工程測繪說明書-gps控制網(wǎng)設計

山東科技大學測繪10-1班第六節(jié)用衛(wèi)星定位技術建立工程控制網(wǎng)

衛(wèi)星定位技術的優(yōu)勢有哪些？衛(wèi)星定位技術與常規(guī)控制及測量技術相比，有許多優(yōu)點，如不要求控制點間通視網(wǎng)的幾何形狀幾點之間的距離長短可以不受限制外業(yè)時間基本上不受天氣條件的約束內(nèi)外業(yè)和結合、自動化程度高，等等。衛(wèi)星定位技術用于測圖控制網(wǎng)、工程控制網(wǎng)和變形監(jiān)測控制網(wǎng)的另一優(yōu)點是可以同時得到控制點的三維坐標，也會就是說，能夠同時獲得控制點的平面坐標和高程。一GPS網(wǎng)的基準設計

GPS網(wǎng)的基準設計就是設計GPS往事應當明確GPS定位測量最終提供的點位坐標屬于什么坐標系統(tǒng)和高程系統(tǒng)。GPS的衛(wèi)星坐標是WGS-84坐標系統(tǒng)的坐標，GPS定位測量所得到的坐標也就屬于WGS-84坐標，而城市河工程測量一般需要國家或地方坐標系坐標，因此需要將GPS所測的坐標進行轉換。布測GPS網(wǎng)時，需聯(lián)測一定數(shù)量的國家或地方坐標的已知控制點，以便將GPS點的WGS-84坐標轉換為國家或地方坐標。GPS定位測量所取得的高程屬于WGS-84大地高程，GPS網(wǎng)布設時，如果聯(lián)測一定數(shù)量的水準高程點，則可將GPS大地高程轉換為水準高程。

所以，設計GPS網(wǎng)時，聯(lián)測一定數(shù)量的具有國家或地方坐標系坐標的控制點和具有水準高程的控制點，以便將觀測的GPS點的WGS-84坐標轉換為國家或地方坐標，將GPS大地高程轉換為水準高程，這便是GPS網(wǎng)基準設計的基本內(nèi)容。

GPS基準設計中，首先要考慮的應當是聯(lián)測測區(qū)內(nèi)附近高等級的具有WGS-84坐標的控制點，通過GPS觀測數(shù)據(jù)處理，GPS點能夠獲得高精度的WGS-84坐標。然后，根據(jù)測圖或工程需要，聯(lián)測一定數(shù)量高等級的國家或地方坐標系的控制點（一般3個以上），聯(lián)測一定數(shù)量的水準高程點（一般5個以上）。聯(lián)測的點又叫公共點，設計時要求公共點點位分布均勻。二、GPS網(wǎng)形設計

1.同步觀測環(huán)與GPS網(wǎng)形結構GPS定位技術應用于工程控制測量主要是按照靜態(tài)相對定位的模式進行。所謂相對定位，就是用兩臺以上的GPS接收機，分別安置在地面不同的控制點上，同時對相同的GPS衛(wèi)星（4顆以上）進行同步觀測，根據(jù)對衛(wèi)星的觀測數(shù)據(jù)，，解算出兩點之間的三維坐標差（又叫基線向量），已知其中一點的三維坐標，便可求得另一點的三維坐標。如果同時用三臺GPS接收機進行相對定位，可以同時結算三條基線向量，三條基線向量構成同步觀測環(huán)。如果同時用四臺GPS接收機進行相對定位，可以同時結算六條基線向量。如圖3-25所示，用N臺接收機進行相對定位，可以同時結算出N(N-1)/2條基線向量，構成多個同步三角形觀測環(huán)。GPS網(wǎng)形實際實質(zhì)上就是將不同時間段GPS同步觀測圖形連成一定的網(wǎng)形。同步觀測圖形之間連接的方式有點連接、邊連接和邊點混合連接幾種方式。圖3-26為用三臺GPS接收機進行多個時段觀測的GPS網(wǎng)形結構。圖3-26（a）為三個同步時間段之間的，連接網(wǎng)形；圖3-26（b）為五個同步時間段之間的邊連接網(wǎng)形，有四條重復觀測邊；圖3-26（c）為四個同步時間段之間的邊點混合連接網(wǎng)形，有兩條重復觀測邊。顯然，同樣的GPS點數(shù)，（a）的工作量最小，（b）網(wǎng)的工作量最多，（C）網(wǎng)適中，但是（b）網(wǎng)的精度最高。對于GPS導線網(wǎng)形，可以認為是用兩臺GPS接收機按靜態(tài)相對定位的方法分別在不同時間段測量相鄰兩點基線邊，從已知點開始用解算的坐標差求取個GPS點的坐標值GPS網(wǎng)的構成是相鄰觀測基線的點連接。

2.獨立基線與必要觀測基線前已述及，用N臺接收機進行相對相對定位，每個時間段可以同時結算出N(N-1)/2條觀測基線，其中，有N-1條是獨立基線。因為其中任意一條基線可以用其余N-1條基線計算出來。例如圖3-25中（a）（b）(c)同步觀測環(huán)獨立基線個數(shù)分別為1、2、3。圖3-26中，（a）(b)（c）網(wǎng)的獨立基線個數(shù)分別為6、10、8。GPS網(wǎng)中，設網(wǎng)點數(shù)為n其中有一個點的坐標已知，要求其余N-1個未知點的坐標必須要測定N-1條基線向量。也可以說必要觀測基線數(shù)為N-1條。圖3-26中，（a）（b）(c)網(wǎng)，假如已知點都是一個未知點個都是6個則必要觀測基線數(shù)都是6條。顯然，多余觀測基線個數(shù)分別為0、4、2條。《工程測量規(guī)范》規(guī)定，獨立觀測基線總數(shù)不以少于必要觀測基數(shù)的1.5倍。照此規(guī)定圖3-26中（a）(b)（c）網(wǎng)中獨立基線條數(shù)分別為1.0、1.7、1.3倍。如果每個網(wǎng)中都有2個已知坐標點，則必要觀測基線條數(shù)分別為5條，多余觀測技基數(shù)分別為5條，多余觀測基數(shù)分別為1、5、3條，獨立基線條數(shù)分別為必要觀測基數(shù)是1.2、2.0、1.6倍。3.異步觀測環(huán)在構成閉合多邊形環(huán)路的所有基線向量中，只要有非同步觀測基線向量，則該多邊形閉合環(huán)路叫做異步觀測環(huán)，簡稱異步環(huán)。不同時間段觀測的獨立基線組成的閉合環(huán)都是異步環(huán)?！豆こ虦y量規(guī)范》規(guī)定，GPS控制網(wǎng)應由獨立觀測邊構成一個或若干個閉合環(huán)或附合路線，各等級控制網(wǎng)中構成閉合環(huán)或符合路線的邊數(shù)不宜多于6條。綜上所述，GPS網(wǎng)形設計在某種意義上又叫觀測時段設計。GPS網(wǎng)形設計是采用點連接或邊連接或邊點混合連接的方式將各時間段觀測的基線連接成一定的網(wǎng)形。采用邊連接的GPS網(wǎng)有較多是重復觀測基線，網(wǎng)的精度比采用點連接的GPS網(wǎng)精度高。高精度的工程控制網(wǎng)設計時，應采用邊連接的網(wǎng)形結構，一般測圖控制網(wǎng)采用邊點混合連接既可保證精度要求。三、GPS網(wǎng)精度計算對于GPS網(wǎng)，網(wǎng)設計完成后要對精度進行精度估算。根據(jù)GPS觀測使用的接收機臺數(shù)N，選區(qū)全部或N-1條獨立基線設計GPS網(wǎng)是觀測圖形，根據(jù)精度要求，確定觀測方案。詳細原理見第八章中有關內(nèi)容。四、GPS網(wǎng)觀測綱要設計

選點要求：

GPS網(wǎng)形設計完成后，要到實地選定并埋設標石。點位選定要求周圍高度角15°以上不應有障礙物，點位附近不應有強的電磁波輻射源。根據(jù)設計的GPS網(wǎng)形和精度等級，確定觀測時間段的長度，制定觀測實施計劃。觀測日期擬定后，用GPS接收機數(shù)據(jù)處理軟件依據(jù)測區(qū)概略經(jīng)緯度河高程作出衛(wèi)星預報（衛(wèi)星對觀測站的幾何圖形強度因子PDOP值應小于6），最終確定觀測時間段。

GPS網(wǎng)設計的最后部分應提出何種軟件進行數(shù)據(jù)處理機最終提供的成果。由于對空中衛(wèi)星觀測條件的限制，GPS定位測量不能完全取代工程控制測量。GPS定位測量與導線測量和水準測量相結合，是工程測量的主要方法。用GPS—RTK技術測定測圖用的圖根控制點，目前也是較為廣泛應用的一種方法。需要注意的是，測量時要求衛(wèi)星條件要好（至少5顆衛(wèi)星以上），流動站點距離基準點不能太遠，而且要有2~3個以上的已知控制點作為檢核。GPS網(wǎng)與導線網(wǎng)相配合的方式布設控制網(wǎng)A△△C1○2○。。。。。7○8○。。。。。13○○143○4○。。