GPS測(cè)量的設(shè)計(jì)與實(shí)施

1、測(cè)繪工程系 田倩 GPS測(cè)量的設(shè)計(jì)與實(shí)施 第八章 GPS測(cè)量的設(shè)計(jì)與實(shí)施 技術(shù)設(shè)計(jì)技術(shù)設(shè)計(jì) 外業(yè)數(shù)據(jù)采集外業(yè)數(shù)據(jù)采集 數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)處理 技術(shù)總結(jié)技術(shù)總結(jié) 依據(jù) GPS測(cè)量規(guī)范（規(guī)程） 測(cè)量任務(wù)書(shū) 內(nèi)容 網(wǎng)形 精度、密度 基準(zhǔn) 1 GPS測(cè)量的技術(shù)設(shè)計(jì) 1.1 精度和密度設(shè)計(jì) 級(jí)級(jí) 別別 主要用途主要用途 水平分量水平分量 mmmm 垂直分量垂直分量 mmmm 平均距離平均距離 kmkm B 區(qū)域性的地球動(dòng)力學(xué)研究和 地殼形變測(cè)量；局部形變監(jiān) 測(cè)和各種精密工程測(cè)量 51050 C 區(qū)域、城市及工程測(cè)量基本 控制網(wǎng) 102020 D 四等大地控制網(wǎng) 20405 E 中、小城市及測(cè)圖、物探， 建筑施

2、工等控制測(cè)量 20403 1.2 基準(zhǔn)設(shè)計(jì) GPS網(wǎng)的基準(zhǔn) 位置基準(zhǔn)：由給定的起算點(diǎn)確定 方位基準(zhǔn)：由給定邊的起算起算方 位角確定 尺度基準(zhǔn)：測(cè)距儀測(cè)定的基線邊、 GPS基線邊或兩個(gè)起算點(diǎn) 間的距離確定 與常規(guī)的平面控制網(wǎng)相同， 給控制網(wǎng)提供約束條件： 一個(gè)網(wǎng)中必須有（一個(gè)以 上）坐標(biāo)已知的點(diǎn)，有了坐標(biāo) 已知點(diǎn)，也就確定了坐標(biāo)系統(tǒng)； 1.2 基準(zhǔn)設(shè)計(jì) 1.2 網(wǎng)形設(shè)計(jì) 觀測(cè)時(shí)段：測(cè)站上開(kāi)始接收衛(wèi)星信號(hào)到觀測(cè)停止， 連續(xù)工作的時(shí)間段。 同步觀測(cè)：兩臺(tái)或兩臺(tái)以上接收機(jī)同時(shí)對(duì)同一組衛(wèi) 星進(jìn)行的觀測(cè)。 同步觀測(cè)環(huán)：三臺(tái)或三臺(tái)以上接收機(jī)同步觀測(cè)獲得 的基線向量所構(gòu)成的閉合環(huán)。 異步觀測(cè)環(huán)：由獨(dú)立觀測(cè)所獲

3、得的基線向量所構(gòu)成 的閉合環(huán)。 異步觀測(cè)環(huán)：在構(gòu)成多邊形環(huán)路的所有基線向量 中，只要有非同步觀測(cè)基線向量，則 該多邊形環(huán)路叫異步觀測(cè)環(huán)。 獨(dú)立基線：對(duì)于N臺(tái)GPS接收機(jī)構(gòu)成的同步觀測(cè) 環(huán)，有J條同步觀測(cè)基線，其中獨(dú)立基 線數(shù)為 N-1。 非獨(dú)立基線：除獨(dú)立基線外的其他基線，總基線數(shù) 與獨(dú)立基線數(shù)之差即為非獨(dú)立基線數(shù)。 1.2 網(wǎng)形設(shè)計(jì) 觀測(cè)時(shí)段數(shù)： NmnC/ C為觀測(cè)時(shí)段數(shù)，n為網(wǎng)點(diǎn)數(shù)，m為每點(diǎn)設(shè) 站次數(shù)，N為接收機(jī)數(shù)。 總基線數(shù)： 2/ ) 1(NNCJ 總 必要基線數(shù)： 1 nJ 必 獨(dú)立基線數(shù)： ) 1(NCJ 獨(dú) 1.2 網(wǎng)形設(shè)計(jì) （多余）重復(fù)基線數(shù)： 必獨(dú)多 JJJ- 例：n=4，

4、m=3，N=343/34/NmnC 122/ ) 13(34 總 J 314 必 J 8) 13(4 獨(dú) J 538 多 J 1.3 網(wǎng)形設(shè)計(jì) N = 3 N = 4 N = 5 N臺(tái)接收機(jī)同步觀測(cè)所構(gòu)成的同步圖形 1.3 網(wǎng)形設(shè)計(jì) 由多個(gè)同步網(wǎng)相互連接的GPS網(wǎng)，稱(chēng)作異步網(wǎng)。 同步網(wǎng)之間的連接方式有以下幾種。 1點(diǎn)連式；2邊連式；3混連式；4.網(wǎng)連式 在上述三種連接方案中： 第1種工作量最小，但無(wú)重復(fù)基線檢核； 第2種工作量最大，檢核條件亦最多； 第3種比較靈活，工作量與檢核條件比較適中。 第4種可靠性最高，但是費(fèi)工費(fèi)時(shí) 1.3 網(wǎng)形設(shè)計(jì) 12 3 4 5 6 7 8 9 10 點(diǎn)連式異步網(wǎng)

5、點(diǎn)連式異步網(wǎng): : 同步網(wǎng)之間僅有一點(diǎn)相連接同步網(wǎng)之間僅有一點(diǎn)相連接 1.3 網(wǎng)形設(shè)計(jì) 邊連式異步網(wǎng)邊連式異步網(wǎng): : 同步網(wǎng)之間由一條基線邊相連接同步網(wǎng)之間由一條基線邊相連接 1.3 網(wǎng)形設(shè)計(jì) 混連式異步網(wǎng)混連式異步網(wǎng): : 點(diǎn)連式與邊連式的混合連接方式。點(diǎn)連式與邊連式的混合連接方式。 1.3 網(wǎng)形設(shè)計(jì) 網(wǎng)連式異步網(wǎng)網(wǎng)連式異步網(wǎng)：相鄰圖形之間有兩個(gè)以上的公共點(diǎn) 相連接，這種方法需4臺(tái)以上的接收機(jī)。幾何強(qiáng)度和 可靠性指標(biāo)相當(dāng)高，但花費(fèi)的經(jīng)費(fèi)和時(shí)間較多。一 般僅用于高精度的大地控制測(cè)量、精密工程測(cè)量。 網(wǎng)連式 1.3 網(wǎng)形設(shè)計(jì) 思考與習(xí)題：思考與習(xí)題：下列圖形有多少同步環(huán)、異步環(huán)、重復(fù)基 線、平

6、均重復(fù)設(shè)站數(shù)？ 1. 兩臺(tái)接收機(jī)同步 觀測(cè)了5個(gè)時(shí)段。 2. 三臺(tái)接收機(jī)同步 觀測(cè)了5個(gè)時(shí)段。 3. 四臺(tái)接收機(jī)同步 觀測(cè)了3個(gè)時(shí)段。 1.3 網(wǎng)形設(shè)計(jì) 選擇什么樣的網(wǎng)形，取決于工程所要求的精 度、野外條件及GPS接收機(jī)臺(tái)數(shù)等因素。 實(shí)際布網(wǎng)設(shè)計(jì)原則：實(shí)際布網(wǎng)設(shè)計(jì)原則： l 建網(wǎng)時(shí)并不要求通視，但為了方便以后工作，每點(diǎn)應(yīng) 有一個(gè)以上的通視方向。 l 對(duì)于符合GPS網(wǎng)要求的舊點(diǎn)，應(yīng)充分利用。 l GPS網(wǎng)必須由同步獨(dú)立觀測(cè)環(huán)構(gòu)成閉合環(huán)或附合路線。 任務(wù)來(lái)源及工作量 測(cè)區(qū)概況 布網(wǎng)方案 選點(diǎn)埋石 觀測(cè) 數(shù)據(jù)處理 完成任務(wù)的措施 1 GPS測(cè)量的技術(shù)設(shè)計(jì) 2 GPS測(cè)量的外業(yè)施測(cè) l GPS點(diǎn)的選埋

7、 l 觀測(cè) l 數(shù)據(jù)傳輸 2.1 選點(diǎn) 為保證精度，選點(diǎn)要求： l 點(diǎn)位應(yīng)安置在視野開(kāi)闊，易安置儀器的地方 l 點(diǎn)位目標(biāo)明顯，視場(chǎng)周?chē)?5以上沒(méi)有障礙物的 地方 l 點(diǎn)位應(yīng)遠(yuǎn)離大功率無(wú)線電；遠(yuǎn)離高壓電線 l 避開(kāi)大面積水域 l 應(yīng)選在交通便利、有利于其它方法擴(kuò)展和聯(lián)測(cè) l 地面基礎(chǔ)穩(wěn)定易于點(diǎn)的保存； 2.2 調(diào)度 編排作業(yè)調(diào)度表 作業(yè)小組應(yīng)在觀測(cè)前根據(jù)測(cè)區(qū)地形、交通狀 況、控制網(wǎng)的大小、精度的高低、儀器的數(shù)量、 GPS網(wǎng)的設(shè)計(jì)、星歷預(yù)報(bào)表和測(cè)區(qū)的天氣、地 理環(huán)境等編制作業(yè)調(diào)度表，以提高工作效益。 3 1 2 4 5 6 2.2 調(diào)度 2.3 觀測(cè) 2.3 觀測(cè) 一時(shí)段觀測(cè)過(guò)程中不允許進(jìn)行以下操

8、作： a)接收機(jī)關(guān)閉又重新啟動(dòng)； b)進(jìn)行自測(cè)試； c)改變衛(wèi)星仰角； d)改變數(shù)據(jù)采樣間隔； e)改變天線位置； f)按動(dòng)關(guān)閉文件和刪除文件等功能鍵。 2.3 觀測(cè) 1、數(shù)據(jù)預(yù)處理 對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行編輯、加 工整理、分流并產(chǎn) 生各種專(zhuān)用信息文件，為進(jìn)一步的平差計(jì)算作準(zhǔn) 備。 2、基線解算 對(duì)于兩臺(tái)及以上接收機(jī)同步觀測(cè)值進(jìn)行獨(dú)立基 線向量（坐標(biāo)差）的平差計(jì)算。 3、外業(yè)成果檢驗(yàn) 4、網(wǎng)平差與坐標(biāo)轉(zhuǎn)換 3 GPS測(cè)量數(shù)據(jù)處理 4 技術(shù)總結(jié) 測(cè)區(qū)情況、自然條件、氣候特點(diǎn)、交通與通訊、供 電情況； 任務(wù)來(lái)源、實(shí)測(cè)目的、精度要求； 實(shí)測(cè)單位、觀測(cè)時(shí)間、技術(shù)依據(jù)、設(shè)備狀況； 觀測(cè)情況及所發(fā)生的問(wèn)題； 數(shù)據(jù)處理及所有軟件； 各種附表和