GNSS控制网建网与数据处理

GNSS控制网建网与数据处理刘念印目录一、概述二、作业标准依据三、GNSS控制测量作业流程四、GNSS控制网的设计五、现场选点与埋石六、外业数据采集工作七、数据解算与平差（高阜口首级施工控制网案例分析）八、质量检查与技术总结十、基线处理技巧九、成果提交概述基本原理：通过接收机的同步观测，解算出两测站间的基线向量长度，再通过平差计算，得到测站坐标GNSS控制测量按照作业模式不同可分为1、GNSS静态控制测量2、GNSSRTK控制测量其中RTK控制测量是高等级控制网基础上更加灵活的加密方式。3概述GNSS控制测量工作可分为外业作业和内业两大部分。其中，外业工作主要包括，选点（即观测站址的选择）、建立测站标志、野外观测作业以及成果质量检核等工作；内业工作主要包括，GNSS网内业选点、观测计划制定、测后数据处理以及技术总结等。按照GNSS测量实施的工作程序，则大体可分为这样几个阶段：控制网的设计；选点与建立标志；外业数据采集；数据解算与平差。4作业标准依据1、国家标准：《全球定位系统（GPS）测量规范》（GB/T18314-2009）控制网等级分为A、B、C、D、E五级2、行业规范：《全球定位系统城市测量技术规程》（CJJ/T73-2010）控制网等级分为CORS、二、三、四等、一、二、三级及图根。3、其他国家标准、行业标准中控制测量部分如：《城市测量规范》（CJJ/T8-2011）、《城市测绘基本技术要求》（GB/T35637-2017）、《工程测量规范》（GB50026-2007）、《工程测绘基本技术要求》（GB/T35641-2017）其中第3条所列标准中所有要求为对《全球定位系统城市测量技术规程》标准的引用或要求进一步放宽。5GNSS控制测量作业流程控制网的设计选点与建标外业数据采集数据解算与平差6GNSS控制网的设计1、确定精度需求，确定控制网等级。2、了解测区情况、收集测区卫星图像进行内业选点，确定控制网控制范围。GPS网设计的出发点是在保证质量的前提下，尽可能地提高效率，努力降低成本7GNSS控制网设计的一般原则1.GPS网一般应采用独立观测边构成闭合图形2.相邻点间基线向量的精度，应分布均匀。（即边长均匀）3.GPS网点一般设在视野开阔和交通便利的地方。4.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。方位点与观测站的距离，一般应大于300m。8GNSS控制网基本图形根据GPS测量的不同用途，GPS网的独立观测边，应构成一定的几何图形。9三角形网(边连式）环形网（导线网式）点连式各网形优缺点三角形网主要优点：几何结构强，具有良好的自检能力，经平差后网中的相邻点间基线向量的精度分布均匀。主要缺点：观测工作量较大。环形网的优点是观测工作量较小，且具有较好的自检性和可靠性。其缺点主要是，精度分布不均匀。实际工作中通常根据情况往往采用上述两种图形的混合网形。采用三角形网进行数据采集，采用环形网平差计算。10几种典型工程控制网11线状工程控制网：沿线路中线两侧布设。片状工程控制网：首级控制布设在项目区外围GNSS静态控制网的精度指标对GPS网的精度要求，主要取决于网的用途。精度指标，通常均以网中相邻点间基线向量的弦长中误差来表示，其计算公式为其中，──基线向量的弦长中误差(mm)；a0──接收设备的固定误差(mm);b0──比例误差(1X10-6)；D──相邻点间的距离(km)。212020])([Dba12GNSS控制网的主要技术要求由弦长中误差公式可知，GNSS网等级精度指标是由相邻站点的平均距离和精度决定的，因此GNSS控制网的主要技术要求如下：等级相邻点平均距离(km)固定误差a0(mm)比例误差b0(10-6)最弱边相对中误差相邻点距离区间(km)二等9≤5≤21/1200004.5-18三等5≤5≤21/800002.5-10四等2≤10≤51/450001-4一级1≤10≤51/200000.25-4二级1≤10≤51/100000.25-4注：当边长小于200m时，边长中误差应小于±2cm。13现场选点与埋石选点，即观测站址的选择。虽然GPS测量观测站之间不要求相互通视，为便于用常规测量手段进行联测和扩展，需要时应考虑有二点以上的点相互通视。14标石标志应选用带用中心标志的不锈钢等耐腐蚀材料制作的构件。标石可采用混凝土预制或现场灌制；利用基岩、混凝土或沥青路面时可以凿孔现场灌注混凝土埋设标志；控制点位选择的基本原则1.控制点应选择在稳定、牢固、便于保存的地方。2.控制点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，与其距离，一般不得小于200m；3.观测站附近不应有大面积的水域，或对电磁波反射（或吸收）强烈的物体如玻璃幕墙、大面积树林等，以减弱多路径效应的影响；4.观测站应设在易于安置接收设备的地方，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15；5.点位选定后（包括方位点），均应按规定绘制点之记，其主要内容包括，点位及点位略图，点位的交通情况以及选点情况等。1516外业数据采集外业数据采集包括以下两个步骤：1、仪器的选择及仪器参数设置。（目前市面上主流GNSS接收机均已满足各等级控制测量对仪器的要求）2、观测工作的实施17GNSS接收机的选用等级项目二等三等四等一级二级接收机类型双频双频双频或单频双频或单频双频或单频标称精度≤（5mm＋2×10－6d）≤（5mm＋2×10－6d）≤（10mm＋2×10－6d）≤（10mm＋5×10－6d）≤（10mm＋5×10－6d）观测量载波相位载波相位载波相位载波相位载波相位同步观测接收机数≥4≥4≥3≥3≥318作业基本要求及GNSS接收机参数设置V90可以通过iHand20手簿对静态采集设置项目等级观测方法二等三等四等一级二级卫星高度角（º）静态≥15≥15≥15≥15≥15有效观测同类卫星数静态≥4≥4≥4≥4≥4平均重复设站数静态≥2≥2≥2≥1.6≥1.6时段长度（min）静态≥90≥60≥60≥45≥45数据采样间隔（s）静态10～6010～6010～6010～6010～601920利用iHand20手簿对静态采集参数进行设置1、摆站：对中、整平。（对中误差应小于3mm）2、量取仪器高。（测前测后应各量测一次，两次较差不应大于3mm，并取平均值作为最终成果)3、根据调度安排，开机。（正常锁星一分钟后开始记录，观测时应注意是否开始记录）4、手工记录测站信息（测站名、仪器编号、仪器高、开始及结束时间）5、根据调度安排，关机结束观测，重新开机或搬站。21观测工作的实施22GNSS外业观测手簿观测工作注意事项1、作业期间禁止在仪器附近使用手机和对讲机（20米以外使用）；雷雨天气时应关机停测，并卸下天线以防雷击。2、作业期间不允许下列操作：关机又重新启动、自测试、改变仪器高度值与测站名、改变GNSS天线位置、关闭文件或删除文件等。3、作业人员在作业期间不得擅自离开仪器，应防止仪器受到震动和被移动，防止人和其他物体靠近天线，遮挡卫星信号。4、观测结束后，应检查GNSS外业观测手簿的内容，并将点位保护好后，方可迁站。23数据解算与平差数据解算与平差流程以阜平县高阜口棚改项目首级施工控制网数据为例讲解24数据解算与平差新建工程项目选择“文件”菜单的“新建项目”进入任务设置窗口。在“项目名称”中输入项目名称，同时可以选择项目存放的文件夹，“项目文件”中显示的是现有项目文件的路径，按“确定”完成新项目的创建工作。25数据解算与平差新建工程项目新建工程后系统将弹出项目属性设置对话框，在这里可以设置项目的细节，主要是对“限差”项进行设置。测量规范一般选用《卫星定位城市测量规范》2010版26数据解算与平差新建工程项目在系统将弹出的“坐标系统”对话框对地方参考椭球和投影方法及参数进行设置，如图：在这里主要进行椭球和投影设置。我国现在启用的坐标系为2000国家大地坐标系。27数据解算与平差导入野外观测数据数据任务建完后，开始加载GPS数据观测文件。在项目管理区选择“导入”，在弹出的对话框中选择需要加载的数据类型，按“导入文件”或者导入目录，进入文件选择对话框，如图所示：28数据解算与平差导入野外观测数据数据导入数据后，软件自动形成基线，同步环，异步环，重复基线等信息。显示窗口如图29数据解算与平差导入野外观测数据数据当数据加载完成后，系统会显示所有的文件，点击中间的树形目录的“观测文件”，并将右边工作区选项卡切换为“文件”，即可查看详细的文件列表。双击某一行，即可弹出编辑界面，这里主要是为了确定天线高，接收机类型，天线类型。30数据解算与平差GNSS基线处理当数据加载完成后，系统会显示所有的GPS基线向量，“平面图”会显示整个GPS网的情况。下一步进行基线处理，单击管理区“处理基线”－“处理选项”对基线处理的系统默参数进行设置认的设置。如图所示：一般将高度截止角设为15°，采样间隔为15s，其他采用软件预设值。31数据解算与平差GNSS基线处理选择“处理基线”－“处理全部”，系统将采用默认的基线处理设置，处理所有的基线向量。处理过程中，显示整个基线处理过程的进度，如图所示。从“基线”列表中也可以看出每条基线的处理情况。32数据解算与平差GNSS基线处理基线解算的时间由基线的数目、基线观测时间的长短、基线处理设置的情况，以及计算机的速度决定。处理全部基线向量后，基线列表窗口中会列出所有基线解的情况，网图中原来未解算的基线也由原来的浅色改变为深绿色，如下图所示：33数据解算与平差GNSS基线处理处理之后基线大部分都会合格，如有不合格的再单独处理。基线处理合格以后，检查重复基线、同步环、异步环是否合格，若不合格，处理构成重复基线、同步环、异步环的基线，直到基本都合格或者在精度要求范围之内。34数据解算与平差GNSS基线处理不合格基线处理的方法：在基线列表中双击选中基线进行以下操作后重新结算该基线1.调整高度截止角；2.调整采样间隔；3.尝试BDS不参数解算、或GLONASS不参与解算，或单GPS解算。4.调整基线残差序列4.1.把偏离中线较大的卫星信号截取4.2.把波动较大的卫星去掉4.3.把质量差的卫星信号去掉35数据解算与平差GNSS基线处理调整解算参数后对基线再次解算，反复处理，直到重复基线、同步环、异步环全部合格为止。36数据解算与平差GNSS网平差基线解算合格后，还需要根据控制网形设计和基线的同步观测情况剔除部分基线。1、首先确定哪些站点是控制点。在树形视图区中切换到“点”，在右边工作区点击“站点”，对选中的站点右键菜单，选择“转为控制点”，这些点会自动添加到“控制点”列表中。如图所示：37数据解算与平差GNSS网平差2、切换到“控制点”列表，双击某站点进行编辑。输入控制点目标坐标。直至把所有的已知点坐标都输入完毕。如图所示：38数据解算与平差GNSS网平差3、选择管理区“网平差”－“平差设置”，进入“平差设置”窗口，如图所示。39数据解算与平差GNSS网平差4、进行网平差执行管理区“网平差”下的“平差”，软件会弹出平差工具，如图所示。点击“全自动平差”，软件将自动根据起算条件，完成自由网平差，WGS84的约束平差，以及当地三维约束平差和二维约束平差。并形成平差结果列表。可以选择要查看的结果，点击“生成报告”,即可查看报告。40数据解算与平差GNSS网平差5、在网平差，选中平差报告设置，可以对输出内容及格式进行指定和选择。41数据解算与平差GNSS网平差6、然后在平差工具中点击“生成报告”，即可导出相应的平差报告了。以生成HTML格式报告为例，平差结果中的全部内容输出成一个HTML报告形式.看报告。42数据解算与平差成果导出选择管理区“导出”－“导出”，进入“导出”窗口，如图所示。可选择导出的成果内容和格式。43检查的依据应包括任务或合同书、现行国家、行业和地方有关技术标准以及技术设计。质量检查与技术总结44质量检查应包括