邳州市GPS控制測量技術(shù)設(shè)計(jì)

1、邳州市D級(jí)GPS控制測量技術(shù)設(shè)計(jì)書為滿足邳州市經(jīng)濟(jì)建設(shè)發(fā)展的需要，邳州市規(guī)劃局?jǐn)M在邳州市總體規(guī)劃范圍(含開發(fā)區(qū))內(nèi)，建立D級(jí)GPS基礎(chǔ)控制網(wǎng)并聯(lián)測三等水準(zhǔn)控制，控制覆蓋范圍約300平方公里。在全區(qū)域內(nèi)埋設(shè)D級(jí)GPS點(diǎn)約60個(gè)，施測三等水準(zhǔn)40公里。根據(jù)用戶方的招標(biāo)文件需求和國家的有關(guān)技術(shù)規(guī)定，編制本技術(shù)方案，對(duì)本項(xiàng)目的相關(guān)技術(shù)解決方案進(jìn)行相應(yīng)的闡述。1. 測區(qū)概況邳州市位于江蘇省北部，徐州與連云港之間。東與新沂市為鄰，西與銅山縣和徐州市賈汪區(qū)毗連，南接睢寧縣和宿遷市宿豫縣，北界山東省。地理坐標(biāo)為東經(jīng)117°3550-118°1040，北緯34°07-34°

2、;4048。東西距離52公里，南北距離61公里。西北部和西南部山巒起伏，腹地河流如織。根據(jù)地勢高低，全境地貌分為平原洼地、坡地、山地和水域四種類型。其中平原洼地為全市地形主體，面積1080平方公里，占面積的51.7市境界于黃淮之間，屬半濕潤暖溫帶季風(fēng)氣候，四季分明，日照和雨量充足，年平均氣溫13.9，日照2350小時(shí)，降雨量903.6毫米，無霜期211天。邳州人杰地靈、物阜民豐。區(qū)位優(yōu)勢明顯，隴海鐵路、霍連高速公路京杭大運(yùn)河穿境而過，地處蘇、魯、豫、皖接壤地區(qū)，位于江蘇省確定的徐連都市圈中部；觀音、臨沂、連云港三大機(jī)場近在咫尺，市區(qū)坐落在東隴海鐵路與京杭運(yùn)河的交匯處，是蘇北、魯南水陸交通樞紐。

3、她是最具活力、最具魅力的現(xiàn)代化新興城市。東臨亞歐大陸橋東橋頭堡連云港，西依歷史文化名城徐州，位于江蘇省確定的徐連都市圈的中心，地理位置極為優(yōu)越。全市幅員面積2088平方公里，轄24個(gè)鎮(zhèn)，人口161萬，是江蘇省人口第一大縣（市）。邳州歷史悠久，境內(nèi)大墩子文化遺址距今6000年，是江蘇文明最早的起源，寨山摩崖石刻、梁王城遺址、九女墩、關(guān)帝廟等省、市級(jí)文物保護(hù)單位68處。歷史上，邳州是兵家必爭之地，楚漢相爭、三國角逐、宋金交兵、臺(tái)兒莊戰(zhàn)役、淮海戰(zhàn)役都在邳州發(fā)生過。邳州是共產(chǎn)主義戰(zhàn)士王杰烈士犧牲地；邳州是新中國年齡最小的烈士宋振中，也就紅巖小說中的小蘿卜頭的故鄉(xiāng)。2. 已有資料情況及利用分析（1）平面

4、控制成果測區(qū)內(nèi)及周邊有江蘇省測繪局2000年4月施測的江蘇省C級(jí)GPS網(wǎng)點(diǎn)（3183齊村、5088聯(lián)防水利站、43184中劉莊、5089八路鎮(zhèn)政府、3181趙墩、3180王家道口、4055臺(tái)新15暗等）。這些成果可作為修測的平面起算點(diǎn)。（2）高程控制成果測區(qū)內(nèi)有江蘇省測繪工程院2001年復(fù)測的二等水準(zhǔn)點(diǎn)：4055臺(tái)新15暗；這些成果可作為高程起算點(diǎn)。3. 作業(yè)依據(jù)l GB 22021-2008國家大地測量基本技術(shù)規(guī)定；l GB/T 18314-2009全球定位系統(tǒng)（GPS）測量規(guī)范；l CJJ 73-97全球定位系統(tǒng)城市測量技術(shù)規(guī)程；l GB12898-91國家三、四等水準(zhǔn)測量規(guī)范；l DB3

5、2/T 1223-2008GPS高程測量規(guī)范；l CH 1003-1995測繪產(chǎn)品質(zhì)量評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)； l CH 10021995測繪產(chǎn)品檢查驗(yàn)收規(guī)定；l CH/T 1004-2005 測繪技術(shù)設(shè)計(jì)規(guī)定l CH/T 1001-2005 測繪技術(shù)總結(jié)編寫規(guī)定l CH/T 8016 全球定位系統(tǒng)（GPS）測量型接收機(jī)檢定規(guī)程l 本項(xiàng)目專業(yè)技術(shù)設(shè)計(jì)。4. 采用的基準(zhǔn)及精度標(biāo)準(zhǔn)4.1坐標(biāo)系統(tǒng)考慮到已有的數(shù)據(jù)、資料和成果延續(xù)性，并顧及到將來發(fā)展的需要，本項(xiàng)目的空間坐標(biāo)系統(tǒng)、平面坐標(biāo)系統(tǒng)和高程基準(zhǔn)采用以下坐標(biāo)系或基準(zhǔn)：l WGS-84坐標(biāo)系（坐標(biāo)框架為ITRF93，歷元為1996.365）l 1980西安坐標(biāo)系

6、l 高程采用1985國家高程基準(zhǔn)4.2主要精度指標(biāo)（1）、GPS成果精度1) GPS基線精度要求：GPS觀測采用儀器標(biāo)稱精度高于10mm+2ppm 的 GPS接收機(jī)進(jìn)行。GPS網(wǎng)相鄰點(diǎn)間弦長的精度按全球定位系統(tǒng)（GPS）測量規(guī)范5.3條規(guī)定執(zhí)行。即 D級(jí)網(wǎng)：（mm）其中d為相鄰點(diǎn)間距離,以km為單位。2) GPS網(wǎng)精度要求：最弱邊邊長相對(duì)中誤差D級(jí)不大于1/8萬，相鄰最弱點(diǎn)點(diǎn)位中誤差不大于5cm。（2）、水準(zhǔn)精度1) 主要精度指標(biāo)計(jì)算公式每條水準(zhǔn)路線每公里水準(zhǔn)測量的偶然中誤差：其中:-以毫米為單位的測段往返測高差不符值 -以公里為單位的測段長 -測段數(shù)對(duì)路線長度較短,測段不足20個(gè)的路線,也可

7、納入相鄰路線一并計(jì)算。全區(qū)計(jì)算的每公里水準(zhǔn)測量的全中誤差： 其中:-以毫米為單位的環(huán)閉合差或附合路線不符值 -以公里為單位的環(huán)線周長或附合路線長度 -整網(wǎng)環(huán)數(shù)和附合路線條數(shù)2) 水準(zhǔn)精度要求精度誤差類別等 級(jí)每公里水準(zhǔn)測量偶然中誤差全中誤差附合路線或環(huán)線閉合差最弱點(diǎn)高程中誤差三 等±3.0mm±6.0mm±12±30mm5. 設(shè)計(jì)方案5.1 D級(jí)GPS控制測量5.1.1 GPS點(diǎn)的布設(shè)在市域范圍內(nèi)，依據(jù)全球定位系統(tǒng)（GPS）測量規(guī)范要求，按平均邊長510Km的密度要求均勻布點(diǎn)，設(shè)D級(jí)GPS控制網(wǎng)。計(jì)劃聯(lián)測市域及周邊的、點(diǎn)位保存完好、分布合理、GPS觀測條

8、件良好的高等級(jí)GPS點(diǎn)（包括JSCORS站點(diǎn)、市域及周邊B、C級(jí)GPS點(diǎn)等）以及新選、埋D級(jí)GPS點(diǎn)，構(gòu)成總點(diǎn)數(shù)約為60點(diǎn)的D級(jí)GPS全面網(wǎng)。GPS網(wǎng)構(gòu)網(wǎng)時(shí)，獨(dú)立觀測邊之間，應(yīng)組成閉合圖形，如三角形、四邊形、多邊形等，盡可能構(gòu)成規(guī)則的蜂窩狀的控制網(wǎng)形，采用多邊形時(shí)，其邊數(shù)應(yīng)6條。控制網(wǎng)邊緣的GPS點(diǎn)盡可能聯(lián)測3條以上的基線邊，以確保GPS網(wǎng)在邊緣區(qū)域的可靠性。為確保相鄰GPS控制點(diǎn)間的相對(duì)精度，短基線應(yīng)優(yōu)先聯(lián)測。對(duì)于長度小于1 Km的基線邊必須直接聯(lián)測。適當(dāng)加測若干長基線，以控制誤差的積累。聯(lián)測的高等級(jí)GPS控制點(diǎn)，需進(jìn)行成果可靠性分析，確認(rèn)其點(diǎn)位穩(wěn)定可靠后，可作為本次基礎(chǔ)控制測量的起算點(diǎn)。如

9、點(diǎn)位有位移或破壞，應(yīng)剔除，并有檢測記錄與分析報(bào)告。盡量利用測量標(biāo)志普查維護(hù)后保存完好的點(diǎn)位，包括國家等級(jí)三角點(diǎn)、滿足GPS觀測條件的等級(jí)水準(zhǔn)點(diǎn)。聯(lián)測原平面控制網(wǎng)點(diǎn)時(shí)，應(yīng)顧及新舊坐標(biāo)系統(tǒng)之間轉(zhuǎn)換關(guān)系的建立。5.1.2 GPS點(diǎn)的選點(diǎn)、埋石GPS點(diǎn)的選點(diǎn)、埋石工作應(yīng)按規(guī)范要求進(jìn)行。充分利用市域內(nèi)滿足GPS觀測條件的原高等級(jí)三角點(diǎn)、水準(zhǔn)點(diǎn)應(yīng)盡可能利用。納入本次GPS網(wǎng)觀測，計(jì)算新成果。新埋GPS點(diǎn)名可以按村名、單位名、建筑物名來命名，重合舊點(diǎn)其點(diǎn)名不變，取點(diǎn)名時(shí)不得僅用指向不清的“銀行”、“工廠”、“郵電局”等。測區(qū)內(nèi)點(diǎn)名不得同名。利用老點(diǎn)時(shí)要沿用原點(diǎn)名。GPS網(wǎng)統(tǒng)一編號(hào)，點(diǎn)號(hào)按D加2位數(shù)字順序編號(hào)

10、，以D××形式表示，其中，D代表GPS點(diǎn)的等級(jí)。測區(qū)內(nèi)的點(diǎn)不得重名（號(hào)）。新埋地面標(biāo)石可采用混凝土現(xiàn)場灌制，現(xiàn)場澆灌標(biāo)石的規(guī)格大小應(yīng)大于40cm×40cm×70cm，亦可先預(yù)制標(biāo)石。新埋設(shè)的標(biāo)石的中心標(biāo)志參照GB/T 18314-2001全球定位系統(tǒng)（GPS）測量規(guī)范附錄B4普通標(biāo)石制作，普通標(biāo)石不埋設(shè)下標(biāo)志。建筑物上標(biāo)石參照附錄B4建筑物上標(biāo)石規(guī)格執(zhí)行。所有GPS點(diǎn)均需在實(shí)地按規(guī)范要求繪制點(diǎn)之記, 所在地一欄的填寫應(yīng)認(rèn)真具體,點(diǎn)位說明要簡潔明確,寫出點(diǎn)至明顯目標(biāo)的方向距離,量注標(biāo)志中心至相鄰其他地物點(diǎn)三處的距離。當(dāng)利用舊點(diǎn)時(shí)，應(yīng)檢查舊點(diǎn)的穩(wěn)定性、完好性

11、，以及覘標(biāo)的安全可用性。在繪制略圖時(shí),應(yīng)與實(shí)地方位一致。點(diǎn)所在圖幅欄內(nèi)填寫GB/T13989-92的1:1萬圖幅號(hào)。向?qū)?yīng)找點(diǎn)所在位置的人員（如點(diǎn)位所在田塊的使用者、所在單位的人員等）。選埋結(jié)束后，及時(shí)標(biāo)繪點(diǎn)位分布圖。5.1.3 GPS觀測 GPS點(diǎn)觀測采用靜態(tài)或快速靜態(tài)定位方法，同步觀測接收機(jī)數(shù)不得少于3臺(tái)。觀測前，應(yīng)根據(jù)測區(qū)地形和交通狀況、采用的GPS作業(yè)方法設(shè)計(jì)的基線的最短觀測時(shí)間、衛(wèi)星可見性預(yù)報(bào)表等，選擇有利觀測時(shí)間，編制觀測調(diào)度計(jì)劃。在作業(yè)中可根據(jù)實(shí)際情況及時(shí)調(diào)整調(diào)度計(jì)劃。計(jì)劃與JSCORS站點(diǎn)進(jìn)行同步觀測和處理基線時(shí)，應(yīng)事先通知JSCORS中心，提出事后數(shù)據(jù)處理的提供的要求。 作業(yè)

12、時(shí)，GPS測量的主要技術(shù)要求如下： 作業(yè)方法等級(jí)衛(wèi)星高度角有效觀測衛(wèi)星總數(shù)任一有效觀測時(shí)間（min）每點(diǎn)觀測平均設(shè)站次數(shù)時(shí)段長度（min）數(shù)據(jù)采集間隔幾何圖形強(qiáng)度因子快速靜態(tài)D15°5152.02015s6靜態(tài)D15°5152.04515s6 GPS外業(yè)作業(yè)時(shí)應(yīng)根據(jù)同步觀測點(diǎn)間的距離，觀測條件等情況掌握是否需要延長觀測時(shí)間。 當(dāng)GPS點(diǎn)(舊點(diǎn))上有覘標(biāo)時(shí)，應(yīng)在安置天線前放倒覘標(biāo)或采取其他措施。需要在覘標(biāo)的基板上安置天線時(shí)，應(yīng)先卸去覘標(biāo)頂部，將標(biāo)志中心投影至基板上，然后依投影點(diǎn)安置天線。當(dāng)高標(biāo)上不能安置GPS接收機(jī)天線時(shí)，可采用偏心觀測，偏心點(diǎn)仍需按上述要求埋石，點(diǎn)名取原點(diǎn)名

13、后綴“-1”、方位點(diǎn)可不埋石，點(diǎn)名取原點(diǎn)名后綴“-2”，歸心元素測定與計(jì)算參照/18314-2001規(guī)范附錄F。 每時(shí)段觀測應(yīng)認(rèn)真量取天線高2次，其互差不得超過3mm ，取平均值作為最后天線高。 觀測時(shí)應(yīng)認(rèn)真在測量手簿中作好記錄。記錄內(nèi)容包括：觀測員姓名、觀測日期、天氣、點(diǎn)名、點(diǎn)號(hào)、時(shí)段、天線高、天線安置方式、開關(guān)機(jī)時(shí)間、同步觀測點(diǎn)號(hào)等，并記錄其它特殊問題。 外業(yè)觀測中接收機(jī)內(nèi)存儲(chǔ)介質(zhì)上的數(shù)據(jù)文件應(yīng)及時(shí)備份，分別以GPS接收機(jī)隨機(jī)格式和RINEX格式各備份一套。建立存儲(chǔ)盤數(shù)據(jù)目錄，包括點(diǎn)名、點(diǎn)號(hào)、觀測單元號(hào)、時(shí)段號(hào)、文件名、采集日期、測量手簿編號(hào)等內(nèi)容，原始數(shù)據(jù)隨成果資料提交。 重測和補(bǔ)測未按

14、施測方案要求，外業(yè)缺測、漏測，或數(shù)據(jù)處理后，觀測數(shù)據(jù)不滿足要求時(shí)，應(yīng)及時(shí)對(duì)有關(guān)點(diǎn)位成果重測和補(bǔ)測。由于點(diǎn)位不滿足GPS測量要求而造成一個(gè)測站多次重測仍不能滿足各種限差檢核要求時(shí)，經(jīng)報(bào)請(qǐng)批準(zhǔn)，可以布設(shè)新點(diǎn)重測或者舍棄該點(diǎn)。對(duì)需補(bǔ)測或重測的觀測時(shí)段或基線，要具體分析原因，在滿足要求的前提下，盡量安排一起進(jìn)行同步觀測。補(bǔ)測或重測的分析應(yīng)寫入數(shù)據(jù)處理報(bào)告。5.1.4 觀測數(shù)據(jù)處理及平差GPS基線向量的計(jì)算和檢核 GPS基線向量應(yīng)采用廠家提供的商用軟件和廣播星歷進(jìn)行計(jì)算，應(yīng)采用固定雙差解的基線成果。觀測基線的推算參考站坐標(biāo)應(yīng)采用江蘇省C級(jí)GPS網(wǎng)（或JSCORS提供的）的精密地心坐標(biāo)。 外業(yè)作業(yè)中,應(yīng)及

15、時(shí)對(duì)觀測值進(jìn)行處理,對(duì)同步環(huán)、重復(fù)邊、異步環(huán)進(jìn)行檢核。其閉合差限差按規(guī)范12.2條“外業(yè)數(shù)據(jù)的質(zhì)量檢核”要求執(zhí)行。同步環(huán)坐標(biāo)分量相對(duì)閉合差限差/5同步環(huán)全長相對(duì)閉合差限差3/5異步環(huán)坐標(biāo)分量閉合差限差3異步環(huán)全長閉合差限差3重復(fù)邊之互差應(yīng)小于的2倍。以上n為閉合環(huán)邊數(shù)，為相應(yīng)級(jí)別規(guī)定的精度(按其平均邊長計(jì)算)。 當(dāng)同步觀測時(shí)間少于40時(shí)，可以視為非同步觀測。 當(dāng)用N臺(tái)接收機(jī)同步觀測時(shí)，獨(dú)立基線向量取N-1條。GPS網(wǎng)平差計(jì)算 首先應(yīng)進(jìn)行無約束平差，以進(jìn)一步分析GPS觀測值中是否存在粗差，確定無粗差后再進(jìn)行約束平差。無約束平差中基線向量的改正數(shù)絕對(duì)值應(yīng)滿足下式: Vx3, Vy3, Vz3 式中

16、為相應(yīng)級(jí)別規(guī)定的精度(按其平均邊長計(jì)算)。否則，認(rèn)為該基線或附近存在粗差基線，應(yīng)采用軟件提供的方法或人工方法剔除粗差基線，直至符合上式要求。 約束平差中，基線向量的改正數(shù)與剔除粗差后的無約束平差結(jié)果的同名基線相應(yīng)改正數(shù)的較差(Vx,Vy,Vz) 應(yīng)符合下式要求: Vx2, Vy 2, Vz2式中為相應(yīng)級(jí)別規(guī)定的精度(按其平均邊長計(jì)算)。否則，認(rèn)為作為約束的已知坐標(biāo)、已知距離、已知方位與GPS網(wǎng)不兼容，應(yīng)采用軟件提供的方法或人工方法剔除某些誤差較大的約束值(改為待定點(diǎn))，直至符合上式要求。 GPS網(wǎng)平差后精度指標(biāo)：GPS網(wǎng)相鄰最弱點(diǎn)點(diǎn)位中誤差不大于±5。GPS網(wǎng)中，最弱邊邊長相對(duì)中誤差

17、D級(jí)不大于1/8萬，E級(jí)不大于1/4.5萬，當(dāng)邊長小于500m時(shí)，邊長中誤差不大于20mm。 平差結(jié)束后，應(yīng)打印出觀測基線數(shù)據(jù)文件、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)文件、閉合差計(jì)算結(jié)果文件和平差計(jì)算結(jié)果文件，并裝訂成冊(cè)。數(shù)據(jù)處理中生成的文件應(yīng)存入磁盤。5.2 三等水準(zhǔn)測量測區(qū)已有二等以上水準(zhǔn)點(diǎn)經(jīng)踏勘、檢查確認(rèn)完好后，均可作為三等水準(zhǔn)測量的起算點(diǎn)。進(jìn)行高程擬合時(shí)，可有意識(shí)讓部分水準(zhǔn)點(diǎn)不參與計(jì)算，以便核算擬合成果精度，并列表說明其差異情況。5.2.1 水準(zhǔn)聯(lián)測在市域內(nèi)的國家二等水準(zhǔn)路線基礎(chǔ)上統(tǒng)籌考慮布設(shè)三等水準(zhǔn)骨干網(wǎng)，三等水準(zhǔn)采用單路線往返觀測，水準(zhǔn)路線的布設(shè)原則為：(1) 顧及新布設(shè)的D級(jí)GPS點(diǎn)的聯(lián)測；(2) 顧

18、及二等水準(zhǔn)路線點(diǎn)的起算和路線點(diǎn)密度；(3) 顧及原三等水準(zhǔn)線路；(4) 滿足規(guī)范相應(yīng)等級(jí)的技術(shù)要求；(5) 顧及公路交通情況；(6) 顧及三等水準(zhǔn)網(wǎng)的統(tǒng)一平差計(jì)算。測區(qū)已有等級(jí)水準(zhǔn)點(diǎn)應(yīng)納入本次水準(zhǔn)測量，計(jì)算新成果。建筑物上的D級(jí)GPS點(diǎn)的高程，以及個(gè)別不便于水準(zhǔn)聯(lián)測到的（如島嶼上的）地面D級(jí)GPS點(diǎn)的高程，可以聯(lián)測水準(zhǔn)高程的GPS點(diǎn)作起算點(diǎn)，參照GPS高程測量規(guī)范要求，應(yīng)用江蘇省似大地水準(zhǔn)面成果求算GPS點(diǎn)的高程。5.2.2主要精度指標(biāo)根據(jù)GB12898-91國家三、四等水準(zhǔn)測量規(guī)范，這次復(fù)測的總精度指標(biāo)要求為： 精度誤差類別等 級(jí)每公里水準(zhǔn)測量偶然中誤差全中誤差附合路線或環(huán)線閉合差最弱點(diǎn)高程

19、中誤差三 等3.0mm6.0mm±12±30mm全測區(qū)按環(huán)閉合差計(jì)算的每公里水準(zhǔn)測量高差中數(shù)的全中誤差,計(jì)算公式為：式中:-以為單位的環(huán)閉合差或附合路線高差不符值； F-以km為單位的環(huán)線周長或附合路線長度； N-整網(wǎng)環(huán)數(shù)和附合路線條數(shù)。5.2.3 水準(zhǔn)觀測儀器、標(biāo)尺觀測使用DS3型水準(zhǔn)儀和區(qū)格式木質(zhì)標(biāo)尺或電子水準(zhǔn)儀和相配套的因瓦合金標(biāo)尺。儀器、標(biāo)尺的技術(shù)指標(biāo)應(yīng)滿足GB12898-91規(guī)范規(guī)定的要求，作業(yè)前及作業(yè)期內(nèi)應(yīng)按規(guī)定項(xiàng)目進(jìn)行檢驗(yàn)。觀測方式三等水準(zhǔn)采用三絲讀數(shù)法往返觀測。根據(jù)路線土質(zhì)選用重量不輕于1kg的尺臺(tái)作轉(zhuǎn)點(diǎn)尺承。測站上觀測順序和方法、觀測限差要求，觀測的時(shí)間和氣象條件，間歇與檢測，區(qū)段及同一測段往返測等的具體要求均應(yīng)嚴(yán)格按照GB12898-91規(guī)范規(guī)定執(zhí)行。5.2.5 接測與結(jié)點(diǎn)觀測與高等級(jí)水準(zhǔn)點(diǎn)接測時(shí)，若該水準(zhǔn)點(diǎn)為巖層基本標(biāo)石的可不檢測已知測段，但上、下標(biāo)志間高差應(yīng)測定，以避免用錯(cuò)標(biāo)志。三等水準(zhǔn)與高等級(jí)點(diǎn)接測,高等級(jí)點(diǎn)間應(yīng)進(jìn)行檢測。對(duì)原一、二等線路測段的檢測，均按實(shí)施的同等級(jí)水準(zhǔn)觀測要求進(jìn)行，檢測已測測段單程或往返測高差中數(shù)與原高差之差不大于GB12898-91規(guī)范規(guī)定限差。檢測時(shí)