GPS靜態(tài)控制測量技術設計指南備課講稿

GPS靜態(tài)控制測量實施指南一、綜述GPS網(wǎng)建立過程分3個階段：設計準備、施工作業(yè)、數(shù)據(jù)處理1．設計準備該階段的主要工作項目：項目規(guī)劃、方案設計、施工設計、測繪資料收集、選點埋石、儀器檢測。1.1項目規(guī)劃位置及范圍：測區(qū)的地理位置、覆蓋范圍及控制網(wǎng)的控制面積用途及精度等級：控制網(wǎng)的具體用途、所要求達到的精度或等級。（各級GPS網(wǎng)采用中誤差作為精度指標，以2倍中誤差作為極限誤差。）C級網(wǎng)用途：三等大地控制網(wǎng)、區(qū)域、城市及工程測量的基本控制網(wǎng)；D級網(wǎng)用途：四等大地控制網(wǎng)；E級網(wǎng)用途：中小城市、城鎮(zhèn)及測圖、地籍、土地信息、建筑施工等。（由于本基坑工程跨距較長，基坑深距大，暫定C、D級測量精度。為基線向量的弦長中誤差，單位mm,a為固定誤差，單位mm,b為比例誤差糸數(shù)，單位1X10-6,d為相鄰點間距離，單位為km。城市GPS測量精度指標：（本工程選用四等丿表8-4城市GPE翡?隸盧播標（匸口”一對｝平均距離“頂a/mm^/10?最弱邊相對申溟左二等9W⑷1疼21/11萬三爭5GOS5i/a萬四等2石⑷石IQ1/4-5萬一st1=S101/2萬二纏<1^15L/17)注：當邊隹水于200m時”邊應中溟爲應小于GPS高程擬合板塊:D、E級網(wǎng)點按四等水準測量方法進行高程聯(lián)測，GPS點需要咼程聯(lián)測時，可米用使GPS點與水準點重合，平原、微丘地形聯(lián)測點的數(shù)量不宜少于6個，必須大于3個，聯(lián)測點的間距不宜大于20km，且均勻分布；重丘、山嶺地形聯(lián)測點的數(shù)量不宜少于10個。各級GPS控制網(wǎng)的高程聯(lián)測應不低于四等水準測量的精度。當GPS控制網(wǎng)點間距離小于20km時，可不考慮對流層和電離層的修正；當大于20KM時，每時段應于始、中、終個觀測一次氣象元素，并采用標準模型加入對流層和電離層的修正。為GPS控制網(wǎng)點的正常高，先利用已聯(lián)測高程的GPS點正常高和經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他高程異常值和正常高。點位分布及數(shù)量：控制網(wǎng)點的分布、數(shù)量及密度要求。（GPS網(wǎng)點應均勻分布，相鄰點間距離最大不宜超過該網(wǎng)平均點間距的2倍。依據(jù)城市測量規(guī)范三等基線平均距離為5km,四等為2km,鑒于平時土方開挖收方測量需要5km左右設置一控制觀測點。成果形式及內容：需要提交成果的內容，提交成果所采用的坐標參照系，提交高程成果所屬的高程系統(tǒng)。時限要求：提交成果時間期限。投資經費：項目投入經費的數(shù)額。1.2技術設計依據(jù)項目要求和相關技術規(guī)范進行項目的技術設計，完成項目技術設計書的編寫。技術設計的內容：依據(jù)業(yè)主的要求和相關規(guī)范，對基準、精度、密度、網(wǎng)形及作業(yè)綱要（如觀測時段數(shù)、每個時段的長度、采樣間隔、截止高度角、接受機的類型及數(shù)量、數(shù)據(jù)處理的方案）等所作出的具體規(guī)定和要求。技術設計的依據(jù)：1:GPS測量規(guī)范及規(guī)程《全球定位系統(tǒng)（GPS）測量規(guī)范》GB/T18314-2009《全球定位系統(tǒng)（GPS）測量型接收機檢定規(guī)程》CH8016-1995《公路全球定位系統(tǒng)（GPS）測量規(guī)范》2：測量任務書或合同書GPS網(wǎng)的精度和密度設計（參考前幾頁所述）GPS網(wǎng)的基準設計GPS網(wǎng)的基準包括位置基準、尺度基準、方位基準。基準設計的定義：指定GPS網(wǎng)所采用的坐標參照系，并確定所采用的起算數(shù)據(jù)的工作。坐標參照系設計：通過與測站附近的高等級GPS點（2000國家大地坐標系的點）聯(lián)測來獲得起始坐標。（GPS的WGS-84大地坐標系統(tǒng)轉換到所選平面坐標系時，應使測區(qū)內投影長度變形值不大于2.5cm/Km,當投影長度變形符合規(guī)定時，采用高斯正形投影3°帶平面直角坐標系。當投影長度大于2.5時，一般是投影于抵償高程面上的高斯正形投影3°帶平面直角坐標系。位置基準一般采用下列方法確定：在網(wǎng)中選取若干個點的坐標，并加以固定或給予適當?shù)臋?。尺度基準的確定方法：利用舊網(wǎng)中高等級的控制點對GPS網(wǎng)進行附合網(wǎng)平差，這些已知點的邊長就成為尺度基準。方位基準的確定方法：利用已知控制點進行約束平差時，方位基準就由這些已知點的方位角提供。在進行網(wǎng)平差時，引入起算數(shù)據(jù)是為GPS網(wǎng)引入基準的主要方法。在網(wǎng)平差過程中，如果只給出了必要的起算數(shù)據(jù)（一個起算點的三維坐標），這種平差就稱為最小約束平差；如果給出的起算數(shù)據(jù)多于必要的起算數(shù)據(jù)，這種平差就稱為約束平差。GPS的布網(wǎng)形式是指建立GPS網(wǎng)時觀測作業(yè)的方式，包括網(wǎng)的點數(shù)與參與觀測的接收機數(shù)的比例關系，觀測時段的長短、觀測時段數(shù)。現(xiàn)在普遍采用同步圖形擴展式，起特點是擴展速度快、圖形強度較高、且作業(yè)方法簡單，適宜建立B、C、D和E級網(wǎng)。GPS網(wǎng)圖形設計依據(jù)GPS網(wǎng)的精度指標及完成任務的時間和經費等因素,GPS網(wǎng)可由三角形、多邊形、符合導線、支導線、符合導線等。A）三角網(wǎng)優(yōu)點：幾何強度好，抗粗差能力強，可靠性高；缺點：工作量大使用范圍：對GPS網(wǎng)的可靠性和精度有極高的要求時才采用這種圖形。

B)多邊形多邊形的幾何強度不如三角網(wǎng)強，但只要對多邊形的邊數(shù)n加以適當?shù)南拗?，多邊形網(wǎng)任會有足夠的強度。下面規(guī)范規(guī)定最簡獨立環(huán)邊數(shù)確定：表表8-5GB/T1W14—2*09對鼻詡獨立環(huán)和堆音路憧邊啟的擺罡磚握BcDE閉合環(huán)和附音導賤的邊數(shù)咗6陀6<8^10*H-6CJJ73-9?立閒會球璉附合睹號迪戟的煩定—篩三等四霉_蠟二塑閉合環(huán)或附合導毬邊數(shù)<6=58百10勁0<10提高GPS網(wǎng)質量的方法提高可靠性的辦法：A．增加觀測期數(shù)（增加獨立基線數(shù)）。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。B．保證一定的重復設站次數(shù)。一方面，通過在同一測站上多次觀測，可以有效的發(fā)現(xiàn)設站、對中、整平、量測天線高等環(huán)節(jié)中的人為錯誤；另一方面，重復設站次數(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，各個時段必須重新安置儀器，以更好的消除各種人為操作誤差和錯誤。C?保證每個測站至少與三條以上的獨立基線相連。這樣就是得測站具有較高的可靠性，建立的GPS網(wǎng)，各個點的可靠性與點位無直接關系，而與該點上所連接的基線數(shù)有關，點上所連接的基線數(shù)越多，點的可靠性則越高。D.在布網(wǎng)時，一定注意使網(wǎng)中最有最簡異步環(huán)的邊數(shù)不多于6條。在建立GPS網(wǎng)時，檢查GPS觀測值（基線向量）質量的最佳方法是異步環(huán)閉合差;而隨著異步環(huán)的基線數(shù)量增加，其檢驗質量也將下降。提高GPS網(wǎng)精度的辦法：網(wǎng)中距離較近的點一定要進行同步觀測，獲得它們的直接觀測基線，可以再全面網(wǎng)之上建立框架網(wǎng)；在建立GPS網(wǎng)時，引入高精度激光測距邊；采用高程擬合時，測定網(wǎng)中各點的正常高或正高，則在布網(wǎng)時選擇一定數(shù)量的水準點，水準點數(shù)量應盡可能多，且應均勻分布在網(wǎng)中，還要保證部分點分布在網(wǎng)的四周。起算數(shù)據(jù)的選取與分布A.起算點的選取與分布要求如下：一般選取3-5個起算點，用于實現(xiàn)基準的轉換盒必要的檢核這樣既可以保證新老坐標成果的一致性，也可保持GPS網(wǎng)原有的精度。起算應均勻分布網(wǎng)的四周和中間。在進行GPS網(wǎng)技術設計時，除遵循上述的設計原則外，可通過下面的定量指標來指導設計工作，包括：■率■標、■靠■指標、■度指■。基礎知識：GPS網(wǎng)的特征值A．理論上最少觀測時段數(shù)理論最少觀測時段數(shù)是在滿足重復設站次數(shù)要求的前提下，完成GPS外業(yè)觀測理論上所需的最少觀測時段數(shù)。（例子：若某GPS網(wǎng)由n個點組成，要求每個點重復設站觀測m次,采用N臺接收機觀測，則該網(wǎng)理論上最好觀測時段數(shù)：Ceil是向上取整函數(shù)。單位分鐘數(shù)注意：由于在測量規(guī)范中，對于不同精度等的網(wǎng)絡的重復設站次數(shù)由明確規(guī)定，因此在進行GPS網(wǎng)的設計時，依據(jù)網(wǎng)的精度等級、規(guī)模及作業(yè)單位計劃投入的接收機數(shù)量，就可計算出完成GPS網(wǎng)的外業(yè)觀測所需的理論最少觀測時段數(shù)。B．設計時段數(shù)S表示，DC．基線總數(shù)在一個時段中，用N臺接收機進行同步觀測時刻獲得同步觀測基線N（N-1）/2條，若完成觀測用了S個時段，則總基線數(shù)（含非獨立基線數(shù)）B:AD．必要基線數(shù)所有點只需n-1個基線;下面是一個算例：7.算劇例：某GPS罔山80個螞組成，現(xiàn)準備用5自GPS接收機來進荷觀側.每站設站枳數(shù)拘4

枕’令m=加沖疋務m=4.則此網(wǎng)的理論豔少觀測時段數(shù)為；

久.K叫號^"叫駕亠）=64在上述悄況下"全網(wǎng)共有里線向就數(shù)為：比=?N5["=64x*丁“=640（條）

其中*獨立基線向量數(shù)為：1）=64x4=256（條、必要基線向量數(shù)為：￡"-1?。l）多余基線向竝數(shù)為：BK=Ut-E*=256-79=177（條）效率指標：理論最少觀測時段數(shù)與實際觀測時段數(shù)之比效率之比：（該值越接近1，設計精度越高）S理論最少minS實際觀測時段數(shù)（即設計觀測時段數(shù)）D可靠性指標：指整網(wǎng)的多于基線數(shù)與獨立基線總數(shù)的比值，稱為整網(wǎng)的平均可靠性指標（n）,即該值越大，可靠性越高。精度指標：依據(jù)已經確定的GPS網(wǎng)絡結構，得到該網(wǎng)的設計矩陣B,從而得到該網(wǎng)的協(xié)因數(shù)陣°_XPR，該值越小，精度越高。2.施工作業(yè)詳細見GPS測量外業(yè)技術指南手冊。3.數(shù)據(jù)處理1:同一邊任意兩個時段的成果互差，應小于GPS