第六章GPS测量技术设计.

第六章GPS测量技术设计学习目标：掌握建立GPS网的技术依据和规范要求，GPS测量的精度分级，GPS网的布网原则。本节重点：1、GPS技术设计的依据；2、GPS控制网的精度、密度；3、GPS控制网的布网原则；本节难点：1、GPS控制网的精度和密度的选择；第六章GPS测量技术设计第六章GPS测量技术设计GPS测量的工作程序1、技术设计（依据是测量任务书和GPS测量规范）2、选点3、埋石4、仪器的检验5、观测6、外业成果的记录和整理7、数据处理8、成果验收和上交资料一、GPS控制网的技术设计依据（1）GPS测量规范（规程）•主要包括2001年国家质监局发布的国家标准《全球定位系统测量规范》；•1992年国家测绘局发布的测绘行业标准《全球定位系统测量规范》；•1998年建设部发布的行业标准《全球定位系统城市测量技术规范》；•各部委根据本部门GPS工作的实际情况制定的其他GPS测量规程或细则；（2）测量任务书任务书中规定的测量任务的范围、目的、精度和密度要求、提交的成果资料的项目和时间等相关规定。第六章GPS测量技术设计第六章GPS测量技术设计1、精度标准：相邻点弦长的标准差22)(bdaa表示和接收设备有关的固定误差(mm)b比例误差系数（ppm）d相邻点之间的距离二、GPS控制网的精度和GPS点的密度A、B级：地壳形变测量和国家高精度的控制网C级：国家基本控制测量D、E级：工程测量、矿山测量、控制网加密第六章GPS测量技术设计2、GPS控制网的级别级别ABCDE固定误差a（mm）A=5B=8C=10D=10E=10比例误差b（ppm）=0.1=1=5=10=20A、B级：地壳形变测量和国家高精度的控制网C级：国家基本控制测量D、E级：工程测量、矿山测量、控制网加密第六章GPS测量技术设计ABCDE相邻点最小距离10015521相邻点最大距离2000250401510平均距离3007015-105-102-53、GPS点的密度（公里）三角网的平均边长：一等，25公里；二等，13公里；三等，8公里；四等，4公里4、几个术语：（1）观测时段：开机接收信号到停止观测的时间段（2）同步观测：两台及以上接收机对同一组为性进行的观测（3）同步观测环：三台及以上接收机同步观测获得的基线向量构成的闭合环（4）独立闭合环：由独立观测所获得的基线向量构成的闭合环（5）异步闭合环：在构成多边形环路的所有基线向量中，只要有非同步观测基线向量，则改多边形环路称为异步闭合环。（6）星历：不同时刻卫星在轨道上的坐标值。（7）数据剔除率：剔除的观测值个数与应获得的观测值个数的比值。（8）天线高：观测时接收机天线平均相位中心到测站中心标志面的高度第六章GPS测量技术设计•5、《规范》的几点要求（主要针对静态相对定位）•（1）卫星高度角（AA、A为10°其他为15°）•（2）同时观测有效卫星数（同时观测有效卫星数均大于等于4个）•（3）有效观测卫星总数（AA、A、B、C、D、E分为大于等于20、20、9、6、4、4）•（4）时段中任一卫星的有效观测时间（均大于等于15分钟）•（5）观测时段数（AA、A、B、C、D、E分为大于等于10、6、4、2、1.6、1.6）•（6）时段长度（静态AA、A、B、C、D、E分为大于等于720min、540min、240min、60min、45min、40min）•（7）数据采样间隔（AA、A、B、C、D、E分为为30s、30s、30s、10~30s、10~30s、10~30s）第六章GPS测量技术设计三、GPS控制网的布网原则1、技术设计应考虑的因素（1）测区已有控制网的情况（三角网、导线网、GPS网）（2）交通、车辆、通讯等因素（3）测站因素（4）卫星因素（星历预报、可见时段、卫星个数）（5）仪器因素2、布网的原则（1）和已知的控制点重合不少于三个且应均匀分布，以便求得转换参数（2）一个点尽量和另外一个点通视，以便常规方法使用。（3）GPS控制点应利用已有水准点联测高程（4）独立观测边（基线）应构成闭合图形（5）应进行优化设计、方案比较第六章GPS测量技术设计第六章GPS测量技术设计3、布网方法：（1）充分考虑建立GPS控制网的应用范围（2）采用分级布网的原则（3）GPS测量的精度标准第六章GPS测量技术设计四、GPS网设计的一般原则：1.应通过独立观测边构成闭合图形，以增加检核条件，提高网的可靠性。2.应尽量与原有地面控制网相重合，重合点一般不少于3个，且分布均匀。3.应考虑与水准点相重合，或在网中布设一定密度的水准联测点。4.点应设在视野开阔和容易到达的地方，联测方向。5.可在网点附近布设一通视良好的方位点，以建立联测方向。第六章GPS测量技术设计五、GPS控制网的图形设计根据GPS测量的不同用途，GPS网的独立观测边均应构成一定的几何图形，基本形式有：1.三角形网2.环形网3.星形网第六章GPS测量技术设计（1）、三角形网优点：图形几何结构强，具有良好的自检能力，经平差后网中相邻点间基线向量的精度均匀。缺点：观测工作量大。只有在网的精度和可靠性要求比较高时，才单独采用这种图形。第六章GPS测量技术设计（2）、星形网优点：观测中只需要两台GPS接收机，作业简单。缺点：几何图形简单，检验和发现粗差能力差。广泛用于工程测量、边界测量、地籍测量和碎部测量等。第六章GPS测量技术设计（3）、环形网优点：观测工作量较小，且具有较好的自检性和可靠性。缺点：非直接观测基线边（或间接边）精度较直接观测边低，相邻点间的基线精度分布不均匀。是大地测量和精密工程测量中普遍采用的图形。通常采用上述两种图形的混合图形。第六章GPS测量技术设计六、GPS控制网的联测设计1、联测的目的WGS84地心坐标系——国家或地方坐标系2、联测点的精度（要求较高）（1）测区内现有最高等级的常规地面控制点（2）地方坐标系中控制网定位、定向的起算点（3）国家和地方坐标系的连接点3、联测点的数量和分布（1）至少两个，最好3-5个或更多。（2）均匀分布。第六章GPS测量技术设计4、GPS网中水准点的选择和分布（1）大地高——正常高（2）重合或实测五分之一的GPS点（3）数值拟合法求出测区大地水准面（4）内插法求出其它GPS点的高程第六章GPS测量技术设计在15º截止高度角以上不存在障碍物周围没有反射面，不致引起多路径效应安全避开过往行人和车辆，尽可能将接收机设置在毋须人员照看的地方附近不应该有强辐射源（如无线电台、电视发射天线等）可靠的电源供应足够的内存容量正确的配置参数(观测类型、记录速率)检查天线高和偏差仪器的正确检测七、GPS测量前应该考虑的问题：第六章GPS测量技术设计八、GPS观测刚要设计1、测区踏勘资料收集2、器材准备及人员组织（1）、拟定观测技术的依据3、外业观测计划的拟定（2）、可视卫星预测（3）、最佳观测窗口与最佳观测时间的选择（4）、观测区域的计划与划分（5）、接收机调度计划拟定4、技术设计书的编写九、GPS测量前应该考虑的问题（续）时间和基线长度观测时间取决于:基线长度卫星数卫星几何图形(GDOP)电离层：电离层扰动随时间、日夜、月、年、地点而变化静态或快速静态最短观测时间不要少于15分钟。作为一个经验，基线观测时间应该是基线长度每公里5分钟加上最短15分钟。一旦正确解算出整周未知数，通常基线精度在5-10mm+2ppm左右。第六章GPS测量技术设计