GPS测量设计和实施.ppt

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1、第八章第八章 GPSGPS测量技术设计测量技术设计与外业观测与外业观测12第八章第八章 GPSGPS测量技术设计与外业观测测量技术设计与外业观测主要内容：主要内容：u8.1GPS测量的技术设计测量的技术设计u8.2GPS测量的外业准备及技术设计书编写测量的外业准备及技术设计书编写u8.3GPS测量的外业实施测量的外业实施u8.4GPS测量的作业模式测量的作业模式u8.5数据预处理及观测成果的质量检核数据预处理及观测成果的质量检核u8.6技术总结与上交资料技术总结与上交资料8.1 GPS测量的技术设计3GPS测量的技术设计是进行测量的技术设计是进行GPS定位的最基本工作，定位的最基本工作，要依据

2、国家有关规范或规程及要依据国家有关规范或规程及GPS网的用途、用户的网的用途、用户的要求等对测量工作的网形、精度及基准等的具体设计。要求等对测量工作的网形、精度及基准等的具体设计。8.1.1GPS网技术设计的依据网技术设计的依据n测量规范或规程测量规范或规程n测量任务书测量任务书4n测量规范或规程测量规范或规程u2001年国家质量监督局发布的测绘行业标准年国家质量监督局发布的测绘行业标准全球卫星定位系统（全球卫星定位系统（GPS）测量规范）测量规范u1998年建设部发布的行业标准年建设部发布的行业标准全球卫星定位全球卫星定位系统城市测量技术规程系统城市测量技术规程u各个部委根据本部门各个部委根

3、据本部门GPS工作的实际情况制定工作的实际情况制定的其他的其他GPS测量规程或细则测量规程或细则6u测量任务书或测量合同是测量施工单位上级主管部门或合测量任务书或测量合同是测量施工单位上级主管部门或合同甲方下达的技术要求文件。这种技术文件是指令性的，它同甲方下达的技术要求文件。这种技术文件是指令性的，它规定了测量任务范围、目的、精度和密度要求，提交成果资规定了测量任务范围、目的、精度和密度要求，提交成果资料的项目和时间，完成任务的经济指标等。料的项目和时间，完成任务的经济指标等。u在在GPS方案设计时，一般首先依据测量任务书提出的方案设计时，一般首先依据测量任务书提出的GPS网的精度、密度和经

4、济指标，再结合规范（规程）规定并现网的精度、密度和经济指标，再结合规范（规程）规定并现场踏勘具体确定各点间的连接方法，各点设站观测的次数、场踏勘具体确定各点间的连接方法，各点设站观测的次数、时段长短等布网观测方案。时段长短等布网观测方案。n测量任务书测量任务书78.1.2GPS网的精度、密度设计网的精度、密度设计1GPS测量精度标准及分类测量精度标准及分类对于各类对于各类GPS网的精度设计主要取决于网的用途。网的精度设计主要取决于网的用途。GPS网等网等级级测量分类测量分类固定误差固定误差a（mm）比例误差比例误差b（ppm）相邻点距离相邻点距离D（km）AA 3 0.011000A 5 0.

5、1300B 8 170C 10 51015D 10 10510E 10 200.25各等级GPS相邻点间弦长精度：网中相邻点间的弦长中误差：网中相邻点间的弦长中误差(mm)；a：GPS接收机标称精度中的固定误差接收机标称精度中的固定误差(mm)；b：GPS接收机标称精度中的比例误差接收机标称精度中的比例误差(ppm)；D：GPS网相邻点间的距离网相邻点间的距离(km)。9在实际工作中，精度标准的确定要根据用户的实际需要及人在实际工作中，精度标准的确定要根据用户的实际需要及人力、物力、财力情况合理设计，也可参照本部门已有的生产力、物力、财力情况合理设计，也可参照本部门已有的生产规程和作业经验适当

6、掌握。在具体布设中，可以分级布设，规程和作业经验适当掌握。在具体布设中，可以分级布设，也可以越级布设，或布设同级全面网。也可以越级布设，或布设同级全面网。2.GPS点的密度标准点的密度标准各种不同的任务要求和服务对象，对各种不同的任务要求和服务对象，对GPS点的分布要求也不同。点的分布要求也不同。u对对于于国国家家特特级级（A级级）基基准准点点及及大大陆陆地地球球动动力力学学研研究究监监测测所所布布设设的的GPS点点，主主要要用用于于提提供供国国家家级级基基准准、精精密密定定轨轨、星星历历计计划划及及高高精度形变信息，所以布设时平均距离可达数百公里。精度形变信息，所以布设时平均距离可达数百公里

7、。u一一般般城城市市和和工工程程测测量量布布设设点点的的密密度度主主要要满满足足测测图图加加密密和和工工程程测测量的需要，平均边长往往在几公里以内。量的需要，平均边长往往在几公里以内。现行现行规程规程对各等级对各等级GPS网相邻点的平均距离也作了规定。网相邻点的平均距离也作了规定。108.1.3GPS网的基准设计网的基准设计uGPS测量获得的是测量获得的是GPS基线向量，它属基线向量，它属于于WGS-84坐标系的三维坐标差，而实际坐标系的三维坐标差，而实际我们需要的是国家坐标系或地方独立坐我们需要的是国家坐标系或地方独立坐标系的坐标。标系的坐标。u在在GPS网的技术设计时，必须明确网的技术设计

8、时，必须明确GPS成果所采用的坐标系统和起算数据，即成果所采用的坐标系统和起算数据，即明确明确GPS网所采用的基准。我们将这项网所采用的基准。我们将这项工作称之为工作称之为GPS网的基准设计。网的基准设计。11n方位基准一般以给定的起算方位角值确定，也可以方位基准一般以给定的起算方位角值确定，也可以由由GPS基线向量的方位作为方位基准。基线向量的方位作为方位基准。n尺度基准一般由地面的电磁波测距边确定，同时也尺度基准一般由地面的电磁波测距边确定，同时也可由可由GPS基线向量的距离确定。基线向量的距离确定。nGPS网的位置基准，一般都是由给定的起算点坐标网的位置基准，一般都是由给定的起算点坐标确

9、定。确定。GPS网的基准设计，实质上主要是指确定网的位置基网的基准设计，实质上主要是指确定网的位置基准问题。准问题。GPS网的基准包括位置基准、方位基准和尺度基准。网的基准包括位置基准、方位基准和尺度基准。12在基准设计时，应充分考虑以下几个问题：在基准设计时，应充分考虑以下几个问题：1为求定为求定GPS点在地面坐标系的坐标，应在地面点在地面坐标系的坐标，应在地面坐标系中选定起算数据和联测原有地方控制点若坐标系中选定起算数据和联测原有地方控制点若干个，用以坐标转换。干个，用以坐标转换。u在选择联测点时既要考虑充分利用旧资料，又要在选择联测点时既要考虑充分利用旧资料，又要使新建的高精度使新建的高

10、精度GPS网不受旧资料精度较低的影响。网不受旧资料精度较低的影响。u大中城市大中城市GPS控制网应与附近的国家控制点联测控制网应与附近的国家控制点联测3个以上，小城市或工程控制可以联测个以上，小城市或工程控制可以联测23个点。个点。132为保证为保证GPS网进行约束平差后坐标精度的均匀性以及减少网进行约束平差后坐标精度的均匀性以及减少尺度比误差影响，对尺度比误差影响，对GPS网内重合的高等级国家点或原城市等网内重合的高等级国家点或原城市等级控制网点，除未知点连结图形观测外，对它们也要适当地构级控制网点，除未知点连结图形观测外，对它们也要适当地构成长边图形。成长边图形。3GPS网经平差计算后，可

11、以得到网经平差计算后，可以得到GPS点在地面参照坐标系点在地面参照坐标系中的大地高，为求得中的大地高，为求得GPS点的正常高，可据具体情况联测高程点的正常高，可据具体情况联测高程点，联测的高程点需均匀分布于网中，对丘陵或山区联测高程点，联测的高程点需均匀分布于网中，对丘陵或山区联测高程点应按高程拟合曲面的要求进行布设。具体联测宜采用不低于点应按高程拟合曲面的要求进行布设。具体联测宜采用不低于四等水准或与其精度相等的方法进行。四等水准或与其精度相等的方法进行。GPS点高程在经过精度点高程在经过精度分析后可供测图或其它方面使用。分析后可供测图或其它方面使用。4新建新建GPS网坐标系应尽量与测区过去

12、采用的坐标系统一致，网坐标系应尽量与测区过去采用的坐标系统一致，如果采用的是地方独立或工程坐标系，一般还应该了解以下参如果采用的是地方独立或工程坐标系，一般还应该了解以下参数：数：14所采用的参考椭球；所采用的参考椭球；坐标系的中央子午线经度；坐标系的中央子午线经度；纵横坐标加常数；纵横坐标加常数；坐标系的投影面高程及测区平均高程异常值；坐标系的投影面高程及测区平均高程异常值；起算点的坐标值。起算点的坐标值。8.1.4GPS网构成的几个基本概念及网特征条件网构成的几个基本概念及网特征条件在进行在进行GPS网图形设计前，必须明确有关网图形设计前，必须明确有关GPS网构成的几个网构成的几个概念，掌

13、握网的特征计算方法。概念，掌握网的特征计算方法。1GPS网图形构成的几个基本概念网图形构成的几个基本概念观测时段：测站上开始接收卫星信号到观测停止，连续观测时段：测站上开始接收卫星信号到观测停止，连续工作的时间段，简称时段。工作的时间段，简称时段。同步观测：两台或两台以上接收机同时对同一组卫星进同步观测：两台或两台以上接收机同时对同一组卫星进行的观测。行的观测。15同步观测环：三台或三台以上接收机同步观测同步观测环：三台或三台以上接收机同步观测获得的基线向量所构成的闭合环，简称同步环。获得的基线向量所构成的闭合环，简称同步环。独立观测环：由独立观测获得的基线向量构成独立观测环：由独立观测获得的

14、基线向量构成的闭合环，简称独立环。的闭合环，简称独立环。异步观测环：在构成多边形环路的所有基线向异步观测环：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，则该多边量中，只要有非同步观测基线向量，则该多边形环路叫异步观测环，简称异步环。形环路叫异步观测环，简称异步环。独立基线：对于独立基线：对于N台台GPS接收机构成的同步观测接收机构成的同步观测环，有环，有N条同步观测基线，其中独立基线数为条同步观测基线，其中独立基线数为N-1。非独立基线：除独立基线外的其它基线叫非独非独立基线：除独立基线外的其它基线叫非独立基线，总基线数与独立基线数之差即为非独立基线，总基线数与独立基线数之差即

15、为非独立基线数。立基线数。162GPS网特征条件的计算网特征条件的计算按按R.Asany提出的观测时段数计算公式：提出的观测时段数计算公式：C=n*m/N式中：式中：C为观测时段数；为观测时段数；n为网点数；为网点数；m为每点设站次数；为每点设站次数；N为接收机数。为接收机数。17总基线数：总基线数：J总总=CN（N1）/2必要基线数：必要基线数：J必必=n1独立基线数：独立基线数：J独独=C（N1）多余基线数：多余基线数：J多多=C（N1）（）（n1）在在GPS网中：网中：3GPS网同步图形构成及独立边的选择网同步图形构成及独立边的选择根据总基线数公式，对于由根据总基线数公式，对于由N台台G

16、PS接收机构成的同步图形中接收机构成的同步图形中一个时段包含的一个时段包含的GPS基线（或简称基线（或简称GSP边）数为：边）数为：J=N（N1）/2其中仅有其中仅有N-1条是独立的条是独立的GPS边，其余为非独立边，其余为非独立GPS边。边。18接收机数接收机数N=25时所构成的同步图形时所构成的同步图形对应于上图的独立对应于上图的独立GPS边可以有不同的选择边可以有不同的选择19当同步观测的当同步观测的GPS接收机数接收机数N3时，同步闭合环的最少个数时，同步闭合环的最少个数应为应为T=J-(N-1)=N（N-1）/2-(N-1)=(N-2)(N-1)/2接收机数接收机数N与与GPS边数边

17、数J和同步闭合环数和同步闭合环数T（最少个数）的对应（最少个数）的对应关系如下表所示。关系如下表所示。20u理论上，同步闭合环中各理论上，同步闭合环中各GPS边的坐标差之和（即闭合差）边的坐标差之和（即闭合差）应为应为0，但由于有时各台，但由于有时各台GPS接收机并不是严格同步，同步闭接收机并不是严格同步，同步闭合环的闭合差并不等于零。合环的闭合差并不等于零。u有的有的GPS规范规定了同步闭合差的限差。对于同步较好的规范规定了同步闭合差的限差。对于同步较好的情况，应遵守此限差的要求；但当由于某种原因，同步是不情况，应遵守此限差的要求；但当由于某种原因，同步是不很好的，应适当放宽此项限差。很好的

18、，应适当放宽此项限差。当同步闭合差较小时，通常只能说明当同步闭合差较小时，通常只能说明GPS基线向量的计算基线向量的计算合格，并不能说明合格，并不能说明GPS边的观测精度高，也不能发现接收边的观测精度高，也不能发现接收的信号受到干扰而产生的某些粗差。的信号受到干扰而产生的某些粗差。注意注意21l为了确保为了确保GPS观测效果的可靠性，有效地发现观测成果的观测效果的可靠性，有效地发现观测成果的粗差，必须使粗差，必须使GPS网中的独立边构成一定的几何图形。这网中的独立边构成一定的几何图形。这种几何图形，可以是由数条种几何图形，可以是由数条GPS独立边构成的非同步多边独立边构成的非同步多边形（亦称非

19、同步闭合环），如三边形、四边形、五边形形（亦称非同步闭合环），如三边形、四边形、五边形。l当当GPS网中有若干个起算点时，也可以是由两个起算点之网中有若干个起算点时，也可以是由两个起算点之间的数条间的数条GPS独立边构成的附合路线。独立边构成的附合路线。lGPS网的图形设计，就是根据对所布设的网的图形设计，就是根据对所布设的GPS网的精度要网的精度要求和其它方面的要求，设计出由独立求和其它方面的要求，设计出由独立GPS边构成的多边形边构成的多边形网（或称为环形网）。网（或称为环形网）。l对于异步环的构成，一般应按所设计的网图选定，必要时对于异步环的构成，一般应按所设计的网图选定，必要时在经技术

20、负责人审定后，也可根据具体情况适当调整。当在经技术负责人审定后，也可根据具体情况适当调整。当接收机多于接收机多于3台时，也可按软件功能自动挑选独立基线构成台时，也可按软件功能自动挑选独立基线构成环路。环路。228.1.5GPS网的图形设计网的图形设计l常规测量中对控制网的图形设计是一项非常重要的工作。常规测量中对控制网的图形设计是一项非常重要的工作。而在而在GPS图形设计时，因图形设计时，因GPS同步观测不要求通视，所以其同步观测不要求通视，所以其图形设计具有较大的灵活性。图形设计具有较大的灵活性。lGPS网的图形设计主要取决于用户的要求、经费、时间、网的图形设计主要取决于用户的要求、经费、时

21、间、人力以及所投入接收机的类型、数量和后勤保障条件等。人力以及所投入接收机的类型、数量和后勤保障条件等。l根据不同的用途，根据不同的用途，GPS网的图形布设通常有点连式、边连网的图形布设通常有点连式、边连式、网连式及边点混合连接四种基本方式。也有布设成星式、网连式及边点混合连接四种基本方式。也有布设成星形连接、附合导线连接、三角锁形连接等。形连接、附合导线连接、三角锁形连接等。l选择什么样的组网，取决于工程所要求的精度、野外条选择什么样的组网，取决于工程所要求的精度、野外条件及件及GPS接收机台数等因素。接收机台数等因素。v点连式点连式形式：相邻的同步图形间只通过一个公共点相连。优点：作业效率

22、高，图形扩展迅速。缺点：图形强度低，如果连接点发生问题，将影响到后面的同步图形。24下图中有下图中有13个定位点，没有多余观测（无异步检核条件），个定位点，没有多余观测（无异步检核条件），最少观测时段最少观测时段6个（同步环），最少必要观测基线为个（同步环），最少必要观测基线为n（点（点数）数）-1=12条，条，6个同步图形中总共有个同步图形中总共有12条独立基线。显然条独立基线。显然这种点连式网的几何强度很差，需要提高网的可靠性指标。这种点连式网的几何强度很差，需要提高网的可靠性指标。观测时段：观测时段：6最少观测基线：最少观测基线：13-1=12独立基线：独立基线：12v边连式边连式形式：

23、相邻的同步图形间有一条边（即两个公共形式：相邻的同步图形间有一条边（即两个公共点）相连。点）相连。优点：作业效率较高，图形强度较强。优点：作业效率较高，图形强度较强。26这种布网方案，网的几何强度较高有较多的复测边和非同步图这种布网方案，网的几何强度较高有较多的复测边和非同步图形闭合条件。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大大增加。式大大增加。左图中有左图中有13个定位点，个定位点，12个观测时段，个观测时段，9条重条重复边，复边，3个异步环。比个异步环。比较点连式图与左图，显较点连式图与左图，显然边连式布网有较多的然边连式布网有

24、较多的非同步图形闭合条件，非同步图形闭合条件，几何强度和可靠性均优几何强度和可靠性均优于点连式。于点连式。123456789101112v网连式网连式形形式式：相相邻邻的的同同步步图图形形间间有有3个个（含含3个个）以以上上的的公公共共点点相相连连，需需要要4台台以以上上的的接接收收机机，一一般般仅仅适适于于较较高高精精度的控制测量。度的控制测量。优点：图形强度最强。优点：图形强度最强。缺点：作业效率低。缺点：作业效率低。v混连式混连式形式：把点连式与边连式有机地结合起来，组成形式：把点连式与边连式有机地结合起来，组成GPS网，是一种较为理想的布网方法。网，是一种较为理想的布网方法。优点：既能

25、保证网的几何强度，提高网的可靠指标，优点：既能保证网的几何强度，提高网的可靠指标，又能减少外业工作量，降低成本又能减少外业工作量，降低成本。缺点：作业效率较低。缺点：作业效率较低。29上图所示三台接收机的观测方案共有上图所示三台接收机的观测方案共有10个同步三角形，个同步三角形，2个异步个异步环，环，6条复测基线边，总基线数为条复测基线边，总基线数为30条，独立基线数条，独立基线数20条，多余条，多余基线数为基线数为8条，必要基线数条，必要基线数12条。显然该图形呈封闭状，可靠性条。显然该图形呈封闭状，可靠性指标大为提高，外业工作量也比边连式有一定的减少。指标大为提高，外业工作量也比边连式有一

26、定的减少。左图是在点接式图基左图是在点接式图基础上加测四个时段，础上加测四个时段，把边连式与点连式结把边连式与点连式结合起来，就可得到几合起来，就可得到几何强度改善的布网设何强度改善的布网设计方案。计方案。30v三角锁（或多边形）边接三角锁（或多边形）边接形式：用点连式或边连式组成连续发展的三角锁同步图形，形式：用点连式或边连式组成连续发展的三角锁同步图形，此连接形式适用于狭长地区的此连接形式适用于狭长地区的GPS布网，如铁路、公路及管布网，如铁路、公路及管线工程勘测。线工程勘测。31v导线网图形连接（环形图）导线网图形连接（环形图）形式：将同步图形布设为直伸状，形如导线结构式的形式：将同步图

27、形布设为直伸状，形如导线结构式的GPS网，各独立边应组成封闭状，形成非同步图形，用以检核网，各独立边应组成封闭状，形成非同步图形，用以检核GPS点的可靠性。适用于精度较低的点的可靠性。适用于精度较低的GPS布网，该布网方法布网，该布网方法也可与点连式结合来布设。也可与点连式结合来布设。32v星形布设星形布设l星星形形图图的的几几何何图图形形简简单单，其其直直接接观观测测边边间间不不构构成成任任何何闭闭合合图图形形，所所以以其其检检查查与与发发展展粗粗差差的的能能力力比比点点连连式式更更差差，但但这这种种布布网网只只需需两两台台仪仪器器就就可可以以作作业业。若若有有三三台台仪仪器器，一一个个可可

28、作为中心站，其它两台可流动作业，不受同步条件限制。作为中心站，其它两台可流动作业，不受同步条件限制。l测测定定的的点点位位坐坐标标为为WGS-84坐坐标标系系，每每点点坐坐标标还还需需使使用用坐坐标转换参数。标转换参数。l由由于于方方法法简简便便，作作业业速速度度快快，星星形形布布网网广广泛泛地地应应用用于于精精度度较较低低的的工工程程测测量量、地地质质、地地球球物物理理测测量量、地地籍籍测测量量和和碎碎部部测量等。测量等。33在实际布网设计时还要注意以下几个原则：在实际布网设计时还要注意以下几个原则：GPS网网的的点点与与点点间间尽尽管管不不要要求求通通视视，但但考考虑虑到到利利用用常常规测

29、量加密时的需要，每点应有一个以上通视方向。规测量加密时的需要，每点应有一个以上通视方向。为为了了顾顾及及原原有有城城市市测测绘绘成成果果资资料料以以及及各各种种大大比比例例尺尺地地形形图图的的沿沿用用，应应采采用用原原有有城城市市坐坐标标系系统统。对对凡凡符符合合GPS网点要求的旧点，应充分利用其标石。网点要求的旧点，应充分利用其标石。GPS网网必必须须由由非非同同步步独独立立观观测测边边构构成成若若干干个个闭闭合合环环或或附合路线。附合路线。348.2GPS测量的外业准备及技术设计书编写测量的外业准备及技术设计书编写在进行在进行GPS外业工作之前，必须做好实施前的测区踏勘、资料外业工作之前，

30、必须做好实施前的测区踏勘、资料收集、器材筹备、观测计划拟定、收集、器材筹备、观测计划拟定、GPS仪器检校及设计书编写仪器检校及设计书编写等工作。等工作。7.2.1测区踏勘测区踏勘接受下达任务或签定接受下达任务或签定GPS测量合同后，就可依据施工设计图测量合同后，就可依据施工设计图踏勘、调查工区。主要调查了解下列情况，为编写技术设计，踏勘、调查工区。主要调查了解下列情况，为编写技术设计，施工设计，成本预算提供依据。施工设计，成本预算提供依据。1交通情况交通情况公路、铁路、乡村便道的分布及通行情况。公路、铁路、乡村便道的分布及通行情况。352水系分布情况水系分布情况江河、湖泊、池塘、水渠的分布、桥

31、梁、码头及水路交通情况。江河、湖泊、池塘、水渠的分布、桥梁、码头及水路交通情况。3植被情况植被情况森林、草原、农作物的分布及面积。森林、草原、农作物的分布及面积。4控制点分布情况控制点分布情况三角点、水准点、三角点、水准点、GPS点、多普勒点、导线点的等级、坐标、点、多普勒点、导线点的等级、坐标、高程系统，点位的数量及分布，点位标志的保存状况等。高程系统，点位的数量及分布，点位标志的保存状况等。5居民点分布情况居民点分布情况测区内城镇、乡村居民点的分布，食宿及社会治安情况。测区内城镇、乡村居民点的分布，食宿及社会治安情况。36资料收集资料收集根据踏勘测区掌握的情况，收集下列资料：根据踏勘测区掌

32、握的情况，收集下列资料：2各各类类控控制制点点成成果果：三三角角点点、水水准准点点、GPS点点、导导线线点及各控制点坐标系统技术总结等有关资料。点及各控制点坐标系统技术总结等有关资料。3测区有关的地质、气象、交通、通讯等方面的资料。测区有关的地质、气象、交通、通讯等方面的资料。4城市及乡、村行政区划表。城市及乡、村行政区划表。1各类图件：各类图件：1：1万万1：10万比例尺地形图，大地水万比例尺地形图，大地水准面起伏图，交通图；准面起伏图，交通图；378.2.3设备、器材筹备及人员组织设备、器材筹备及人员组织设备、器材筹备及人员组织包括以下内容：设备、器材筹备及人员组织包括以下内容：1筹备仪器

33、、计算机及配套设备；筹备仪器、计算机及配套设备；2筹备机动设备及通讯设备；筹备机动设备及通讯设备；3筹备施工器材，计划油料，材料的消耗；筹备施工器材，计划油料，材料的消耗；4组建施工队伍，拟定施工人员名单岗位；组建施工队伍，拟定施工人员名单岗位；5进行详细的投资预算。进行详细的投资预算。38拟定外业观测计划拟定外业观测计划观观测测工工作作是是GPS测测量量的的主主要要外外业业工工作作。观观测测开开始始之之前前，外外业业观观测测计计划划的的拟拟定定对对于于顺顺利利完完成成数数据据采采集集任任务务，保保证证测测量量精精度度，提高工作效益都是极为重要的。提高工作效益都是极为重要的。拟定观测计划的主要

34、依据是：拟定观测计划的主要依据是：1GPS网的规模大小；网的规模大小；2点位精度要求；点位精度要求；3GPS卫星星座几何图形强度；卫星星座几何图形强度；4参加作业的接收机数量；参加作业的接收机数量；5交通、通讯及后勤保障（住宿、供电等）。交通、通讯及后勤保障（住宿、供电等）。39观测计划的主要内容应包括：观测计划的主要内容应包括：编制高度角大于编制高度角大于15的的GPS卫星可见性预报图；卫星可见性预报图；选择卫星的几何图形强度：选择卫星的几何图形强度：PDOP6；选择最佳的观测时段：卫星选择最佳的观测时段：卫星4颗且分布均匀，颗且分布均匀，PDOP6;编排作业调度表。编排作业调度表。为为了了

35、评评价价定定位位结结果果，在在导导航航学学中中，一一般般采采用用有有关关精精度度因因子子（精精度度衰衰减减因因子子、精精度度系系数数、精精度度弥弥散散）DOP(Dilution Of Precision)的的概概念念。在在实实践践中中，根根据据不不同同要要求求，可可选选用用不不同同的的精精度度评评价价模模型型和和相相应应的精度因子，通常有：的精度因子，通常有：定位精度的评价定位精度的评价平面位置精度因子平面位置精度因子HDOP(horizontal DOP)HDOP(horizontal DOP)高程精度因子高程精度因子VDOP(Vertical DOP)VDOP(Vertical DOP)空

36、间位置精度因子空间位置精度因子PDOP(Position DOP)PDOP(Position DOP)接收机钟差精度因子接收机钟差精度因子TDOP(Time DOP)TDOP(Time DOP)几何精度因子几何精度因子GDOP(Geometric DOP)GDOP(Geometric DOP)，描述空间描述空间位置误差和时间误差综合影响的精度因子位置误差和时间误差综合影响的精度因子41428.2.5GPS接收机选型及检验接收机选型及检验GPS接收机的选型要根据接收机性能、型号、精度、数量等指接收机的选型要根据接收机性能、型号、精度、数量等指标来进行。标来进行。GPS接接收收机机在在使使用用之之

37、前前必必须须对对它它性性能能和和可可靠靠性性进进行行检检查查，合合格后方可参加作业。格后方可参加作业。GPS接接收收机机全全面面检检查查内内容容包包括括：一一般般性性检检视视、通通电电检检验验和和实实测测检验。检验。u一般检视一般检视对对GPS接接收收机机、接接收收天天线线及及电电子子手手簿簿的的外外观观进进行行检检查查,电电池池、电电缆缆等等各各种种部部件件及及其其附附件件是是否否齐齐全全,需需固固紧紧的的部部件件是是否否有有松松动和脱落动和脱落,各种设备的使用手册及所附内、外软件是否齐全。各种设备的使用手册及所附内、外软件是否齐全。43电电池池、电电缆缆、充充电电器器、天天线线高高量量尺尺

38、及及天天线线底底座座的的圆圆水水准准器器和和光光学学对对点点器器,也也需需要要进进行行检检验验和和校校正正,外外业业中中所所用用到到的的测测量量作作业业仪仪表表,如如通通风风干干湿湿表表、空空盒盒气气压压表表、温温度度计计,也也应应定定期期送送有有关部门检验关部门检验,以保证正常工作。以保证正常工作。u通电检验通电检验对对每每台台套套的的GPS接接收收机机使使联联接接电电缆缆正正确确接接合合,然然后后通通电电,检检查查各各种种指指示示灯灯、按按健健、显显示示系系统统是是否否正正常常工工作作,以以及及自自测测试试系系统统的的工工作作状状况况,当当自自测测正正常常后后,按按操操作作步步骤骤进进行行

39、电电子子手手簿簿是是否否能能够够进进行行正正常常的的菜菜单单项项操操作作和和各各种种功功能能的的操操作作、卫卫星星的的捕捕获获与与跟跟踪踪及卫星星历及测距数据的采集等各项检验。及卫星星历及测距数据的采集等各项检验。44u实测检验实测检验测试检验是测试检验是GPS接收机检验的主要内容。测量型接收机检验的主要内容。测量型GPS接接收机的检定目的、检定项目和检定方法应按国家测绘局发收机的检定目的、检定项目和检定方法应按国家测绘局发布的中华人民共和国测绘行业标准布的中华人民共和国测绘行业标准,全球定位系统全球定位系统(GPS)测量型接收机检定规程测量型接收机检定规程(1995-07-01)进行进行,具

40、体实测检验具体实测检验项目有项目有:天线相位中心稳定性测试天线相位中心稳定性测试;用零基线检验接收机内部噪声水平用零基线检验接收机内部噪声水平;野外作业性能及不同测程精度指标的测试野外作业性能及不同测程精度指标的测试;仪器高低温实验仪器高低温实验;对于双频对于双频GPS接收机应通过野外测试，检查在美国接收机应通过野外测试，检查在美国执行执行SA政策时的定位精度；政策时的定位精度；对于天线基座的光学对中器的检查。对于天线基座的光学对中器的检查。45l该项检验可在标准基线或该项检验可在标准基线或GPS检测场上进行。检测场上进行。l检检测测时时可可以以将将GPS接接收收机机带带天天线线两两两两配配对

41、对，置置于于基基线线的的两两个个端端点点。天天线线要要精精确确对对中中，定定向向指指标标线线指指向向正正北北，观观测测一一个个时段。然后交换接收机与天线再观测一个时段。时段。然后交换接收机与天线再观测一个时段。l按按上上述述方方法法在在与与该该基基线线垂垂直直的的基基线线上上（不不具具备备此此条条件件，可可将将一一个个接接收收机机天天线线固固定定指指北北，其其他他接接收收机机天天线线绕绕轴轴顺顺时时针针转转到到90度，度，180度，度，270度）进行同样观测。度）进行同样观测。l观观测测结结束束，用用随随机机软软件件解解算算各各个个时时段段三三维维坐坐标标。计计算算各各个个时时段段坐坐标标差差

42、和和基基线线长长。其其误误差差不不应应超超过过仪仪器器标标称称精精度度的的2倍倍固定误差，否则应送长返修或降低级别使用。固定误差，否则应送长返修或降低级别使用。天线相位中心稳定性测试天线相位中心稳定性测试46u用用零零基基线线检检验验采采用用“GPS功功率率分分配配器器”，将将同同一一天天线线输输出出信信号号分分成成功功率率、相相位位相相同同的的两两路路或或多多路路信信号号送送到到接接收收机机，然然后后观观测测数数据据进进行行双双差差处处理理求求得得坐坐标标增增量量，以以检检查查固固有有误误差差。由由于于这这种种方方法法所所得得的的坐坐标标增增量量可可消消除除卫卫星星几几何何图图形形的的影影响

43、响、天天线线相相位位中中心心偏偏移移、大大气气传传播时间误差、信号多路径效应误差及仪器对中误差等。播时间误差、信号多路径效应误差及仪器对中误差等。u零零基基线线检检验验是是检检验验接接收收机机钟钟差差、信信号号通通道道延延迟迟、延延迟迟锁锁相相环环误误差差及及机机内内噪噪声声等等电电性性能能所所引引起起的的定定位位误误差差的一种有效方法。的一种有效方法。用零基线检验接收机内部噪声水平用零基线检验接收机内部噪声水平;47零基线测试方法如下：零基线测试方法如下：n选选择择周周围围高高度度角角10度度以以上上无无障障碍碍物物的的地地方方安安放放天天线，连接天线、功分器和接收机。线，连接天线、功分器和

44、接收机。n连连接接电电源源，两两台台GPS接接收收机机同同步步接接收收四四颗颗以以上上卫卫星星1。n交换功分器与接收机接口，再观测一个时段。交换功分器与接收机接口，再观测一个时段。n用用随随机机软软件件计计算算基基线线坐坐标标增增量量和和基基线线长长度度。基基线线误误差差应应小小于于1mm。否否则则应应送送厂厂检检修修或或降降低低级级别别使使用。用。GPS天线天线功分器功分器接收机接收机接收机接收机48野外作业性能及不同测程精度指标的测试野外作业性能及不同测程精度指标的测试n该该项项测测试试在在标标准准检检定定场场进进行行。检检定定场场应应含含有有短短边边和和中中长长边边。基线精度应达到基线精

45、度应达到1105。n检检验验时时天天线线应应严严格格对对中中，对对中中误误差差小小于于 1mm。天天线线指指向向正正北北，天天线线高高量量至至1mm。测测试试结结果果与与基基线线长长度度比比较较，应应优优于于仪器标称精度。仪器标称精度。仪器高低温实验仪器高低温实验n对于有特殊要求时需要对对于有特殊要求时需要对GPS接收机进行高、低温测试。接收机进行高、低温测试。其测试方法可将天线架设在室外，其测试方法可将天线架设在室外，GPS接收机主机放在高低接收机主机放在高低温箱中进行测试；或者在野外进行实地高、低温下进行测试。温箱中进行测试；或者在野外进行实地高、低温下进行测试。49对于双频对于双频GPS

46、接收机应通过野外测试，检查在美国执行接收机应通过野外测试，检查在美国执行SA政策时的定位精度政策时的定位精度用于等级测量的用于等级测量的GPS接收机，每年出测前应进行接收机，每年出测前应进行两项两项检查，经过检修或更换插板的接收机，有关检验和测试均检查，经过检修或更换插板的接收机，有关检验和测试均应重新进行。应重新进行。对于天线基座的光学对中器的检查对于天线基座的光学对中器的检查光学对中器在作业中应经常检验，确保对中的准确性，其验光学对中器在作业中应经常检验，确保对中的准确性，其验证参考控制测量中光学对中器检校方法。证参考控制测量中光学对中器检校方法。508.2.7技术设计书编写技术设计书编写

47、资料收集全后，编写技术设计，主要内容有：资料收集全后，编写技术设计，主要内容有：1、任务来源及工作量、任务来源及工作量包括包括GPS项目的来源、下达任务的项目、用途和意义；项目的来源、下达任务的项目、用途和意义；GPS测量点的数量、测量点的数量、GPS点的精度指标及坐标、高程系统。点的精度指标及坐标、高程系统。2、测区概况、测区概况测区隶属的行政管辖；测区范围的地理坐标，控制面积；测区隶属的行政管辖；测区范围的地理坐标，控制面积；测区的交通状况和人文地理；测区的地形和气候状况；测测区的交通状况和人文地理；测区的地形和气候状况；测区控制点的分布及对控制点的分析、利用和评价。区控制点的分布及对控制

48、点的分析、利用和评价。513、布网方案、布网方案GPS网点的图形及基本连接方法；网点的图形及基本连接方法；GPS网结构特征的测算；网结构特征的测算；点位布设图的绘制。点位布设图的绘制。4、选点与埋标、选点与埋标GPS点位的基本要求；点位标志的选用及埋设方法；点位编点位的基本要求；点位标志的选用及埋设方法；点位编号等。号等。5、观测、观测对观测工作的基本要求；观测纲要的制定；对数据采集提出对观测工作的基本要求；观测纲要的制定；对数据采集提出注意的问题。注意的问题。6、数据处理、数据处理数据处理的基本方法及使用软件；起算点坐标的确定；闭合数据处理的基本方法及使用软件；起算点坐标的确定；闭合差检验和

49、点位精度评定。差检验和点位精度评定。7、完成任务的措施、完成任务的措施要求措施具体、方法可靠，能在实际工作中贯彻执行。要求措施具体、方法可靠，能在实际工作中贯彻执行。8.3 GPS测量的外业施测52GPS测量外业实施包括测量外业实施包括GPS点的选埋、观测、数据传输点的选埋、观测、数据传输及数据预处理。及数据预处理。8.3.1选点的原则选点的原则l为保证对卫星的连续跟踪观测和卫星信号的质量，要求为保证对卫星的连续跟踪观测和卫星信号的质量，要求测站上空应尽可能的开阔，在测站上空应尽可能的开阔，在1015高度角以上不能有成高度角以上不能有成片的障碍物。片的障碍物。l为减少各种电磁波对为减少各种电磁

50、波对GPS卫星信号的干扰，在测站周围约卫星信号的干扰，在测站周围约200m的范围内不能有强电磁波干扰源，如大功率无线电发的范围内不能有强电磁波干扰源，如大功率无线电发射设施、高压输电线等。射设施、高压输电线等。l为避免或减少多路径效应的发生，测站应远离对电磁波信为避免或减少多路径效应的发生，测站应远离对电磁波信号反射强烈的地形、地物，如高层建筑、成片水域等。号反射强烈的地形、地物，如高层建筑、成片水域等。l为便于观测作业和今后的应用，测站应选在交通便利，有为便于观测作业和今后的应用，测站应选在交通便利，有利于其他观测手段扩展和联测的地方。利于其他观测手段扩展和联测的地方。l测站应选择在易于保存