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卫星定位与导航GPS控制网课程设计专业名称：班级：姓名：学号：实验成绩：测绘工程学院1GPS控制网课程设计一、测区概况与任务的提出1、任务来源为了维护土地的社会主义公有制，保护土地使用者的合法权益，加强土地管理，建立健全地籍管理制度，使土地管理向规范化、科学化迈进，满足飞速发展的社会主义市场经济的需要，受灌云县国土管理局委托，由淮海工学院空间信息科学系实测伊山镇城区和全县25个乡镇约1000平方公里、100个点的GPS基础控制网，以满足城区和全县各乡镇地籍调查工作的需要。2、测区概况灌云县地处苏北平原，属连云港市管辖，处于连云港市南部，灌南县北部。测区内有宁连高速公路、204国道贯通，交通十分便利，测区内地势平坦，大伊山最高海拔227米，东南部最低2.6米，平均海拔高程约3.7米。测区属季风特点的海洋性气候，四季分明，寒暑适宜，光照充足，雨量适中。气候温和湿润，常年平均气温14度左右，年平均降水量约910-980毫米之间，降雨期集中在7-9三个月。测区包括灌云县全乡镇政府所在地，测区为从西至东直线距离约60公里的带形区域。其地理坐标：东经119゜08′~119゜29′北纬34゜34′~34゜46′测区现有的平面控制网系国家测绘局于1954年完成国家一、二等三角网。坐标系统采用新54系坐标系。一、二等三角点多个，根据实际情况和本设计书的要求采用了三个一等三角点和一个二等点。测区现有高程控制网系统由国家测绘局完成的二、三等水准网（56黄海高程系和85基准面高程）。利用原三等水准点4个。该控制网工程实施计划从2004年6月开始收集资料、踏勘找点，2004年7月开始选定点位、埋设标石，进入全面施工，2004年8月开始外业观测。2004年3季度进行内业平差计算，整理资料，2004年12月底检查完毕提请验收。若利用常规测量技术进行这项工作，一方面是施工周期太长，少则3年，多则好几年；另一方面，平面控制点间要求通视，这就需要建造高标，无疑需要耗费大量的经费。水准观测虽然具有较高的精度，但野外观测劳动强度大，观测周期长，费用高。而卫星全球定位系统（GPS）具有定位精度高、全天候、高效率、经费省等优点，用于建立平面和高程控制网，是当代最先进的技术手段。采用双频和单频GPS接收机观测距离可以从数米--数百公里，精度可达5+1×10-6·D毫米，完全可以用于建立灌云县控制网。用常规测量技术花费时间较长，而用GPS定位技术在短时间内即可完成。经费则为常规测量的1/5。为此，需用GPS定位技术建立平面控制和高程控制的灌云县GPS基点。建立GPS基点及似大地水准面的目的就是为了用GPS直接测出全县内各平面点坐标，精度达到三、四等三角点的要求；直接测求出全县内各高程点的85系高程，精度达到四等水准的要求。试根据上述任务需求与《全球定位系统城市测量技术规程》(CJJ73-97)完成四等GPS控制网设计。二、已有大地成果资料2测区内有各等级的三角点和水准点。1、可利用的三角点2、水准成果：①、以上三角点均有高程②、以下水准点均有高程有点乡镇点名备注南岗Ⅱ沭灌11完好陡沟苏Ⅳ-65完好龙苴苏Ⅲ-46-6完好杨集Ⅰ临无43完好侍庄灌淮段第3号完好伊芦苏Ⅲ板圩3完好伊芦苏Ⅲ板圩4完好穆圩苏Ⅲ-46-3完好板浦Ⅰ临无33完好同兴苏Ⅲ-62-1（2）完好同兴苏Ⅲ-62-2完好四队苏Ⅲ-62-2（1）完好圩丰苏Ⅲ-62-5（1）完好以上成果均可根据布网需要进行选取。三、采用基准1、坐标系GPS测量采用WGS-84世界大地坐标系，最后成果转化为1954北京坐标系。2、高程基准采用1956年黄海高程基准。四、设计及作业技术依据1、GPS静态测量《全球定位系统（GPS）测量规范》（CH2001-92）《城市测量规范》（CJJ8-99）国家三，四等水准测量规范（GB12898-91）1997年版《全球定位系统城市测量技术规程》点名等级图幅号位置备注大伊山ⅡⅠ-50-71灌云县城完好广兴村ⅡⅠ-50-71界圩乡合兴村完好永丰（基东）ⅠⅠ-50-71东王集乡光春村完好基西ⅠⅠ-50-71王集乡前河完好大有晋六圩闸口ⅡⅠ-50-60燕尾港完好3等级相邻点平均距离(km)a（mm)b(ppm*D)空间位置精度因子PDOP最弱边相对中误差D级10---5≤10≤10-2081/20000各级GPS测量基本技术要求规定项目级别ABCDE卫星高度角（°）≥10≥15≥15≥15≥15有效观测卫星数≥4≥4≥4≥4≥4平均重复设站数≥6≥4≥2≥1.6≥1.6时段长度(静态)（min）≥540≥240≥60≥45≥40数据采样间隔（静态）（s）303010~3010~3010~30接收机选用的技术要求等级接收机标称精度观测量同步观测接收机D级双/单频≤10mm+3ppmD载波相位≥2闭合环或附合线路边数的规定级别ABCDE闭合环或附合线路边数≤5≤6≤6≤8≤104同步坐标分量及环线全长相对闭合差限差(1×ppm)等级二三四一级二级坐标分量相对闭合差2.03.06.09.09.0环线全长相对闭合差3.05.010.015.015.0五、布网原则及方案此次GPS静态测量共有6台接收机。GPS网型设计，应该遵循以下原则：（1）GPS应根据测区需要和交通进行设计。GPS网中点与点之间不要求通视，但考虑加密时的应用，每点应有一个以上的通视方向。（2）在布网设计中应考虑到原有测绘成果资料以及各种大比例尺地形图的沿用，宜采用原有坐标系统。对凡是符合GPS网布点要求的旧有控制点，应充分利用其标石。（3）GPS网应由一个或若干个独立观测环构成，也可采用符合线路形式构成。（4）为求得GPS点在地面坐标系的坐标，应在地面坐标系选定起算数据和联测原有地方控制点若干个。（5）为了求得GPS网点的正常高，应进行水准测量的高程联测。因此，这次控制网采用的是边联式的布网形式（控制网图见后边）。六、选点与埋石GPS控制网点位布设时，点位的点名取组名，点位编号按D01----D15。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5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。七、GPS观测纲要设计1、外业观测的方法D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。2、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，同时应进行当天的基线计算，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。八、高程联测高程控制网应布设成附合路线，环线或结点网高程控制网的等级要求满足国家四级水准测量精度高程控制网观测采用几何水准与电磁波三角高程相结合的方法九、数据处理6GPS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×δWy=2√n×δWz=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1954北京坐标系中，采用GPSADJ（Ver2.0）软件包或Solution(Ver2.1)软件包进行二维约束平差。十、成果验收GPS测量任务完成后，需上交的资料：1、测量任务书，技术设计书；2、点之记，环视图，测量标志委托保管书，选点资料和埋石资料；3、外业观测记录手簿和偏心观测记录；4、野外GPS观测数据原始记录磁盘文件；5、基线成果磁盘文件；76、测区控制网GPS测量观测方案略图；7、GPS网平差计算资料和磁盘文件；8、技术总结；9、成果验收报告。十一、经费预算经费预算统计表项目工天单价数量（人员数）单项预算总额（元）中心标石100101000仪器折旧30061800油漆10110其它2001200电算上机费22001400工程师620022400技术员815067200测工510031500总计14510