工程治理部GPS掌握測量作業指導書一、前言 1二、GPS掌握測量概述 1三、GPS掌握測量技術設計的內容和步驟 3〔一、收集和分析測區經濟地理等狀況以及已有的測繪成果成圖資料 3〔二、確定所承受的坐標系及起算數據 4〔三、掌握網的網形設計 4〔四、局部GPS點的水準聯測方案的制定 6〔五、技術設計書大致包括以下內容： 6四、GPS掌握網布設 6〔一、野外選點 6〔二、埋石 7〔三、布設特點 7〔四、布網原則 9〔五、提高GPS網牢靠性的方法 10〔六、提高GPS網精度的方法 11〔七、布設GPS網時起算點的選取與分布 11〔八、布設GPS網時起算邊長的選取與分布 11〔九、布設GPS網時起算方位的選取與分布 12五、GPS掌握網布設方案 12〔一、同步網〔環〕 12〔二、異步網〔環〕 12六、GPS基線解算 15〔一、GPS基線結算的觀測值 15〔二、基線解算〔平差〕 15〔三、基線解算階段的質量掌握指標 15〔四、影響GPS基線解算結果的幾個因素 17〔五、影響GPS基線結算結果因素的應對措施 18〔六、基線精化處理的有力工具-殘差圖 19〔七、GPS基線的解算的過程 19七、GPS基線向量網平差 20〔一、GPS網平差的分類 20〔二、GPS網平差的過程 21八、GPS掌握測量技術總結 22〔一、技術總結的作用 23〔二、技術總結的內容 23一、前言GPS二、GPS掌握網的優化設計，選點與埋石，外業觀測，成果檢核，數據處理，編制報告。和牢靠性等要求的狀況下，盡可能地削減經費、時間和人力的消耗。因此，對其各階段的工作，都要細心設計、組織和實施。的實施方法、觀測時間、作業要求和成果的處理方法。《全球定位系統〔GPS〕GPSA、B、C、D、E1C、DE和觀測。表1 GPS網的精度標準級別級別ABCDE工程/mm≤5≤8≤10≤10≤101比例誤差系數≤0.1≤1≤5≤10≤20/km10015521/km1000250401510/km3007015~1010~55~2等級平均距離〔km〕a(mm)等級平均距離〔km〕a(mm)接收機類型標稱精度觀測量至少有同步觀測接收機數ABCDE3007010~155~100.2~5≤5≤8≤10≤10≤10≤0.1≤1≤5≤10≤20雙頻/全波長雙頻雙頻或單頻雙頻或單頻雙頻或單頻≤≤≤≤≤〔10mm+2〔10mm+5〔10mm+5〔10mm+5〔10mm+5×10-6×d〕×10-6×d〕×10-6×d〕×10-6×d〕×10-6×d〕L1、L2L1、L2L1、L2L1、L2L1、L2載波相位載波相位載波相位載波相位載波相位≥5≥4≥4≥3≥22≤5≤6≤6≤8≤10≥10≥15≥15≥15≥15≥20≥9≥6≥4≥4≥6≥4≥2≥1.6≥1.6≥540≥240≥60≥45≥40最簡獨立環和附和路線的邊數最簡獨立環和附和路線的邊數衛星截至高度角〔°〕有效觀測衛星總數觀測時段數時段長度min〔靜態〕時間采樣間303010~3010~3010~30s〔靜態〕時段內任一衛星有效觀≥15≥15≥15≥15≥15測時間min(靜態)〔一、收集和分析測區經濟地理等狀況以及已有的測繪成果成圖資料3測區的氣象、地址、交通等狀況對于選點、埋石及制定觀測打算也很重要，1：1萬國家基本圖及大比例尺地形圖對于圖上設計、實地選點、野外作業時必不行少的資料。〔二、確定所承受的坐標系及起算數據GPSGPSGPSGPS〔假設兩類掌握網的平面1/10~1/20萬時。〔三、掌握網的網形設計掌握點的位置及網形可在1：1~5萬比例尺的國家根本圖上進展設計。以往對三角網對每個三角形的內角大小均有限制，除了搶占制高點外，有時還須借助于建立高標。對于觀測方向較多的中點多邊形的中點位置更是難以確定。固然，對于面積較小、邊長較短的周密邊角掌握網，相對說來解決通視問題就簡潔些。定點位，再來組織網形，為便于觀測和使用，GPS點選在交通便利簡潔到達的地方，盡量避開在山頂和河邊設點。圖上設計的僅是概略的點位，在實地選點時可在圖上初選點的四周GPSGPSGPS多地包括一些符合條件的已有掌握網點〔城市或工程掌握網點及國家網點〕。這樣不僅可GPS進展坐標系之間的轉換。與此同時，在選點過程中應按所需的密度來進展布點。如確定分兩級布網，須先做首級網網形設計，首級網點應布滿整個測區，但可疏密有4致。然后再做同期施測的次級網點的網形設計。GPSGPSGPS個多邊形閉合環組成，且相鄰閉合環之間依邊連接的圖形。在此，每條邊代表兩臺GPS接收機在該邊兩端點上同步連測所得的一個獨立基線向量。假設在一個測段內，同步連測的接收機多于兩臺〔mm＞2m-1GPSm-1了不應有的觀測值，少了則錯失了有用的觀測值。為此，在安排觀測綱要時，應依據設計GPSGPS度掌握網宜承受有三邊形組成的網形，為增加多于觀測值，甚至還需加測對角線。對于大4~5GPS6驗覺察基線向量觀測值中可能存在的粗差的力量就會降低。除了會降低牢靠性以外，還由于多于觀測值的削減而影響網的精度。在兩個已有的GPSGPS6即使在外形狹長的線路GPS掌握網中，每兩個相鄰異步環之間最好還是承受邊連式〔兩環之間有兩個公共點，而不宜承受點連式〔兩環之間一個公共點。由于有公共邊毗加野外工作量的條件下，卻能獲得一樣的多余觀測數。GPSGPSGPS5GPS〔四GPSGPS定位測量不僅能得出GPS點的平面位置，還能得出大地高。但是大地高是以所〔正常高〕。為此需對局部GPSGPSGPSGPSGPSGPS測定這些點之間的高差。〔五、技術設計書大致包括以下內容：〔接收機標稱精度、一測段的觀測時間、定位方式、邊長規格等；內、外業承受的儀器設備、人工及計算軟件；平差計算方案、預期精度；經費預算；各種設計圖表。四、GPS〔一、野外選點了解和爭論測區狀況，如交通、通訊、供電、氣象以及原有的掌握點狀況。GPS對網的精度和牢靠性也不會產生任何影響。GPS點的選定不以相鄰點間的通視為先決條6件，但應當保證能順當接收到不受干擾的衛星信號。具體而言應符合下述要求：15°；③盡量避開大面積水域，以減弱多路經誤差的影響；GPS在城市建筑區，常因平地上的點位難以確保其長期性而選在樓頂，此時應選擇已有肯定的建筑年月、不再會有沉降的較結實的建筑物的樓頂，標石的埋設應與混凝土梁柱固連。如GPSGPSGPS〔不肯定是相鄰點〕1~2個點通視，則有利于用常規技術加密低級網點。但對于間距較大的首級GPS網點，而且加密次級網仍承受GPS1~2個通視方向。案等級也便于今后對掌握點位的查找和使用。GPS甚穩定而產生的影響。〔二、埋石點位選定后，按《標準》規定的規格埋設標石，并進展標記，繪制掌握點點之記。〔三、布設特點GPS7了極大的便利。GPS1、GPS接收機采集的是接收天線至衛星的距離和衛星星歷等數據，要求向上通視不強求點間通視。2、GPS掌握網淡化了“分級布網、逐級掌握”的布網原則。在城鎮及礦區范圍布設GPSCDE以往用常規技術測設掌握網時，遵循的是分級布網、逐級掌握的原則，例如城市三角網分為二、三、四等，平均邊長由長到短依次為9km、5km、2km，測角中誤差依次為±1＂、±1.8＂及±2.5＂。各個等級的三角網的精度指標以最弱邊邊長相對中誤差來衡量，1/121/81/4.51/2GPS不必分成那么多的等級，對于較小的城市和工程掌握網，可以承受全面布設。承受長短保證所需的密度；又能以長邊為掌握來限制誤差的累積，提高整網的精度。對于較大的掌握GPS依據經濟建設的需要分期、分區地逐步加密局部的次級網。在首級網中已顧及了遠期進展的需要，加密網則隨用隨測。從而大大降低建網初期的費用，是經費投入更加合理、富有成效。3、GPSGPS4、掌握點的位置是彼此獨立直接測定的，因此，有關誤差的傳播和積存關系發生了變化，最弱邊、最弱點的概念已不重要。5CM，相8定相對點位精度，除了設定一端點不含有誤差外，還應選定該點上某個方向的方位角不含的參考方位不同而不同。這樣做更切合實際。5cm2km1/41/4.54.4cm。假設去另一個參考方位，則待評定點的相對點位中誤差的方向與邊長方向一般并不全都，假設設縱橫向方向上的中誤差數值相等，于是5cm的點位中誤差所相應的邊3.5cm1/5.7GPS10mm+2×10-6D，對于1/141/251/32〔GPS觀測值經過平差后精度還會GPSGPS測段內觀測較長的時間，使首級網與次級網精度上有肯定的匹配，假設是首級網獲得超常的高精度，則在加密網中起始數據的誤差影響就小的無視不計。〔四、布網原則1GPSGPS所測得的三維坐標，屬于WGS-84世界大地坐標系。為了將它們轉換成國家或GPSGPS于兩個，且要求聯測點分布均勻、具有較高的點位精度。2、利用已有水準點聯測GPSGPS9GPS〔多項式曲面擬合或多面函數擬合〕擬合出測區的擬大地水準面，內查出其他GPS3、網點，GPS網內各點雖不要求通視，但應有利于常規測量方法進展加密掌握時應用。4、網形，GPS網應通過一個或假設干同步觀測環構成閉合圖形，以增加檢和條件，提高網的牢靠性。〔五GPS1、增加觀測期數〔增加獨立基線數〕〔時段數由于，隨著觀測期數的增加，所測的獨立基線數就會增加，而獨立基線數的增加，對網的牢靠性的提高是格外有益的。2、保證肯定的重復設站次數GPS操作誤差和錯誤。3、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牢靠GPS有關，點上所連接的基線數越多，點的牢靠性則越高。46GPSGPS〔基線向量〕質量的最正確方法是異步環閉合差，10而隨著組成異步環的基線向量數的增加，其檢驗質量的力量將逐步下降。〔六GPS同步觀測，已獲得它們間的直接觀測基線。2、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GPS364GPSGPS〔基線向量〕一同進展聯合平差，或將它們作為起算邊長。/正高，則須在布網時，選定肯定布在網中的四周，將整個網包含在其中。6GPS〔七GPSGPS要求所布設的GPS網的成果完全與舊成果吻合，則一般可選3-5個起算點，這樣既可以GPSGPS的起算點分布在網中一側的狀況。〔八GPSGPS3-5GPS殊。11〔九GPSGPSGPS網中的任意位置。五、GPSGPS線相連接構成的整體圖形。〔一、同步網〔環〕環在圖２－１中，圖〔ａ、圖〔ｂ、圖〔ｃ〕和圖〔ｄ〕分別是有２臺、３臺、４臺接收機進展同步觀測室的幾何圖形。均稱同步網。(a) (b) (c)圖2-1同步網

(d)圖中同步觀測點的數目為ｎ，則網中同步邊〔基線〕的總數為：Ｓ＝1ｎ〔ｎ－１〕2〔ｎ－１〕條獨立基線，其余基線為非獨立基線。當ｎ≥３時，多條基線可以圍成多變形閉合環，稱為同步環，其個數為：ｋ＝ｓ－〔ｎ－１〕＝1ｎ〔ｎ－１〔ｎ－２〕2利用同步環所產生的坐標閉合差，可以評判同步網的觀測質量。〔二、異步網〔環〕12ＧＰＳ掌握點的數目多于同步觀測的接收機臺數時，就必需在不同時段觀測多個同步網。由多個同步網相互聯結的ＧＰＳ網。稱異步網。的網形構造和觀測時段設計親熱相關。〔非獨立基線〕數量連式和網連式。1、點連式2-22-2點連式異步網2-2〔a〕中共有11個點，用21、53212212，其中獨立基線1022-2〔b〕中共有10個點，用351、3、5、7、921511596132-2〔c〕中共有15個點，用45個時段作同步觀測。有513014162、邊連式12-3圖圖2-3 邊連式異步網2-3〔a〕3111111112-3〔b〕477環、173、混連式2-42-4混連式異步網4、網連式142-3〔a〕322-3〔b〕的空白41〔觀測時段〕時，應考慮接收機的數量和精度、工作量大小、衛星運行狀態、測區需要、車輛調度、遷站時間等多方面因素進展權衡，做出最正確選擇。六、GPS〔一、GPS的原始觀測值分別在測站和衛星間求差后所得到的觀測值。〔二、基線解算〔平差〕參數的和基線向量的實數解〔浮動解平差解算，解求出基線向量的最終解-整數解〔固定解。1、單位權方差因子VTVTPVf其中：VP；N實質單位方差因子又成為參考因子。2、數據剔除率在基線結算時，假設觀測值得改正數大于某一個閾值時，則認為該觀測值有粗差，則15需要將其剔除。被剔除觀測值的數量與觀測值的總數比值，就是所謂的數據剔除率。GPS質量越差。3、RATLO次最小/RMS最小指標取決于多種因素，即與觀測值的質量有關，也與觀測條件的好壞有關。4、RDOPtr(Q)所謂RDOP值指的是在基線結算時待定參數的協因數陣的積〔tr〔Q〕的平方根，既RDOP=(tr(Q))1/2RDOP值的大小與基線位置和衛星在空間中的幾何分布及運行軌跡〔即RDOPRDOPRDOP說明白GPS衛星的狀態對相對定位的影響，既取決于觀測條件的好壞，他不受觀測值質量好壞的影響。5、RMSn 1RMS〔Rootn 1其中：VP；nRMS〔觀測期間衛星分布圖形〕的好壞的影響。1