展布設(shè)。GPS控制網(wǎng)圖形設(shè)計(jì)控制網(wǎng)圖形設(shè)計(jì)觀測(cè)時(shí)段：測(cè)站上開(kāi)場(chǎng)接納衛(wèi)星信號(hào)到觀測(cè)停頓，延觀測(cè)時(shí)段：測(cè)站上開(kāi)場(chǎng)接納衛(wèi)星信號(hào)到觀測(cè)停頓，延續(xù)任務(wù)的時(shí)問(wèn)段簡(jiǎn)稱時(shí)段。續(xù)任務(wù)的時(shí)問(wèn)段簡(jiǎn)稱時(shí)段。同步觀測(cè)：兩臺(tái)或兩臺(tái)以上接納機(jī)同時(shí)對(duì)同一組衛(wèi)星同步觀測(cè)：兩臺(tái)或兩臺(tái)以上接納機(jī)同時(shí)對(duì)同一組衛(wèi)星進(jìn)展的觀測(cè)。進(jìn)展的觀測(cè)。同步觀測(cè)環(huán)：三臺(tái)或三臺(tái)以上接納機(jī)同步觀測(cè)獲得的同步觀測(cè)環(huán)：三臺(tái)或三臺(tái)以上接納機(jī)同步觀測(cè)獲得的基線向量所構(gòu)成的閉合環(huán)，簡(jiǎn)稱同步環(huán)。基線向量所構(gòu)成的閉合環(huán)，簡(jiǎn)

5、稱同步環(huán)。獨(dú)立基線：對(duì)干獨(dú)立基線：對(duì)干N臺(tái)臺(tái)GPS接納機(jī)構(gòu)成的同步觀測(cè)環(huán)，有接納機(jī)構(gòu)成的同步觀測(cè)環(huán)，有J條同步觀測(cè)基線，其中獨(dú)立基線數(shù)為條同步觀測(cè)基線，其中獨(dú)立基線數(shù)為N一一1。獨(dú)立基。獨(dú)立基線之間沒(méi)有相關(guān)性。線之間沒(méi)有相關(guān)性。獨(dú)立觀測(cè)環(huán)：由獨(dú)立觀測(cè)所獲得的基線向量構(gòu)成的閉獨(dú)立觀測(cè)環(huán)：由獨(dú)立觀測(cè)所獲得的基線向量構(gòu)成的閉合環(huán)，簡(jiǎn)稱獨(dú)立環(huán)。合環(huán)，簡(jiǎn)稱獨(dú)立環(huán)。異步觀測(cè)環(huán)：在構(gòu)成多邊形環(huán)路的一切基線向量中，異步觀測(cè)環(huán)：在構(gòu)成多邊形環(huán)路的一切基線向量中，只需有非同步觀測(cè)基線向量，那么該多邊形環(huán)路叫異只需有非同步觀測(cè)基線向量，那么該多邊形環(huán)路叫異步觀側(cè)環(huán)，簡(jiǎn)稱異步環(huán)。步觀側(cè)環(huán)，簡(jiǎn)稱異步環(huán)。非獨(dú)立基線：除獨(dú)

6、立基線外的其他叫非獨(dú)立基線，總非獨(dú)立基線：除獨(dú)立基線外的其他叫非獨(dú)立基線，總基線數(shù)與獨(dú)立基線之差為非獨(dú)立基線數(shù)。基線數(shù)與獨(dú)立基線之差為非獨(dú)立基線數(shù)。GPS網(wǎng)特征條件的計(jì)算網(wǎng)特征條件的計(jì)算 對(duì)于由對(duì)于由N臺(tái)臺(tái)GPS接納機(jī)構(gòu)成的同步圖形中一個(gè)時(shí)段接納機(jī)構(gòu)成的同步圖形中一個(gè)時(shí)段包含包含的基線或簡(jiǎn)稱的基線或簡(jiǎn)稱GPS邊數(shù)為：邊數(shù)為： J N*(N1)/2；但其中僅有但其中僅有N1條是獨(dú)立邊，其他為非獨(dú)立邊。條是獨(dú)立邊，其他為非獨(dú)立邊。當(dāng)同步觀測(cè)的當(dāng)同步觀測(cè)的GPS接納機(jī)數(shù)接納機(jī)數(shù)N3時(shí)，同步閉合環(huán)時(shí)，同步閉合環(huán)T的最少個(gè)數(shù)應(yīng)為的最少個(gè)數(shù)應(yīng)為 TJ(N1)(N1)(N2)2觀測(cè)時(shí)段數(shù)計(jì)算公式：觀測(cè)時(shí)段數(shù)

7、計(jì)算公式： Cn m/N 式中式中C為觀測(cè)時(shí)段數(shù)；為觀測(cè)時(shí)段數(shù)；n為網(wǎng)點(diǎn)數(shù)；為網(wǎng)點(diǎn)數(shù)；m為每點(diǎn)平為每點(diǎn)平均設(shè)站次數(shù)；均設(shè)站次數(shù)；N為接納機(jī)數(shù)。故在為接納機(jī)數(shù)。故在GPS網(wǎng)中網(wǎng)中總基線數(shù)：總基線數(shù)：J總總 C NN一一1/2必要基線數(shù)：必要基線數(shù)：J必必n1獨(dú)立基線數(shù)：獨(dú)立基線數(shù)：J獨(dú)獨(dú)C(N1多余基線數(shù)：多余基線數(shù)：J多多 CN1n1根據(jù)以上公式，就可以確定出一個(gè)詳細(xì)根據(jù)以上公式，就可以確定出一個(gè)詳細(xì)GPS網(wǎng)圖形網(wǎng)圖形構(gòu)造的主要特征。構(gòu)造的主要特征。對(duì)于同步環(huán)和異步環(huán)的幾點(diǎn)闡明：對(duì)于同步環(huán)和異步環(huán)的幾點(diǎn)闡明：1實(shí)際上，同步閉合環(huán)中各實(shí)際上，同步閉合環(huán)中各GPS 的坐標(biāo)差之和即閉的坐標(biāo)差之和即閉

8、合差應(yīng)為零，但實(shí)踐上并非如此，普通規(guī)范都規(guī)定了合差應(yīng)為零，但實(shí)踐上并非如此，普通規(guī)范都規(guī)定了同步閉合差的限差。但當(dāng)由于某種緣由，同步不是很同步閉合差的限差。但當(dāng)由于某種緣由，同步不是很好的，應(yīng)適當(dāng)放寬此項(xiàng)限差。好的，應(yīng)適當(dāng)放寬此項(xiàng)限差。2同步閉合環(huán)的閉合差較小只能闡明基線向量的計(jì)同步閉合環(huán)的閉合差較小只能闡明基線向量的計(jì)算合格，并不能闡明算合格，并不能闡明GPS邊的觀測(cè)精廈高，也不能發(fā)邊的觀測(cè)精廈高，也不能發(fā)現(xiàn)接納的信號(hào)遭到干擾而產(chǎn)生的某些粗差。現(xiàn)接納的信號(hào)遭到干擾而產(chǎn)生的某些粗差。 為了確保為了確保GPS觀測(cè)效果的可靠性，有效地發(fā)現(xiàn)觀測(cè)成果中的粗觀測(cè)效果的可靠性，有效地發(fā)現(xiàn)觀測(cè)成果中的粗差，

9、必需使差，必需使GPS網(wǎng)中的獨(dú)立邊構(gòu)成一定的幾何圖形。網(wǎng)中的獨(dú)立邊構(gòu)成一定的幾何圖形。這種幾何圖形可以是由數(shù)條獨(dú)立邊構(gòu)成的非同步多邊這種幾何圖形可以是由數(shù)條獨(dú)立邊構(gòu)成的非同步多邊形亦稱非同步閉合環(huán)當(dāng)形亦稱非同步閉合環(huán)當(dāng)GPS網(wǎng)中有假設(shè)干個(gè)起算網(wǎng)中有假設(shè)干個(gè)起算點(diǎn)時(shí)，也可以是由兩個(gè)起算點(diǎn)之間的數(shù)條點(diǎn)時(shí)，也可以是由兩個(gè)起算點(diǎn)之間的數(shù)條GPS獨(dú)立邊獨(dú)立邊構(gòu)成的附合道路。構(gòu)成的附合道路。GPS網(wǎng)的圖形設(shè)計(jì)，也就是根據(jù)所網(wǎng)的圖形設(shè)計(jì)，也就是根據(jù)所布設(shè)的網(wǎng)的精度要求和其它方面的要求，設(shè)計(jì)出由獨(dú)布設(shè)的網(wǎng)的精度要求和其它方面的要求，設(shè)計(jì)出由獨(dú)立邊構(gòu)成的多邊形網(wǎng)立邊構(gòu)成的多邊形網(wǎng) 3 對(duì)于異步環(huán)的構(gòu)成，普通應(yīng)按

10、所設(shè)計(jì)的網(wǎng)圖選定，對(duì)于異步環(huán)的構(gòu)成，普通應(yīng)按所設(shè)計(jì)的網(wǎng)圖選定，必要時(shí)在經(jīng)技術(shù)擔(dān)任人審定后，也可根據(jù)詳細(xì)情況適必要時(shí)在經(jīng)技術(shù)擔(dān)任人審定后，也可根據(jù)詳細(xì)情況適當(dāng)調(diào)整。當(dāng)接納機(jī)多于當(dāng)調(diào)整。當(dāng)接納機(jī)多于3臺(tái)時(shí)，也可按軟件功能自動(dòng)臺(tái)時(shí)，也可按軟件功能自動(dòng)挑選獨(dú)立基線構(gòu)成環(huán)路。挑選獨(dú)立基線構(gòu)成環(huán)路。 GPS網(wǎng)的技術(shù)設(shè)計(jì)網(wǎng)的技術(shù)設(shè)計(jì) GPS控制網(wǎng)布設(shè)的問(wèn)題就是怎樣將各同步環(huán)有機(jī)控制網(wǎng)布設(shè)的問(wèn)題就是怎樣將各同步環(huán)有機(jī)地連成一個(gè)整體，構(gòu)成一定數(shù)量的同步觀測(cè)環(huán)和地連成一個(gè)整體，構(gòu)成一定數(shù)量的同步觀測(cè)環(huán)和異步觀測(cè)環(huán)，也可采用線路方式，以較好地滿足異步觀測(cè)環(huán)，也可采用線路方式，以較好地滿足精度、可靠性、經(jīng)費(fèi)和后勤等限

11、制條件。精度、可靠性、經(jīng)費(fèi)和后勤等限制條件。 根據(jù)以上布網(wǎng)原那么，根據(jù)以上布網(wǎng)原那么，GPS網(wǎng)的布設(shè)通常有四種網(wǎng)的布設(shè)通常有四種方式：星形，點(diǎn)連式、邊連式和混合式。方式：星形，點(diǎn)連式、邊連式和混合式。 1：星形網(wǎng)特點(diǎn)：幾何圖形簡(jiǎn)單，只需兩臺(tái)GPS接納機(jī)，是一種快速定位作業(yè)方式，但是，由于基線間不構(gòu)成任何同步閉合圖形因此抗粗差的才干差，普通適用于精度較低的工程丈量。 2：點(diǎn)連式相鄰?fù)綀D形之間只需一個(gè)公共點(diǎn)銜接。這種布網(wǎng)方式幾何強(qiáng)度較弱，抗粗差才干較差，普通可以加測(cè)幾個(gè)時(shí)段以加強(qiáng)網(wǎng)的異步圖形閉合條件的個(gè)數(shù)。 2：邊連式相鄰?fù)綀D形由一條公共基線銜接。這種布網(wǎng)方式幾何強(qiáng)度較高，抗粗差才干較強(qiáng)，有較多的復(fù)測(cè)邊和非同步圖形閉合條件，在一樣的儀器個(gè)數(shù)的條件下，觀測(cè)時(shí)段將比點(diǎn)銜接方式大大添加。 3：混連式該方式是把點(diǎn)連式和邊連式有機(jī)地結(jié)合在一同，這種方式既可以提高網(wǎng)的幾何強(qiáng)度和可靠性目的，有減少了外業(yè)任務(wù)量，式一種較為理想的布網(wǎng)方法。三種銜接方式主要特征統(tǒng)計(jì)工程點(diǎn)銜接邊銜接混合銜接總點(diǎn)數(shù)666同步圖形個(gè)數(shù)354總基線向量數(shù)91512獨(dú)立基線向量數(shù)6108必要基線向量數(shù)555多余基線向量數(shù)153工程點(diǎn)銜接邊銜接混合銜接反復(fù)基線向量數(shù)042非同步圖形個(gè)數(shù)111一次設(shè)站數(shù)300二次設(shè)站數(shù)336三次設(shè)站數(shù)030總體可靠性目的0.170.500.38注：總體可靠性