GPS測量的設(shè)計與實施

1、第八章GPS測量的設(shè)計與實施8.1GPS測量的技術(shù)設(shè)計網(wǎng)技術(shù)設(shè)計的依據(jù)1. GPS測量規(guī)范（規(guī)程）（1）全球定位系統(tǒng)（GPS）測量規(guī)范（以下簡稱規(guī)范）（2） 全球定位系統(tǒng)城市測量技術(shù)規(guī)程（以下簡稱規(guī)程）（3）各行業(yè)部門的其他 GPS測量規(guī)程或細則2. 測量任務書網(wǎng)的精度，密度設(shè)計1. GPS測量精度標準及分類（1）GPS測量精度分類對于各類GPS網(wǎng)的精度設(shè)計主要取決于網(wǎng)的用途。用于地殼形變及國家基本大地測 量的GPS控制網(wǎng)可按表8-1分級。表8-1GPS測量精度分級（一）氓I粘峨甘細周庫iW益：numLLW說厲眾故A AwmuiAgwo. iMw剋w 1L w呂號1)玉lo% IO20我國GP

2、S測量規(guī)范所規(guī)定的網(wǎng)的等級級別用途實例AA全球序廉架、傘坪It地竦動力供胡兀、地殼形變 測雖和特啻定斬1GS水久加毎他網(wǎng)A國家辭芳權(quán)架、忸域性地坤型力愕研定靱地殼闿變國家A般網(wǎng)B國家大地拎制r地方蕃爭極SB、血灤時變府側(cè)和祎 科惴幣匸穫測屋國V 13繼網(wǎng)C大吊城市及【&的扯木控制PSD屮小城市+城氛肚測RU地_LHM言©.虜產(chǎn)* 鉤揮、助測*建螺箱工等的控制網(wǎng)E用于城市或工程的 GPS控制網(wǎng)可按表8-2分級。表8-2GPS測量精度分級（二）等級平均距離（km）a ( mm)b (mm)最弱邊相對中誤差-二二9w 10w 21/12 萬三5w 10w 51/8萬四2w 10w

3、101/4.5 萬一級1w 10w 101/2萬二級1w 15w 201/1萬> X 2.1衛(wèi)靈定也測橙制網(wǎng)的主鼻捷術(shù)求平均邊Kckm）固皇供盔A（muml比例課羞辜敢R（mm/km）為束點阿的 邊悅擁窮中謀琴旳電平芾后二等910<1/2500001/1200004.5Cio51/700002<10<1/100000<1/400001101/40000<1/200000. 53<40Q/20000|/K000（2）GPS測量的精度標準GPS測量的精度標準通常用網(wǎng)中相鄰點之間的距離中誤差表示，其形式為： a2 （bd）2 （8-1）式中距離中誤差（毫米）

4、 ； a固定誤差（mm）;b比例誤差系數(shù)（ppm）;d相鄰點之間的距離（km ）。實際生產(chǎn)中，應根據(jù)測區(qū)大小、GPS網(wǎng)的用途，來設(shè)計網(wǎng)的等級和精度標準。2. GPS點的密度標準制定GPS網(wǎng)的密度標準，主要考慮任務要求和服務對象，密度可參照表8-3的規(guī)定執(zhí)行。表8-3GPS網(wǎng)中相鄰點間距離（單位：km）項目ABCDE相鄰點最小距10015521相鄰點最大距2000250401510相鄰點平均距3007015 1010552最大者23倍。最小者1/2-1/3。網(wǎng)的基準設(shè)計1基準設(shè)計的定義：在GPS網(wǎng)的技術(shù)設(shè)計中，必須明確GPS網(wǎng)的成果所采用的坐標系統(tǒng)和起算數(shù)據(jù)的工 作，稱為GPS網(wǎng)的基準設(shè)計。GP

5、S網(wǎng)的基準包括位置基準、方位基準和尺度基準。在GPS網(wǎng)的技術(shù)設(shè)計中，必須明確GPS網(wǎng)的成果所采用的坐標系統(tǒng)和起算數(shù)據(jù)的工 作，稱為GPS網(wǎng)的基準設(shè)計。GPS網(wǎng)的基準包括位置基準、方位基準和尺度基準。1、位置基準：起算點坐標。采用：（1）高等級控制網(wǎng)點的 WGS84坐標。（2）或（1）高等級的點轉(zhuǎn)換到 WGS84后的坐標。（3）單點定位的WGS84坐標2、方位基準3、尺度基準兩種方法：（1） 外部尺度基準：測距儀、SLR、VLBI（2）內(nèi)部尺度基準：選擇一條邊，長時間多次觀測2.基準設(shè)計應考慮的幾個問題：（1）應在地面坐標系中選定起算數(shù)據(jù)和聯(lián)測原有地方控制點若干個，用以轉(zhuǎn)換坐標。（2）對GPS網(wǎng)

6、內(nèi)重合的高等級國家點或原城市等級控制點，除未知點連結(jié)圖形觀測外， 對它們也要適當?shù)貥?gòu)成長邊圖形。（3）聯(lián)測的高程點需均勻分布于網(wǎng)中，對丘陵或山區(qū)聯(lián)測高程點應按高程擬合曲面的要 求進行布設(shè)。（4）新建GPS網(wǎng)的坐標應盡可能與測區(qū)過去采用的坐標一致。網(wǎng)構(gòu)成的幾個基本概念及網(wǎng)特征條件1. GPS網(wǎng)圖形構(gòu)成的幾個基本概念觀測時斷：測站上開始接收衛(wèi)星信號到觀測停止，連續(xù)工作的時間段，簡稱時段。同步觀測：兩臺或兩臺以上接收機同時對同一組衛(wèi)星進行的觀測。同步觀測環(huán)：三臺或三臺以上接收機同步觀測獲得的基線向量所構(gòu)成的閉合環(huán)，簡稱同 步環(huán)。獨立觀測環(huán)：由獨立觀測所獲得的基線向量構(gòu)成的閉合環(huán)，簡稱獨立環(huán)。異步觀測

7、環(huán)：在構(gòu)成多邊形環(huán)路的所有基線向量中，只要有非同步觀測基線向量，則該 多邊形環(huán)路叫異步觀測環(huán)，簡稱異步環(huán)。獨立基線：對于 N臺GPS接收機的同步觀測環(huán)，有 J條同步觀測基線，其中獨立基線數(shù) 為 N-1。非獨立基線：除獨立基線外的其它基線叫非獨立基線，總基線數(shù)與獨立基線之差即為非 獨立基線數(shù)。2. GPS網(wǎng)特征條件的計算觀測時斷數(shù)：C n m/N （ 8-2）式中：n為網(wǎng)點數(shù)，m為每點設(shè)站數(shù)，N為接收機數(shù)?？偦€數(shù)：J總 CN（N-1）/2（ 8-3）必要基線數(shù)：J必n1(8-4)獨立基線數(shù)：J獨C(N1)（8-5）多余基線數(shù)：J多C(N1)(n 1) (8-6)3. GPS網(wǎng)同步圖形構(gòu)成及獨立

8、邊的選擇GPS基線數(shù)根據(jù)（8-3）式，對于由N臺GPS接收機構(gòu)成的同步圖形中一個時斷包含的為:N（N-1）/2（ 8-7）但其中僅有N-1條是獨立的GPS邊，其余為非獨立邊。當接收機數(shù)N=25時所構(gòu)成的同步圖形見圖8-1。(a)圖8-1 N臺接收機同少觀酗所構(gòu)成的同步圖形對應于圖8-1的獨立GPS邊可以有如圖8-2所示的不同選擇。圖£ 2 GK 碩立邊的不同選揮當同步觀測的 GPS接收機數(shù)N > 3時，同步閉合環(huán)的最少數(shù)應為:T J (N 1) (N 1)(N2)/2(8-8)N與J、T的關(guān)系見下表： 表8-4N與J、T的關(guān)系表N23456J1361015T013610網(wǎng)的圖形

9、設(shè)計1. GPS網(wǎng)的圖形設(shè)計根據(jù)對所布設(shè)的 GPS網(wǎng)的精度要求和其它方面的要求，設(shè)計出獨立的GPS邊構(gòu)成的多邊形網(wǎng)，稱為 GPS網(wǎng)的圖形設(shè)計。2. GPS網(wǎng)的圖形(1)點連式：如圖8-3，相鄰同步圖形之間僅有一個公共點的連接。£1崔弓!* YHDO 嵐'(BG'1洲沁焦山處園 諾遼；W港起口點風點名(2) 邊連式：如圖8-4,同步圖形之間由一條公共基線連接。(3) 網(wǎng)連式：指相鄰同步圖形之間有兩個以上公共點相連接。(4) 邊點混合連接式：如圖8-5，把點連式與邊連式有機地結(jié)合起來，組成GPS網(wǎng)的方式。(5) 三角鎖連接：如圖8-6，用點連式或邊連式組成連續(xù)發(fā)展的三角鎖

10、同步圖形。(6) 導線網(wǎng)形連接：如圖 8-7。(7) 星形布設(shè)：如圖 8-8 3、布設(shè)GPS基線向量網(wǎng)時的設(shè)計指標在布設(shè)GPS網(wǎng)時，我們除了遵循一定的設(shè)計原則外，還需要一些定量的指標來指導 我們的工作。在我們進行 GPS網(wǎng)的設(shè)計時經(jīng)常需要采用效率指標、可靠性指標和精度指 標等。1) 效率指標在進行GPS網(wǎng)的設(shè)計時，我們經(jīng)常采用效率指標來衡量某種網(wǎng)設(shè)計方案的效率，以 及在采用某種布網(wǎng)方案作業(yè)時所需要的作業(yè)時間、消耗等。在布設(shè)一個GPS網(wǎng)時，在點數(shù)、接收機數(shù)和平均重復設(shè)站次數(shù)確定后，則完成該網(wǎng) 測設(shè)所需的理論最少觀測期數(shù)（同步觀測的時段數(shù)）就可以確定。但是，當按照某個具 體的布網(wǎng)方式和觀測作業(yè)方式

11、進行作業(yè)時，要按要求完成整網(wǎng)的測設(shè)，所需的觀測期數(shù) 與理論上的最少觀測期數(shù)會有所差異，理論最少觀測期數(shù)與設(shè)計的觀測期數(shù)的比值，稱 之為效率指標（e），即eS m inSd其中：Smin為理論最少觀測期數(shù)；理論最少觀測期數(shù)R n、SminINT()mR為平均重復設(shè)站次數(shù)； m為接收機數(shù)；n為GPS網(wǎng)的點數(shù);INT（）為湊整函數(shù)，INT（ X） XSd為設(shè)計觀測期數(shù)。該指標可用來衡量 GPS網(wǎng)設(shè)計的效率。2）可靠性指標GPS網(wǎng)可靠性，可以分為內(nèi)可靠性和外可靠性。所謂GPS網(wǎng)的內(nèi)可靠性就是指所布設(shè)的GPS網(wǎng)發(fā)現(xiàn)粗差的能力，即可發(fā)現(xiàn)的最小粗差的大??；所謂GPS網(wǎng)的外可靠性就是指GPS網(wǎng)抵御粗差的能力，

12、即未剔除的粗差對GPS網(wǎng)所造成的不良影響的大小。由于內(nèi)、外可靠性指標在計算上過于煩瑣，因此，在實際的GPS網(wǎng)的設(shè)計中采用一個計算較為簡單的反映GPS網(wǎng)可靠性的數(shù)量指標，該指標就是整網(wǎng)的多余獨立基線數(shù)與總的獨立基線數(shù)的比值，稱為整網(wǎng)的平均可靠性指標（），即：h其中：丨為多余的獨立基線數(shù)；lr h In，In為必要的獨立基線數(shù)，ln n 1h為總的獨立基線數(shù)，lt S （m 1），s為觀測期數(shù)，m為同步觀測接收機的臺數(shù)。3）精度指標當GPS網(wǎng)布網(wǎng)方式和觀測作業(yè)方式確定后，GPS網(wǎng)的網(wǎng)形就確定了，根據(jù)已確定的Q （BPB），在GPS網(wǎng)的設(shè)計階段可以采用tr（Q）作為衡量GPS網(wǎng)精度的指標。該指標可通

13、過相關(guān)軟件（如武漢大學測繪學院開發(fā)的 COSA 軟件）計算得到。4、網(wǎng)的設(shè)計準則GPS 網(wǎng)設(shè)計的出發(fā)點是在保證質(zhì)量的前提下，盡可能地提高效率，努力降低成本。 因此，在進行 GPS的設(shè)計和測量時，既不能脫離實際的應用需求，盲目地最求不必要的 高精度和高可靠性；也不能為追求高效率和低成本，而放棄對質(zhì)量的要求。提高 GPS 網(wǎng)可靠性的方法（ 1）增加觀測期數(shù)（增加獨立基線數(shù)） 。在布設(shè)GPS網(wǎng)時，適當增加觀測期數(shù)（時段數(shù)）對于提高GPS網(wǎng)的可靠性非常有效。 因為，隨著觀測期數(shù)的增加，所測得的獨立基線數(shù)就會增加，而獨立基線數(shù)的增加，對 網(wǎng)的可靠性的提高是非常有益的。（ 2）保證一定的重復設(shè)站次數(shù)。保證

14、一定的重復設(shè)站次數(shù)，可確保GPS網(wǎng)的可靠性。一方面，通過在同一測站上的多次觀測，可有效地發(fā)現(xiàn)設(shè)站、對中、整平、量測天線高等人為錯誤；另一方面，重復 設(shè)站次數(shù)的增加，也意味著觀測期數(shù)的增加。不過，需要注意的是，當同一臺接收機在 同一測站上連續(xù)進行多個時段的觀測時，各個時段間必須重新安置儀器，以更好地消除 各種人為操作誤差和錯誤。（ 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可靠 性。在布設(shè)GPS網(wǎng)時，各個點的可靠性與點位無直接關(guān)系，而與該點上所連接的基線數(shù) 有關(guān)，點上所連接的基線數(shù)越多，點的可靠性則越高。（4）在布網(wǎng)時要使網(wǎng)中所有最小異步環(huán)的邊數(shù)不大于6 條。在布設(shè)

15、GPS網(wǎng)時，檢查GPS觀測值（基線向量）質(zhì)量的最佳方法是異步環(huán)閉合差， 而隨著組成異步環(huán)的基線向量數(shù)的增加，其檢驗質(zhì)量的能力將逐漸下降。提高 GPS 網(wǎng)精度的方法（ 1）為保證 GPS 網(wǎng)中各相鄰點具有較高的相對精度，對網(wǎng)中距離較近的點一定要進行同步觀測，以獲得它們間的直接觀測基線。（ 2）為提高整個 GPS 網(wǎng)的精度， 可以在全面網(wǎng)之上布設(shè)框架網(wǎng)， 以框架網(wǎng)作為整個 GPS 網(wǎng)的骨架。（3） 在布網(wǎng)時要使網(wǎng)中所有最小異步環(huán)的邊數(shù)不大于6 條。（4） 在布設(shè)GPS網(wǎng)時，引入高精度激光測距邊，作為觀測值與GPS觀測值（基線向量） 一同進行聯(lián)合平差，或?qū)⑺鼈冏鳛槠鹚氵呴L。（ 5）若要采用高程擬合的

16、方法，測定網(wǎng)中各點的正常高 /正高，則需在布網(wǎng)時，選定一定數(shù)量的水準點，水準點的數(shù)量應盡可能的多，且應在網(wǎng)中均勻分布，還要保證有部分點 分布在網(wǎng)中的四周，將整個網(wǎng)包含在其中。(6)為提高GPS網(wǎng)的尺度精度，可采用如下方法：增設(shè)長時間、多時段的基線向量。布設(shè)GPS網(wǎng)時起算點的選取與分布若要求所布設(shè)的 GPS網(wǎng)的成果與舊成果吻合最好，則起算點數(shù)量越多越好，若不要 求所布設(shè)的GPS網(wǎng)的成果完全與舊成果吻合，則一般可選35個起算點，這樣既可以保證新老坐標成果的一致性，也可以保持GPS網(wǎng)的原有精度。為保證整網(wǎng)的點位精度均勻，起算點一般應均勻地分布在GPS網(wǎng)的周圍。要避免所有的起算點分布在網(wǎng)中一側(cè)的情況。

17、布設(shè)GPS網(wǎng)時起算邊長的選取與分布在布設(shè)GPS網(wǎng)時，可以采用高精度激光測距邊作為起算邊長，激光測距邊的數(shù)量可 在35條左右，可設(shè)置在 GPS網(wǎng)中的任意位置。但激光測距邊兩端點的高差不應過分懸 殊。圖形設(shè)計的注意事項：1、考慮加密需要、至少一個方向通視。2、盡量利用原有滿足需要的資料和坐標系統(tǒng)3、閉合環(huán)或符合線路的邊數(shù)滿足規(guī)范。表3最簡獨立閉仟環(huán)或附合路線邊數(shù)的規(guī)定AD<34、平面坐標轉(zhuǎn)換聯(lián)測和高程聯(lián)測。8.2GPS測量的外業(yè)準備及技術(shù)設(shè)計書編寫測區(qū)踏勘測區(qū)踏勘主要了解下列情況：交通情況；水系分布情況；植被情況；控制點分布情況；居民點分布情況； 當?shù)仫L俗民情。資料收集1、各類圖件；2、各類

18、控制點成果；3、測區(qū)有關(guān)的地質(zhì)、氣象、交通、通訊等方面的資料;4、城市及鄉(xiāng)、村行政區(qū)劃表。設(shè)備、器材籌備及人員組織 設(shè)備、器材籌備及人員組織包括以下內(nèi)容： 籌備儀器、計算機及配套設(shè)備； 籌備機動設(shè)備及通訊設(shè)備； 籌備施工器材，計劃油料，材料的消耗； 組建施工隊伍，擬定施工人員名單及崗位； 進行詳細的投資預算。擬定外業(yè)觀測計劃1擬定觀測計劃的主要依據(jù)：（1）GPS網(wǎng)的規(guī)模大??；（3）GPS衛(wèi)星星座幾何圖形強度；（4）參加作業(yè)的接收機數(shù)量；（5）交通、通訊及后勤保障。2觀測計劃的主要內(nèi)容：（1） 編制GPS衛(wèi)星的可見性預報圖；【軟件】（2）選擇衛(wèi)星的幾何圖形強度；（3）選擇最佳觀測時斷；（4）觀測

19、區(qū)域的設(shè)計與劃分；（5） 編排作業(yè)調(diào)度表；作業(yè)調(diào)整度表見表8-6。表8-6GPS作業(yè)調(diào)度表時段 編號觀測 時間觀測者觀測者觀測者機號:機號機號點名備注點名備注點名備注點號點號點號123410起點一上_/11圖1網(wǎng)形結(jié)構(gòu)陽本網(wǎng)采用4 臺（；PS XX頻接收機，每大觀測3個時段，共觀測 3d,每時段觀測1.51u共9個時段.設(shè)站32次，其 中 4,7.10.13 號點各 設(shè)站 3 次,3、5、6、8、9、11、 12、15號點各設(shè)站2次，其余點各設(shè)站1次。觀測 由東向西推進，具體安排見表1。& 1觀測調(diào)度計劃衣時的現(xiàn)測時段ABC1)1時段1734第一天二時段345三時段4567一時段67K

20、第二沢二時段78910三時段91011-時段1()111213第三天二時段121315三時段13141516圖丨所示"采用四臺GPS接收機構(gòu)成一同步壞路 共構(gòu)成五個同步環(huán)路，環(huán)路ZMJ采取邊聯(lián)接方式。 圖屮展仃11個待定點d個已知點，點平均距離6.12k葉 連接處采用三臺（；PS接收機構(gòu)成一同步 壞路構(gòu)成4乍三邊同步壞垢.人仃34牛甚線 向駅計設(shè)站32次.井且要求1號與2號點，6號 與7號點，10號與11號點* 14號與16號必通視.（6）采用規(guī)定格式 GPS測量外業(yè)觀測通知（見表 8-7）單進行調(diào)度。表8-7GPS測量外業(yè)觀測通知單觀測日期年月日組別：操作員：點位所在圖幅：測站編號

21、/名：觀測時斷：1： 2 :3： 4:5： 6:安排人：年月日825設(shè)計GPS網(wǎng)與地面網(wǎng)的聯(lián)測方案GPS網(wǎng)與地面網(wǎng)的聯(lián)測，可根據(jù)測區(qū)地形變化和地面控制點的分布而定，一般在GPS網(wǎng)中至少要重合觀測三個以上的地面控制點作為約束點。接收機選型及檢驗1接收機的選用接收機的選用可參考下表：、等級項二存三F四卩五盧A*0單頻恐頻戶單頻或孜頻7單頻或収頻羊單頻或單頻或股僅頁4單頻或收頻心W lOniin * +2pp(ni D 匸+3ppn 1 DpW lOiwv+3ppjn 2+3ppnt WWlQmnv3ppm 如和測量載波相位廠載漩相位.載波相位載濺相位*戟波相位"同歩觀測推 收機皺>

22、2p2. 接收機的檢驗 接收機全面檢驗的內(nèi)容，包括一般性檢視、通電檢驗和實測檢驗。（1）一般檢驗：主要檢查接收機設(shè)備各部件及其附件是否齊全、完好，緊固部分是否松 動與脫落，使用手冊及資料是否齊全等。（2）通電檢驗：接收機通電后有關(guān)信號燈、按鍵、顯示系統(tǒng)和儀表的工作情況，以及自 測試系統(tǒng)的工作情況，當自測正常后，按鍵作步驟檢驗儀器的工作情況。（ 3）實測檢驗： 測試檢驗是 GPS 接收機檢驗的主要內(nèi)容。 其檢驗方法有： 用標準基線檢 驗；已知坐標、邊長檢驗；零基線檢驗；相位中心偏移量檢驗等。 用零基線檢驗接收機內(nèi)部噪聲水平。 基線測試方法如下：選擇周圍高度角 10O以上無障礙物的地方安放天線，按

23、圖8-9連天線、功分器和接收機。連接電源，二臺 GPS接收機同步接收四顆以上衛(wèi)星11.5h。交換功分器與接收機接口，再觀察一個時段。用隨機軟件計算基線坐標增量和基線長度?；€誤差應少于1mm。否則應送廠檢修或降低級別使用。 天線相位中心穩(wěn)定性檢驗該項檢驗可在標準基線、比較基線或 GPS 檢測場上進行。 檢測時可以將 GPS 接收機帶天線兩兩配對，置于基線的兩端點。按上述方法在與該基線垂直的基線中（不具備此條件，可將一個接收機天線固定指北， 其它接收機天線繞軸順時針轉(zhuǎn)動90°， 180°， 270°）進行同樣觀察。觀測結(jié)束，用隨機軟件解算各時段三維坐標。 GPS接收

24、機不同測程精度指標的測試。該項測試應在標準檢定場進行。檢定場應含有短邊和中長邊?；€精度應達到1*10 5。檢驗時天線應嚴格整平對中，對中誤差小于土 1mm。天線指向正北，天線高量至 1mm。 測試結(jié)果與基線長度比較，應優(yōu)于儀器標稱精度。 儀器的高度低溫試驗：對于有特殊要求時需對GPS接收機進行高、低溫測試。 對于雙頻 GPS 接收機應通過野外測試，檢查在美國執(zhí)行SA 技術(shù)時其定位精度。 用于天線基座的光學對點器在作業(yè)中應經(jīng)常檢驗，確保對中的準確性，其檢校參照控 制測量中光學對點器核校方法。8.2.7 技術(shù)設(shè)計書編寫 資料收集全后，編寫技術(shù)設(shè)計，主要編寫內(nèi)容如下：1. 任務來源及工作量包括GP

25、S項目的來源、下達任務的項目 用途及意義；GPS測量點的數(shù)量（包括新定點數(shù)、約束點數(shù)、水準點數(shù)、檢查點數(shù)）；GPS點的精度指標及坐標、高程系統(tǒng)。2. 測區(qū)概況測區(qū)隸屬的行政管轄；測區(qū)范圍的地理坐標，控制面積；測區(qū)的交通狀況和人文地 理；測區(qū)的地形及氣候狀況；測區(qū)控制點的分布及對控制點分析、利用和評價。3. 布網(wǎng)方案GPS網(wǎng)點的圖形及基本連接方法；GPS網(wǎng)結(jié)構(gòu)特征的測算；點位布設(shè)圖的繪制。4. 選點與埋標GPS點位的基本要求；點位標志的選用及埋設(shè)方法；點位的編號等。5. 觀測對觀測工作的基本要求；觀測綱要的制定；對數(shù)據(jù)采集提出注意的問題6. 數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)處理的基本方法及使用的軟件；起算點坐標的決

26、定方法，閉合差檢驗及點位精度的評定指標。7. 完成任務的措施 要求措施具體，方法可靠，能在實際工作中貫徹執(zhí)行。8.3GPS 測量的外業(yè)實施GPS 測量外業(yè)實施包括： GPS 點的選埋、觀測、數(shù)據(jù)傳輸及數(shù)據(jù)預處理等工作。8.3.1 選點選點工作應遵守以下原則：1. 點位應設(shè)在易于安裝接收設(shè)備。視野開闊的較高點上。2點位目標要顯著，視場周圍15°以上不應有障礙物，以減少GPS信號被遮擋或障礙物吸收。3點位應遠離在功率無線電發(fā)射源（如電視機、微波爐等）其距離不少于200m ;遠離高壓輸電線，其距離不得少于50m。以避免電磁場對 GPS信號的干擾。4點位附近不應有在面積水域或不應有強烈干擾衛(wèi)

27、星信號接收的物體，以減弱多路徑效應的影響。5點位應選在交通方便，有利于其它觀測手段擴展與聯(lián)測的地方。6地面基礎(chǔ)穩(wěn)定，易于點的保存。7選點人員應按技術(shù)設(shè)計進行踏勘，在實地按要求選定點位。8網(wǎng)形應有利于同步觀測邊、點聯(lián)結(jié)。9當所選點位需要進行水準聯(lián)測時，選點人員應實地踏勘水準路線，提出有關(guān)建議。10.當利用舊點時，應對舊點的穩(wěn)定性、完好性以及覘標是否安全可用作一檢查，符合 要求方可利用。標志埋設(shè)參見：標石類型每個點標石埋設(shè)結(jié)束后，應填寫點之記并提交以下資料：1. 點之記2GPS網(wǎng)的選取點網(wǎng)圖；3. 土地占用批準文件與測量標志委托保管書；4. 選點與埋石工作技術(shù)總結(jié)。833觀測工作1觀測工作依據(jù)的主

28、要技術(shù)指標表8-10各級GPS測量作業(yè)的基本技術(shù)要求項目等級方法-二二三四一級二級衛(wèi)星高度角（°）相對快速> 15> 15> 15> 15> 15有效觀測衛(wèi)星數(shù)相對快速> 4> 4> 5> 4> 5> 4> 5> 4> 5觀測時段數(shù)相對> 2> 2> 2> 2> 1重復設(shè)點數(shù)快速> 2> 2> 2> 2時段長度（）相對快速> 90> 60> 20> 45> 15> 45> 15> 45> 15數(shù)

29、據(jù)采樣間隔（）相對快速10-6010-6010-6010-6010、60PDOP相對快速V 6V 6V 8V 8V 82天線安置 在正常點位，天線應架設(shè)在三腳架上，并安置在標志中心的上方直接對中，天線基座 上的圓水準氣泡必須整平。殊點位，當天線需要安置在三角點覘標的觀測臺或回光臺上 時應先將覘頂拆除，防止對 GPS信號的遮擋。 天線的定向標志應指向正北，并顧及當?shù)卮牌堑挠绊?，以減弱相位中心偏差的影響。天線定向誤差依定位精度不同而異，一般不應超過土3o50。 刮風天氣安置天線時，應將天線進行三向固定，以防倒地碰壞。雷雨天氣安置時，應 該注意將其底盤接地，以防雷擊天線。 架設(shè)天線不宜過低，一般應

30、距地1m以上。天線架設(shè)好后，在圓盤天線間隔120O的三個方向分別量取天線高，三次測量結(jié)果之差不應超過3mm，取其三次結(jié)果的平均值記入測量手薄中，天線高記錄取值0.001m。 測量氣象參數(shù)：在高精度GPS測量中，要求測定氣象元素。每時段氣象觀測應不少于3次（時段開始、中間、結(jié)束。）氣壓讀至0.1mbar，氣溫讀至0.1oC，對一般城市及工程 測量只記錄天氣狀況。 復查點名并記入測量手薄中，將天線電纜與儀器進行聯(lián)接，經(jīng)檢查無誤后，方能通電 啟動儀器。3. 開機觀測觀測作業(yè)的主要目的是捕獲 GPS衛(wèi)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數(shù)據(jù)。天線安置完成后，在離開天線適當

31、位置的地面上安放GPS接收機，接通接收機與電源、天線、控制器的聯(lián)接電纜，并經(jīng)過預熱和靜置，即可啟動接收機進行觀測。通常來說，在外業(yè)觀測工作中，儀器操作人員應注意以下事項： 當確認外接電源電纜及天線等各項連接完全無誤后，方可接通電源，啟動接收機。 開機后接收機有關(guān)指示顯示正常并通過自測后，方能輸入有關(guān)測站和時段控制信息。 接收機在開始記錄數(shù)據(jù)后，應注意查看有關(guān)觀測衛(wèi)星數(shù)量、衛(wèi)星號、相位測量殘差、 實時定位結(jié)果及其變化、存儲介質(zhì)記錄等情況。 一個時段觀測過程中，不允許進行以下操作：關(guān)閉又重新啟動；進行自測試（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

32、等功能鍵。 每一觀測時段中，氣象元素一般應在始、中、末各觀測記錄一次，當時段較長時可適 當增加觀測次數(shù)。 在觀測過程中要特別注意供電情況，除在出測前認真檢查電池容量是否充足外，作業(yè) 中觀測人員不要遠離接收機，聽到儀器的低電報警要及時予以處理，否則可能會造成儀 器內(nèi)部數(shù)據(jù)的破壞或丟失。對觀測時段較長的觀測工作，建議盡量采用太陽能電池或汽 車瓶進行供電。 儀器高一定要按規(guī)定始、末各測一次，并及時輸入及記入測量手薄之中。 接收機在觀測過程中不要靠近接收機使用對講機；雷雨季節(jié)架設(shè)天線要防止雷擊，雷 雨過境時應關(guān)機停測，并卸下天線。 觀測站的全部預定作業(yè)項目，經(jīng)檢查均已按規(guī)定完成，且記錄與資料完整無誤后

33、方可 遷站。 觀測過程中要隨時查看儀器內(nèi)存或硬盤容量，每日觀測結(jié)束后，應及時將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存至 計算機硬、軟盤上，確保觀測數(shù)據(jù)不丟失。目前接收機的自動化程度較高，操作人員只需作好以下工作即可：1）各測站的觀測員應按計劃規(guī)定的時間作業(yè)，確保同步觀測。2）確保接收機存儲器（目前常用 CF卡）有足夠存儲空間。3）開始觀測后，正確輸入高度角，天線高及天線高量取方式。4）觀測過程中應注意查看測站信息、接收到的衛(wèi)星數(shù)量、衛(wèi)星號、各通道信噪比、 相位測量殘差、實時定位的結(jié)果及其變化和存儲介質(zhì)記錄等情況。一般來講，主要注意 DOP直的變化，女口 DOP直偏高（GDOf一般不應高于6），應及時與其他測站觀測員取得聯(lián)

34、系，適當延長觀測時間。5 ）同一觀測時段中，接收機不得關(guān)閉或重啟；將每測段信息如實記錄在GPS1量手簿上。6）進行長距離高等級 GPS1量時，要將氣象元素，空氣濕度等如實記錄，每隔一小 時或兩小時記錄一次。4. 觀測記錄 觀測記錄觀測記錄由 GPS 接收機自動進行， 均記錄在存儲介質(zhì) （如硬盤、 硬卡或記憶卡等） 上。 測量手薄測量手薄是在接收機啟動前及觀測過程中，由觀測者隨時填寫的。其記錄格式在現(xiàn) 行規(guī)范和規(guī)程中略有差別，視具體工作內(nèi)容選擇。觀測記錄和測量手薄必須認真、及時填寫，堅決杜絕事后補記或追記。參見：GPS測量觀測手簿8.4GPS測量的作業(yè)模式經(jīng)典靜態(tài)定位模式圖&I0靜態(tài)宜位

35、1作業(yè)方式采用兩臺（或兩臺以上）接收設(shè)備，分別安置在一條或數(shù)條基線的兩個端點，同步觀測4顆以上衛(wèi)星，每時段長45分鐘至2個小時或更多。作業(yè)布置如圖8-10所示。2. 精度基線的相對定位精度可達5mm+1ppm D , D為 基線長度（KM ）。3. 適用范圍建立全球性或國家級大地控制網(wǎng)，建立地殼 運動監(jiān)測網(wǎng)、建立長距離檢?；€、進行島嶼與大陸聯(lián) 測、鉆井定位及精密工程控制網(wǎng)建立等。4. 注意事項所有已觀測基線應組成一系列封閉圖形（如圖8-10）,以利于外業(yè)檢核，提高成果可靠度。并且可觀酬齊i緝ii汕路圧RJ 8-1 i 快噸脖態(tài)定位以通過平差，有助于進一步提高定位精度?？焖凫o態(tài)定位1. 作業(yè)方

36、法在測區(qū)中部選擇一個基準站，并安置一臺接 收設(shè)備連續(xù)跟蹤所有可見衛(wèi)星；另一臺接收機依次到各 點流動設(shè)站，每點觀測數(shù)分鐘。作業(yè)布置如圖8-11所示。2. 精度流動站相對于基準站的基線中誤差為5mm ±1ppm D。3. 應用范圍控制網(wǎng)的建立及其加密、工程測量、地籍測量、大批相距百米左右的點位定位。4. 注意事項在測量時段內(nèi)應確保有5顆以上衛(wèi)星可供觀測；流動點與基準點相距應不超過20km ;流動站上的接收機在轉(zhuǎn)移時，不必保持對所測衛(wèi)星連續(xù)跟蹤，可關(guān)閉電源以降低能耗。5. 優(yōu)缺點優(yōu)點：作業(yè)速度快、精度高、能耗低；缺點：二臺接收機工作時，構(gòu)不成閉合圖形（如 圖8-11）,可靠性差。準動態(tài)定位

37、1. 作業(yè)方法在測區(qū)選擇一個基準點，安置接收機工 連續(xù)跟蹤所有可見衛(wèi)星；將另一臺流動接收機先 置于1號站（如圖8-12）觀測；在保持對所測衛(wèi) 星連續(xù)跟蹤而不失鎖的情況下，將流動接收機分 別在2, 3, 4各點觀測數(shù)秒鐘。2. 精度基線的中誤差約為12 cm。3. 應用范圍開闊地區(qū)的加密控制測量、工程測量及8 8-12準動瘡宦位圖8J3往返式甫復設(shè)站碎部測量及線路測量等。注意事項應確保在觀測時斷上有5顆以上衛(wèi)星可供觀測；流動點與基準點距離不超過20km ;觀測過程中流動接收機不能失鎖，否則應在失鎖的流動點上延長觀測時間1 2min。844往返式重復設(shè)站1作業(yè)方法建立一個基準點安置接收機連續(xù)跟蹤所

38、有 可見衛(wèi)星；流動接收機依次到每點觀測12min ; 1h后逆序返測各流動點 12min。設(shè)站布置如圖 8-13所 示。2精度相對于基準點的基線中誤差為5mm+1ppm.D。3應用范圍控制測量及控制網(wǎng)加密、取代導線測量及三角測量、工程測量機地籍測量。4注意事項流動點與基準點距離不超過15km ;基準點上空開闊，能正常跟蹤 3顆及以上衛(wèi)星。動態(tài)定位1作業(yè)方法建立一個基準點安置接收機連續(xù)跟蹤所有 可見衛(wèi)星；流動接收機先在出發(fā)點上靜態(tài)觀測數(shù)分鐘； 然后流動接收機從出發(fā)點開始連續(xù)運動；按指定的時 間間隔自動運動載體的實時位置。作業(yè)布置如圖8-14所示2. 精度相對于基準點的瞬時點位精度12cm。3.

39、應用范圍精密測定運動目標的軌跡、測定道路的中心線、剖面測量、航道測量等。4. 注意事項需同步觀測 5顆衛(wèi)星，其中至少 4顆衛(wèi)星 要連續(xù)跟蹤；流動點與基準點距離不超過20km。 實時動態(tài)測量的作業(yè)模式與應用1. 實時動態(tài)(RTK)定位技術(shù)簡介實時動態(tài)(RealTimeKinematic-RTB )測量技術(shù)，是以載波相位觀測量為根據(jù)的實時 差分GPS ( RTDGPS)測量技術(shù)，它是 GPS測量技術(shù)發(fā)展中的一個新突破。實時動態(tài)測量的基本思想是：在基線上安置一臺 GPS接收機，對所有可見GPS衛(wèi)星進行連續(xù)地測量，并將其觀測數(shù)據(jù)，通過無線電傳輸設(shè)備，實時地發(fā)送給用戶觀測站。在用戶站上，GPS接收機在接

40、收 GPS衛(wèi)星信號的同時，通過無線電接收設(shè)備，接收基準站傳 輸?shù)挠^測數(shù)據(jù)，然后根據(jù)相對定位的原理，實時地計算并顯示用戶站的三維坐標及其精 度。電&X4IAA電鬥薛r站縄仃洗動站墓堆姑GFSKTKjRS 示意 El2. RTK作業(yè)模式與應用根據(jù)用戶的要求，目前實時動態(tài)測量采用的作業(yè)模式，主要有: 快速靜態(tài)測量采用這種測量模式，要求 GPS接收機在每一用戶站上，靜止地進行觀測。在觀測過 程中，連同接收到的基準站的同步觀測數(shù)據(jù)，實時地解算整周末知數(shù)和用戶站的三維坐 標。如果解算結(jié)果的變化趨于穩(wěn)定，且其精度已滿足設(shè)計要求，便可適時的結(jié)束觀測。 采用這種模式作業(yè)時，用戶站的接收機在流動過程中，可以不必保持對GPS衛(wèi)星的連續(xù)跟蹤，其定位精度可達 12cm。這種方法可應用于城市、礦山等區(qū)域性的控制測量，工 程測量和地籍測量等。 準動態(tài)測量同一般的準動測量一樣，這種測量模式，通常要求流動的接收機在觀測工作開始之 前