GPS控制測量技術(shù)設(shè)計(jì)書

1、燕郊經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)GPS控制測量技術(shù)設(shè)計(jì)書 一、任務(wù)概述 1.任務(wù)情況本次GPS控制測量任務(wù)和作業(yè)內(nèi)容是位于環(huán)京津、環(huán)渤海經(jīng)濟(jì)圈核心的河北省三河市燕郊經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)，為配合開發(fā)區(qū)的城市總體規(guī)劃，需要在燕郊經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)測繪大比例尺地形圖。需要在燕郊約20km2的測區(qū)范圍內(nèi)建立D級GPS網(wǎng)。2.測區(qū)概況測區(qū)位于河北省三河市，西距天安門35公里、東距唐山144公里、距秦皇島260公里、南距天津120公里、北距首都國際機(jī)場25公里，是北京、天津、唐山“金三角”經(jīng)濟(jì)區(qū)域的腹地，市場廣闊，腹地深遠(yuǎn)。測區(qū)面積約為42平方公里，以平原為主，平均海拔18.7米，燕郊開發(fā)區(qū)位于海河下游，屬暖溫帶季風(fēng)性氣候，四季

2、分明，光照充足，積溫較高，雨量充沛，無霜期200天左右，年平均氣溫11.5-11.7，常年平均降水量650.9毫米，歷年平均無霜期183天,最大凍土深度77cm,最大降雪厚度26cm。3.測區(qū)范圍測區(qū)地理坐標(biāo)為東徑161°51，北緯39°5339°57。 測區(qū)位置及面積X:718.0km724.0km； Y: 20483995.60062.5km。施測范圍呈不規(guī)則形狀，范圍面積約22.0km2。4.測量技術(shù)設(shè)計(jì)依據(jù)（1）CH 2001-92全球定位系統(tǒng)（GPS）測量規(guī)范（2）CJJ 73-97全球定位系統(tǒng)城市測量技術(shù)規(guī)程（3）CH 1002-95測繪產(chǎn)品檢查驗(yàn)收規(guī)

3、定（4）CH 1003-95測繪產(chǎn)品質(zhì)量評定標(biāo)準(zhǔn)（5）CJJ 8-85城市測量規(guī)范5.測區(qū)已有資料成果情況測區(qū)有1996年12月1：43500燕郊開發(fā)區(qū)總體規(guī)劃圖1幅，該資料采用1954北京坐標(biāo)系，采用克拉索夫斯基參數(shù)。該測區(qū)的中央子午線經(jīng)度117°。圖中包括地形、地物點(diǎn)。由于該圖測繪時(shí)間久，同時(shí)圖中無控制點(diǎn)、導(dǎo)線點(diǎn)，因此改圖僅供參考。測區(qū)有國家三角點(diǎn)數(shù)個(gè)，其數(shù)據(jù)如下表：點(diǎn) 名X坐標(biāo)Y坐標(biāo)備注點(diǎn) 將 臺4421650.60020483995.600一等三角點(diǎn)有 色 院4422665.05420485530.457四等三角點(diǎn)核 工 部4424282.08720484072.213四等三

4、角點(diǎn)設(shè) 計(jì) 院4423271.53620484072.213四等三角點(diǎn)交 干 院4423596.22320482518.181四等三角點(diǎn)華 科 院4424528.39620482681.173四等三角點(diǎn)京 哈 大 橋4423045.50020481620.261四等三角點(diǎn)本數(shù)據(jù)采用中央子午線經(jīng)度117°，1954年大地北京坐標(biāo)系，采用克拉索夫斯基橢球。二、GPS控制網(wǎng)設(shè)計(jì)方案1.技術(shù)要求與布網(wǎng)原則根據(jù)中華人民共和國測繪行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)全球定位系統(tǒng)城市測量技術(shù)規(guī)程和燕郊經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)的具體情況，確定該測區(qū)可建立D級GPS網(wǎng)，GPS網(wǎng)中相鄰點(diǎn)之間的距離滿足下表要求：根據(jù)規(guī)程規(guī)范，D級GPS網(wǎng)的精

5、度要求如下表：項(xiàng)目技術(shù)要求平均邊長(km)510固定誤差a(mm)10比例誤差b(mm)10最弱邊相對中誤差1/45000在實(shí)際布網(wǎng)設(shè)計(jì)時(shí)遵循以下幾個(gè)原則： GPS網(wǎng)一般應(yīng)采用獨(dú)立觀測邊構(gòu)成閉合圖形，如三角形、多邊形或附合線路，以增加檢核條件，提高網(wǎng)的可靠性。 GPS網(wǎng)作為測量控制網(wǎng)，其相鄰點(diǎn)間基線向量的精度，應(yīng)分布均勻。 GPS網(wǎng)點(diǎn)應(yīng)盡量與原有地面控制點(diǎn)相結(jié)合。重合點(diǎn)一般不少于3個(gè)（不足時(shí)應(yīng)聯(lián)測），且在網(wǎng)中分布均勻，以可靠地確定GPS網(wǎng)與地面之間的轉(zhuǎn)換參數(shù)。 GPS網(wǎng)點(diǎn)應(yīng)考慮與水準(zhǔn)點(diǎn)重合，而非重合點(diǎn)，一般應(yīng)根據(jù)要求以水準(zhǔn)測量（或相當(dāng)精度的測量方法）進(jìn)行聯(lián)測，或在網(wǎng)中布設(shè)一定密度的水準(zhǔn)聯(lián)測點(diǎn)。

6、 為了便于GPS的測量觀測和水準(zhǔn)聯(lián)測，減少多路徑影響，GPS網(wǎng)點(diǎn)一般應(yīng)設(shè)在視野開闊和交通便利的地方。 為了便于用經(jīng)典方法聯(lián)測或擴(kuò)展，可在GPS網(wǎng)點(diǎn)附近布設(shè)一通視良好的方位點(diǎn)以建立聯(lián)測方向，方向點(diǎn)與觀測站距離一般應(yīng)大于300米。 GPS網(wǎng)必須由非同步獨(dú)立觀測邊構(gòu)成若干個(gè)閉合環(huán)或附和線路。各級GPS網(wǎng)中每個(gè)閉合環(huán)或附和線路中的邊數(shù)應(yīng)符合的規(guī)定如下表：級別ABCDE閉合環(huán)或附和線路的邊數(shù)5668102.GPS網(wǎng)型網(wǎng)型方案設(shè)計(jì) GPS網(wǎng)的圖形布設(shè)通常有點(diǎn)連式、邊連式、網(wǎng)連式及邊點(diǎn)混合連接、三角鎖連接、導(dǎo)線網(wǎng)連接、星形連接等幾種基本方式。本次主要采用邊連接式，每次用至少三臺接收機(jī)，組成GPS網(wǎng)，能保證網(wǎng)

7、的幾何強(qiáng)度，提高網(wǎng)的可靠指標(biāo)。GPS網(wǎng)的圖形布設(shè)如下圖，布設(shè)點(diǎn)YJ01、YJ02、YJ03、YJ04、YJ06、YJ07，采用邊點(diǎn)混合連接式。2、選點(diǎn)與埋標(biāo)選點(diǎn)由于GPS測量觀測站之間不一定要求相互通視,而且網(wǎng)的圖形結(jié)構(gòu)也比較靈活,所以選點(diǎn)工作比常規(guī)控制測量的選點(diǎn)要簡便。但由于點(diǎn)位的選擇對于保證觀測工作的順利進(jìn)行和保證測量結(jié)果的可靠性有著重要的意義,所以選點(diǎn)工作還應(yīng)遵守以下原則: 應(yīng)設(shè)在易于安裝接受設(shè)備、視野開闊的較高點(diǎn)上; 目標(biāo)要顯著,視場周圍15?以上不應(yīng)有障礙物,以減小GPS信號被遮擋或被障礙物吸收; 應(yīng)遠(yuǎn)離大功率無線電發(fā)射源(如電臺、微波站等),其距離不小于200m;遠(yuǎn)離高壓輸電線和微

8、波無線電信號傳送通道,其距離不得小于50m。以避免電磁場對GPS信號的干擾; 附近不應(yīng)有大面積水域或不應(yīng)有強(qiáng)烈干擾衛(wèi)星信號接受的物體,以減弱多路徑效應(yīng)的影響; 應(yīng)選在交通方便,有利于其他觀測手段擴(kuò)展與聯(lián)測的地方; 基礎(chǔ)穩(wěn)定,易于點(diǎn)的保存; 人員應(yīng)按技術(shù)設(shè)計(jì)進(jìn)行踏勘;在實(shí)地按要求選定點(diǎn)位。當(dāng)利用舊點(diǎn)時(shí),應(yīng)對舊點(diǎn)的穩(wěn)定性、完好性,以及覘標(biāo)是否安全、可用性進(jìn)行檢查,符合要求方可利用。標(biāo)志埋設(shè)GPS點(diǎn)應(yīng)埋設(shè)具有中心標(biāo)志的標(biāo)石，以精確確定點(diǎn)位，點(diǎn)的標(biāo)石和標(biāo)志必須穩(wěn)定、堅(jiān)固長久保存和利用。本測區(qū)采用下圖所示的埋石方式。每個(gè)點(diǎn)位標(biāo)石埋設(shè)結(jié)束后，應(yīng)按下表填寫點(diǎn)的記錄, 并提交以下資料：(1)點(diǎn)的記錄。(2)G

9、PS網(wǎng)的選點(diǎn)網(wǎng)圖。(3)土地占用批準(zhǔn)文件與測量標(biāo)志委托保管書。(4)選點(diǎn)與埋石工作技術(shù)總結(jié)。GPS點(diǎn)之記 日期： 年 月 日 記錄者： 繪圖者： 校對者： 點(diǎn)名及種類GPS點(diǎn)名土質(zhì)號相鄰點(diǎn)（名,號，通視否）表示說明（單、雙層、類型）舊點(diǎn)所在地舊點(diǎn)名交通路線所在圖幅號該略位置XYLB（略圖）備注三、GPS作業(yè)1.儀器類型選擇根據(jù)觀測級別的不同選用不同類型的儀器，儀器的選擇要符合下表要求： 級 別AAABCD,E單頻/雙頻雙頻/全波長雙頻/全波長雙頻雙頻/單頻雙頻/單頻觀測量至少有L1L2載波相位L1L2載波相位L1L2載波相位L1載波相位L1載波相位同步觀測接收機(jī)54332本測區(qū)的GPS網(wǎng)的級別

10、為D級，并且采用邊連式，所以可以選用單頻L1載波相位的接收機(jī)至少三臺。2.作業(yè)原則與要求GPS外業(yè)工作一方面，要有較多的多余觀測，以提高觀測成果的精度和可靠性，另一方面，還要考慮各待測點(diǎn)的點(diǎn)位精度的均勻性和各觀測時(shí)段的獨(dú)立性。因此，GPS外業(yè)工作的原則是： GPS網(wǎng)中各待測點(diǎn)的設(shè)站次數(shù)應(yīng)相同； 優(yōu)先測量點(diǎn)間距離較近的點(diǎn)，同時(shí)沿最短距離欠站； 應(yīng)該聯(lián)測相距較遠(yuǎn)的高等級已知點(diǎn)； GPS網(wǎng)中各待測點(diǎn)每次重復(fù)設(shè)站都使用不同的接受機(jī)。確定觀測時(shí)段時(shí)，需要分析最新的星歷預(yù)報(bào)并與實(shí)地結(jié)合的原理選定，選擇合適的PDOP值以保證觀測精度，確保工作順利進(jìn)行，減少作業(yè)返工量。各級GPS外業(yè)測量均有技術(shù)要求，本次控制

11、測量采用D級GPS網(wǎng),按照規(guī)程規(guī)范，其基本技術(shù)要求按下表中相應(yīng)規(guī)定執(zhí)行：四等GPS相對定位測量的主要技術(shù)規(guī)定同時(shí)觀測有效衛(wèi)星數(shù)4衛(wèi)星截止高度角15?有效觀測衛(wèi)星總數(shù)4觀測時(shí)間段1.6觀測時(shí)段長度/min10數(shù)據(jù)采樣間隔515時(shí)段中任一衛(wèi)星有效觀測時(shí)間/min3點(diǎn)位幾何圖形強(qiáng)度因子/PDOP<83.GPS觀測及數(shù)據(jù)記錄天線安置完成后，在離開天線適當(dāng)位置的地面上安放GPS接收機(jī)，接通接收機(jī)與電源、天線、控制器的連接電纜，即可啟動接收機(jī)進(jìn)行觀測。 接收機(jī)鎖定衛(wèi)星并開始記錄數(shù)據(jù)后，觀測員可按照儀器隨機(jī)提供的操作手冊進(jìn)行輸入和查詢操作。 通常來說，在外業(yè)觀測工作中，儀器操作人員應(yīng)注意以下事項(xiàng)： 當(dāng)

12、確認(rèn)外接電源電纜及天線等各項(xiàng)連接完全無誤后，方可接通電源，啟動接收機(jī)。 開機(jī)后接收機(jī)有關(guān)指示顯示正常并通過自檢后，方能輸入有關(guān)測站和時(shí)段控制信息。 接收機(jī)在開始記錄數(shù)據(jù)后，應(yīng)注意查看有關(guān)觀測衛(wèi)星數(shù)量、衛(wèi)星號、相位測量殘差、實(shí)時(shí)定位結(jié)果及其變化、存儲介質(zhì)記錄等情況。 一個(gè)時(shí)段觀測過程中，不允許進(jìn)行以下操作：關(guān)閉又重新啟動；進(jìn)行自測試(發(fā)現(xiàn)故障除外)；改變衛(wèi)星高度角；改變天線位置；改變數(shù)據(jù)采樣間隔；按動關(guān)閉文件和刪除文件等功能鍵。 每一觀測時(shí)段中，氣象元素一般應(yīng)在始、中、末各觀測記錄一次，當(dāng)時(shí)段較長時(shí)可適當(dāng)增加觀測次數(shù)。 在觀測過程中要特別注意供電情況，除在出測前認(rèn)真檢查電池容量是否充足外，作業(yè)中

13、觀測人員不要遠(yuǎn)離接收機(jī)，聽到儀器的低電壓報(bào)警要及時(shí)予以處理，否則可能會造成儀器內(nèi)部數(shù)據(jù)的破壞或丟失。對觀測時(shí)段較長的觀測工作，建議盡量采用太陽能電池板或汽車電瓶進(jìn)行供電。 儀器高一定要按規(guī)定始、末各量測一次，并及時(shí)輸入儀器及記入測量手簿之中。 接收機(jī)在觀測過程中不要靠近接收機(jī)使用對講機(jī)；雷雨季節(jié)架設(shè)天線要防止雷擊，雷雨過境時(shí)應(yīng)關(guān)機(jī)停測，并卸下天線。 觀測站的全部預(yù)定作業(yè)項(xiàng)目，經(jīng)檢查均已按規(guī)定完成，且記錄與資料完整無誤后方可遷站。 觀測過程中要隨時(shí)查看儀器內(nèi)存或硬盤容量，每日觀測結(jié)束后，應(yīng)及時(shí)將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存至計(jì)算機(jī)硬、軟盤上，確保觀測數(shù)據(jù)不丟失。觀測所需填寫的記錄手簿表格如下：GPS作業(yè)調(diào)度表 時(shí)段

14、編號觀測時(shí)間測站號/名測站號/名測站號/名測站號/名測站號/名測站號/名機(jī)號機(jī)號機(jī)號機(jī)號機(jī)號機(jī)號12GPS測量外業(yè)觀測通知單 觀測日期 年 月 日組別： 操作員： 接收機(jī)號：點(diǎn)位所在圖幅：測站編號/名：觀測時(shí)段：1： 2：3： 4：5： 6：安排人： 年 月 日四、數(shù)據(jù)處理方案GPS測量數(shù)據(jù)處理需要經(jīng)過如下圖所示的基本步驟：1.數(shù)據(jù)預(yù)處理為了獲得GPS觀測基線向量并對觀測成果進(jìn)行質(zhì)量檢核，首先要進(jìn)行GPS數(shù)據(jù)的預(yù)處理，根據(jù)預(yù)處理結(jié)果對觀測數(shù)據(jù)的質(zhì)量進(jìn)行分析并做出評價(jià)，以確保觀測成果和定位結(jié)果的預(yù)期精度。GPS網(wǎng)數(shù)據(jù)處理分基線向量解算和網(wǎng)平差兩個(gè)階段。各階段數(shù)據(jù)處理軟件均采用隨機(jī)所帶軟件。處理的

15、主要內(nèi)容有：GPS衛(wèi)星軌道方程的標(biāo)準(zhǔn)化、時(shí)鐘多項(xiàng)式的擬合和標(biāo)準(zhǔn)化。2.基線解算及GPS網(wǎng)平差 基線解算基線數(shù)據(jù)解算采用隨機(jī)軟件包GPPS（Ver 5.2）或S olution(Ver 2.1)軟件求解，基線解算采用消電離層的雙差浮點(diǎn)解或加點(diǎn)離層改正的雙差整數(shù)解（固定解），其主要技術(shù)參數(shù)如下：衛(wèi)星截止高度角150電離層模型為：Standard模型對流層模型為Hopfiled或Computed模型。星歷為廣播星歷或精密星歷采用L1頻率或L1L2兩個(gè)頻率 GPS網(wǎng)平差GPS網(wǎng)的平差計(jì)算應(yīng)用Solution2.6軟件在WGS-84空間直角坐標(biāo)系下 進(jìn)行三維無約束平差，以檢查本次GPS網(wǎng)的內(nèi)符合精度。同時(shí)為將WGS-84坐標(biāo)系 下的GPS基線觀測值投影到高斯平面上，并轉(zhuǎn)換到 1980西安坐標(biāo)系或1954北京坐標(biāo)系中（或地方獨(dú)立坐標(biāo)系），采用