第五章GPS測量的技術(shù)設(shè)計與

外業(yè)工作1最新版整理ppt目錄

第一節(jié)GPS測量中的幾個基本概念

第二節(jié)GPS技術(shù)設(shè)計的依據(jù)

第三節(jié)GPS網(wǎng)的精度和密度設(shè)計

第四節(jié)GPS網(wǎng)的基準(zhǔn)設(shè)計

第五節(jié)GPS網(wǎng)的圖形設(shè)計

第六節(jié)GPS測量的外業(yè)工作2最新版整理ppt內(nèi)容概要觀測時段和時段長度同步觀測、基線向量和GPS基線向量網(wǎng)同步觀測基線閉合環(huán)和環(huán)的閉合差同步觀測環(huán)（同步環(huán)）和同步環(huán)檢驗獨立基線向量獨立觀測環(huán)（異步環(huán)）和獨立觀測環(huán)檢驗3最新版整理ppt觀測時段和時段長度觀測時段從測站上開始接收衛(wèi)星信號起至停止接收衛(wèi)星信號間的連續(xù)工作的時間段。是GPS測量的基本單位。時段長度觀測時段所持續(xù)的時間。4最新版整理ppt同步觀測、基線向量和GPS基線向量網(wǎng)同步觀測兩臺或兩臺以上的GPS接收機對同一組衛(wèi)星信號進(jìn)行的觀測?；€向量利用進(jìn)行同步觀測的接收機所采集的觀測數(shù)據(jù)計算出的接收機間的三維坐標(biāo)差。與計算時所采用的衛(wèi)星軌道數(shù)據(jù)同屬一個系統(tǒng)。GPS基線向量網(wǎng)采用GPS技術(shù)布設(shè)的測量控制網(wǎng)，由GPS點和基線向量所構(gòu)成。5最新版整理ppt同步觀測基線定義利用同一時段的多個同步觀測站所采集的觀測數(shù)據(jù)所計算出的若干基線向量。一個時段中，同步觀測基線的數(shù)量若在某時段共有n臺接收機進(jìn)行了同步觀測，則共可得到n(n-1)/2條同步觀測基線。n=3n=2n=4n=56最新版整理ppt7最新版整理ppt閉合環(huán)和環(huán)的閉合差閉合環(huán)由多條基線向量首尾相連所構(gòu)成的圖形。n=5由5條基線向量所構(gòu)成的閉合環(huán)8最新版整理ppt閉合環(huán)和環(huán)的閉合差環(huán)的閉合差閉合差：組成閉合環(huán)的基線向量按同一方向（順時針或逆時針）的矢量和。分量閉合差：組成閉合環(huán)的基線向量按同一方向（順時針或逆時針）矢量的各個分量的和。全長閉合差：分量閉合差的平方和開方。分量閉合差環(huán)的閉合差全長閉合差9最新版整理ppt同步觀測環(huán)（同步環(huán)）和同步環(huán)檢驗同步觀測環(huán)（同步環(huán)）三臺或三臺以上的GPS接收機進(jìn)行同步觀測所獲得的基線向量（完全由同一觀測時段的基線向量）所構(gòu)成的閉合環(huán)。第一時段第一時段第一時段第一時段第一時段第二時段同步環(huán)與非同步環(huán)10最新版整理ppt同步觀測環(huán)（同步環(huán)）和同步環(huán)檢驗同步環(huán)檢驗定義：檢驗同步環(huán)的閉合差大小。特性理論上：采用嚴(yán)密算法所得到的同步環(huán)，無論觀測值中是否含有誤差，其環(huán)閉合差必為零。（構(gòu)成同步環(huán)的基線向量之間是線性相關(guān)的）實踐中：如果算法不嚴(yán)密（目前大多數(shù)的商用軟件均屬于此種情況），其環(huán)閉合差通常不為零，但通常很小。結(jié)論：同步環(huán)閉合差很小，還不能說明基線解算結(jié)果一定能夠滿足精度要求11最新版整理ppt獨立基線向量定義：線性無關(guān)的一組基線向量。滿足下面條件之一的為獨立基線向量。未構(gòu)成閉合環(huán)的一組基線向量（例如：一條基線向量，未構(gòu)成閉合環(huán)的一組同步觀測基線）。雖構(gòu)成了閉合環(huán)，但并非所有基線都來自同一觀測時段。提示完全由同步觀測基線所構(gòu)成的閉合環(huán)之間是線性相關(guān)的，是一組非獨立基線向量。GPS網(wǎng)應(yīng)由相互獨立的基線向量構(gòu)成。12最新版整理ppt獨立基線向量同步觀測基線向量的最大線性無關(guān)組及選取方式13最新版整理ppt獨立觀測環(huán)（異步環(huán)）和獨立觀測環(huán)檢驗獨立觀測環(huán)（異步環(huán)）定義：由相互函數(shù)獨立（線性無關(guān)）的基線向量所構(gòu)成的閉合環(huán)。（就是前面的非同步環(huán)）第一時段第一時段第一時段第一時段第一時段第二時段獨立環(huán)與非獨立環(huán)14最新版整理ppt獨立觀測環(huán)（異步環(huán)）和獨立觀測環(huán)檢驗獨立觀測環(huán)檢驗定義：檢驗獨立觀測環(huán)的閉合差大小特性：與同步環(huán)閉合差不同，即使采用嚴(yán)密算法，并且計算過程中未發(fā)生錯誤，獨立觀測環(huán)的閉合差通常也不為零，也不一定是個微小量結(jié)論：獨立觀測環(huán)閉合差的大小，可作為評定基線解算結(jié)果質(zhì)量的有力指標(biāo)15最新版整理ppt第二節(jié)技術(shù)設(shè)計的依據(jù)16最新版整理ppt內(nèi)容概要測量任務(wù)書或測量合同書GPS測量規(guī)范及規(guī)程其他規(guī)范及規(guī)程17最新版整理ppt測量任務(wù)書或測量合同書①發(fā)布單位上級主管部門甲方作用明確項目的目標(biāo)和要求18最新版整理ppt測量任務(wù)書或測量合同書②內(nèi)容點位要求分布、密度、數(shù)量、標(biāo)志及觀測設(shè)施精度要求等級、點位誤差、相鄰點間距離誤差進(jìn)度要求提交成果的時間成果要求坐標(biāo)參照系、是否需要高程成果、提交資料的內(nèi)容19最新版整理pptGPS測量規(guī)范及規(guī)程發(fā)布單位國家相關(guān)機構(gòu)或行業(yè)主管部門技術(shù)監(jiān)督局國家測繪局建設(shè)部作用規(guī)定測量成果的質(zhì)量規(guī)范實施的步驟、要求20最新版整理pptGPS測量規(guī)范及規(guī)程①現(xiàn)有規(guī)范、規(guī)程全球定位系統(tǒng)（GPS）測量規(guī)范，GB/T18314-2001，國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局，國家標(biāo)準(zhǔn)，2001全球定位系統(tǒng)（GPS）測量規(guī)范，CH2001-92，國家測繪局，1992全球定位系統(tǒng)（GPS）測量型接收機檢定規(guī)程CH8016-1995全球定位系統(tǒng)城市測量技術(shù)規(guī)程，CJJ73-97，建設(shè)部，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，1997…21最新版整理pptGPS測量規(guī)范及規(guī)程②22最新版整理pptGPS測量規(guī)范及規(guī)程③規(guī)范的內(nèi)容–國家測量規(guī)范的內(nèi)容23最新版整理pptGPS測量規(guī)范及規(guī)程③規(guī)范的內(nèi)容–城市測量技術(shù)規(guī)程24最新版整理ppt其他規(guī)范及規(guī)程若暫無與工程相對應(yīng)的GPS規(guī)范時，可參照與該工程對應(yīng)的常規(guī)測量規(guī)范中的質(zhì)量要求，然后以此為依據(jù)，套用GPS規(guī)范25最新版整理ppt第三節(jié)GPS網(wǎng)的精度和密度設(shè)計26最新版整理ppt內(nèi)容概要GPS測量的等級及其用途各級GPS測量的精度指標(biāo)各級GPS點的密度指標(biāo)27最新版整理pptGPS測量的等級及其用途①我國GPS測量規(guī)范所規(guī)定的網(wǎng)的等級28最新版整理pptGPS測量的等級及其用途②我國城市測量規(guī)程所規(guī)定的網(wǎng)的等級29最新版整理ppt各級GPS測量的精度指標(biāo)相鄰點間基線長度標(biāo)準(zhǔn)差標(biāo)準(zhǔn)差，單位mm固定誤差，單位mm比例誤差，單位ppm相鄰點間的距離，單位Km30最新版整理ppt各級GPS測量的精度指標(biāo)相鄰點間基線長度的精度要求31最新版整理ppt各級GPS測量的精度指標(biāo)點位及基線長度年變化率的精度要求32最新版整理ppt各級GPS點的密度指標(biāo)GPS網(wǎng)中相鄰點間的平均距離33最新版整理ppt第四節(jié)GPS網(wǎng)的基準(zhǔn)設(shè)計34最新版整理pptGPS網(wǎng)的基準(zhǔn)GPS網(wǎng)的基準(zhǔn)包括位置基準(zhǔn)尺度基準(zhǔn)方位基準(zhǔn)35最新版整理pptGPS網(wǎng)的位置基準(zhǔn)位置基準(zhǔn)的確定自由網(wǎng)平差或擬穩(wěn)平差對網(wǎng)的尺度無影響固定一點（最小約束平差）對網(wǎng)的尺度無影響固定多點（約束平差）對網(wǎng)的尺度有影響36最新版整理pptGPS網(wǎng)的尺度基準(zhǔn)尺度基準(zhǔn)的確定GPS基線向量測距邊已知點間的固定邊固定多個已知點其他空間技術(shù)觀測量（VLBI、SLR等）37最新版整理pptGPS網(wǎng)的方位基準(zhǔn)方位基準(zhǔn)的確定GPS基線向量起始方位固定多個已知點其他空間技術(shù)（如VLBI）提供的方位38最新版整理ppt第五節(jié)GPS網(wǎng)的圖形設(shè)計39最新版整理ppt內(nèi)容概要GPS網(wǎng)形設(shè)計的內(nèi)容*GPS網(wǎng)的基本圖形圖形設(shè)計中的注意事項GPS網(wǎng)的特征條件40最新版整理pptGPS網(wǎng)圖形設(shè)計的內(nèi)容*①一般控制網(wǎng)圖形設(shè)計的內(nèi)容與精度和可靠性有關(guān)的點位設(shè)計觀測設(shè)計（觀測點、測回數(shù)等）GPS網(wǎng)圖形設(shè)計的內(nèi)容觀測設(shè)計（同步觀測圖形、重復(fù)觀測次數(shù)、觀測參數(shù)設(shè)置、觀測時長要求）注意：GPS網(wǎng)無與精度和可靠性直接相關(guān)的圖形設(shè)計問題（點位觀測環(huán)境方面的問題除外）41最新版整理pptGPS網(wǎng)圖形設(shè)計的內(nèi)容*②如果假定對應(yīng)基線向量的質(zhì)量一樣，則在下面兩個圖形中，對應(yīng)各點的可靠性和精度是完全一樣的123451234542最新版整理pptGPS網(wǎng)圖形設(shè)計的內(nèi)容*③兩點重要提示GPS網(wǎng)的圖形強度與基線向量的數(shù)量和分布有關(guān)GPS點的精度和可靠性與與其相連的基線向量數(shù)密切相關(guān)，相連的基線向量數(shù)越多，精度和可靠性越高43最新版整理pptGPS網(wǎng)圖形設(shè)計的內(nèi)容*④GPS網(wǎng)布設(shè)時的重復(fù)設(shè)站次數(shù)（觀測時段數(shù)）GPS點反復(fù)進(jìn)行設(shè)站觀測的次數(shù)復(fù)測邊（重復(fù)邊）的布置復(fù)測邊：同一基線向量不同時段的觀測結(jié)果44最新版整理pptGPS網(wǎng)的基本圖形①三角形網(wǎng)多邊形網(wǎng)附和導(dǎo)線網(wǎng)星形網(wǎng)45最新版整理ppt三角形網(wǎng)定義：以三角形作為基本圖形所構(gòu)成的GPS網(wǎng)特點優(yōu)點：幾何強度高、抗粗差能力強、可靠性高缺點：工作量大提高圖形強度的方法加測對角線GPS網(wǎng)的基本圖形②46最新版整理pptGPS網(wǎng)的基本圖形③多邊形網(wǎng)定義：以多邊形（邊數(shù)≥4）作為基本圖形所構(gòu)成的GPS網(wǎng)特點：效率高，工作量較小，圖形強度雖不如三角形網(wǎng)保證及提高圖形強度的方法對多邊形邊數(shù)加以限制47最新版整理pptGPS網(wǎng)的基本圖形④附和導(dǎo)線網(wǎng)定義：附和導(dǎo)線（或稱附和路線）作為基本圖形所構(gòu)成的GPS網(wǎng)特點效率高，工作量較小，圖形強度雖不如三角形網(wǎng)和多邊形網(wǎng)保證及提高圖形強度的方法對多邊形邊數(shù)加以限制，仍能保證一定的強度48最新版整理pptGPS網(wǎng)的基本圖形⑤星形網(wǎng)（單基準(zhǔn)站）定義：從一個已知點上分別與各待定點進(jìn)行相對定位（待定點間一般無任何聯(lián)系）所構(gòu)成的GPS網(wǎng)特點：作業(yè)速度快，但抗粗差能力極差提高可靠性的方法：從兩個已知點（基準(zhǔn)站）上對同一待定點（流動站）進(jìn)行觀測；適當(dāng)復(fù)測應(yīng)用：界址點、碎部點和低等級控制點（圖根點）工作模式：GoandStop，RTK49最新版整理pptGPS網(wǎng)的基本圖形⑥多基準(zhǔn)站定義：兩臺以上的接收機（基準(zhǔn)站）固定不間斷觀測，其余接收機流動觀測（待定點間一般無聯(lián)系）所構(gòu)成的GPS網(wǎng)特點：抗粗差能力較差應(yīng)用：界址點、碎部點和低等級控制點（圖根點）工作模式：GoandStop，RTK提高可靠性的方法：適當(dāng)復(fù)測50最新版整理ppt圖形設(shè)計中的注意事項①布網(wǎng)形式AA、A、B級GPS網(wǎng)應(yīng)布設(shè)成連續(xù)網(wǎng)，除邊緣點外，每點至少應(yīng)與3個點相連，C、D、E級GPS網(wǎng)可布設(shè)成多邊形或附和導(dǎo)線。51最新版整理ppt圖形設(shè)計中的注意事項②各級GPS網(wǎng)中最大獨立閉合環(huán)或附和導(dǎo)線的邊數(shù)滿足下表要求52最新版整理ppt圖形設(shè)計中的注意事項③AA、A、B級GPS網(wǎng)點應(yīng)與永久GPS跟蹤站聯(lián)測。聯(lián)測站數(shù)滿足下表要求53最新版整理ppt圖形設(shè)計中的注意事項③AA、A、B級GPS網(wǎng)點應(yīng)與參加過全國天文大地網(wǎng)整體平差的三角點、導(dǎo)線點及一、二等水準(zhǔn)點重合新布設(shè)的GPS網(wǎng)應(yīng)與附近已有的國家高等級GPS點進(jìn)行聯(lián)測，聯(lián)測點數(shù)不少于2個大陸、島、礁之間的A、B級GPS網(wǎng)的邊長可視實際情況變通。重要島礁與大陸之間的聯(lián)測點數(shù)不得少于3個54最新版整理ppt圖形設(shè)計中的注意事項④為求得GPS點在某一參考坐標(biāo)系中的坐標(biāo)，應(yīng)與該坐標(biāo)系中的原有控制點進(jìn)行聯(lián)測，聯(lián)測點數(shù)不得少于3個55最新版整理ppt圖形設(shè)計中的注意事項⑤框架網(wǎng)的采用當(dāng)控制網(wǎng)的范圍較大時，可采用分級布設(shè)的方法，即首先布設(shè)點數(shù)較少但等級較高的框架網(wǎng)，然后再部分項目所要求等級的全面網(wǎng)*框架網(wǎng)全面網(wǎng)56最新版整理ppt圖形設(shè)計中的注意事項⑥確定正常高時的注意事項為求得GPS點的正常高，應(yīng)進(jìn)行高程聯(lián)測，聯(lián)測應(yīng)滿足下表要求57最新版整理pptGPS網(wǎng)的特征條件總基線數(shù)獨立基線數(shù)必要基線數(shù)多余基線數(shù)58最新版整理pptGPS網(wǎng)的特征條件若某GPS網(wǎng)由n個點組成，每點的設(shè)站次數(shù)為m，用N臺GPS接收機進(jìn)行觀測觀測時段數(shù)C：總基線數(shù)J總：獨立基線數(shù)J獨：必要基線數(shù)J必：多余基線數(shù)J多：59最新版整理pptGPS網(wǎng)設(shè)計書編寫提綱概述：測區(qū)位置，項目概況技術(shù)依據(jù)：規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)…坐標(biāo)系統(tǒng)與起算數(shù)據(jù)網(wǎng)形設(shè)計質(zhì)量檢核選點埋石外業(yè)觀測數(shù)據(jù)處理：軟件、處理方法（包括基線解算與網(wǎng)平差）成果資料60最新版整理ppt第六節(jié)GPS測量的外業(yè)工作61最新版整理ppt選點與埋設(shè)標(biāo)志注意事項：（1）點位應(yīng)緊扣測量目的布設(shè)。（2）便于聯(lián)測和擴展。（3）點位交通方便，便于安置設(shè)備，視野開闊。（4）點位遠(yuǎn)離大功率無線電發(fā)射源和高壓輸電線。（5）點位附近避免有對電磁波發(fā)射強烈的物體。（6）點位應(yīng)選于地面基礎(chǔ)好的地方。（7）點位選好后，按規(guī)定繪制點記。62最新版整理ppt2.GPS接收機的檢驗

觀測中所選用的接收機，必須對其性能與可靠性進(jìn)行檢驗，合格后方可參加作業(yè)。對新購和經(jīng)修理后的接收機，應(yīng)按規(guī)定進(jìn)行全面的檢驗。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、一般性檢驗 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。另外，天線底座的圓水準(zhǔn)器和光學(xué)對中器，應(yīng)在測試前進(jìn)行檢驗和校正。 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(dāng)自測正常后，按操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(biāo)準(zhǔn)基線檢驗；已知坐標(biāo)、邊長檢驗；零基線檢驗；相位中心偏移量檢驗等。63最新版整理ppt3.GPS衛(wèi)星預(yù)報與觀測調(diào)度

衛(wèi)星幾何分布及可接收衛(wèi)星數(shù)與精度息息相關(guān)。根據(jù)軟件可預(yù)報。64最新版整理ppt編排作業(yè)調(diào)度表

作業(yè)小組應(yīng)在觀測前根據(jù)測區(qū)地形、交通狀況、控制網(wǎng)的大小、精度的高低、儀器的數(shù)量、GPS網(wǎng)的設(shè)計、星歷預(yù)報表和測區(qū)的天氣、地理環(huán)境等編制作業(yè)調(diào)度表，以提高工作效益。65最新版整理ppt132456GPS作業(yè)調(diào)度表66最新版整理ppt4.觀測作業(yè)

觀測作業(yè)的主要任務(wù)是捕獲GPS衛(wèi)星信號，并對其進(jìn)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)。67最新版整理ppt

5.觀測成果的外業(yè)檢核

觀測成果的外業(yè)檢核是外業(yè)工作的最后一個環(huán)節(jié)。每當(dāng)觀測任務(wù)結(jié)束，必須對觀測數(shù)據(jù)的質(zhì)量進(jìn)行分析并作出評，以確保觀測成果和定位結(jié)果的預(yù)期精度。外業(yè)檢核的主要內(nèi)容：1．每個時段同步邊觀測數(shù)據(jù)的檢核1）數(shù)據(jù)剔除率；2）平差值的中誤差。2．重復(fù)觀測邊的檢核3．環(huán)閉合差的檢核4．同步觀測環(huán)檢核68最新版整理ppt1.GPS觀測成果的檢驗（1）基線長度中誤差

基線處理后基線長度中誤差應(yīng)在標(biāo)稱精度值內(nèi)。對于20km以內(nèi)的短基線，雙差求解模型可有效地消除電離層的影響，其相應(yīng)的中誤差小于0.01～0.02m。若超過此項限差，基線解算成果的可信性就較差。同時基線的單位權(quán)方差主要反映偶然誤差，一般也應(yīng)小于0.01m。69最新版整理ppt（2）基線求解的整周參數(shù)的整周性

對于20km以內(nèi)的短基線，其求解的整周模糊度應(yīng)具有良好的整數(shù)特性，若在基線平差解算中，有一兩個模糊度與相近整數(shù)相差到0.15～0.20，則該成果較好，當(dāng)差值超過0.30時，所求的結(jié)果往往不太可靠。此時，可采用換基準(zhǔn)參考衛(wèi)星，以及去掉周跳出現(xiàn)較多的某顆衛(wèi)星或截去信號條件較差的一段時間的信號等措施，重新再求解基線。

70最新版整理ppt（3）基線觀測值殘差分析一些基線解算的軟件中，通常都具有以圖或表的形式給出一個測段中每顆衛(wèi)星與基準(zhǔn)參考衛(wèi)星之間觀測值殘差的功能。若每顆衛(wèi)星的殘差圖形均在縱坐標(biāo)零周附近，則該基解算較好。若某顆星的殘差起伏較大，則表明該星的單差可能有問題，可考慮刪去該星；若殘差圖中出現(xiàn)突然的跳躍或尖峰時，表明周跳未完全消除；若所有星的殘差圖形都不好，很可能是基準(zhǔn)參考星的問題，可改用另一顆衛(wèi)星作為基準(zhǔn)參考星。

71最新版整理ppt（4）基線浮點解與固定解之差

以平差解算的實數(shù)作為整周未知參數(shù)獲得的解為浮點解(實數(shù)解)，而將實數(shù)取整后的整數(shù)作為整周未知參數(shù)獲得的解為固定解，兩者之間的基線向量坐標(biāo)應(yīng)符合良好，在短基線情況下，兩者的基線向量坐標(biāo)差達(dá)分米級時，則處理結(jié)果可能有問題。（5）同步多邊形閉合差檢查

采用單基線處理模式，對于采用同一種數(shù)學(xué)模型獲得的基線解，由其同步時段若干基線組成的同步多邊形環(huán)的坐標(biāo)分量相對閉合差和全長閉合差應(yīng)滿足：

72最新版整理ppt式中n為多邊形的邊數(shù)，σ為GPS網(wǎng)相應(yīng)級別規(guī)定的觀測精度。

73最新版整理ppt（6）異步環(huán)多邊形閉合差檢查

由若干條獨立基線邊構(gòu)成的異步閉合環(huán)，其閉合差應(yīng)符合下式規(guī)定：

異步環(huán)多邊形閉合差的大小，是基線向量質(zhì)量檢核的主要指標(biāo)。如果閉合差超限，應(yīng)及時分析原因，對其中部分成果進(jìn)行重測。

74最新版整理ppt（7）重復(fù)基線邊較差檢查

同一條GPS基線邊若觀測了多個時段，可得多次基線邊觀測結(jié)果，同一條基線邊任意兩個時段結(jié)果的互差不宜超過下式的規(guī)定：75最新版整理ppt2.GPS測量的技術(shù)總結(jié)與上交資料