1、第八章第八章 GPSGPS測量的設計與實施測量的設計與實施pGPSGPS測量的技術設計測量的技術設計pGPSGPS測量的外業準備及技術設計書編測量的外業準備及技術設計書編 寫寫pGPSGPS測量的外業實施測量的外業實施pGPSGPS測量的作業模式測量的作業模式p數據預處理及觀測成果的質量數據預處理及觀測成果的質量p技術總結與上交資料技術總結與上交資料8.1.1GPS網技術設計的依據網技術設計的依據 GPS布網設計與數據采集的技術依據主要是GPS測量規范和測量任務書。二者同時也是數據處理等后續工作的技術依據。 一、測量任務書一、測量任務書 測量任務書是測量施工單位上級主管部門下達的技術文件。這種

2、技術文件是指令性文件，它規定了測量任務的范圍和目的，進度和密度的要求，完成任務并上交成果資料的項目和時間安排以及完成測量任務的經濟指標。二、二、 GPS測量規范測量規范 是國家測繪主管部門或行業部門制定的技術法規。主要有： 2001年國家測繪局頒布的全球定位系統（GPS）的測量規范 1998年建設部發布的行業標準全球定位系統城市測量技術規程8.1 GPS測量的技術設計測量的技術設計 8.1.2 GPS8.1.2 GPS網的精度、密度設計網的精度、密度設計 1、精度設計、精度設計 對于對于GPS網的精度要求，主要取決于網的用途和定網的精度要求，主要取決于網的用途和定位技術所能達到的精度。精度指標

3、通常是以相臨點間弦位技術所能達到的精度。精度指標通常是以相臨點間弦長的標準差來表示，即長的標準差來表示，即22()ab d 式中式中 GPS基線向量的弦長中誤差，基線向量的弦長中誤差，mm； GPS接收機標稱精度中的固定誤差，接收機標稱精度中的固定誤差，mm； b GPS接收機標稱精度中的比例誤差系數，接收機標稱精度中的比例誤差系數，ppm； d GPS衛星定位網中相臨點間的距離，衛星定位網中相臨點間的距離，km。a8.1 GPS測量的技術設計測量的技術設計級別平均距離（km）固定誤差a（mm）比例誤差b（ppmD）AA100030.01A30050.1B7081C1015105D510101

4、0E0.251020表表 規范規定的規范規定的GPSGPS測量精度分級（一）測量精度分級（一）8.1 GPS測量的技術設計測量的技術設計等級平均距離（km）a（mm）b（ppmD）最弱邊相對中誤差二91021/12萬三51051/8萬四210101/4.5萬一級110101/2萬二級115201/1萬表表 規程規定的規程規定的GPSGPS測量精度分級（二）測量精度分級（二）注：當邊長小于200m時，邊長中誤差應小于20mm。8.1 GPS測量的技術設計測量的技術設計2 2、GPSGPS點的密度標準點的密度標準規范和規程對規范和規程對GPSGPS網中兩相臨點間距離網中兩相臨點間距離視其需要作出了

5、規定：相鄰點間最小距離應為視其需要作出了規定：相鄰點間最小距離應為平均距離的平均距離的1/21/21/31/3；最大距離應為平均距離；最大距離應為平均距離的的2 23 3倍。規程還規定，特殊情況下，個倍。規程還規定，特殊情況下，個別點的間距還允許超出表中規定。別點的間距還允許超出表中規定。8.1 GPS測量的技術設計測量的技術設計8.1.3GPS網的基準設計網的基準設計 GPS網的基準包括位置基準、尺度基準、方位基準。網的基準包括位置基準、尺度基準、方位基準。在基準設計時應考慮：在基準設計時應考慮：o 1、為求定、為求定GPS點在地面坐標系的坐標，應在地面坐標系中選點在地面坐標系的坐標，應在地

6、面坐標系中選定起算數據和聯測原有地方控制點若干，用以坐標轉換。定起算數據和聯測原有地方控制點若干，用以坐標轉換。o 2、為保證、為保證GPS網進行約束平差后坐標精度的均勻性以及減少網進行約束平差后坐標精度的均勻性以及減少尺度比誤差影響，對尺度比誤差影響，對GPS網內重合的高等級國家城市點或原城網內重合的高等級國家城市點或原城市等級控制網點，除未知點聯結圖形觀測外，對他們也要適當市等級控制網點，除未知點聯結圖形觀測外，對他們也要適當的構成長邊圖形。的構成長邊圖形。8.1 GPS測量的技術設計測量的技術設計o 3、GPS網經平差計算后網經平差計算后,可以得到可以得到GPS點在地面參點在地面參照系中

7、的大地高照系中的大地高,為求的為求的GPS點的正常高點的正常高,可根據具可根據具體情況聯測高程點體情況聯測高程點,聯測的高程點需均勻分布于網中聯測的高程點需均勻分布于網中,對丘陵或山地應按高程擬和曲面的要求進行布設對丘陵或山地應按高程擬和曲面的要求進行布設o 4、新建、新建GPS網的坐標系應盡量與測區過去采用的網的坐標系應盡量與測區過去采用的坐標系統一致坐標系統一致,如果采用地方或工程坐標系如果采用地方或工程坐標系,一般還應一般還應注意注意 1、所采用的參考橢球；、所采用的參考橢球；2、坐標系、坐標系 的中央子午的中央子午線經度；線經度；3、縱、橫坐標加常數；、縱、橫坐標加常數；4、坐標系投影

8、面、坐標系投影面高程及測區平均高程異常值；高程及測區平均高程異常值；5、起算點的坐標值、起算點的坐標值8.1 GPS測量的技術設計測量的技術設計8.1.4GPS圖形設計圖形設計 網的圖形設計，雖然主要決定于用戶的要求，網的圖形設計，雖然主要決定于用戶的要求，但是有關經費、時間和人力的消耗以及所需但是有關經費、時間和人力的消耗以及所需接收設備的類型、數量和后勤保障條件等，接收設備的類型、數量和后勤保障條件等，也都與網的圖形設計有關。對此應當充分加也都與網的圖形設計有關。對此應當充分加以顧及，以期在滿足用戶要求的條件下，盡以顧及，以期在滿足用戶要求的條件下，盡量減少消耗。量減少消耗。8.1 GPS

9、測量的技術設計測量的技術設計 為了用戶的利益，為了用戶的利益，GPS網圖形設計時應遵循以下原則：網圖形設計時應遵循以下原則： （1）GPS網應根據測區實際需要和交通狀況，作業時網應根據測區實際需要和交通狀況，作業時的衛星狀況，預期達到的精度，成果的可靠性以及工作效的衛星狀況，預期達到的精度，成果的可靠性以及工作效率，按照優化設計原則進行。率，按照優化設計原則進行。 （2）GPS網一般應通過獨立觀測邊構成閉合圖形，例網一般應通過獨立觀測邊構成閉合圖形，例如一個或若干個獨立觀測環，或者附合路線形式，以增加如一個或若干個獨立觀測環，或者附合路線形式，以增加檢核條件，提高網的可靠性。檢核條件，提高網的

10、可靠性。 （3）GPS網的點與點之間不要求通視，但應考慮常規網的點與點之間不要求通視，但應考慮常規測量方法加密時的應用，每點應有一個以上通視方向。測量方法加密時的應用，每點應有一個以上通視方向。8.1 GPS測量的技術設計測量的技術設計 （4）在可能條件下，新布設的）在可能條件下，新布設的GPS網應與附近已有的網應與附近已有的GPS點進行聯測；新布設的點進行聯測；新布設的GPS網點應盡量與地面原有網點應盡量與地面原有控制網點相聯接，聯接處的重合點數不應少于三個，且控制網點相聯接，聯接處的重合點數不應少于三個，且分布均勻，以便可靠地確定分布均勻，以便可靠地確定GPS網與原有網之間的轉換網與原有網

11、之間的轉換參數。參數。 （5）GPS網點，應利用已有水準點聯測高程。網點，應利用已有水準點聯測高程。C級網每級網每隔隔36點聯測一個高程點，點聯測一個高程點，D和和E級網視具體情況確定聯級網視具體情況確定聯測點數。測點數。A和和B級網的高程聯測分別采用三、四等水準測級網的高程聯測分別采用三、四等水準測量的方法；量的方法；C至至E級網可采用等外水準或與其精度相當的級網可采用等外水準或與其精度相當的方法進行。方法進行。8.1 GPS測量的技術設計測量的技術設計(1)(1)設計的一般原則設計的一般原則o 為了滿足用戶的要求，設計的一般原則是o GPS網一般應采用獨立觀測邊構成閉合圖形，例如三角形、多

12、邊形或附合線路，以增加檢核條件，提高網的可靠性。o GPS網作為測量控制網，其相鄰點間基線向量的精度，應分布均勻。o GPS網點應盡量與原有地面控制網點相重合。重合點一般不應少于3個（不足時應聯測），且在網中應分布均勻，以利于可靠地確定GPS網與地面網之間的轉換參數。8.1 GPS測量的技術設計測量的技術設計o GPS網點應考慮與水準點相重合，而非重合點，一般應根據要求以水準測量方法（或相當精度的方法）進行聯測，或在網中布設一定密度的水準聯測點，以便為大地水準面的研究提供資料。o 為了便于GPS的測量觀測和水準聯測，GPS網點一般設在視野開闊和交通便利的地方。o 為了便于用經典方法聯測或擴展，

13、可在GPS網點附近布設一通視良好的方位點，以建立聯測方向。方位點與觀測站的距離，一般應大于300m。8.1 GPS測量的技術設計測量的技術設計（2）基本圖形的選擇）基本圖形的選擇 根據根據GPS測量的不同用途測量的不同用途，GPS網的獨立觀測邊，網的獨立觀測邊，應構成一定的幾何圖形。圖形的基本形式如下。應構成一定的幾何圖形。圖形的基本形式如下。 圖圖-1三角形三角形 圖圖-2環形網環形網8.1 GPS測量的技術設計測量的技術設計 三角形三角形網網o GPS網中的三角形邊由獨立觀測邊組成。根據經典測量的經驗已知，這種圖形的幾何結構強，具有良好的自檢能力，能夠有效地發現觀測成果的粗差，以保障網的可

14、靠性。同時，經平差后網中的相鄰點間基線向量的精度分布均勻。o 這種網形的主要缺點是觀測工作量較大，尤其當接收機的數量較少時，將使觀測工作的總時間大為延長。因此通常只有當網的精度和可靠性要求較高時，才單獨采用這種圖形。o 8.1 GPS測量的技術設計測量的技術設計 環形網環形網o 由若干含有多條獨立觀測邊的閉合環所組成的網，稱為環形網。這種網形與經典測量中的導線網相似，其圖形的結構強度比三角網為差。不難理解，由于這時網的自檢能力和可靠性，與閉合環中所含基線邊的數量有關，所以，根據網的不同精度要求，一般都規定閉合環中包含的基線邊，不超過一定的數量。8.1 GPS測量的技術設計測量的技術設計閉合環中

15、基線邊數的限值閉合環中基線邊數的限值 表表級級 別別一一二二三三閉合環中的邊數閉合環中的邊數 4 5 68.1 GPS測量的技術設計測量的技術設計o 環形網的優點是觀測工作量較小，且具有較好環形網的優點是觀測工作量較小，且具有較好的自檢性和可靠性，其缺點主要是，非直接觀測的的自檢性和可靠性，其缺點主要是，非直接觀測的基線邊（或間接邊）精度比直接觀測邊低，相鄰點基線邊（或間接邊）精度比直接觀測邊低，相鄰點間的基本精度分布不均勻。間的基本精度分布不均勻。o 作為環形網的特例，在實際工作中還可按照網作為環形網的特例，在實際工作中還可按照網的用途和實際情況，采用所謂附合線路。這種附合的用途和實際情況，

16、采用所謂附合線路。這種附合線與經典測量中的附合導線相類似。采用這種圖形線與經典測量中的附合導線相類似。采用這種圖形的條件是，附合線路兩端點間的已知基線向量，必的條件是，附合線路兩端點間的已知基線向量，必須具有較高的精度，另外，附合線路所包含的基線須具有較高的精度，另外，附合線路所包含的基線邊數，也不能超過一定的限制邊數，也不能超過一定的限制。o 8.1 GPS測量的技術設計測量的技術設計o 三角形網和環形網，是大地測量和精密工程三角形網和環形網，是大地測量和精密工程測量中普遍采用的兩種基本圖形。通常，根測量中普遍采用的兩種基本圖形。通常，根據情況往往采用上述兩種圖形的混合網形。據情況往往采用上

17、述兩種圖形的混合網形。8.1 GPS測量的技術設計測量的技術設計 星形網星形網 星形網的幾何圖形簡單，但星形網的幾何圖形簡單，但其直接觀測邊之間，一般不其直接觀測邊之間，一般不構成閉合圖形，所以其檢驗構成閉合圖形，所以其檢驗與發現粗差的能力差。與發現粗差的能力差。o 這種網形的主要優點，這種網形的主要優點，是觀測中通常只需要兩臺是觀測中通常只需要兩臺GPS接收機，作業簡單。因接收機，作業簡單。因此在快速靜態定位和準動態此在快速靜態定位和準動態定位等快速作業模式中，大定位等快速作業模式中，大都采用這種網形，它被廣泛都采用這種網形，它被廣泛地應用于工程放樣、邊界測地應用于工程放樣、邊界測量、地籍測

18、量和碎部測量量、地籍測量和碎部測量等。等。 8.1 GPS測量的技術設計測量的技術設計（3）GPS測量的技術指標測量的技術指標觀測時段觀測時段observation session： 測站上開始接收測站上開始接收衛星信號到停止接收，連續觀測的時間間隔稱為觀衛星信號到停止接收，連續觀測的時間間隔稱為觀測時段，簡稱時段。測時段，簡稱時段。同步觀測同步觀測simultaneous observation ： 兩臺或兩兩臺或兩臺以上接收機同時對同一組衛星所進行的觀測。臺以上接收機同時對同一組衛星所進行的觀測。8.1 GPS測量的技術設計測量的技術設計 同 步 觀 測 環同 步 觀 測 環 s i m

19、u l t a n e o u s observation loop ： 三臺或三臺以上接三臺或三臺以上接收機同步觀測所獲得的基線向量構成的閉合收機同步觀測所獲得的基線向量構成的閉合環。環。 獨立觀測環獨立觀測環independent observation loop ： 由非同步觀測獲得的基線向量構由非同步觀測獲得的基線向量構成的閉合環。成的閉合環。8.1 GPS測量的技術設計測量的技術設計8.2GPS測量的外業準備及技術設計書編寫測量的外業準備及技術設計書編寫8.2.1測區踏勘測區踏勘p 交通情況交通情況p 水系分布情況水系分布情況p 植被情況植被情況p 控制點分布情況控制點分布情況p 居

20、民地分布情況居民地分布情況p 當地風俗民情當地風俗民情8.2.2 資料收集資料收集p 各類圖件各類圖件p 各類控制點成果各類控制點成果p 測區有關的地質、氣象、交通、通信等方面測區有關的地質、氣象、交通、通信等方面的資料的資料p 城市及其鄉村行政區劃表城市及其鄉村行政區劃表8.2GPS測量的外業準備及技術設計書編寫測量的外業準備及技術設計書編寫8.2.3 設備、器材籌備及人員組織設備、器材籌備及人員組織p 籌備器材、計算機及配套設備籌備器材、計算機及配套設備p 籌備機動設備及通信設備籌備機動設備及通信設備p 籌備施工器材，計劃油料，材料的消耗籌備施工器材，計劃油料，材料的消耗p 組建施工隊伍，

21、擬訂施工人員名單及崗位組建施工隊伍，擬訂施工人員名單及崗位p 進行詳細的投資預算進行詳細的投資預算8.2GPS測量的外業準備及技術設計書編寫測量的外業準備及技術設計書編寫8.2.4 擬定外業觀測計劃擬定外業觀測計劃擬訂觀測計劃的主要依據擬訂觀測計劃的主要依據p GPS網的規模大小網的規模大小p 點位精度要求點位精度要求p GPS衛星星座幾何圖形強度衛星星座幾何圖形強度p 參加作業的接收機數量參加作業的接收機數量p 交通、通信及后勤保障交通、通信及后勤保障8.2GPS測量的外業準備及技術設計書編寫測量的外業準備及技術設計書編寫觀測計劃的主要內容應包括：觀測計劃的主要內容應包括： 編制編制GPS衛

22、星的可見性預報圖衛星的可見性預報圖 選擇衛星的幾何圖形強度選擇衛星的幾何圖形強度 選擇最佳的觀測時段選擇最佳的觀測時段 觀測區域的設計與劃分觀測區域的設計與劃分 編排作業調度表編排作業調度表8.2GPS測量的外業準備及技術設計書編寫測量的外業準備及技術設計書編寫相關觀測的概念相關觀測的概念數據剔除率數據剔除率percentage of data rejection ： 同同一時段中，刪除的觀測值個數與獲取的觀測值總一時段中，刪除的觀測值個數與獲取的觀測值總數的比值。數的比值。天線高天線高antenna height：觀測時接收機天線相位：觀測時接收機天線相位中心至測站中心標志面的高度。中心至測

23、站中心標志面的高度。國際地球參考框架國際地球參考框架ITRF Y International Terrestrial Reference Frame ：由國際地球自轉服由國際地球自轉服務局推薦的以國際參考子午面和國際參考極為定務局推薦的以國際參考子午面和國際參考極為定向基準，以向基準，以ITRF Y Y天文常數為基礎所定義的一天文常數為基礎所定義的一種地球參考系和地心（地球）坐標系。種地球參考系和地心（地球）坐標系。 8.2GPS測量的外業準備及技術設計書編寫測量的外業準備及技術設計書編寫 參考站參考站Reference station ：在一定的：在一定的觀測時間內，一臺或幾臺接收機分別固定

24、在觀測時間內，一臺或幾臺接收機分別固定在一個或幾個測站上，一直保持跟蹤觀測衛星，一個或幾個測站上，一直保持跟蹤觀測衛星，其余接收機在這些測站的一定范圍內流動設其余接收機在這些測站的一定范圍內流動設站作業，這些固定站就稱為參考站。站作業，這些固定站就稱為參考站。 流動站流動站roving station ： 在參考站的一在參考站的一定范圍內流動作業的接收機所設立的測站。定范圍內流動作業的接收機所設立的測站。8.1 GPS測量的技術設計測量的技術設計1 1、編制、編制GPSGPS衛星的可見性預報圖衛星的可見性預報圖 由于衛星的軌道運動和地球的自轉，衛星相對于測站的由于衛星的軌道運動和地球的自轉，衛

25、星相對于測站的幾何圖形在不斷變化。一些衛星從地平線升起至一定高度，幾何圖形在不斷變化。一些衛星從地平線升起至一定高度，可以投入觀測作業，另一些衛星觀測高度角越來越小，無法可以投入觀測作業，另一些衛星觀測高度角越來越小，無法繼續觀測。考慮到作業中盡可能選取圖形強度較好的衛星進繼續觀測。考慮到作業中盡可能選取圖形強度較好的衛星進行觀測，因而在一個觀測時段要幾次更換跟蹤的衛星。我們行觀測，因而在一個觀測時段要幾次更換跟蹤的衛星。我們將時段中任一衛星有效觀測時間符合要求的衛星，稱為有效將時段中任一衛星有效觀測時間符合要求的衛星，稱為有效觀測衛星。測量等級越高，有效觀測衛星總數需要越多，時觀測衛星。測量

26、等級越高，有效觀測衛星總數需要越多，時段中任一衛星有效觀測時間需要越長，觀測時段應該越多，段中任一衛星有效觀測時間需要越長，觀測時段應該越多，時段長度也應越長。時段長度也應越長。8.2GPS測量的外業準備及技術設計書編寫測量的外業準備及技術設計書編寫級級 別別 項項 目目AAABCDE衛星截止高度角（）衛星截止高度角（）101015151515同時觀測有效衛星數同時觀測有效衛星數444444觀測有效衛星總數觀測有效衛星總數20209644觀測時段數觀測時段數106421.61.6時段長度時段長度min靜態靜態720540240604540快快速速靜靜態態雙頻雙頻+P(Y)碼碼1052雙頻全波雙

27、頻全波151010單頻或雙頻半波單頻或雙頻半波302015采樣間隔采樣間隔S靜態靜態303030103010301030快速靜態快速靜態515515515靜態靜態151515151515快快速速靜靜態態雙頻雙頻+P(Y)碼碼111雙頻全波雙頻全波333單頻或雙頻半波單頻或雙頻半波555注：注：1 在時段中觀測時間符合表在時段中觀測時間符合表63中第七項規定的衛星，為有效觀測衛星；中第七項規定的衛星，為有效觀測衛星；2 計算有效觀測衛星總數時，應將各時段的有效觀測衛星數扣除其間的重復衛星數；計算有效觀測衛星總數時，應將各時段的有效觀測衛星數扣除其間的重復衛星數；3 觀測時段長度，應為開始記錄數據

28、到結束記錄的時間段；觀測時段長度，應為開始記錄數據到結束記錄的時間段；4 觀測時段數觀測時段數1.6，指每站觀測一時段，至少，指每站觀測一時段，至少60%測站再觀測一時段。測站再觀測一時段。時段中任一衛星有效觀測時間min表表 規規范范規定規定的各的各級級GPSGPS測量測量基本基本技術技術要求要求規定規定8.2GPS測量的外業準備及技術設計書編寫測量的外業準備及技術設計書編寫項項 目目 等等 級級觀測方法觀測方法二等二等三等三等四等四等一級一級二級二級衛星截止高度角（）衛星截止高度角（）靜靜 態態1515151515快速靜態快速靜態有效觀測衛星數有效觀測衛星數靜靜 態態44444快速靜態快速

29、靜態5555平均重復設站數平均重復設站數靜靜 態態221.61.61.6快速靜態快速靜態21.61.61.6時段長度（時段長度（min）靜靜 態態9060454545快速靜態快速靜態20151515數據采樣間隔（數據采樣間隔（S）靜靜 態態10601060106010601060快速靜態快速靜態PDOP靜態、快速靜態靜態、快速靜態66666表表 規程規定的規程規定的GPSGPS測量各等級的作業的基本技術要求測量各等級的作業的基本技術要求 8.2GPS測量的外業準備及技術設計書編寫測量的外業準備及技術設計書編寫2 2、選擇衛星的幾何圖形強度、選擇衛星的幾何圖形強度 GPS定位精度同衛星與測站構成

30、的圖形強度有關，與能同定位精度同衛星與測站構成的圖形強度有關，與能同步跟蹤的衛星數和接收機使用的通道數有關。若接收機有觀測步跟蹤的衛星數和接收機使用的通道數有關。若接收機有觀測到到5顆衛星以上的能力，就應該把所有可能觀測到的衛星都進行顆衛星以上的能力，就應該把所有可能觀測到的衛星都進行跟蹤觀測，若只有觀測到跟蹤觀測，若只有觀測到4顆衛星的能力，應在所有可見星中選顆衛星的能力，應在所有可見星中選取取PDOP值最小的那一組衛星進行觀測，這是根據偽距定位時求值最小的那一組衛星進行觀測，這是根據偽距定位時求解公式推算出的選星原則。解公式推算出的選星原則。 規范對圖形強度因子規范對圖形強度因子PDOP值

31、沒有要求；規程對點值沒有要求；規程對點的空間位置圖形強度因子的空間位置圖形強度因子PDOP值要求不應超過上表所列值。值要求不應超過上表所列值。級 別二三四一級二級PDOP66666表表 圖形強度因子（圖形強度因子（PDOPPDOP）規定值規定值 8.2GPS測量的外業準備及技術設計書編寫測量的外業準備及技術設計書編寫 3 3、選擇最佳觀測時段、選擇最佳觀測時段 GPS衛星的觀測，是待衛星的觀測，是待GPS衛星升離地平線一定的角度才開始的，這個衛星升離地平線一定的角度才開始的，這個角度就是衛星高度截止角。高度角愈小，愈有利于減小三維位置圖形強度因角度就是衛星高度截止角。高度角愈小，愈有利于減小三

32、維位置圖形強度因子子（PDOP），），從而延從而延長最佳觀測時間；但長最佳觀測時間；但是衛星高度角愈小，是衛星高度角愈小，對流層影響愈顯著，對流層影響愈顯著，測量誤差隨之增大。測量誤差隨之增大。在精密定位測量時，在精密定位測量時，衛星高度截止角宜選衛星高度截止角宜選定在定在15左右。左右。當衛星高度角當衛星高度角15時，某測站上在視時，某測站上在視GPS衛星的衛星的PDOP隨隨時間變化曲線的例子時間變化曲線的例子如左圖所示。如左圖所示。 圖 PDOP變化曲線圖8.2GPS測量的外業準備及技術設計書編寫測量的外業準備及技術設計書編寫 該圖是用測站概略經緯度和現有GPS衛星星歷所做出的PDOP預報

33、，用以選擇最佳觀測時段。由圖可知，整個作業時段上除10：17至10：33間16min只有4顆衛星外，均有5顆以上衛星可供觀測；除8：42至8：53約11min內PDOP8外，其余時間的幾何圖形處于良好狀態或一般狀態。通常用一個子環路的平均經緯度和最接近觀測時日的GPS衛星星歷繪制PDOP變化曲線，以此選擇測量該子環路的公共觀測時段，而不是依每一個測站選擇最佳觀測時段。8.2GPS測量的外業準備及技術設計書編寫測量的外業準備及技術設計書編寫 四、編排作業調度表四、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、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

34、高低、儀器的數量、精度的高低、儀器的數量、GPS網的設計、星歷預報表和測區的天氣、網的設計、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。地理環境等編制作業調度表，以提高工作效益。時段編號觀測時間測戰號/名測戰號/名測戰號/名測戰號/名測戰號/名機號機號機號機號機號01234表GPS作業調度表8.2GPS測量的外業準備及技術設計書編寫測量的外業準備及技術設計書編寫8.2.58.2.5、設計、設計GPSGPS網與地面網的聯測方案網與地面網的聯測方案 1.1.聯測點（公共點）的精度要求聯測點（公共點）的精度要求 聯測點作為聯測點作為GPS成果轉化到常規地面坐標系的基準成果轉化到

35、常規地面坐標系的基準點，在點，在GPS測量數據處理中具有重要的意義。聯測點的測量數據處理中具有重要的意義。聯測點的地面實用坐標是將地面實用坐標是將GPS定位結果的定位結果的WGS84坐標系轉換坐標系轉換至地面坐標系時的起算數據，所以要求聯測點的地面坐至地面坐標系時的起算數據，所以要求聯測點的地面坐標具有較高的精度。標具有較高的精度。 為此，聯測點應是下列幾種點之一：為此，聯測點應是下列幾種點之一：（1）測區內現有的最高等級的常規地面控制點；）測區內現有的最高等級的常規地面控制點；（2）地方坐標系中控制網定位、定向的起算點；）地方坐標系中控制網定位、定向的起算點；（3）聯接國家坐標系和地方坐標系

36、的聯接點；）聯接國家坐標系和地方坐標系的聯接點；（4）水準點。）水準點。8.2GPS測量的外業準備及技術設計書編寫測量的外業準備及技術設計書編寫 2.2.聯測點的密度和分布聯測點的密度和分布 GPS網與地面網的聯測點最少應有兩個。其中一個作網與地面網的聯測點最少應有兩個。其中一個作為為GPS在地面網坐標系內的定位起算點，兩個點間的方位在地面網坐標系內的定位起算點，兩個點間的方位和距離作為和距離作為GPS網在地面坐標系內定向、長度的起算數據。網在地面坐標系內定向、長度的起算數據。 8.2GPS測量的外業準備及技術設計書編寫測量的外業準備及技術設計書編寫 3.3.GPSGPS網中水準點的選擇和分布

37、網中水準點的選擇和分布 GPS網一般是求得測站點的三維坐標，其中高程為大網一般是求得測站點的三維坐標，其中高程為大地高，而實際應用的高程系統為正常高系統。為此，通常地高，而實際應用的高程系統為正常高系統。為此，通常是在是在GPS網中施測或重合少量的幾何水準點，用數值擬合網中施測或重合少量的幾何水準點，用數值擬合法擬合出測區的似大地水準面，繼而內插出其它法擬合出測區的似大地水準面，繼而內插出其它GPS點的點的高程異常，再求出其正常高。高程異常，再求出其正常高。 根據研究，在平原地區布測的根據研究，在平原地區布測的GPS網中，只要用三等網中，只要用三等實測或重合全網五分之一實測或重合全網五分之一G

38、PS點的幾何水準，用數值擬合點的幾何水準，用數值擬合法求定法求定GPS點的正常高，即可代替四等水準測量。所實測點的正常高，即可代替四等水準測量。所實測的水準點，大部分應布設在網的周圍點上，少量放在網的的水準點，大部分應布設在網的周圍點上，少量放在網的中間，以求獲得最佳效果。中間，以求獲得最佳效果。8.2GPS測量的外業準備及技術設計書編寫測量的外業準備及技術設計書編寫8.2.6 GPS8.2.6 GPS接收機的選擇和檢驗接收機的選擇和檢驗一、接收機的類型選擇一、接收機的類型選擇 1.1.單、雙頻接收機的選擇單、雙頻接收機的選擇 1）單頻接收機）單頻接收機 單頻接收機只能接收經調制的單頻接收機只

39、能接收經調制的L1 信號。它雖然可以信號。它雖然可以利用導航電文提供的參數，對觀測量進行電離層影響的改利用導航電文提供的參數，對觀測量進行電離層影響的改正，但由于改正模型的不完善，誤差較大，所以單頻接收正，但由于改正模型的不完善，誤差較大，所以單頻接收機主要用于基線較短（例如機主要用于基線較短（例如10km ）的精密定位工作。的精密定位工作。 但是，單頻接收機的優點是工藝成熟，所用的電子元但是，單頻接收機的優點是工藝成熟，所用的電子元件較少，對微處理器的要求較低，不需要昂貴的互相關器，件較少，對微處理器的要求較低，不需要昂貴的互相關器，不受不受P 碼保密的限制，產量大，價格比雙頻接收機便宜的碼

40、保密的限制，產量大，價格比雙頻接收機便宜的多。多。8.2GPS測量的外業準備及技術設計書編寫測量的外業準備及技術設計書編寫 2）雙頻接收機）雙頻接收機 雙頻接收機可以同時接收雙頻接收機可以同時接收L1和和 L2信號，利用雙頻技信號，利用雙頻技術可以消除或減弱電離層折射對觀測量的影響，所以定術可以消除或減弱電離層折射對觀測量的影響，所以定位精度較高，基線長度不受限制。其次，解算整周未知位精度較高，基線長度不受限制。其次，解算整周未知數的時間較短，約為單頻機的一半，所以作業效率較高。數的時間較短，約為單頻機的一半，所以作業效率較高。8.2GPS測量的外業準備及技術設計書編寫測量的外業準備及技術設計

41、書編寫 GPS接收機是完成測量定位的關鍵設備，可根據需要按規范和規程選用。級別AAABCD、E單頻/雙頻雙頻/全波長雙頻/全波長雙頻雙頻或單頻雙頻或單頻觀測量至少有L1、L2載波相位L1、L2載波相位L1、L2載波相位L1載波相位L1載波相位同步觀測接收機數54432表 接收機選用（規范）8.2GPS測量的外業準備及技術設計書編寫測量的外業準備及技術設計書編寫等級項目二三四一級二級接收機類型雙頻或單頻雙頻或單頻雙頻或單頻 雙頻或單頻 雙頻或單頻標稱精度（10mm+2106d（10mm+5106d（10mm+5106d（10mm+5106d（10mm+5106d觀測量載波相位載波相位載波相位載波

42、相位載波相位同步觀測接收機數33222表 接收機選用（規程）8.2GPS測量的外業準備及技術設計書編寫測量的外業準備及技術設計書編寫 二、接收機的檢驗二、接收機的檢驗 GPS測量工作所采用的接收設備，都必須對其性能測量工作所采用的接收設備，都必須對其性能和可能達到的精度水平進行檢驗，合格后方能參加作業。和可能達到的精度水平進行檢驗，合格后方能參加作業。尤其對于新購置的設備，應按規定進行全面的檢驗。接尤其對于新購置的設備，應按規定進行全面的檢驗。接收機全面檢驗的內容，包括一般檢視、通電檢驗、試測收機全面檢驗的內容，包括一般檢視、通電檢驗、試測檢驗和隨機數據后處理軟件的檢測。檢驗和隨機數據后處理軟

43、件的檢測。8.2GPS測量的外業準備及技術設計書編寫測量的外業準備及技術設計書編寫1. 一般性檢視一般性檢視o 主要檢查接收設備的各部件及其附件是否齊全、完好，緊固部件有否松動與脫落，設備的使用手冊及隨機軟件等資料是否齊全。2. 通電檢驗通電檢驗o 檢驗的主要項目包括：設備通電后有關信號燈、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。當自測試正常后，按操作步驟進行衛星的捕獲與跟蹤，以檢驗接收機捕獲衛星的時間，接收信號的信噪比及信號的鎖定等情況。8.2GPS測量的外業準備及技術設計書編寫測量的外業準備及技術設計書編寫3. 實實測檢驗測檢驗o 實測檢驗應在不同長度的標準基線上，或專設

44、的實測檢驗應在不同長度的標準基線上，或專設的GPS測量檢驗場上進行。標準基線的相對精度，應不測量檢驗場上進行。標準基線的相對精度，應不低于被檢驗接收設備的標稱精度。實測檢驗是接收設備低于被檢驗接收設備的標稱精度。實測檢驗是接收設備檢驗的主要內容之一，凡是用于精密定位的接收設備，檢驗的主要內容之一，凡是用于精密定位的接收設備，都應按作業時間的長短，至少在每年出測前進行一次。都應按作業時間的長短，至少在每年出測前進行一次。o 實測檢驗的主要內容包括：接收機野外作業的性能，接實測檢驗的主要內容包括：接收機野外作業的性能，接收機的內部噪聲水平，天線相位中心的穩定性，以及對收機的內部噪聲水平，天線相位中

45、心的穩定性，以及對不同測程的基線測量所能達到的精度等。另外，天線底不同測程的基線測量所能達到的精度等。另外，天線底座的圓水準器和光學對中器，也都要在每年出測前進行座的圓水準器和光學對中器，也都要在每年出測前進行檢驗和校正。對于作業中所使用的氣象測量儀表（通風檢驗和校正。對于作業中所使用的氣象測量儀表（通風干濕表、氣壓表、溫度計），也應定期送氣象部門檢驗，干濕表、氣壓表、溫度計），也應定期送氣象部門檢驗，以保障其正常工作。以保障其正常工作。8.2GPS測量的外業準備及技術設計書編寫測量的外業準備及技術設計書編寫8.2.7 技術設計書的編寫技術設計書的編寫 1、任務來源及工作量、任務來源及工作量

46、2、測區概況、測區概況 3、布網方案、布網方案 4、選點與埋標、選點與埋標 5、觀測、觀測 6、數據處理、數據處理 7、完成任務的措施、完成任務的措施8.2GPS測量的外業準備及技術設計書編寫測量的外業準備及技術設計書編寫 一一、野外選點、野外選點 1.1.GPSGPS選點應符合下列要求：選點應符合下列要求： （1 1）點位應選設在易于安置接收設備和便于操作的地方，視野）點位應選設在易于安置接收設備和便于操作的地方，視野應開闊。被測衛星的地平高度角一般應大于應開闊。被測衛星的地平高度角一般應大于10101515，以減弱對流，以減弱對流層折射的影響。層折射的影響。 （2 2）點位應遠離大功率無線

47、電發射源（如電視臺、微波站等，）點位應遠離大功率無線電發射源（如電視臺、微波站等，其距離不得小于其距離不得小于200200m m；并應遠離高壓輸電線，其距離不得小于并應遠離高壓輸電線，其距離不得小于5050m m），），以避免周圍磁場對以避免周圍磁場對GPSGPS衛星信號的干擾。衛星信號的干擾。 （3 3）點位附近不應有強烈干擾接收衛星信號的物體，并盡量避）點位附近不應有強烈干擾接收衛星信號的物體，并盡量避免大面積水域，以減弱多路徑誤差的影響。免大面積水域，以減弱多路徑誤差的影響。 （4 4）點位應選在交通方便的地方，有利于用其他測量手段聯測）點位應選在交通方便的地方，有利于用其他測量手段聯測

48、或擴展。或擴展。 （5 5）地面基礎穩定，利于點位保存。）地面基礎穩定，利于點位保存。 （6 6）應充分利用符合要求的舊有控制點。）應充分利用符合要求的舊有控制點。8.3 GPS8.3 GPS測量的外業實施測量的外業實施 2.2.選點作業選點作業 選點人員在實地選定的點位上，打一木樁或以其它方式加以標選點人員在實地選定的點位上，打一木樁或以其它方式加以標定，同時樹立測旗，以便埋石及觀測人員能迅速找到點位，開展后定，同時樹立測旗，以便埋石及觀測人員能迅速找到點位，開展后續工作。選點人員還應按技術設計的要求，最后確認該點是否進行續工作。選點人員還應按技術設計的要求，最后確認該點是否進行水準聯測，并

49、應實地踏勘水準路線，提出有關建議。水準聯測，并應實地踏勘水準路線，提出有關建議。 GPS點名可取村名、山名、地名、單位名、應向當地政府部門或點名可取村名、山名、地名、單位名、應向當地政府部門或群眾進行調查后確定。當利用符合要求的舊有控制點時，點名不宜群眾進行調查后確定。當利用符合要求的舊有控制點時，點名不宜更改。更改。 不論是新選定的點或利用原有點位，均應按規范或規程中規定不論是新選定的點或利用原有點位，均應按規范或規程中規定的格式在實地繪制的格式在實地繪制GPS點點之記，如表點點之記，如表6-76-7所示。點位周圍有高于所示。點位周圍有高于10的障礙物時；應用平板儀和羅盤儀繪制點的環視圖。測

50、區選點的障礙物時；應用平板儀和羅盤儀繪制點的環視圖。測區選點完成后，還應繪制完成后，還應繪制GPS網選點圖。測區選點完成后，還應繪制網選點圖。測區選點完成后，還應繪制GPS網選點圖。網選點圖。 最后，要對選點工作寫出總結，包括詳細的交通情況，車的種最后，要對選點工作寫出總結，包括詳細的交通情況，車的種類、車次以及通訊、供電、充電情況等。類、車次以及通訊、供電、充電情況等。8.3 GPS8.3 GPS測量的外業實施測量的外業實施點名及種類GPS點名土 質號舊點名所 在 地交通路線所在圖幅號概略位置X YL B(略圖)備 注標石說明標石說明（單、雙層、（單、雙層、類型）舊點類型）舊點 相臨點（名、

51、號、里程、通視否）日期：20 年 月 日 記錄者： 繪圖者： 校對者： 表表 GPSGPS點點之記點點之記3 3、選點記錄、選點記錄8.3 GPS8.3 GPS測量的外業實施測量的外業實施GPSGPS網網選選點點圖圖 4、標石埋設、標石埋設 表表 標石類型及其適用級別標石類型及其適用級別 類類 別別形形 式式適適 用用 級級 別別基巖標石基巖標石基巖天線墩基巖天線墩基巖標石基巖標石A基本標石基本標石一般基本標石一般基本標石土層天線墩土層天線墩巖層天線墩巖層天線墩凍土基本標石凍土基本標石沙丘基本標石沙丘基本標石A或或B普通標石普通標石一般標石一般標石巖層標石巖層標石建筑物上標石建筑物上標石BE8

52、.3 GPS8.3 GPS測量的外業實施測量的外業實施 點位選定后（包括方位點），均應按規定繪制點之記，其主要內容包括：點位及點位略圖，點位的交通情況以及選點情況等。 選點工作結束后，應提交的技術資料主要包括： l 點之記及點的環視圖l GPS網選點圖；l 選點工作技術總結。8.3 GPS8.3 GPS測量的外業實施測量的外業實施8.3.3觀測工作觀測工作級級 別別 項項 目目AAABCDE衛星截止高度角（）衛星截止高度角（）101015151515同時觀測有效衛星數同時觀測有效衛星數444444觀測有效衛星總數觀測有效衛星總數20209644觀測時段數觀測時段數106421.61.6時段長度

53、時段長度min靜態靜態720540240604540快快速速靜靜態態雙頻雙頻+P(Y)碼碼1052雙頻全波雙頻全波151010單頻或雙頻半波單頻或雙頻半波302015采樣間隔采樣間隔S靜態靜態303030103010301030快速靜態快速靜態515515515靜態靜態151515151515快快速速靜靜態態雙頻雙頻+P(Y)碼碼111雙頻全波雙頻全波333單頻或雙頻半波單頻或雙頻半波555注：注：1 在時段中觀測時間符合表在時段中觀測時間符合表63中第七項規定的衛星，為有效觀測衛星；中第七項規定的衛星，為有效觀測衛星；2 計算有效觀測衛星總數時，應將各時段的有效觀測衛星數扣除其間的重復衛星數

54、；計算有效觀測衛星總數時，應將各時段的有效觀測衛星數扣除其間的重復衛星數；3 觀測時段長度，應為開始記錄數據到結束記錄的時間段；觀測時段長度，應為開始記錄數據到結束記錄的時間段；4 觀測時段數觀測時段數1.6，指每站觀測一時段，至少，指每站觀測一時段，至少60%測站再觀測一時段。測站再觀測一時段。1、觀測工作依據的主要技術指標、觀測工作依據的主要技術指標1、天線安置、天線安置n 天線要盡量利用腳架安置，直接在點上對中。當控制點上建有尋常標時，應在安置天線之前先放倒覘標或采取其它措施。只有在特殊情況下，方可進行偏心觀測，此時歸心元素應以解析法精確測定。n 天線的定向標志線應指向正北。其中A與B級

55、在顧及當地磁偏角修正后，定向誤差不應大于5。天線底盤上的圓水準氣泡必須居中。n 天線安置后，應在每時段觀測前、后各量取天線高一次。對備有專門測高標尺的接收設備，將標尺插入天線的專用孔中，下端垂準中心標志，直接讀出天線高。對其它接收設備，可采用傾斜測量方法。從腳架互成120的三個空擋測量天線底盤下表面至中心標志面的距離，互差小于3mm時，取平均值L，若天線底盤半徑為R，再利用廠方提供的平均相位中心至底盤下表面的高度hc，按求出天線高。22chLRh8.3 GPS8.3 GPS測量的外業實施測量的外業實施n 測量氣象參數：在高精度測量中，要求測定氣象元素，每時段氣象元素的測定不應少于3次，氣壓讀至

56、0.1mabar，氣溫讀至0.1n 復查點明并計入測量手簿8.3 GPS8.3 GPS測量的外業實施測量的外業實施 2、開機觀測、開機觀測 觀測作業的主要任務是捕獲觀測作業的主要任務是捕獲GPSGPS衛星信號，并對其進衛星信號，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行跟蹤、處理和量測，以獲得所需要的定位信息和觀測數數 對于一些品牌的接收機，接收機開始記錄數據后，對于一些品牌的接收機，接收機開始記錄數據后，觀測員可使用專用功能鍵和選擇菜單，查看測站信息、觀測員可使用專用功能鍵和選擇菜單，查看測站信息、接收衛星數量、各通道信噪比、相位測量殘差、實時定接收衛星數量、各通道信噪比、相

57、位測量殘差、實時定位的結果及其變化、存儲介質記錄情況等。位的結果及其變化、存儲介質記錄情況等。 觀測員要細心操作，靜置和觀測期間防止接收設備觀測員要細心操作，靜置和觀測期間防止接收設備震動，防止人員和其它物體碰動天線和阻擋信號。震動，防止人員和其它物體碰動天線和阻擋信號。8.3 GPS8.3 GPS測量的外業實施測量的外業實施 3、觀測記錄、觀測記錄 在外業觀測過程中，所有信息資料和觀測數據都要妥在外業觀測過程中，所有信息資料和觀測數據都要妥善記錄。記錄的形式主要有以下兩種：善記錄。記錄的形式主要有以下兩種： 1. 1.觀測記錄觀測記錄 觀測記錄由接收設備自動完成，均記錄在存儲介質觀測記錄由接

58、收設備自動完成，均記錄在存儲介質（如磁帶、磁卡等）上，記錄項目主要有：載波相位觀測（如磁帶、磁卡等）上，記錄項目主要有：載波相位觀測值及其相應的值及其相應的GPS時間；時間；GPS衛星星歷參數；測站和接收衛星星歷參數；測站和接收機初始信息（測站名、測站號、時段號、近似坐標及高程、機初始信息（測站名、測站號、時段號、近似坐標及高程、天線及接收機編號、天線高）。天線及接收機編號、天線高）。 存儲介質的外面應貼制標簽，注明文件名、網區名、存儲介質的外面應貼制標簽，注明文件名、網區名、點名、時段號、采集日期、測量手簿編號等。點名、時段號、采集日期、測量手簿編號等。8.3 GPS8.3 GPS測量的外業

59、實施測量的外業實施 接收機內存數據文件轉錄到外存介質上時，不得進接收機內存數據文件轉錄到外存介質上時，不得進行任何剔除和刪改，不得調用任何對數據實施重新加工行任何剔除和刪改，不得調用任何對數據實施重新加工組合的操作指令。組合的操作指令。 2. 2.測量手簿測量手簿 測量手簿是在接收機啟動前與作業過程中，由測量測量手簿是在接收機啟動前與作業過程中，由測量員隨時填寫的。整個觀測過程出現的重要問題及其處理員隨時填寫的。整個觀測過程出現的重要問題及其處理情況，亦應如實地填寫在記事欄內。情況，亦應如實地填寫在記事欄內。 觀測記錄和測量手簿都是觀測記錄和測量手簿都是GPS精密定位的依據，必精密定位的依據，

60、必須按照規定妥善保管。須按照規定妥善保管。8.3 GPS8.3 GPS測量的外業實施測量的外業實施觀測者姓名觀測者姓名 日日 期期 年年 月月 日日測測 站站 名名 測測 站站 號號 時段號時段號 天天 氣狀氣狀 況況 測站近似坐標：測站近似坐標：經度：經度：E E 緯度：緯度：N N 高程：高程： 本測站為本測站為 新點新點 等大地點等大地點 等水準點等水準點 記錄時間：北京時間記錄時間：北京時間 UTC UTC 區時區時開錄時間開錄時間 結束時間結束時間 接收機號接收機號 天線號天線號 天線高：（天線高：（m m） 測后校核值測后校核值 1.1. 2. 2. 3.3. 平均值平均值 天線高