GPS测量与数据处理6_第九章_GPS测量的外业.

©2005-2011.武汉大学测绘学院空间定位与导航工程研究所1GPS测量与数据处理武汉大学测绘学院空间定位与导航工程研究所2联系信息朱智勤办公室：测绘学院4楼423室电话：[phone](office)13477057570Email：[e-mail][e-mail]3理论课时：36实验课时：课程性质：方向必修学分：2所用教材：李征航，黄劲松编著，《GPS测量与数据处理（第二版）》，武汉大学出版社，2010考核形式：考试(60%)+作业(20%)+课堂(20%)课程设置©2005-2011.武汉大学测绘学院空间定位与导航工程研究所4第九章GPS测量的外业5GPS测量的外业§9.1选点与埋石§9.2接收机的维护和保养§9.3接收机的检验§9.4观测方案设计§9.5作业调度§9.6外业观测§9.7成果验收和上交资料§9.8作业进度估算及项目成本预算©2005-2011.武汉大学测绘学院空间定位与导航工程研究所6第一节选点与埋石7选点准备①应收集的资料：–现有测量控制（平面控制点、水准点、GPS点）资料，包括：点之记、网图、成果表、现有相关成果的技术总结等–地形图、交通图–测区总体建设规划、近期发展规划–了解与测区内相关的情况，比如交通、通信、供电、气象及大地点等。8选点准备②图上设计–作用•确定点位的分布、数量•确定联测的高等级控制点–设计目标：•满足应用要求•易于保存•交通方便9选点①测站的基本要求–观测条件•对空通视条件好，15以上不宜有成片障碍物•15以上不宜有金属导体*•便于仪器安置及观测作业•远离可能的干扰源•远离易引起多路径的环境–位置及设施•地质条件良好、点位稳定、易于保存，尽可能顾及交通等条件•充分利用符合要求的现有观测设施•尽量选择测站小环境与周围大环境一致的地点–A级GPS点点位应符合CH/T2008的有关规定。10选点②辅助点和方位点–辅助点•作用：检验、恢复主点•要求：若A级和B级GPS点不位于基岩上时，应在附近埋设1~3个辅助点，并测定它们与GPS点之间的距离和高差，精度优于5mm–方位点•作用：高精度的后视方向•要求：可根据需要在GPS点附近设置方位点11选点③选点作业–实地探勘选点、标记–利用旧点时，应对其稳定性、可靠性和完好性进行检查–点名通常应取居民地名，C、D、E级点也可取山名、地名、单位名，少数民族地区的点名采用音译汉语名，可附原文–新旧点重合时，通常用原名，否则应注上原名。与水准点重合时，应注明水准点等级和编号–所有点应在现场绘制点之记；A级和B级点还应填写地质概要、构造背景及地形地质略图–点位周围存在高于10的障碍物时，应绘制点的环视图–选点工作完成后，应绘制GPS网选点图12选点④上交资料–点之记和环视图–GPS网选点图•绘于测区地形图上–选点工作总结13埋石①标石–各级GPS点均应埋设固定的标石或标志;A级GPS点标石与相关设施的技术要求按CH/T2008的有关规定执行–B级GPS点应埋设天线墩，C、D、E级GPS点在满足标石稳定、易于长期保存的前提下，可根据具体情况选用。14埋石②•标石类型15埋石③•中心标志–各种类型的标石均应设有中心标志–基岩和基本标石的中心标志采用铜或不锈钢制作–普通标石的中心标志可采用铁或坚硬的复合材料制作–中心用十字丝或直径小于0.5mm的中心点表示–用于区域似大地水准面精化的GPS点，其标志还应满足水准测量的要求•埋石作业•上交资料–填写了埋石情况的点之记–土地占用批准文件和测量标志委托保管书–标石建造拍摄的照片–埋石工作总结16埋石④•图2.3金属标志设计图图2.4不锈钢标志设计图17国内某单位所生产的金属标志和不锈钢标志金属标志埋石⑤不锈钢标志18•强制对中装置–在进行高等级控制测量（AA、A、B级控制网）或特种精密工程测量（比如大坝、水库、桥梁的控制变形监测）操作时，由于其精度要求特别高，大多建立附有强制对中装置的观测墩。常见的强制对中方法为在观测墩上埋设强制对中基座，并使用连接螺丝或连接杆直接连接仪器的相应部位，其对中误差一般可0.1mm。强制对中基座埋石⑥强制对中基座19•强制对中装置强制对中基座埋石⑦强制对中基座20埋石作业①在进行埋石作业时，按照GB18314，需要注意以下事项：①各级GPS点的标石一般应用混凝土灌制；在有条件的地区，也可用整块花岗石、青石等坚硬石料凿制，但其规格应不小于同类标石的相关规定。埋设天线墩、基岩标石、基本标石时，应现场浇灌混凝土；普通标石可预先制做，然后运往各点埋设②埋设标石，须使各层标志中心严格在同一铅垂线上，基偏差≤2mm；强制对中装置的对中精度≤1mm③当利用旧点时，应首先确认该点标石完好，并符合同级GPS点的埋石要求，且能长期保存④方位点上应埋设普通标石，并加注记21埋石作业②⑤GPS点埋石所占土地，应经土地使用者或管理部门同意，并办理相应手续；新埋标石时应办理《测量标志委托保管书》⑥B和C级点标石埋设后，至少需经过一个雨季，冻土地区至少需经过一个冻解期，基岩或岩层标石至少需经一个月后，方可用于观测⑦标石埋设完成后，进行必要的外部整饰，主要包括：各类GPS点混凝土标石灌制时，均应在基上压印GPS点的类级、埋设年代和“国家设施勿动”的字样；B级GPS点标石埋设后，需在周围砌筑混凝土方井或圆井护框，其内径根据情况而定，但至少不小于0.6m，高为0.2m；荒漠或平原不易寻找的GPS点还需在其近旁埋设指示碑，其规格参见GB1289822•C级GPS控制点C002的埋石作业过程挖掘标石坑埋石作业③23埋设普通标石埋石作业④24修建标石护井埋石作业⑤25标石外部整饰埋石作业⑥26标石坑照片埋石作业⑥27基座建造后照片埋石作业⑥28埋石作业⑦˗下标志位置照片29埋石作业⑧˗标石整饰后照片30埋石作业⑨˗标石埋设位置照片31埋石作业⑩©2005-2011.武汉大学测绘学院空间定位与导航工程研究所32第二节接收机的维护和保养33接收机的维护和保养①GPS接收机应指定专人保管。运输过程中，应采取防震措施，不得碰撞和重压；软盘驱动器在运输过程中应插入保护片或废磁盘作业时，必修严格遵守技术规定和操作要求；作业人员培训合格后方可上岗，未经允许，其他人员不得擅自操作仪器接收机应注意防震、防潮、防尘、防蚀、防辐射；电缆线不得扭折，不得在地面上拖拉，其接头和连接器保持清洁34接收机的维护和保养①观测完后，应及时擦净接收机上的水汽和尘埃，并存放在仪器箱内；仪器箱应放置在通风、干燥、阴凉处；箱内的干燥剂呈粉红色，应及时更换接收机交换时，应进行一般性检视，并填写交接记录外界电源时，应检查电压是否正常，电池正负极切忌接反35接收机的维护和保养②当将接收机天线置于楼顶、高标及其他设施的顶端进行观测作业时，应采取加固错误；雷雨天进行观测时，应安装避雷设施，否则应停止观测接收机在室内存放期间，室内应定期通风，每个1~2个月应通电检查一次；接收机内的电池要保持充满电的状态；外接电池则应按要求按时充电放电严谨私自拆卸接收机；发生故障时，应认真记录并报告有关部门，请专业人员进行维修©2005-2011.武汉大学测绘学院空间定位与导航工程研究所36第三节接收机的检验37检验内容•新购置GPS接收机的检验（首次使用前必须）–一般性检视–通电检验–附件检验–试测检验•旧GPS接收机的检验（定期检查）–一般性检视–通电检验–通电检验–内部噪声水平测试–频标稳定性检验–数据质量评价–附件检验38一般性检视•目的–外观是否良好–部件及附件是否齐全•项目–外观完好性检视–零部件、附件的齐备性、完好性检查及其与主机匹配性检查–需紧固部件的检验–设备文档及软件齐备性检查39通电检验•目的–能够正常启动并运行•项目–信号灯工作是否正常的检验–按键及显示系统的检验–仪器自检–信号跟踪锁定的检验40附件检验•目的–附件是否齐全、完好•项目–电池、电缆、电源是否完好–天线或基座上的圆水准器和光学对中器工作是否正常–天线高专用两尺是否完好，精度是否符合要求–数据传录设备及专用软件是否齐全，性能是否正常41试测检验①•目的–工作性能是否达到要求42试测检验②•准备工作–水准器检验–天线高专用尺检验–数据传录设备及软件检验–数据处理软件的测试评估43试测检验③•接收机内部噪声水平的测试–零基线•基本原理•优势特点功分器44试测检验④•接收机内部噪声水平的测试–零基线–超短基线•原理•特点45试测检验⑤•接收机天线相位中心偏差及稳定性检验–旋转天线法–相对定位法几何中心相位中心几何中心相位中心旋转后相位中心46试测检验⑥•野外实测–接收机野外作业性能及不同测程精度指标测试–在GPS接收机检定场或电磁波测距仪检定场进行。标准差，单位mm22610abd固定误差，单位mm比例误差，单位ppm相邻点间的距离，单位mm47333xyzWnWnWn异步环检验试测检验⑦•野外实测–接收机野外作业性能及不同测程精度指标测试–在GPS接收机检定场或电磁波测距仪检定场进行。重复遍检验32323222xyzs48其他检验•接收机频标稳定性检验和数据质量评价•接收机高低温性能测试•接收机综合性能评价49检定证书①50检定证书②51接收机野外检定场•定义–由具有各种长度的已知基线所构成的用于测试接收机性能质量的设施。•要求–应具有各种长度的基线（超短基线：5~10m；短基线：1~10km；中等基线：10~50km；长基线：50km）–地质条件良好，点位稳定，观测条件好，交通便利，有较好的通信和供电条件–测站采用具有强制对中装置的观测墩，并标注正北方向–中长基线组成网形，以便进行环闭合差检验。中长基线的精度应优于1×10-7©2005-2011.武汉大学测绘学院空间定位与导航工程研究所52第四节观测方案设计53观测方案设计•规范及技术设计有关规定和要求•参加作业的接收机数量•测区的交通状况•通信条件•天气状况•人员配置情况等54基本技术要求B、C、D和E级GPS网测量的基本技术要求（GB/T18314-2009）项目级别BCDE卫星截止高度角/（°）10151515同时观测有效卫星数≥4≥4≥4≥4有效观测卫星总数≥20≥6≥4≥4观测时段数≥3≥2≥1.6≥1.6时段长度≥23h≥4h≥60min≥40min采样间隔/s3010~3010~3010~3055观测方案内容①•接收机的配备级别ABCD、E单频/双频双频/全波长双频双频或单频双频或单频观测值种类L1、L2载波相位及双频码伪距L1、L2载波相位L1载波相位L1载波相位其他性能可外接频标，3个以上数据端口，可输出实时数据流（含原始观测数据、导航定位数据和差分修正数据）、可存储7天30s采样数据———同步观测接收机数—≥4≥3≥2不同等级GPS测量对接收机性能和数量的要求（GB/T18314-2009）56观测方案内容②•接收机参数设置–在外业观测期间，接收机必须设置统一的卫星截止高度角和采样间隔参数–可以根据实际情况适当减小截止高度角、采样间隔57观测方案内容③•设站及观测记录–对中、整平和量测仪器高58观测方案内容④•设站及观测记录–对中、整平和量测仪器高–定向•安置接收机的天线时，应将天线上的标志线指向正北，可采用罗盘仪来定向，估计磁偏角改正。GB/T18314-2009规定，B级GPS测量的天线定向误差不超过±5°。在GB/T18314-2009中，虽然未对其他级别GPS测量的天线定向误差加以规定，建议在进行测量时，仍采用±5°作为天线定向精度要求59观测方案内容⑤•设站及观测记录–对中、整平和量测仪器高–定向–观测记录•接收机开始记录手，观测员可用专用的功能键和菜单查看相关信息，如果发现数据有异常，应及时记录在手簿的备注栏内，并向上级报告;•每个时段始末各记录一次观测卫星号、天气状况、PDOP等信息;•气象观测;•每时段观测前后各量取天线高一次。两次高差不应大于3mm，并