1、1 目錄 第一節 GPS測量中的幾個(j )基本概念 第二節 GPS技術設計的依據 第三節 GPS網的精度和密度設計 第四節 GPS網的基準設計 第五節 GPS網的圖形設計第六節 GPS測量(cling)的外業工作第1頁/共81頁第一頁，共82頁。2內容(nirng)概要 觀測時段和時段長度 同步(tngb)觀測、基線向量和GPS基線向量網 同步(tngb)觀測基線 閉合環和環的閉合差 同步(tngb)觀測環（同步(tngb)環）和同步(tngb)環檢驗 獨立基線向量 獨立觀測環（異步環）和獨立觀測環檢驗第2頁/共81頁第二頁，共82頁。3觀測(gunc)時段和時段長度 觀測時段 從測站(c

2、zhn)上開始接收衛星信號起至停止接收衛星信號間的連續工作的時間段。 是GPS測量的基本單位。 時段長度 觀測時段所持續的時間。第3頁/共81頁第三頁，共82頁。4同步觀測(gunc)、基線向量和GPS基線向量網 同步觀測 兩臺或兩臺以上的GPS接收機對同一組衛星信號進行的觀測。 基線向量(xingling) 利用進行同步觀測的接收機所采集的觀測數據計算出的接收機間的三維坐標差。 與計算時所采用的衛星軌道數據同屬一個系統。 GPS基線向量(xingling)網 采用GPS技術布設的測量控制網，由GPS點和基線向量(xingling)所構成。第4頁/共81頁第四頁，共82頁。5同步(tngb)觀

3、測基線 定義 利用同一時段的多個同步觀測站所采集的觀測數據所計算出的若干(rugn)基線向量。 一個時段中，同步觀測基線的數量 若在某時段共有n臺接收機進行了同步觀測，則共可得到n(n-1)/2條同步觀測基線。n=3n=2n=4n=5第5頁/共81頁第五頁，共82頁。6第6頁/共81頁第六頁，共82頁。7閉合(b h)環和環的閉合(b h)差 閉合環 由多條基線向量(xingling)首尾相連所構成的圖形。n=5由5條基線向量(xingling)所構成的閉合環第7頁/共81頁第七頁，共82頁。8閉合(b h)環和環的閉合(b h)差 環的閉合差 閉合差：組成(z chn)閉合環的基線向量按同一

4、方向（順時針或逆時針）的矢量和。 分量閉合差：組成(z chn)閉合環的基線向量按同一方向（順時針或逆時針）矢量的各個分量的和。 全長閉合差：分量閉合差的平方和開方。分量閉合差XYZXYZ環的閉合差1B2B3BnB1niiB222sXYZ全長閉合差第8頁/共81頁第八頁，共82頁。9同步觀測(gunc)環（同步環）和同步環檢驗 同步觀測環（同步環） 三臺或三臺以上的GPS接收機進行同步觀測所獲得的基線向量（完全由同一觀測時段的基線向量）所構成(guchng)的閉合環。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(tngb)環與非同步(tngb)環第9頁/共81頁第九頁，共82頁。10同

5、步觀測(gunc)環（同步環）和同步環檢驗 同步環檢驗 定義：檢驗同步環的閉合差大小。 特性 理論上：采用嚴密算法所得到的同步環，無論觀測(gunc)值中是否含有誤差，其環閉合差必為零。（構成同步環的基線向量之間是線性相關的） 實踐中：如果算法不嚴密（目前大多數的商用軟件均屬于此種情況），其環閉合差通常不為零，但通常很小。 結論：同步環閉合差很小，還不能說明基線解算結果一定能夠滿足精度要求第10頁/共81頁第十頁，共82頁。11獨立(dl)基線向量 定義：線性無關的一組基線向量。 滿足下面條件之一的為獨立基線向量。 未構成閉合(b h)環的一組基線向量（例如：一條基線向量，未構成閉合(b h)

6、環的一組同步觀測基線）。 雖構成了閉合(b h)環，但并非所有基線都來自同一觀測時段。 提示 完全由同步觀測基線所構成的閉合(b h)環之間是線性相關的，是一組非獨立基線向量。 GPS網應由相互獨立的基線向量構成。第11頁/共81頁第十一頁，共82頁。12獨立基線(jxin)向量 同步(tngb)觀測基線向量的最大線性無關組及選取方式第12頁/共81頁第十二頁，共82頁。13獨立觀測(gunc)環（異步環）和獨立觀測(gunc)環檢驗 獨立觀測環（異步環） 定義(dngy)：由相互函數獨立（線性無關）的基線向量所構成的閉合環。（就是前面的非同步環）第一時段第一時段第一時段第一時段第一時段第二時

7、段獨立(dl)環與非獨立(dl)環第13頁/共81頁第十三頁，共82頁。14獨立(dl)觀測環（異步環）和獨立(dl)觀測環檢驗 獨立觀測環檢驗 定義：檢驗獨立觀測環的閉合差大小 特性：與同步環閉合差不同，即使采用嚴密算法，并且計算過程中未發生錯誤，獨立觀測環的閉合差通常也不為零，也不一定是個微小量 結論：獨立觀測環閉合差的大小，可作為(zuwi)評定基線解算結果質量的有力指標第14頁/共81頁第十四頁，共82頁。15第二節 技術設計(shj)的依據第15頁/共81頁第十五頁，共82頁。16內容(nirng)概要 測量任務書或測量合同書 GPS測量規范(gufn)及規程 其他規范(gufn)及

8、規程第16頁/共81頁第十六頁，共82頁。17測量(cling)任務書或測量(cling)合同書 發布單位 上級主管部門 甲方 作用 明確項目(xingm)的目標和要求第17頁/共81頁第十七頁，共82頁。18測量(cling)任務書或測量(cling)合同書 內容 點位要求 分布、密度、數量、標志及觀測(gunc)設施 精度要求 等級、點位誤差、相鄰點間距離誤差 進度要求 提交成果的時間 成果要求 坐標參照系、是否需要高程成果、提交資料的內容第18頁/共81頁第十八頁，共82頁。19GPS測量規范(gufn)及規程 發布單位 國家相關機構或行業主管部門 技術監督局 國家測繪局 建設部 作用

9、規定測量成果的質量(zhling) 規范實施的步驟、要求第19頁/共81頁第十九頁，共82頁。20GPS測量規范(gufn)及規程 現有規范、規程 全球定位系統（GPS）測量規范，GB/T18314-2001，國家質量技術監督局，國家標準(u ji bio zhn)，2001 全球定位系統（GPS）測量規范，CH2001-92，國家測繪局，1992 全球定位系統（GPS ）測量型接收機檢定規程CH8016-1995 全球定位系統城市測量技術規程，CJJ 73-97，建設部，行業標準，1997 第20頁/共81頁第二十頁，共82頁。21GPS測量規范(gufn)及規程第21頁/共81頁第二十一頁

10、，共82頁。22GPS測量規范(gufn)及規程 規范的內容(nirng) 國家測量規范的內容(nirng)第22頁/共81頁第二十二頁，共82頁。23GPS測量(cling)規范及規程 規范的內容(nirng) 城市測量技術規程第23頁/共81頁第二十三頁，共82頁。24其他(qt)規范及規程 若暫無與工程相對應(duyng)的GPS規范時， 可參照與該工程對應(duyng)的常規測量規范 中的質量要求，然后以此為依據，套 用GPS規范第24頁/共81頁第二十四頁，共82頁。25第三節 GPS網的精度(jn d)和密度設計第25頁/共81頁第二十五頁，共82頁。26內容(nirng)概要 G

11、PS測量的等級及其用途 各級( j)GPS測量的精度指標 各級( j)GPS點的密度指標第26頁/共81頁第二十六頁，共82頁。27GPS測量的等級(dngj)及其用途 我國GPS測量(cling)規范所規定的網的等級第27頁/共81頁第二十七頁，共82頁。28GPS測量(cling)的等級及其用途 我國城市測量(cling)規程所規定的網的等級第28頁/共81頁第二十八頁，共82頁。29各級( j)GPS測量的精度指標 相鄰點間基線( jxin)長度標準差標準差，單位(dnwi)mm22ab d固定誤差，單位mm比例誤差，單位ppm相鄰點間的距離，單位Km第29頁/共81頁第二十九頁，共82

12、頁。30各級GPS測量(cling)的精度指標 相鄰點間基線長度(chngd)的精度要求第30頁/共81頁第三十頁，共82頁。31各級( j)GPS測量的精度指標 點位及基線長度(chngd)年變化率的精度要求第31頁/共81頁第三十一頁，共82頁。32各級( j)GPS點的密度指標 GPS網中相鄰點間的平均(pngjn)距離第32頁/共81頁第三十二頁，共82頁。33第四節 GPS網的基準(jzhn)設計第33頁/共81頁第三十三頁，共82頁。34GPS網的基準(jzhn) GPS網的基準包括(boku) 位置基準 尺度基準 方位基準第34頁/共81頁第三十四頁，共82頁。35GPS網的位置

13、(wi zhi)基準 位置基準的確定 自由網平差或擬穩平差 對網的尺度無影響 固定一點(y din)（最小約束平差） 對網的尺度無影響 固定多點（約束平差） 對網的尺度有影響第35頁/共81頁第三十五頁，共82頁。36GPS網的尺度(chd)基準 尺度基準的確定 GPS基線向量 測距邊 已知點間的固定邊 固定多個已知點 其他空間(kngjin)技術觀測量（VLBI、SLR等）第36頁/共81頁第三十六頁，共82頁。37GPS網的方位(fngwi)基準 方位基準( jzhn)的確定 GPS基線向量 起始方位 固定多個已知點 其他空間技術（如VLBI）提供的方位第37頁/共81頁第三十七頁，共82

14、頁。38第五節 GPS網的圖形(txng)設計第38頁/共81頁第三十八頁，共82頁。39內容(nirng)概要 GPS網形設計的內容* GPS網的基本( jbn)圖形 圖形設計中的注意事項 GPS網的特征條件第39頁/共81頁第三十九頁，共82頁。40GPS網圖形設計(shj)的內容* 一般控制網圖形(txng)設計的內容 與精度和可靠性有關的點位設計 觀測設計（觀測點、測回數等） GPS網圖形(txng)設計的內容 觀測設計（同步觀測圖形(txng)、重復觀測次數、觀測參數設置、觀測時長要求） 注意：GPS網無與精度和可靠性直接相關的圖形(txng)設計問題（點位觀測環境方面的問題除外）第

15、40頁/共81頁第四十頁，共82頁。41GPS網圖形(txng)設計的內容* 如果假定對應基線向量的質量(zhling)一樣，則在下面兩個圖形中，對應各點的可靠性和精度是完全一樣的1234512345第41頁/共81頁第四十一頁，共82頁。42GPS網圖形(txng)設計的內容* 兩點重要提示 GPS網的圖形強度與基線向量的數量和分布有關(yugun) GPS點的精度和可靠性與與其相連的基線向量數密切相關，相連的基線向量數越多，精度和可靠性越高第42頁/共81頁第四十二頁，共82頁。43GPS網圖形(txng)設計的內容* GPS網布設時的重復設站次數（觀測時段數） GPS點反復(fnf)進行

16、設站觀測的次數 復測邊（重復邊）的布置 復測邊：同一基線向量不同時段的觀測結果第43頁/共81頁第四十三頁，共82頁。44GPS網的基本(jbn)圖形 三角形網 多邊形網 附和(fh)導線網 星形網第44頁/共81頁第四十四頁，共82頁。45 三角形網 定義(dngy)：以三角形作為基本圖形所構成的GPS網 特點 優點：幾何強度高、抗粗差能力強、可靠性高 缺點：工作量大 提高圖形強度的方法 加測對角線GPS網的基本(jbn)圖形第45頁/共81頁第四十五頁，共82頁。46GPS網的基本(jbn)圖形 多邊形網 定義：以多邊形（邊數4）作為基本圖形所構成的GPS網 特點： 效率高，工作量較小，

17、圖形強度雖不如三角形網 保證(bozhng)及提高圖形強度的方法 對多邊形邊數加以限制第46頁/共81頁第四十六頁，共82頁。47GPS網的基本(jbn)圖形 附和導線網 定義：附和導線（或稱附和路線）作為基本圖形所構成的GPS網 特點 效率高，工作量較小， 圖形強度雖不如三角形網和多邊形網 保證及提高圖形強度的方法(fngf) 對多邊形邊數加以限制，仍能保證一定的強度第47頁/共81頁第四十七頁，共82頁。48GPS網的基本(jbn)圖形 星形網（單基準(jzhn)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系）所構成的GPS網 特點：作業速度快，但抗粗差能力極

18、差 提高可靠性的方法：從兩個已知點（基準(jzhn)站）上對同一待定點（流動站）進行觀測；適當復測 應用：界址點、碎部點和低等級控制點（圖根點） 工作模式：Go and Stop，RTK第48頁/共81頁第四十八頁，共82頁。49GPS網的基本(jbn)圖形 多基準站 定義：兩臺以上的接收機（基準站）固定(gdng)不間斷觀測，其余接收機流動觀測（待定點間一般無聯系）所構成的GPS網 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：Go and Stop，RTK 提高可靠性的方法：適當復測第49頁/共81頁第四十九頁，共82頁。50圖形(txng)設計中的注意事項

19、 布網(b wn)形式 AA、A、B級GPS網應布設成連續網，除邊緣點外，每點至少應與3個點相連， C、D、E級GPS網可布設成多邊形或附和導線。第50頁/共81頁第五十頁，共82頁。51圖形(txng)設計中的注意事項 各級( j)GPS網中最大獨立閉合環或附和導線的邊數滿足下表要求第51頁/共81頁第五十一頁，共82頁。52圖形(txng)設計中的注意事項 AA、A、B級GPS網點應與永久(yngji)GPS跟蹤站聯測。聯測站數滿足下表要求第52頁/共81頁第五十二頁，共82頁。53圖形(txng)設計中的注意事項 AA、A、B級GPS網點應與參加過全國天文大地網整體平差的三角點、導線點及

20、一、二等水準點重合 新布設的GPS網應與附近已有的國家高等級GPS點進行( jnxng)聯測，聯測點數不少于2個 大陸、島、礁之間的A、B級GPS網的邊長可視實際情況變通。重要島礁與大陸之間的聯測點數不得少于3個第53頁/共81頁第五十三頁，共82頁。54圖形(txng)設計中的注意事項 為求得GPS點在某一參考坐標系中的坐標，應與該坐標系中的原有控制點進行( jnxng)聯測，聯測點數不得少于3個第54頁/共81頁第五十四頁，共82頁。55圖形(txng)設計中的注意事項 框架網的采用 當控制網的范圍較大時，可采用分級布設的方法，即首先(shuxin)布設點數較少但等級較高的框架網，然后再部

21、分項目所要求等級的全面網*框架網全面網第55頁/共81頁第五十五頁，共82頁。56圖形(txng)設計中的注意事項 確定正常高時的注意事項 為求得GPS點的正常高，應進行高程聯測，聯測應滿足(mnz)下表要求第56頁/共81頁第五十六頁，共82頁。57GPS網的特征(tzhng)條件 總基線數 獨立(dl)基線數 必要基線數 多余基線數第57頁/共81頁第五十七頁，共82頁。58GPS網的特征(tzhng)條件 若某GPS網由n個點組成(z chn)，每點的設站次數為m，用N臺GPS接收機進行觀測 觀測時段數C： 總基線數J總： 獨立基線數J獨： 必要基線數J必： 多余基線數J多：Cn m N

22、12JC NN總1JCN獨1Jn必JJJ必獨多第58頁/共81頁第五十八頁，共82頁。59GPS網設計(shj)書 編寫提綱 概述：測區位置，項目概況 技術(jsh)依據：規范、標準 坐標系統與起算數據 網形設計 質量檢核 選點埋石 外業觀測 數據處理：軟件、處理方法（包括基線解算與網平差） 成果資料第59頁/共81頁第五十九頁，共82頁。60第六節 GPS測量(cling)的外業工作第60頁/共81頁第六十頁，共82頁。61第61頁/共81頁第六十一頁，共82頁。62 觀測中所選用的接收機，必須對其性能與可靠性進行檢驗，合格后方可參加作業。對新購和經修理后的接收機，應按規定進行全面的檢驗。接

23、收機全面檢驗的內容，包括一般性檢視、通電檢驗和實測檢驗。1、一般性檢驗主要檢查接收機設備各部件及其附件是否齊全、完好，緊固部分是否松動與脫落，使用手冊及資料是否齊全等。另外，天線底座的圓水準器和光學對中器，應在測試前進行檢驗和校正。2、通電檢驗接收機通電后有關(yugun)信號燈、按鍵、顯示系統和儀表的工作情況，以及自測試系統的工作情況，當自測正常后，按操作步驟檢驗儀器的工作情況。3、實測檢驗測試檢驗是GPS接收機檢驗的主要內容。其檢驗方法有：用標準基線檢驗；已知坐標、邊長檢驗；零基線檢驗；相位中心偏移量檢驗等。第62頁/共81頁第六十二頁，共82頁。633. GPS衛星預報與觀測調度 衛星幾

24、何(j h)分布及可接收衛星數與精度息息相關。根據軟件可預報。第63頁/共81頁第六十三頁，共82頁。64編排作業調度表 作業小組應在觀測前根據測區地形、交通狀況、控制網的大小、精度的高低、儀器的數量、GPS網的設計(shj)、星歷預報表和測區的天氣、地理環境等編制作業調度表，以提高工作效益。第64頁/共81頁第六十四頁，共82頁。65132456GPS作業(zuy)調度表第65頁/共81頁第六十五頁，共82頁。664. 觀測作業(zuy) 觀測作業(zuy)的主要任務是捕獲GPS衛星信號，并對其進行跟蹤、處理和量測，以獲得所需要的定位信息和觀測數據。第66頁/共81頁第六十六頁，共82頁。6

25、7 5.觀測成果的外業檢核 觀測成果的外業檢核是外業工作的最后一個環節。每當觀測任務(rn wu)結束，必須對觀測數據的質量進行分析并作出評，以確保觀測成果和定位結果的預期精度。外業檢核的主要內容： 1每個時段同步邊觀測數據的檢核 1）數據剔除率； 2）平差值的中誤差。 2重復觀測邊的檢核 3環閉合差的檢核 4同步觀測環檢核第67頁/共81頁第六十七頁，共82頁。68第68頁/共81頁第六十八頁，共82頁。69第69頁/共81頁第六十九頁，共82頁。70（3）基線觀測值殘差分析 一些基線解算的軟件中，通常都具有(jyu)以圖或表的形式給出一個測段中每顆衛星與基準參考衛星之間觀測值殘差的功能。若每顆衛星的殘差圖形均在縱坐標零周附近，則該基解算較好。 若某顆星的殘差起伏較大，則表明該星的單差可能有問題，可考慮刪去