1、 目 錄第一章 GPS原理第二章 靜態GPS控制測量第三章 動態RTK測量第四章 常見故障排除附錄：全球定位系統(GPS)測量規范（2001年版）第二章 靜態GPS控制測量目前，GPS靜態定位在測量中被廣泛地用于大地測量、工程測量、地籍測量、物探測量及各種類型的變形監測等，在以上這些應用中，其主要還是用于建立各種級別、不同用途的控制網。2.1 GPS靜態定位在測量中的應用概述GPS靜態定位在測量中主要用于測定各種用途的控制點。其中，較為常見的方面是利用GPS建立各種類型和等級的控制網，在這些方面，GPS技術已基本上取代了常規的測量方法，成為了主要手段。較之于常規方法，GPS在布設控制網方面具有

2、以下一些特點：測量精度高GPS觀測的精度要明顯高于一般的常規測量手段，GPS基線向量的相對精度一般在之間，這是普通測量方法很難達到的。選點靈活、不需要造標、費用低GPS測量，不要求測站間相互通視，不需要建造覘標，作業成本低，大大降低了布網費用。全天侯作業在任何時間、任何氣候條件下，均可以進行GPS觀測，大大方便了測量作業，有利于按時、高效地完成控制網的布設。觀測時間短采用GPS布設一般等級的控制網時，在每個測站上的觀測時間一般在12個小時左右，采用快速靜態定位的方法，觀測時間更短。觀測、處理自動化采用GPS布設控制網，觀測工程和數據處理過程均是高度自動化的。2.2 布設GPS基線向量網的工作步

3、驟布設GPS基線向量網主要分測前、測中和測后三個階段進行。測前工作項目的提出一項GPS測量工程項目，往往是由工程發包方、上級主管部門或其他單位或部門提出，由GPS測量隊伍具體實施。對于一項GPS測量工程項目，一般有如下一些要求：測區位置及其范圍測區的地理位置、范圍，控制網的控制面積。用途和精度等級控制網將用于何種目的，其精度要求是多少，要求達到何種等級。點位分布及點的數量控制網的點位分布、點的數量及密度要求，是否有對點位分布有特殊要求的區域。提交成果的內容用戶需要提交哪些成果，所提交的坐標成果分別屬于哪些坐標系，所提交的高程成果分別屬于哪些高程系統，除了提交最終的結果外，是否還需要提交原始數據

4、或中間數據等。時限要求對提交成果的時限要求，即何時是提交成果的最后期限。投資經費。對工程的經費投入數量。技術設計負責GPS測量的單位在獲得了測量任務后，需要根據項目要求和相關技術規范進行測量工程的技術設計。關于技術設計的具體內容將在Error! Reference source not found.中作詳細介紹。測繪資料的搜集與整理在開始進行外業測量之前，現有測繪資料的搜集與整理也是一項極其重要的工作。需要收集整理的資料主要包括測區及周邊地區可利用的已知點的相關資料（點之記、坐標等）和測區的地形圖等。n 儀器的檢驗對將用于測量的各種儀器包括GPS接收機及相關設備、氣象儀器等進行檢驗，以確保它們

5、能夠正常工作。踏勘、選點埋石在完成技術設計和測繪資料的搜集與整理后，需要根據技術設計的要求對測區進行踏勘，并進行選點埋石工作。測量實施（1）實地了解測區情況由于在很多情況下，選點埋石和測量是分別由兩個不同的隊伍或兩批不同的人員完成的，因此，當負責GPS測量作業的隊伍到達測區后，需要先對測區的情況作一個詳細的了解。主要需要了解的內容包括點位情況（點的位置、上點的難度等）、測區內經濟發展狀況、民風民俗、交通狀況、測量人員生活安排等。這些對于今后測量工作的開展是非常重要的。（2）衛星狀況預報根據測區的地理位置，以及最新的衛星星歷，對衛星狀況進行預報，作為選擇合適的觀測時間段的依據。所需預報的衛星狀況

6、有衛星的可見性、可供觀測的衛星星座、隨時間變化的PDOP值、隨時間變化的RDOP值等。對于個別有較多或較大障礙物的測站，需要評估障礙物對GPS觀測可能產生的不良影響。（3）確定作業方案根據衛星狀況、測量作業的進展情況、以及測區的實際情況，確定出具體的作業方案，以作業指令的形式下達給各個作業小組，根據情況，作業指令可逐天下達，也可一次下達多天的指令。作業方案的內容包括作業小組的分組情況，GPS觀測的時間段以及測站等。外業觀測各GPS觀測小組在得到作業指揮員所下達的作業指令后，應嚴格按照作業指令的要求進行外業觀測。在進行外業觀測時，外業觀測人員除了嚴格按照作業規范、作業指令進行操作外，還要根據一些

7、特殊情況，靈活地采取應對措施。在外業中常見的情況有不能按時開機、儀器故障和電源故障等。數據傳輸與轉儲在一段外業觀測結束后，應及時地將觀測數據傳輸到計算機中，并根據要求進行備份，在數據傳輸時需要對照外業觀測記錄手簿，檢查所輸入的記錄是否正確。數據傳輸與轉儲應根據條件，及時進行。基線處理與質量評估對所獲得的外業數據及時地進行處理，解算出基線向量，并對解算結果進行質量評估。作業指揮員需要根據基線解算情況作下一步GPS觀測作業的安排。n 重復確定作業方案、外業觀測、數據傳輸與轉儲與基線處理與質量評估四步，直至完成所有GPS觀測工作。測后工作結果分析（網平差處理與質量評估）對外業觀測所得到的基線向量進行

8、質量檢驗，并對由合格的基線向量所構建成的GPS基線向量網進行平差解算，得出網中各點的坐標成果。技術總結根據整個GPS網的布設及數據處理情況，進行全面的技術總結。成果驗收2.3布網方法2.3.1 GPS基線向量網的等級根據我國1992年所頒布的全球定位系統測量規范，GPS基線向量網被分成了A、B、C、D、E五個級別。下圖是我國全球定位系統測量規范中有關GPS網等級的有關內容。GPS網的精度指標，通常是以網中相鄰點之間的距離誤差來表示的，其具體形式為：其中，：網中相鄰點間的距離中誤差(mm)；：固定誤差(mm)；：比例誤差(ppm 1ppm=10-6。)；：相鄰點間的距離(km)。對于不同等級的G

9、PS網，有下列的精度要求：測量分類固定誤差(mm)比例誤差(ppm)相鄰點距離(km)A50.11002000B8115250C105540D1010215E1020110A級網一般為區域或國家框架網、區域動力學網；B級網為國家大地控制網或地方框架網；C級網為地方控制網和工程控制網；D級網為工程控制網；E級網為測圖網。美國聯邦大地測量分管委員會（Federal Geodetic Control Subcommittee-FGCS）在1988年公布的GPS相對定位的精度標準中有一個AA級的等級，此等級的網一般為全球性的坐標框架。2.3.2布網形式1.2 采用同步圖形擴展的布網形式布設GPS基線向

10、量網時的觀測作業方式同步圖形擴展式的作業方式具有作業效率高，圖形強度好的特點，它是目前在GPS測量中普遍采用的一種布網形式，在本書中將著重介紹此種布網形式。采用同步圖形擴展式布設GPS基線向量網時的觀測作業方式主要以下幾種式：點連式邊連式網連式混連式1.2.1 點連式1.2.1.1 觀測作業方式所謂點連式就是在觀測作業時，相鄰的同步圖形間只通過一個公共點相連。這樣，當有臺儀器共同作業時，每觀測一個時段，就可以測得個新點，當這些儀器觀測觀測了個時段后，就可以測得個點。圖1 點連式1.2.1.2 特點點連式觀測作業方式的優點是作業效率高，圖形擴展迅速；它的缺點是圖形強度低，如果連接點發生問題，將影

11、響到后面的同步圖形。1.2.2 邊連式1.2.2.1 觀測作業方式所謂邊連式就是在觀測作業時，相鄰的同步圖形間有一條邊（即兩個公共點）相連。這樣，當有臺儀器共同同作業時，每觀測一個時段，就可以測得個新點，當這些儀器觀測觀測了個時段后，就可以測得個點。圖2 邊連式1.2.2.2 特點邊連式觀測作業方式具有較好的圖形強度和較高的作業效率。1.2.3 網連式1.2.3.1 觀測作業方式所謂網連式就是在作業時，相鄰的同步圖形間有3個（含3個）以上的公共點相連。這樣，當有臺儀器共同作業時，每觀測一個時段，就可以測得個新點，當這些儀器觀測了個時段后，就可以測得個點。圖3 混連式1.2.3.2 特點采用網連

12、式觀測作業方式所測設的GPS網具有很強的圖形強度，但網連式觀測作業方式的作業效率很低。1.2.4 混連式1.2.4.1 觀測作業方式在實際的GPS作業中，一般并不是單獨采用上面所介紹的某一種觀測作業模式，而是根據具體情況，有選擇地靈活采用這幾種方式作業，這樣一種種觀測作業方式就是所謂的混連式。1.2.4.2 特點混連式觀測作業方式是我們實際作業中最常用的作業方式，它實際上是點連式、邊連式和網連式的一個結合體。1.3 GPS網的設計準則1.3.1 出發點GPS網設計的出發點是在保證質量的前提下，盡可能地提高效率，努力降低成本。因此，在進行GPS的設計和測設時，既不能脫離實際的應用需求，盲目地最求

13、不必要的高精度和高可靠性；也不能為追求高效率和低成本，而放棄對質量的要求。1.3.2 GPS網布網作業準則1.3.2.1 選點為保證對衛星的連續跟蹤觀測和衛星信號的質量，要求測站上空應盡可能的開闊，在10°15°高度角以上不能有成片的障礙物。為減少各種電磁波對GPS衛星信號的干擾，在測站周圍約200m的范圍內不能有強電磁波干擾源，如大功率無線電發射設施、高壓輸電線等。為避免或減少多路徑效應的發生，測站應遠離對電磁波信號反射強烈的地形、地物，如高層建筑、成片水域等。為便于觀測作業和今后的應用，測站應選在交通便利，上點方便的地方。測站應選擇在易于保存的地方。1.3.2.2 提高

14、GPS網可靠性的方法增加觀測期數（增加獨立基線數）。在布設GPS網時，適當增加觀測期數（時段數）對于提高GPS網的可靠性非常有效。因為，隨著觀測期數的增加，所測得的獨立基線數就會增加，而獨立基線數的增加，對網的可靠性的提高是非常有宜的。保證一定的重復設站次數 實際上這與增加觀測期數是一致的。保證一定的重復設站次數，可確保GPS網的可靠性。一方面，通過在同一測站上的多次觀測，可有效地發現設站、對中、整平、量測天線高等人為錯誤；另一方面，重復設站次數的增加，也意味著觀測期數的增加。不過，需要注意的是，當同一臺接收機在同一測站上連續進行多個時段的觀測時，各個時段間必須重新安置儀器，以更好地消除各種人

15、為操作誤差和錯誤。保證每個測站至少與三條以上的獨立基線相連，這樣可以使得測站具有較高的可靠性。在布設GPS網時，各個點的可靠性與點位無直接關系，而與該點上所連接的基線數有關，點上所連接的基線數越多，點的可靠性則越高。在布網時要使網中所有最小異步環的邊數不大于6條。在布設GPS網時，檢查GPS觀測值（基線向量）質量的最佳方法是異步環閉合差，而隨著組成異步環的基線向量數的增加，其檢驗質量的能力將逐漸下降。提高GPS網精度的方法為保證GPS網中各相鄰點具有較高的相對精度，對網中距離較近的點一定要進行同步觀測，以獲得它們間的直接觀測基線。為提高整個GPS網的精度，可以在全面網之上布設框架網，以框架網作為整個GPS網的骨架。在布網時要使網中所有最小異步環的邊數不大于6條。在布設GPS網時，引入高精度激光測距邊，作為觀測值與GPS觀測值（基線向量）一同進行聯合平差，或將它們作為起算邊長。若要采用高程擬合的方法，測定網中各點的正常高/正高，則需在布網時，選定一定數量的水準點，水準點的數量應竟可能的多，且應在網中均勻分布，還要保證有部分點分布在網中的四周，將整個網包含在其中。為提高GPS網的尺度精度，可采用如下方法：增設長時間、多時段的基線向量。1.3.2.3 布設GPS網時起算點的選取與分布若要求所布設的GPS網