公路全球定位系統(tǒng)(GPS)測量規(guī)范

1、1 總 則為規(guī)定利用全球定位系統(tǒng)（Global Positioning System,縮 寫為GPS）建立公路工程 GPS測量控制網(wǎng)的原則、精度和作業(yè)方法，特制定本規(guī)范。本規(guī)范是依據(jù)公路勘測規(guī)范（JTJ 061 ,并參照全球定位系統(tǒng)（GPS測量規(guī)范（CH 2001-92） 的有關(guān)規(guī)定 , 在收集、 分析、研究和總結(jié)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上制定的。本規(guī)范適用于新建和改建公路工程項(xiàng)目的各級GPS控制網(wǎng)的布 設(shè)與測量。采用全球定位系統(tǒng)測量技術(shù)建立公路平面控制網(wǎng)時(shí)，應(yīng)根據(jù)公路勘測規(guī)范（ JTJ 061）中規(guī)定的平面控制測量的等級、精度等確定相應(yīng)的GPS控制網(wǎng)的等級。GPS測量采用 WGS-84大地坐標(biāo)系。當(dāng)公路工

2、程 GPS控制網(wǎng)根據(jù) 實(shí)際情況采用1954年北京坐標(biāo)系 、 1980 西安坐標(biāo)系或抵償坐標(biāo)系時(shí)， 應(yīng)進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換。各坐標(biāo)系的地球橢球基本參數(shù)、主要幾何和 物理 常數(shù)見附錄 A.高程系統(tǒng)根據(jù)實(shí)際情況可采用 1956 年黃海高程系或 1985 國家 高程基準(zhǔn) .GPS測量時(shí)間系統(tǒng)為協(xié)調(diào)世界時(shí)（UTC）.在作業(yè)過程中，附錄D GPS觀測手薄”中的開、關(guān)機(jī)時(shí)間可采用北京時(shí)間記錄 .GPS接收機(jī)及附屬設(shè)備均按有關(guān)規(guī)定定期檢測GPS控制測量應(yīng)按有關(guān)規(guī)定對全過程進(jìn)行質(zhì)量控制在提供GPS控制測量成果資料時(shí)，應(yīng)執(zhí)行保密制度中的有關(guān)規(guī)定2 術(shù) 語基線 Baseline兩測量標(biāo)志中心的幾何連線。觀測時(shí)段 Obser

3、vation sessionGPS 接收機(jī)在測站上從開始接收衛(wèi)星信號進(jìn)行觀測到停止觀測的時(shí)間長度。同步觀測 Simultaneous observation兩臺或兩臺以上 GPS接收機(jī)同時(shí)對一衛(wèi)星進(jìn)行的觀測。同步觀測環(huán) Simultaneous observation三臺或三臺以上GPS接收機(jī)同步觀測所獲得的基線向量構(gòu)成的閉合環(huán)。獨(dú)立基線 Independent baseline 由獨(dú)立觀測時(shí)段所確定的基線。獨(dú)立觀測環(huán) Independent observable loop由獨(dú)立基線向量構(gòu)成的閉合環(huán)。自由基線 Free baseline不屬于任何非同步圖形閉合條件的基線。復(fù)測基線 Duplic

4、ate measure baseline觀測兩個或兩個以上觀測時(shí)段的基線。邊連式 Link method by a baseline相鄰圖形之間以一條基線邊相連接的布網(wǎng)方式。無約束平差 Non-constrained adjustment在一個控制網(wǎng)中， 不引入外部基準(zhǔn)， 或雖引入外部基準(zhǔn)但并不產(chǎn)生控制網(wǎng)非觀測誤差引起的變 形和改正的平差方法。公路抵償坐標(biāo)系 Compensation coordinate system for highway在建立公路控制網(wǎng)時(shí)， 根據(jù)需要投影到抵償高程面上和 （或） 以任一子午線為中央子午線的 一種直角坐標(biāo)系。首級控制網(wǎng) First class control

5、 network為一個公路工程項(xiàng)目而建立的精度等級最高，并同國家控制 點(diǎn)聯(lián)測能控制整個路線的控制網(wǎng)。主控制網(wǎng) Ma in control network為滿足公路測設(shè)放線或施工放樣，在首級控制網(wǎng)基礎(chǔ)上加密 并貫通整條公路的控制網(wǎng)。天線高 Antenna height觀測時(shí)天線平均相位中心標(biāo)志面的高度。3 GPS控制網(wǎng)分級與設(shè)計(jì)GPS控制網(wǎng)分級根據(jù)公路及橋梁、隧道等構(gòu)造的特點(diǎn)及不同要求，GPS控制網(wǎng)分為一級、二級、三級、四級共四個等級。各級GPS控制網(wǎng)的主要技術(shù)指標(biāo)規(guī)定見表功3 1 1表3 1 1 GPS控制網(wǎng)的主要技術(shù)指標(biāo)級別每對相鄰 點(diǎn)平均距 離 d(km)固定誤差a(mm)比例誤差b(pp

6、m)最弱相鄰點(diǎn)點(diǎn)位中誤差m(mm)路線特 殊構(gòu) 造物路線特殊構(gòu)造物路線特殊構(gòu)造物一級 105V25010二級 105 525010三級 105V 1025010四級 15 15 15 15數(shù)據(jù)采集間隔（s） 15 15 15 15觀測時(shí) 間靜態(tài)定位（min） 90 60 45 40快速靜態(tài)（min） 20 15 40點(diǎn)位幾何圖形強(qiáng) 度因子（GDOP） 6 6 8 5 5施測時(shí)段數(shù) 2 2 1 1有效觀測衛(wèi)星總數(shù)6 1644觀測計(jì)劃進(jìn)入測區(qū)前，應(yīng)事先編制GPS衛(wèi)星可見性預(yù)報(bào)表。 預(yù)報(bào)表應(yīng)包括可見衛(wèi)星號、衛(wèi)星高度角、方位角 、最佳觀測星組、最佳觀測時(shí)間、點(diǎn)位圖形強(qiáng)度因子、概括位置坐標(biāo)、預(yù)報(bào)歷元、星

7、歷齡期等。觀測作業(yè)前，應(yīng)根據(jù)接收機(jī)臺數(shù)、GPS圖形、衛(wèi)星可見性預(yù)報(bào)表編制觀測計(jì)劃。在實(shí)施中，應(yīng)依照實(shí)際作業(yè)情況，及時(shí)作出調(diào)整。觀測作業(yè)后，應(yīng)及時(shí)繪制聯(lián)測草圖以備后續(xù)作業(yè)調(diào)度使用。作業(yè)要求觀測組必須執(zhí)行調(diào)度計(jì)劃，按規(guī)定的時(shí)間進(jìn)行同步觀測作業(yè)。觀測人員必須按照 GPS接收機(jī)操作手冊的規(guī)定進(jìn)行觀測作業(yè)。天線安置在腳架上直接對中整平時(shí)，對中精度為1mm.天線安置在覘標(biāo)上時(shí)，應(yīng)將標(biāo)志中心投影至基板上，然后在基板上對中整平。如覘標(biāo)頂部對信號和 信息有干擾，則應(yīng)卸去。每時(shí)段觀察應(yīng)在測前、測后分別量取天線高。兩次天線高之差應(yīng)不大于3mm，并取平均值作為天線高。觀測時(shí)應(yīng)防止人員或其它物體觸動天線或遮擋信號。接收

8、機(jī)開始記錄數(shù)據(jù)后，應(yīng)隨時(shí)注意衛(wèi)星信號和信息存儲情況。當(dāng)接收或存儲出現(xiàn)異常時(shí)，應(yīng)隨時(shí) 進(jìn)行調(diào)整，必要時(shí)應(yīng)及時(shí)通知其它接收機(jī)以調(diào)整觀測計(jì)劃。在現(xiàn)場應(yīng)按規(guī)定作業(yè)順序填寫觀測手簿，不得事后補(bǔ)記。觀測手簿的格式見附錄D。經(jīng)檢查所有規(guī)定作業(yè)項(xiàng)目全部完成，且記錄完整無誤后方可遷站。每日觀測結(jié)束后，應(yīng)將外業(yè)數(shù)據(jù)文件及時(shí)轉(zhuǎn)存到磁盤上，不得作任何剔除或刪改。 磁盤應(yīng)貼好標(biāo)簽，并妥善保存。6基線解算與檢核外業(yè)觀測結(jié)束后及時(shí)進(jìn)行觀測數(shù)據(jù)的處理和質(zhì)量分析，檢查其是否符合規(guī)范或技術(shù)設(shè)計(jì)要求。基線解算中所需的起算點(diǎn)坐標(biāo)，可按下列順序選用：-國家或其它等級高的 GPS控制網(wǎng)點(diǎn)的既有 WGS-84坐標(biāo)值；-國家或其它等級高的控

9、制點(diǎn)轉(zhuǎn)換至WGS84的坐標(biāo)值；-GPS單點(diǎn)定位觀測2h以上的平差值提供的 WGS-84坐標(biāo)值。當(dāng)GPS控制網(wǎng)點(diǎn)間距離小于 20km時(shí)，可不考慮對流層和電離層的修正；當(dāng)大于 20km時(shí)，每時(shí)段 應(yīng)于始、中、終各觀測一次氣象元素，并采用標(biāo)準(zhǔn)模型加入對流層和電離層的修正。采用M臺接收機(jī)同步觀測時(shí)，每一時(shí)段應(yīng)解算出M ( M-1 ) /2條GPS基線向量邊，并計(jì)算出該觀測時(shí)間段的同步環(huán)坐標(biāo)分量閉合差。當(dāng)各基線的同步觀測時(shí)間超過觀測時(shí)間的80/100時(shí)，其閉合差值應(yīng)符合式的要求。Wxc ( V n/5) r(6 0 4-1)Wyc ( V n/5) (6 0 4-2)Wzc ( V n/5)(6 0 4

10、-3)W = V Wx2+ Wy2+Wz2c ( V 3n/5)(60 4-4)式中：W同步環(huán)坐標(biāo)分量閉合差(mm);c弦長標(biāo)準(zhǔn)差(mm );n-同步環(huán)中的邊數(shù)。當(dāng)各基線同步觀測時(shí)間為觀測時(shí)間性段的40/100-80/100時(shí)，其同步環(huán)坐標(biāo)分量閉合差可適當(dāng)放寬。當(dāng)各基線同步觀測時(shí)間少于觀測時(shí)間段的 40/100 時(shí)，應(yīng)按異步環(huán)處理。 由獨(dú)立觀測邊組成的異步環(huán)的坐標(biāo)分量閉合差應(yīng)符合式(6 0 5-1) -(6 0 5-4)的規(guī)定：Vxw 3V n(6 0 5-1)Vyw 3V n r(6 0 5-2)Vzw 3Vn r(6 0 5-3)VW 3 V 3n r(6 0 5-4)式中：V異步環(huán)坐標(biāo)分

11、量閉合差(mm);c弦長標(biāo)準(zhǔn)差(mm );n塀步環(huán)中的邊數(shù)。同一條邊任意兩個時(shí)段的成果互差，應(yīng)小于GPS接收機(jī)標(biāo)準(zhǔn)精度的2V2倍。當(dāng)網(wǎng)中有兩個或兩個以上已知點(diǎn)時(shí)，應(yīng)按本規(guī)范第6 0 5條的規(guī)定計(jì)算已知點(diǎn)之間的附合閉合差。當(dāng)檢查或數(shù)據(jù)處理時(shí)發(fā)現(xiàn)觀測數(shù)據(jù)不能滿足要求， 應(yīng)對成果進(jìn)行全面的分析， 并對其中部分?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn) 行補(bǔ)測或重測，必要時(shí)全部數(shù)據(jù)應(yīng)重測。7 GPS控制網(wǎng)平差計(jì)算平差時(shí)應(yīng)首先以一個點(diǎn)的 WGS-84系坐標(biāo)作為起算依據(jù)進(jìn)行無約束平差，檢查GPS基線向量網(wǎng)本身的內(nèi)符合精度、基線向量間有無明顯的系統(tǒng)誤差，并剔除含有粗差的基線邊。當(dāng)用M臺接收機(jī)同步觀測時(shí)，應(yīng)從計(jì)算出的M ( M-1 ) /2條G

12、PS觀測邊中選取(M-1 )條邊參加GPS網(wǎng)平差計(jì)算。選取的原則是：-獨(dú)立的觀測邊；-網(wǎng)形構(gòu)成非同步閉合環(huán)，不應(yīng)存在自由基線；-必須不含明顯的系統(tǒng)誤差；-組成的閉合環(huán)基線數(shù)和異步環(huán)長度應(yīng)盡量小。在進(jìn)行GPS控制網(wǎng)平差前，應(yīng)根據(jù)實(shí)際需要選定起算數(shù)據(jù)和相應(yīng)的地面坐標(biāo)，并應(yīng)對起算數(shù)據(jù)的可靠性及精度進(jìn)行檢查分析。GPS控制網(wǎng)可以采用三維約束平差或二維約束平差法。 約束平差時(shí)，約束點(diǎn)的坐標(biāo)、距離或方位角可作為強(qiáng)制約束的固定值，也可作為加權(quán)觀測值。 當(dāng)采用三維約束平差時(shí)，可只假定一個點(diǎn)的大地作為高程起算數(shù)據(jù)。當(dāng)采用二維約束平差時(shí)，應(yīng)先將三維GPS基線向量轉(zhuǎn)換為二維基線向量。當(dāng)GPS控制網(wǎng)分為多個投影帶，且

13、在分差交界附近聯(lián)測國家控制點(diǎn)時(shí)，可分片進(jìn)行平差。平差時(shí)應(yīng)有一定數(shù)量的重合點(diǎn)，重合點(diǎn)位互差不得大于兩倍的點(diǎn)位中誤差。平差結(jié)果應(yīng)輸出所選直角坐標(biāo)的三維或二維坐標(biāo)、基線向量改正數(shù)、基線長、方位、點(diǎn)位精度、轉(zhuǎn) 換參數(shù)及其精度，并同時(shí)輸出單位權(quán)中誤差及其它要求輸出的內(nèi)容。為計(jì)算GPS控制網(wǎng)點(diǎn)的正常高， 先利用已聯(lián)測高程的 GPS點(diǎn)正常高和經(jīng) GPS控制網(wǎng)平差得到的大地 高，求其高程異常值，然后采用擬合或插值等方法求其它GPS點(diǎn)的高程異常值和正常高。計(jì)算結(jié)束后，應(yīng)對所處理的數(shù)據(jù)及結(jié)果進(jìn)行分析，并寫入總結(jié)報(bào)告。8 成果驗(yàn)收與資料提交GPS測量工作結(jié)束后應(yīng)編寫技術(shù)總結(jié)，并按測繪產(chǎn)品檢查驗(yàn)收規(guī)定(CH 1002

14、 95)和測繪產(chǎn)品質(zhì)量評定標(biāo)準(zhǔn)(CH1003 95)的要求進(jìn)行驗(yàn)收。GPS測量工作技術(shù)總結(jié)應(yīng)包括：-任務(wù)來源、項(xiàng)目名稱、施測目的、施測單位及施量起訖時(shí)間，參加作業(yè)人員、工作量及作業(yè) 簡況；-作業(yè)依據(jù)及技術(shù)精度要求；-測區(qū)范圍與位置、測區(qū)概況，測區(qū)已有測量資料情況及檢核、采用情況；-GPS接收機(jī)型號、數(shù)量及相應(yīng)的技術(shù)參數(shù)，儀器檢驗(yàn)情況等；-坐標(biāo)系統(tǒng)與起算數(shù)據(jù)的選定及相應(yīng)的參數(shù)；-選點(diǎn)、埋石情況；-野外觀測方案、作業(yè)中的問題、觀測成果檢查以及執(zhí)行技術(shù)規(guī)定情況；-觀測數(shù)據(jù)質(zhì)量分析與野外檢核計(jì)算情況；-數(shù)據(jù)處理軟件以及處理過程說明；-平差計(jì)算和精度分析；-存在問題和需要說明的問題；-各種附表和附圖。

15、成果驗(yàn)收的重點(diǎn)：-接收機(jī)檢驗(yàn)方法和結(jié)果；-GPS控制網(wǎng)網(wǎng)形設(shè)計(jì)與聯(lián)測圖；-GPS控制網(wǎng)的布設(shè)應(yīng)滿足公路路線及大型構(gòu)造物勘察設(shè)計(jì)與施工放樣的要求; -起算數(shù)據(jù)和坐標(biāo)系統(tǒng)的選擇；-野外資料的檢核與計(jì)算；-數(shù)據(jù)處理、平差過程及其成果精度。 提交的資料應(yīng)包括：-測量任務(wù)書和技術(shù)設(shè)計(jì)書（或大綱）；-GPS接收機(jī)檢驗(yàn)資料；-衛(wèi)星可見性預(yù)報(bào)和觀測計(jì)劃；-GPS坐標(biāo)成果表；-點(diǎn)之記；-觀測手簿和存儲介質(zhì)（包括數(shù)據(jù)處理過程中生成的文件）；-平差計(jì)算資料和成果磁盤；-GPS聯(lián)測示意圖；-標(biāo)注有 GPS點(diǎn)位的1： 10000或者1 : 50000地形圖；-所使用的原始資料；-技術(shù)總結(jié)和成果驗(yàn)收報(bào)告。 附錄 A 大地

16、坐標(biāo)系有關(guān)資料A1 WGS-84大地坐標(biāo)系的地球橢球基本參數(shù)、主要幾何和物理常數(shù) 地球橢球基本參數(shù)長半徑 a=6378137m地球引力常數(shù)（含大氣層）GM=3986005X l0m3s-2正?；A帶諧系數(shù)=X 10地球自轉(zhuǎn)角速度 w=7292115 x 101rads1主要幾何和物理常數(shù)短半徑 b=扁率 a=1/第一偏心率平方 e2=第二偏心率平方 e2=橢球正常重力位 u0=.8497m 2s-2赤道正常重力 ye=A2 1980 西安坐標(biāo)系的參考橢球基本參數(shù)、主要幾何和物理常數(shù)參考橢球基本參數(shù)長半徑 a=6378140m地球引力常數(shù)（含大氣層）GM=3986005X 10m3s-2二階帶

17、諧系數(shù)J2= X地球自轉(zhuǎn)角速度 w=7292115 X 1-01rads-1主要幾何和物理常數(shù)短半徑b=扁率a=1/第一偏偏心率平方 e2=第二偏偏心率平方 e2= 橢球正常重力位 u0=m2s-2 赤道正常重力yO= s-2A3 1954年北京坐標(biāo)系參考橢球的基本幾何參數(shù)長半徑 a=6378245m短半徑b=扁率a=1/第一偏心率平方e2=第二偏心率平方e2= 附錄B GPS點(diǎn)之記工程名稱：點(diǎn)名等級所在地地類土質(zhì)凍土深度交 通 情 概 述 況交 通 路 線 略 圖八、 位 略 圖埋 石 斷 面 及 類 型 圖選點(diǎn) 情況單位選點(diǎn)員日期是否需聯(lián)測高程建議聯(lián)測等級埋石 情況單位埋石員日期保管人及地

18、址備注調(diào)制：校核：附錄D GPS觀測手簿 工程名稱：點(diǎn)名等級觀測者記錄者接收機(jī)名稱接收機(jī)編號定位模式開機(jī)時(shí)間h min關(guān)機(jī)時(shí)間h min站時(shí)段號日時(shí)段號二天線高(mm)測前測后平均日期存儲介質(zhì)編號及數(shù)據(jù)文件名時(shí)間跟蹤衛(wèi)星號(PRN)干溫(C)濕溫(C)氣壓(mb)測站大 地咼(m)GDOP經(jīng)度(。)緯度(。)備注附錄E本規(guī)范用詞說明一、本規(guī)范條文，要求執(zhí)行的嚴(yán)格程度的用詞，說明如下：1表示很嚴(yán)格，非這樣做不可的用詞：正面詞一般采用“必須”；反面詞一般采用“嚴(yán)禁”。2表示嚴(yán)格，在正常情況下均應(yīng)這樣做的用詞：正面詞一般采用“應(yīng)”；反面詞一般采用“不應(yīng)”或“不得”。3.表示允許稍有選擇，在條件可時(shí)首

19、先應(yīng)這樣做的用詞： 正面詞一般采用“宜”或“可”；反面詞一般采用“不宜”。二、條文中指明應(yīng)按其他有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范執(zhí)行的寫法為：“應(yīng)按執(zhí)行”或“應(yīng)符合要求或規(guī)定”。非必須按所指定的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范或其他規(guī)定執(zhí)行的 寫法為：“可參照”。附件公路全球定位系統(tǒng) (GPS)測量規(guī)范(JTJ/T 066-98)條文說明1 總貝U自1980年第一臺商ET用GPS接收機(jī)問世以來，隨著 GPS工作衛(wèi)星的不斷入軌和 GPS接收機(jī)性能 的不斷提高和改進(jìn)，GPS測量技術(shù)已廣泛應(yīng)用于我國國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的各個部門。公路測設(shè)部門是80年代后期開始運(yùn)用 GPS測量技術(shù)的。由于公路建設(shè)的特點(diǎn)， 無論是在測量原則， 還是在測量精度和作 業(yè)

20、方法等方面均有別于其它行業(yè)。因此，為了將GPS商量技術(shù)更好地應(yīng)用于公路工程建設(shè)，有必要制定本規(guī)范。目前GPS測量技術(shù)在公路測設(shè)中主要用于建立公路工程測量控制網(wǎng)。最近推出RTK方法后雖可使運(yùn)用范圍擴(kuò)大，但由于尚處于推廣階段，故本規(guī)范規(guī)定的應(yīng)用范圍是公路測量控制網(wǎng)的布設(shè)與測 量。作為建立公路測量控制網(wǎng)的主要手段之一，GPS定位技術(shù)應(yīng)用于公路建設(shè)的主要方法是靜態(tài)相對定位及快速靜態(tài)定位。因?yàn)檫@兩種方法能夠獲得高精度的定位，故本規(guī)范規(guī)定了按靜態(tài)相對定位及快速靜態(tài)定位建立測量控制網(wǎng)的方法。公路勘測規(guī)范（JTJ 061中根據(jù)公路等級及所需的測量精度等規(guī)定了相應(yīng)的控制測量等級。GPS測量作為建立公路測量控制網(wǎng)

21、的有效手段之一，為保證各規(guī)范間的銜接和一致，GPS控制網(wǎng)的等級是根據(jù)公路勘測規(guī)范（JTJ 061中相對應(yīng)的具體規(guī)定確定的。GPS測量的時(shí)間系統(tǒng)采用協(xié)調(diào)世界時(shí)（ UTC）,而實(shí)際作業(yè)人員為調(diào)度方便起見，一般在記錄時(shí)采 用北京標(biāo)準(zhǔn)時(shí)（BST）。因此本規(guī)范規(guī)定在“ GPS觀測手簿”中的有關(guān)觀測作業(yè)計(jì)劃及開關(guān)機(jī)時(shí)間可 采用北京標(biāo)準(zhǔn)時(shí)（BST）。兩者可用 BST=UTCF 8h式進(jìn)行換算。3 GPS控制網(wǎng)分極與設(shè)計(jì)GPS控制網(wǎng)分級GPS測量技術(shù)具有精度高、靈活性強(qiáng)等特點(diǎn)，各等級的觀測方法和觀測時(shí)間沒有很大差異，但為了和公路勘測規(guī)范（JTJ061）相適應(yīng)，根據(jù)公路勘測的特點(diǎn)，將GPS控制網(wǎng)分為一、二、三、

22、四級共四個等級。GPS控制網(wǎng)與公路勘測規(guī)范（JTJ 061中公路平面控制測量等級關(guān)系見表。表GPS控制網(wǎng)與公路平面控制測量等級關(guān)系GPS控制網(wǎng)公路平面控制測量GPS控制網(wǎng)公路平面控制測量一級二等三角三級四等三角、導(dǎo)線二級三等三角、導(dǎo)線四級一級小三角、導(dǎo)線GPS控制網(wǎng)等級與主要技術(shù)指標(biāo)中有關(guān)每對相鄰點(diǎn)間的平均距離，是根據(jù)公路勘測中的實(shí)際情況確定的。如四級 GPS控制網(wǎng)主要是直接作為高速公路的施工控制網(wǎng)，其平均距離規(guī)定為500m較為適宜；三級GPS控制網(wǎng)主要是作為高速公路的首級控制網(wǎng)，測設(shè)時(shí)還需在此基礎(chǔ)上加密低一級控制網(wǎng)，GPS控制網(wǎng)中的點(diǎn)作為加密低一級控制網(wǎng)的起算數(shù)據(jù)，其每對相鄰點(diǎn)間的平均距離規(guī)

23、定為1km較為適宜；一、二級GPS控制網(wǎng)，主要應(yīng)用于大型橋梁、隧道等測量控制網(wǎng)的建立，其實(shí)際作業(yè)中要求相鄰點(diǎn)間的平均距離較長。又結(jié)合目前接收機(jī)發(fā)展的狀況表中固定誤差和比例誤差的規(guī)定是既考慮到施測控制網(wǎng)的等級， 而確定的。點(diǎn)位中誤差是指GPS控制網(wǎng)中的點(diǎn)相對于聯(lián)測的高等級控制點(diǎn)的相對點(diǎn)位誤差。GPS控制網(wǎng)設(shè)計(jì)為了使GPS控制網(wǎng)投影長度變形值小于移動中央子午線外,亦可選擇自己的參考橢球。 球相同,只不過其長半徑有一改正量。設(shè)某公路抵償坐標(biāo)系位于海拔高程為 家參考橢球的高度（hn）為：hn=h+ E da=（a/N）hna國家參考橢球的長半徑（km,必要時(shí)可采用公路抵償坐標(biāo)系。公路低償坐標(biāo)系除可一般

24、情況下該橢球的中心、軸向和扁率與國家參考橢h的曲面上，該地的大地水準(zhǔn)面差距為E, 則該曲面離國長半徑的改正量為：式中： da橢球長半徑的改正量（m）m）N抵償坐標(biāo)系控制網(wǎng)原點(diǎn)在國家參考橢球中卯圈的則公路抵償坐標(biāo)系參考橢球的長半徑aL為：aL=a+da言的,地方抵償坐標(biāo)系坐標(biāo)是相對于某一地方橢球而言的, 地測量控制網(wǎng)或地方獨(dú)立控制網(wǎng)相匹配容。其要點(diǎn)是使曲率半徑（ m）GPS定位成果是相對于 WGS-84橢球而 因此必須將GPS定位成果投影成與國家大 GPS 基線向量網(wǎng)與常規(guī)地面測量控制網(wǎng)原點(diǎn)重合,起始方位一致,這樣使兩者在方向和尺度上均具有可比性。兩者在起始方向上的偏差可利用地 面網(wǎng)原點(diǎn)至起始方

25、位點(diǎn)的大地方位角 標(biāo)系在起始方向上的偏差對轉(zhuǎn)換精度具有直接的影響。坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換關(guān)系的確定 點(diǎn)的坐標(biāo)來確定的,其公式如下：AO和GPS控制網(wǎng)相應(yīng)方位上的大地方位角A 求得。顯然，兩坐 +是根據(jù)兩坐標(biāo)系公共式中：XisXitYis =Yit+CTT= XYZKxy1OOXitO-ZitYiC=O1OYitZO-XitOO1Zit-YitXitO ZZisZitXit，丫it,Zit,;Xit,Yit,Zit 公共點(diǎn)在兩坐標(biāo)系中的坐標(biāo)； x, y,兩坐標(biāo)系間的旋轉(zhuǎn)參數(shù)；K兩坐標(biāo)系間的尺度比。影響轉(zhuǎn)換參數(shù)求定精度的主要因素有：（1）地面網(wǎng)觀測值與衛(wèi)星網(wǎng)觀測值不匹配；（2）地面網(wǎng)坐標(biāo)精度和衛(wèi)星網(wǎng)的精度；（

26、3）公共點(diǎn)的分布情況等?！氨匾獣r(shí)”是指東西方向的路線過長時(shí),即使采用抵償坐標(biāo)系,仍然難以保證其投影長度變形值小于 km,為此，可將整個路線分成多個投影帶。在分帶附近布設(shè)一對相互通視的GPS點(diǎn)，是為使采用其它測量方法進(jìn)行加密和擴(kuò)展時(shí)兩分帶在該處的坐標(biāo)能統(tǒng)一和唯一。一項(xiàng)公路工程中往往分布著多種大型構(gòu)造物，如橋梁、互通立交、隧道等，為保持GPS控制網(wǎng)精度的一致性,使用構(gòu)造物測量控制網(wǎng)與路線測量控制網(wǎng)協(xié)調(diào)一致, 無論其等級如何,應(yīng)一次設(shè)計(jì)、布設(shè)、 平差。而對于特殊構(gòu)造物，由于它們對測量精度要求高，故在進(jìn)行GPS控制網(wǎng)平差時(shí)，可以先將特殊構(gòu)造按首級控制網(wǎng)平差， 然后把首級控制網(wǎng)點(diǎn)作為固定點(diǎn)，對次級網(wǎng)平差

27、。為提高GPS控制網(wǎng)的精度，也可將兩級網(wǎng)聯(lián)合進(jìn)行統(tǒng)一平差。GPS控制網(wǎng)作為公路工程項(xiàng)目的首級控制網(wǎng)時(shí)，每隔5km應(yīng)布設(shè)一對相互通視的 GPS點(diǎn)，是為在采用其它測量方法進(jìn)行加密時(shí)可布設(shè)成附合導(dǎo)線的形式。當(dāng)GPS控制網(wǎng)直接作為施工控制網(wǎng)時(shí)， 每一點(diǎn)至少與一個相鄰點(diǎn)通視，是為了便于施工放樣順利進(jìn)行。衡量GPS控制網(wǎng)測量質(zhì)量高低的主要指標(biāo)與其它測量方法一樣，同樣是精度和可靠性。采用不同的布網(wǎng)方法，其總基線 數(shù)、獨(dú)立基線數(shù)、剩余獨(dú)立基線數(shù)均不會相等，其同步環(huán)閉合條件、異步環(huán)閉 合條件亦不相同， 因而控制網(wǎng)的精度、 可靠性等也不同。 顯然， 閉合條件越多， 其精度和可靠性越好， 因此在布網(wǎng)時(shí)應(yīng)盡可能使整個

28、網(wǎng)中包含較多閉合條件。評定基線處理結(jié)果質(zhì)量的重要依據(jù)之一是非同步環(huán)閉合差。 為避免基線過多時(shí)誤差可能相互掩蓋，所以組成非同步環(huán)的基線數(shù)不宜過多；根據(jù)經(jīng)驗(yàn)與測算，對 不同等級的基線數(shù)作了具體的規(guī)定。所謂網(wǎng)連式布網(wǎng)，是指相鄰?fù)綀D形之間有兩個以上公共點(diǎn)相連接的布網(wǎng)方法；所謂邊連式布網(wǎng)， 是指相鄰?fù)綀D形之間僅有兩個公共點(diǎn)相連的布網(wǎng)方法； 所謂鉸鏈導(dǎo)線式布網(wǎng)是指沿路線方向， 布設(shè) 成具有多個結(jié)點(diǎn)且同步環(huán)與同步環(huán)相套的布網(wǎng)方法；所謂點(diǎn)連式布網(wǎng)， 是指相鄰?fù)綀D形之間僅有一個公共點(diǎn)連接的布網(wǎng)方法。顯然依圖形幾何強(qiáng)度和可靠性指標(biāo)由強(qiáng)到弱的布網(wǎng)方式分別為網(wǎng)連式、邊連式、鉸鏈導(dǎo)線式和點(diǎn)連式，據(jù)此規(guī)定了各級網(wǎng)的

29、 布網(wǎng)方式。要求GPS控制網(wǎng)應(yīng)同附近國家平面控制點(diǎn)聯(lián)測，是將國家平面控制點(diǎn)坐標(biāo)作為GPS控制網(wǎng)成果轉(zhuǎn)換的起算數(shù)據(jù)，因此要求聯(lián)測點(diǎn)應(yīng)具有高的精度、一定的數(shù)量和密度。聯(lián)測的點(diǎn)數(shù)必須是兩個以上， 其中一個作為 GPS控制網(wǎng)在地面坐標(biāo)系中的定位起算點(diǎn)，兩個點(diǎn)間的方位和長度作為GPS控制網(wǎng)在地面坐標(biāo)系內(nèi)的定向、長度的起算數(shù)據(jù)；為保證地面點(diǎn)的正確性和可靠性，至少還需一個點(diǎn)作為檢核 點(diǎn)，所以規(guī)定聯(lián)測的國家平面控制點(diǎn)應(yīng)不少于 3 個。當(dāng)測區(qū)較大時(shí)， 還應(yīng)適當(dāng)增加聯(lián)測點(diǎn)的數(shù)量。 根據(jù)國內(nèi)外的研究和實(shí)踐證明， 應(yīng)聯(lián)測 3-5 個精度高、 分布均勻的點(diǎn)；為了能使各個投影帶平差，在分帶附近還應(yīng)聯(lián)測一個平面控制點(diǎn)。GP

30、S控制網(wǎng)進(jìn)行高程聯(lián)測的目的是使GPS控制網(wǎng)所測的大地高有效地轉(zhuǎn)化為海拔高程。GPS控制網(wǎng)所測高程是大地高，它是相對于數(shù)字表面橢球面的高程，而我們實(shí)際使用的是正常高，是相對于大 地水準(zhǔn)面的高程。大地水準(zhǔn)面和參考橢球面之間存在著一個差值，稱之為大地水準(zhǔn)面差距。該差距是 一個變化量， 隨地點(diǎn)的不同而不同。求大地水準(zhǔn)面差距有兩種方法，一是大地水準(zhǔn)面模型法，目前 使用較多的模型有美國的Rapp Osu91A、英國的osu91A等；二是利用 GPS網(wǎng)中的水準(zhǔn)點(diǎn)，求其正常高與GPS大地高之差，然后對其它各點(diǎn)求出改正數(shù)。一般進(jìn)行二次多項(xiàng)式擬合：Dh=a0+a1x+a2y+a3xy+a4x2+a5y2式中：Dh

31、GPS 點(diǎn)正常高與大地高之差（mm ）;ai（l=O,，二次多項(xiàng)式系數(shù)；x,yGPS點(diǎn)的縱橫坐標(biāo)（m ）。為了使求得的正常高準(zhǔn)確，至少應(yīng)聯(lián)測 6 個以上的水準(zhǔn)點(diǎn)，如少于 6 個則只能進(jìn)行線性改正。 另外，水準(zhǔn)點(diǎn)的分布應(yīng)均勻并在測區(qū)的周邊，以盡可能避免外推和保證內(nèi)插的精度。根據(jù)我國對 GPS高程聯(lián)測的經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)水準(zhǔn)點(diǎn)間距在20km-30km時(shí)，平原和丘陵地區(qū)高程精度可達(dá)到厘米級，山區(qū)也可達(dá)到 10cm-20cm 當(dāng)測區(qū)內(nèi)地形復(fù)雜時(shí)，則聯(lián)測點(diǎn)的數(shù)量和分布要求較高， 這是由于需要詳細(xì)的大地水準(zhǔn)面才能有效地解決GPS大地高往海拔高程轉(zhuǎn)換的問題。至于聯(lián)測點(diǎn)的高程精度問題，只要求達(dá)到不對求定大地水準(zhǔn)面差距產(chǎn)

32、生顯著影響的程度即可。另外理論和試驗(yàn)表明， 大地高誤差除使高程方向產(chǎn)生的變形最大外， 還使平面路線方向產(chǎn)生較大的變形。 當(dāng)高程基準(zhǔn)誤差等 于時(shí)，進(jìn)行三維約束平差造成 GPS控制網(wǎng)的變形已大于網(wǎng)的觀測誤差，因此，對作為基準(zhǔn)點(diǎn)的高程聯(lián)測點(diǎn)的精度也應(yīng)引起足夠的重視。 四等水準(zhǔn)測量可達(dá)到要求并且較易施測， 因此規(guī)定應(yīng)以不低于四等 水準(zhǔn)測量的方法進(jìn)行聯(lián)測。4 選點(diǎn)與埋石GPS衛(wèi)星定位誤差主要有三種原因：（1） GPS信號的自身誤差（包括SA技術(shù)帶來的人為干涉誤差）簡稱衛(wèi)星誤差；（2）GPS信號的傳播誤差；（3）GPS信號接收機(jī)的誤差。對于 GPS相對定位 而言; 關(guān)鍵在于傳播誤差， 它是由電離層和對流層

33、的時(shí)延誤差以及多路徑誤差所致。對于前者在觀測和數(shù)據(jù)處理時(shí)采用一定的措施可有所減弱， 而多路徑誤差則與點(diǎn)位的選擇相關(guān)， 因此選擇的 點(diǎn)位附近不應(yīng) 有強(qiáng)烈干擾衛(wèi)星信號接收的物體。點(diǎn)位離開高壓輸電線路的距離除與輸電線路的電壓高低有關(guān)外， 還與輸電線路的走向、 衛(wèi)星分 布象限等因素有關(guān)，比較復(fù)雜，實(shí)際作業(yè)過程中應(yīng)量遠(yuǎn)離高壓輸電線路。GPS點(diǎn)埋設(shè)后，均需等待一段時(shí)間后方可認(rèn)為“穩(wěn)定”。時(shí)間長短與點(diǎn)的等級、點(diǎn)位埋設(shè)位置等情 況有關(guān)，一般對冰凍地區(qū)至少要經(jīng)過一個解凍期；位于軟土地區(qū)至少要經(jīng)過一個雨季。GPS標(biāo)石埋設(shè)于非耕地時(shí)應(yīng)露出地面少許，是為便于尋找；當(dāng)埋設(shè)于耕種地時(shí)應(yīng)埋設(shè)于耕種表土層 以下，是為利于標(biāo)石

34、的保存。5 觀測一個完整的載波相位觀測值應(yīng)由整未知數(shù)NO、整周數(shù)部分lnt（祈和不足一整周的部分 Fr（B等構(gòu)成。其中不足一整周的部分可以通過相位差法準(zhǔn)確確定， 整周數(shù)部分亦可利用衛(wèi)星間求差等方法對周跳進(jìn) 行探測及修復(fù)而得出正確的數(shù)值，因此能否正確確定整周未知數(shù)是定位精度的關(guān)鍵所在。表態(tài)定位中之所以要觀測較長時(shí)間，其主要目的就是為了正確確定整周未知數(shù)?？焖凫o態(tài)定位是利用初次平差中所提供的所有信息， 如解矢量、 相應(yīng)的協(xié)因數(shù)陣、 單位權(quán)方差 等采用假設(shè)檢驗(yàn)的方法進(jìn)行基線解算。在短基線上進(jìn)行快速靜態(tài)定位時(shí)，采用雙頻接受機(jī)只需觀測 1min 便能成功地確定整周未知數(shù)，單頻接收機(jī)觀測7-8 顆衛(wèi)星也能

35、在幾分鐘內(nèi)確定整周未知數(shù)。一般快速靜態(tài)定位在已解出整周未知數(shù)的情況下觀測1min-2min 就可達(dá)到厘米級的精度，但為保險(xiǎn)起見，給予一定的精度儲存，對各級 GPS 控制網(wǎng)仍規(guī)定了較長的觀測時(shí)間。當(dāng)單頻接收機(jī)采用快速靜 態(tài)定位方法施測 GPS控制網(wǎng)時(shí)，其觀測時(shí)間均應(yīng)大于15min。一級GPS控制測量主要應(yīng)用于跨江河、海峽等施工時(shí)對測量精度具有特殊要求的橋梁、 隧道等特殊構(gòu)造物的測量控制網(wǎng)， 可靠性及精度要求 較高， 而快速靜態(tài)定位方法對直接觀測基線不構(gòu)成閉合圖形，因此本規(guī)范不提倡使用快速靜態(tài)定位方法建立類似的測量控制網(wǎng)。6 基線解算與檢核基線解算時(shí)，必須固定一點(diǎn)作為起算點(diǎn)。該起算點(diǎn)在WGS-84

36、坐標(biāo)系中的坐標(biāo)精度，將會影響基線解算結(jié)果的精度。根據(jù)研究， 為達(dá)到 1ppm 的相對定位精度，要求起始點(diǎn)坐標(biāo)的精度達(dá)到+;要達(dá)到10ppm 的相對定位精度，則要求起始點(diǎn)的坐標(biāo)精度為 +-25m。因此，為達(dá)到各類接收機(jī)的標(biāo)稱精度 1cm+ （1-2） ppm，基線解算時(shí)起始點(diǎn)坐標(biāo)誤差應(yīng)小于 20m , 即起算點(diǎn)坐標(biāo)的精度水平應(yīng)值得重視。鑒于此，本規(guī)范對基線解算時(shí)WGS-84坐標(biāo)系中的參考點(diǎn)的獲取方法作了具體和規(guī)定，目的是為了使參考點(diǎn)能保證一定的精度。當(dāng)采用單點(diǎn)定位方法獲取坐標(biāo)值時(shí)， 實(shí)踐證明， 要獲得上述精度的坐標(biāo)值， 則定位時(shí)間至少要 大于 2h。電離層折射誤差、 對流層折射誤差是影響 GPS定位精度的兩個主要因素。據(jù)國外資料報(bào)道，在太陽活動激烈的年份中， 利用廣播星歷中給出的系數(shù)進(jìn)行單頻電離層折射改正， 殘余誤差對較長基線的影 響可達(dá)3ppm，電離層折射中的殘余誤差的影響將導(dǎo)致無法準(zhǔn)確確定整周未知數(shù)。特別是當(dāng)基線長度 較長（大于 20km-30km ）時(shí)，電離層折射與