GPS控制测量技术设计书

GPS控制测量技术设计书

姓名：曾家乐，曾伟荣，李有栋，李福生，戴家丰，邹京 班级：10工测03班 —— 第六组 一、任务概述 1、任务情况

本次GPS测量下达的任务和作业内容是位于江西应用技术职业学院2公里范围内，掌握GPS静态测量数据处理的基本知识，巩固课堂学习的理论知识，将理论与实践有机结合，提高理论水平与外业操作能力。需在学校附近布设一定量的E级GPS控制网。 2、测区概况

测区位于江西应用技术职业学院向外延伸两公里左右。测区地形平坦、起伏不大，视野相对开阔，高层建筑物较少，主要分布在学院内，且无各类大型信号源，便于布设各类GPS控制点网。 3、测区范围

测区范围呈不规则形状，主要集中在江西应用技术职业学院内及四周外围。 4、技术设计依据

GPS测量规范是国家质量技术监督局或有关行业主管部门制定的GPS测量技术标准，是GPS测量工作必须遵守的指令性法则。目前现行的GPS测量规范有如下几种：

（1）CH 2001-92《全球定位系统（GPS）测量规范》 （2）CJJ 73-97《全球定位系统城市测量技术规程》 （3）CH 1002-95《测绘产品检查验收规定》 （4）CH 1003-95《测绘产品质量评定标准》 （5）CJJ 8-85《城市测量规范》

（6）JTJ/T O66-98《公路全球定位系统（GPS）测量规范》 (7)CH/T1004-1999 《测绘技术设计规定》 5、测区已有资料成果

测区现有资料较少，没有可参考利用的GPS测量成果图及地形图，需要进一步进行现场实地踏勘，粗略了解测区概况。 二、GPS控制网设计方案 1.技术要求与布置原则

建立城市或其它局部性GPS控制网是一项重要的基础性工作，而技术设计则是建立GPS网的第一步，是保证GPS网能够满足经济建设需要，并保证GPS成果质量可靠的关键性工作。因此，必须科学地、严谨地作好这一工作。根据中华人民共和国测绘行业标准《全球定位系统城市测量技术规程》，确定该测区可建立D级GPS网，GPS网中相邻点之间的距离满足下表要求：

2001年实施的“全球定位系统（GPS）测量规范”将GPS的测量精度分为AA~E六级（见表1）。其中AA、A、B三级是国家GPS控制网，C级主要用于大、中城市及工程测量的基本控制网，D、E级主要用于中、小城市、城镇及测图、勘测、建筑施工等控制测量。

项目 AA 固定误差a（mm） ≤3 比例误差系数b（ppm） ≤0.01 相邻点最小距离（km） 300 相邻点最大距离（km） 3000 相邻点平均距离（km） 1000 A ≤5 ≤0.1 100 900 300 B ≤8 ≤1 23 210 70 C D E ≤10 ≤10 ≤10 ≤5 ≤10 ≤20 4 2 1 36 20 8 10~15 5~10 0.2~5 在GPS网的技术设计中，应根据测区大小，GPS网的用途，来设计网的等级和精度标准。

2、GPS的精度标准

GPS测量的精度标准通常用网中相邻点之间的距离中误差表示，其形式为：

式中：σ——距离中误差（mm）； a——固定误差（mm）；

b——比例误差系数（ppm）； d——相邻点的距离（km）。 3、在实际布网设计时遵循以下几个原则：

（1）GPS网一般应采用独立观测边构成闭合图形，如三角形、多边形或附合线路，以增加检核条件，提高网的可靠性。

（2） GPS网作为测量控制网，其相邻点间基线向量的精度，应分布均匀。

（3） GPS网点应尽量与原有地面控制点相结合。重合点一般不少于3个（不足时应联测），且在网中分布均匀，以可靠地确定GPS网与地面之间的转换参数。 （4） GPS网点应考虑与水准点重合，而非重合点，一般应根据要求以水准测量（或相当精度的测量方法）进行联测，或在网中布设一定密度的水准联测点。 （5） 为了便于GPS的测量观测和水准联测，减少多路径影响，GPS网点一般应设在视野开阔和交通便利的地方。

（6）为了便于用经典方法联测或扩展，可在GPS网点附近布设一通视良好的方位点以建立联测方向，方向点与观测站距离一般应大于300米。 （7） GPS网必须由非同步独立观测边构成若干个闭合环或附和线路。 （8） GPS网点应利用已有的水准点连高程。C级网每隔3~6点联测一个高程点；D级和E级网视具体情况确定联测点数；A级和B级的高程点联测应分别采用三、四等水准测量方法；C级至E级网可采用等外水准或与此精度相当的方法进行。 4、GPS网点的密度标准

针对不同的任务要求和服务对象，GPS网点的密度要求也不同。各级GPS网中每个闭合环或附和线路中的边数应符合的规定如下表： 级别 A 闭合环或附和线路的边数 ≤5 B ≤6 C ≤6 D ≤8 E ≤10 《JJ规程》还对平均边长作出了说明：规定了最小距离是平均距离的1/2~1/3，最大距离是平均距离的2~3倍，在特殊情况下，个别边长还可以超出表中规定。 三、GPS控制网图形方案设计

GPS控制网是由同步图形作为基本图形扩展得到的，采用的连接方式不同，网的形状结构也不同。GPS控制网的图形设计就是如何将个同步图形合理的连接为一个整体，使其达到图形强度高、精度好、可靠性强、观测效率高的目的。根据不同的用途，GPS网的布设按网的结构形式可分为：星行网、点连式图形、边连式图形、网连式图形、边点混连式图形、导线连接图形和三角锁连接图形等多种形式。选择怎样的组网，取决于工程所要求的精度、外业观测条件及GPS接收机数量等因数。 3.1星行网

星形网的几何图形如图4所示。其图形简单，直接观测边之间不构成任何闭合图形，以检验和发现粗差的能力差。这种图形的主要优点是观测中只需要两台GPS接收机，作业简单。它广泛地应用于工程测量、边界测量、地籍测量和碎部测量等方面，定位中采用快速定位的作业模式。

图4 星形网

3.2点连式

点连式是指相连同步图形之间仅由一个公共点的连接。这种不忘方式所构成的几何图

其强度很弱，没有或几乎没有异步图形闭合条件，在一般作业中不单独采用。

3.3边连式

边连式是指同步图形之间由一条公共基线边相连接。这种方式布网，网形的几何强度很高，有较多的重复边和异步图形闭合条件。在相同的仪器台数条件下，观测时段数将比点连式图形大大增加。

3.4、网连式

网连式是指相连同步图形之间由两个以上公共点相连接，这种方法需要4台以上接收机同时作业。显然这种密集的布网方法，它的几何强度和可靠性指标相当高，但花费的经费和时间也较多。一般仅用于较高精度的控制测量

3.4、混连式

（1）形式：相邻的同步图形间有3个（含3个）以上的公共点相连。 （2）优点：图形强度最强。 （3）缺点：作业效率低 3.5三角锁连接

三角形边是由非同步观测的独立边所组成。这种网的几何图形结构强，具有良好的自检能力，能有效地发现观测成果的粗差，确保网的可靠性。经平差后网中相邻点间基线向量的精度分布均匀。

3.6导线网连接

将图形布设成直伸状，如导线结构式的GPS网，个独立边应构成封闭状态的异步闭合图形，用以检核GPS点的可靠性，适用于精度较高的GPS布网。该布网方式也可以与点连式布网结合起来布设。 四、选点和埋石

GPS控制网点位布设时，点位的点名取组名，点位编号按C1----C10。 GPS选点时应遵守如下原则：

（1）观测站应远离大功率的无线电发射台和高压输电线，以避免其周围磁场对GPS卫星信号的干扰。接收机与其距离一般不得小于200m；

（2）观测站附近不应有大面积的水域，或对电磁波反射（吸收）强烈的物体，以减弱多路径效应影响；

（3）测站应设在易于安置接受设备的地方，且视场开阔。在视场内周围障碍物的高度角，根据情况一般应小于10-15度；

（4）观测站应选在交通便利的地方，并且便于其他观测手段联测和扩展； （5）对于基线较长的GPS网，还应考虑测站附近应具有良好的通讯设备和电力供应，以供观测站之间的联系和设备用电；

（6）点位选定后，均应规定绘制点之记，其主要内容应包括，点位及点位略图，点位的交通情况以及选点情况。

(7)在建立点位标志时点的标石和标志必须稳定、坚固，易于长期保存和利用，并有利于安全作业。 五、外业观测 5.1 GPS外业观测 1、外业观测的方法

E级GPS控制网应按照《全球定位系统城市测量技术规程》的要求进行，其内容如上表观测技术要求。 外业观测要求：

（1）观测组应严格按作业调度表规定的时间进行作业，保证同步观测同一卫星组，当情况有变化时应经作业队负责人同意，观测组不得擅自更改计划。

（2）每一时段开机前后应各自量取一次天线高，两次量得的天线高不大于1mm，取平均值作为最后天线高，取平均值作为最后结果，并及时输入测站名，观测时段号等信息，接收机方向还应当一致，仪器正常工作后，作业人员及时逐项填写测量手簿中的各项内容。

（3）观测员在作业期间不得擅自离开测站，并应防止仪器受到震动和被移动，防止人为和其它物体靠近天线遮挡卫星信号。

（4）接收机在观测的过程中不应在接收机近旁使用对讲机；雷雨过境时应关机停测，并取下天线，以防雷电。

（5）每日观测结束后，应及时将数据转存到计算机上，确保观测数据不丢失，同时应进当天的基线计算，记录雨，晴，阴，云等天气情况。

（6）观测人员应严格按手薄内容进行详细记载，不得错记，不得漏记，严禁伪造。

六、内业处理

6.1 GPS基线向量的计算及检核 1、基线解算

基线数据解算采用TGoffice软件求解，基线解算采用消电离层的双差浮点解或加点离层改正的双差整数解（固定解），其主要技术参数如下：

卫星截止高度角≥15度；电离层模型为：Standard模型；对流层模型为Hopfiled或Computed模型；星历为广播星历或精密星历；采用L1频率或L1L2两个频率。 2、基线解算质量检核

（1）同一时段观测值的数据剔除率≤10%

（2）由完全的独立基线构成的独立环，各独立环的坐标分量闭合差和全长闭合差应符合下式规定：

Wx=2√n×δ Wy=2√n×δ Wz=2√n×δ (3)预期精度

①当基线长度<3km时，优于3mm。 ②当基线长度≥3km时，优于1/100万。

③数据处理后，应写出技术总结，要求按GPS规范。

3、GPS网平差

GPS网的平差计算应用Solution2.6软件在WGS-84空间直角坐标系下进行三维无约束平差，以检查本次GPS网的内符合精度。同时为将WGS-84坐标系下的GPS基线观测值投影到高斯平面上，并转换到1980西安坐标系中，采用GPSADJ（Ver2.0）软件包或Solution(Ver2.1)软件包进行二维约束平差。 4、外业成果检核的主要内容

（1）、同步边观测数据的检核，对其检核的内容包括：观测数据的剔除率，观测残差分析，计算同步边平差值的中误差和相对中误差。

(2)、重复观测边的检核：a、计算不同时段观测成果的互差，该差值应于相应级别规定精度的倍；b、同一条边若有三个时段以上的观测成果，则应计算各时段结果的平差值。其中任一时段的结果与其平差值之差，应不超过相应的规定精度。 (3)、独立边构成的环闭合差检核； (4)、同步环闭合差的检验 七、提交成果

GPS测量任务完成后，需上交的资料： 1、 测量任务书和专业设计书； 2、 点之记成果；

3、 外业观测记录、测量手簿及其记录； 4、 接收设备、气象及其其它仪器的检验资料； 5、 外业观测数据分析及野外检核资料； 6、 数据手工处理生成的文件、资料好成果表； 7、 GPS网展点图；

8、 上交技术总结、成果表查表和实习报告书

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