GPS测量的设计与实施课件.ppt
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1、GPSGPS测量的设计与实施测量的设计与实施 GPSGPS测量的技术设计测量的技术设计 GPSGPS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 GPSGPS测量的外业实施测量的外业实施 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 技术总结与上交资料技术总结与上交资料 GPSGPS网技术设计的依据网技术设计的依据 GPS网技术设计的主要依据是网技术设计的主要依据是GPS测量规范和测量任务书。测量规范和测量任务书。一一.GPS测量规范测量规范 全球定位系统(全球定位系统(GPS)测量规范)测量规范 GB/T 183142001;各部委根据本部门各部委根据本部门G
2、PS工作的实际情况制定的专业测量规程或细则。工作的实际情况制定的专业测量规程或细则。二二.测量任务书测量任务书 测测量量任任务务书书或或合合同同书书是是测测绘绘单单位位上上级级主主管管部部门门或或合合同同甲甲方方下下达达的的技技术术要要求求文文件件,这这种种技技术术文文件件是是指指令令性性的的,它它规规定定了了测测量量任任务务的的范范围围、目目的的、精精度度和和密密度度要要求求,提提交交成成果果资资料料的的项项目目和和时时间间,完完成成任任务务的的经经济济指指标等。标等。GPSGPS测量的技术设计测量的技术设计2内蒙古自治区测绘产品质量监督检验站内蒙古自治区测绘产品质量监督检验站 在在GPSG
3、PS方方案案设设计计时时,一一般般首首先先依依据据测测量量任任务务书书提提出出的的GPSGPS网网的的精精度度、密密度度和和经经济济指指标标,再再结结合合规规范范(规规程程)规规定定并并现现场场踏踏勘勘具具体体确确定定各各点点间间的连接方法,各点设站观测的次数、时段长短等布网观测方案。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。GPSGPS网的精度、密度设计网的精度、密度设计 一一.GPS.GPS测量精度标准及分类测量精度标准及分类 GPSGPS测量按其精度划分为测量按其精度划分为AAAA、A A、B B、C C、D D、E E级。级。AAAA级级主主要要用用于于全全球球性性的的地
4、地球球动动力力学学研研究究、地地壳壳形形变变测测量量和和精精密密定轨;定轨;A A级主要用于区域性的地球动力学研究和地壳形变测量;级主要用于区域性的地球动力学研究和地壳形变测量;B B级主要用于局部形变监测和各种精密工程测量;级主要用于局部形变监测和各种精密工程测量;C C级主要用于大、中城市及工程测量的基本控制网;级主要用于大、中城市及工程测量的基本控制网;D D、E E级主要用于中、小城市、城镇及测图、地藉、土地信息、级主要用于中、小城市、城镇及测图、地藉、土地信息、3内蒙古自治区测绘产品质量监督检验站内蒙古自治区测绘产品质量监督检验站房产、物探、勘测、建筑施工等的控制测量。房产、物探、勘
5、测、建筑施工等的控制测量。各级各级GPSGPS网相邻点间基线长度精度用下式表示,并按表网相邻点间基线长度精度用下式表示,并按表1 1规定执行。规定执行。式中:式中:标准差,标准差,mmmm;a a固定误差,固定误差,mmmm;b b比例误差系数;比例误差系数;d d相邻点间距离,相邻点间距离,mmmm。表表1 1 精度分级精度分级级别级别固定固定误误差差a a,mmmm比例比例误误差系数差系数b bAAAAA AB BC CD DE E3355881010101010100.010.010.10.11155101020204内蒙古自治区测绘产品质量监督检验站内蒙古自治区测绘产品质量监督检验站二
6、二.GPS.GPS点的密度标准点的密度标准 各各级级GPSGPS网网相相邻邻点点间间的的平平均均距距离离应应符符合合表表2 2的的要要求求,相相邻邻点点的的最最小小距距离离可为平均距离的可为平均距离的1/31/31/21/2;最大距离可为平均距离的;最大距离可为平均距离的2 23 3倍。倍。GPSGPS网中相邻点之间的平均距离(网中相邻点之间的平均距离(km)km)GPSGPS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一一.GPS.GPS网图形构成的几个基本概念网图形构成的几个基本概念 观观测测时时段段:测测站站上上开开始始接接收收卫卫星星信信号号到到观观测测停停止止连连
7、续续工工作作的的时时间间段,简称时段;段,简称时段;同步观测同步观测:两台或两台以上接收机同时对一组卫星进行的观测;:两台或两台以上接收机同时对一组卫星进行的观测;级别级别AAAAA AB BC CD DE E平均距离平均距离100010003003007070101015155 510100.20.25 55内蒙古自治区测绘产品质量监督检验站内蒙古自治区测绘产品质量监督检验站 同同步步观观测测环环:三三台台或或三三台台以以上上的的接接收收机机同同步步观观测测获获得得的的基基线线向向量所构成的闭合环,简称同步环;量所构成的闭合环,简称同步环;独独立立观观测测环环:由由独独立立观观测测所所获获得
8、得的的基基线线向向量量构构成成的的闭闭合合环环,简简称独立环;称独立环;异异步步观观测测环环:在在构构成成多多边边形形环环路路的的所所有有基基线线向向量量中中,只只要要有有非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;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;独独立立基基线线:对对于于N N台台GPSGPS接接收收机机构构成成的的同同步步观观测测环环,有有J J条条同同步步观观测基线,其中独立基线数为测基线,其中独立基线数为N N1 1,J JN(NN(N1)/21)/2;非独立基线非独立基线:除独立基线外的其它基线叫非独立基线;:除独立基线外的其它基线叫非独立
9、基线;非独立基线数非独立基线数:总基线数与独立基线数之差即为非独立基线数。:总基线数与独立基线数之差即为非独立基线数。二二.GPS.GPS网特征条件的计算网特征条件的计算6内蒙古自治区测绘产品质量监督检验站内蒙古自治区测绘产品质量监督检验站观测时段数的计算公式:观测时段数的计算公式:C Cn nm m/N N式中:式中:C C为观测时段数;为观测时段数;n n为网点数;为网点数;m m为每点设站次数;为每点设站次数;N N为接收机数。为接收机数。故在故在GPSGPS网中:网中:总基线数:总基线数:J J总总C CN N (N(N1)1)/2 2 必要基线数:必要基线数:J J必必 n n1 1
10、 独立基线数:独立基线数:J J独独C C(N(N1)1)多余基线数:多余基线数:J J多多C C(N(N1)1)(n(n1)1)根据以上公式,就可确定出一个具体根据以上公式,就可确定出一个具体GPSGPS网图形结构的主要特征。网图形结构的主要特征。三三.最简独立闭合环或附合路线边数的规定最简独立闭合环或附合路线边数的规定 A A级级及及A A级级以以下下各各级级GPSGPS网网中中,最最简简独独立立闭闭合合环环或或附附合合路路线线边边数数的的规规定定应符合表应符合表3 3的规定。的规定。7内蒙古自治区测绘产品质量监督检验站内蒙古自治区测绘产品质量监督检验站级别级别A AB BC CD DE
11、E闭闭合合环环或附合路或附合路线线的的边边数数556666881010表表3 最简独立闭合环或附合路线边数的规定最简独立闭合环或附合路线边数的规定 GPSGPS网连测点的设计网连测点的设计 GPSGPS测测量量获获得得的的是是GPSGPS基基线线向向量量,它它属属于于WGSWGS8484坐坐标标系系的的三三维维坐坐标标差差,而而实实际际我我们们需需要要的的是是国国家家坐坐标标系系或或地地方方独独立立坐坐标标系系的的坐坐标标。所所以以在在GPSGPS网网的的技技术术设设计计时时,必必须须明明确确GPSGPS成成果果所所采采用用的的坐坐标标系系统统和和起起算算数数据据,即即明明确确GPSGPS网网
12、所所采采用用的的基基准准。为为了了坐坐标标转转换换,小小城城市市或或工工程程控控制制可可以以联联测测2 23 3个个点点。为为保保证证GPSGPS网网进进行行约约束束平平差差后后坐坐标标精精度度的的均均匀匀性性,对对GPSGPS网网内内重重合合的的高高等等级级国国家家点点或或原原城城市市等等级级控控制制网网点点,除除未未知知点点连连结结图图形观测外,对它们也要适当地构成长边图形。新建形观测外,对它们也要适当地构成长边图形。新建GPSGPS网的网的坐标系应坐标系应8内蒙古自治区测绘产品质量监督检验站内蒙古自治区测绘产品质量监督检验站尽尽量量与与测测区区过过去去采采用用的的坐坐标标系系统统一一致致
13、,如如果果采采用用的的是是地地方方独独立立或或工工程程坐坐标系,标系,一般还应该了解以下参数:一般还应该了解以下参数:(1)(1)所所采采用用的的参参考考椭椭球球;(2)(2)坐坐标标系系的的中中央央子子午午线线经经度度;(3)(3)纵纵横横坐坐标标加加常常数数;(4)(4)坐坐标标系系的的投投影影面面高高程程及及测测区区平平均均高高程程异异常常值值;(5)(5)起起算算点点的的坐标值。坐标值。GPSGPS基线向量的布网形式基线向量的布网形式 GPSGPS网网常常用用的的布布网网形形式式有有跟跟踪踪站站式式、会会战战式式、多多基基准准站站式式、同同步步图图形形扩展式、单基准站式。扩展式、单基准
14、站式。一一.跟踪站式跟踪站式 布网形式布网形式 若干台接收机长期固定安放在测站上进行常年不间断观测,即一年若干台接收机长期固定安放在测站上进行常年不间断观测,即一年9内蒙古自治区测绘产品质量监督检验站内蒙古自治区测绘产品质量监督检验站观测观测365365天,一天观测天,一天观测2424小时,小时,特点特点 由由于于在在采采用用跟跟踪踪站站式式的的布布网网形形式式布布设设GPSGPS网网时时,接接收收机机在在各各个个测测站站上上进进行行了了不不间间断断的的连连续续观观测测,观观测测时时间间长长、数数据据量量大大,而而且且在在处处理理采采用用这这种种方方式式所所采采集集的的数数据据时时,一一般般采
15、采用用精精密密星星历历,因因此此,采采用用此此种种形形式式布布设设的的GPSGPS网具有很高的精度和框架基准特性。网具有很高的精度和框架基准特性。每每个个跟跟踪踪站站为为保保证证连连续续观观测测,一一般般需需要要建建立立专专门门的的永永久久性性建建筑筑即即跟跟踪站,用以安置仪器设备,这使得这种布网形式的观测成本很高踪站,用以安置仪器设备,这使得这种布网形式的观测成本很高 此此种种布布网网形形式式一一般般用用于于建建立立GPSGPS跟跟踪踪站站(AA(AA组组网网),对对于于普普通通用用途途的的GPSGPS网,由于此种布网形式观测时间长、成本高,故一般不被采用。网,由于此种布网形式观测时间长、成
16、本高,故一般不被采用。二二.会战式会战式 布网形式布网形式10内蒙古自治区测绘产品质量监督检验站内蒙古自治区测绘产品质量监督检验站 在在布布设设GPSGPS网网时时,一一次次组组织织多多台台GPSGPS接接收收机机,集集中中在在一一段段不不太太长长的的时时间间内内,共共同同作作业业。在在作作业业时时,所所有有接接收收机机在在若若干干天天的的时时间间里里分分别别在在同同一一批批点点上上进进行行多多天天、长长时时段段的的同同步步观观测测,在在完完成成一一批批点点的的测测量量后后,所所有有接接收收机机又又都都迁迁移移到到另另外外一一批批点点上上进进行行相相同同方方式式的的观观测测,直直至至所所有有的
17、的点点观观测测完毕,这就是所谓的会战式的布网。完毕,这就是所谓的会战式的布网。特点特点 采采用用会会战战式式布布网网形形式式所所布布设设的的GPSGPS网网,因因为为各各基基线线均均进进行行过过较较长长时时间间、多多时时段段的的观观测测,所所以以可可以以较较好好地地消消除除SASA等等因因素素的的影影响响,因因而而具具有有特特高高的的尺度精度。此种布网方式一般用于布设尺度精度。此种布网方式一般用于布设A A、B B级网。级网。三三.多基准站式多基准站式 布网形式布网形式 所谓多基准站式的布网形式就是有若干台接收机在一段时间里长期所谓多基准站式的布网形式就是有若干台接收机在一段时间里长期11内蒙
18、古自治区测绘产品质量监督检验站内蒙古自治区测绘产品质量监督检验站固固定定在在某某几几个个 点点上上进进行行长长时时间间的的观观测测,这这些些测测站站称称为为基基准准站站,在在基基准准站站进进行行观观测测的的同同时时,另另外外一一些些接接 收收机机则则在在这这些些基基准准站站周围相互之间进行同步观测。周围相互之间进行同步观测。特点特点 采采用用多多基基准准站站式式的的布布网网形形式式所所布布设设的的GPS网网,由由于于在在各各基基准准准准站站之之间间进进行行了了长长时时间间的的观观测测,因因此此,可可以以获获得得较较高高精精度度的的定定位位结结果果,这这些些高高精精度度的的基基线线向向量量可可以
19、以作作为为整整个个GPS网网的的骨骨架架。另另外外一一方方面面,其其余余的的进进行行了了同同步步观观测测的的接接收收机机间间除除了了自自身身间间有有基基线线向向量量相相连连外外,它它们们与与各各个个基基准准站站之之间间也也存存在在同同步步观观测测,因因此此,也也有有同同步步观观测测基基线线相相连连,这这样样可可以以获获得更强的图形结构。得更强的图形结构。12内蒙古自治区测绘产品质量监督检验站内蒙古自治区测绘产品质量监督检验站四四.同步图形扩展式同步图形扩展式 所所谓谓同同步步图图形形扩扩展展式式的的布布网网形形式式,就就是是多多台台接接收收机机在在不不同同测测站站上上进进行行同同步步观观测测,
20、在在完完成成一一个个时时段段的的同同步步观观测测后后,又又迁迁移移到到其其它它测测站站上上进进行行同同步步观观测测,每每次次同同步步观观测测都都可可以以形形成成一一个个同同步步图图形形,在在测测量量过过程程中中,不不同同的的同同步步图图形形间间一一般般有有若若干干各各公公共共点点相相连连,整整个个GPSGPS网网由由这这些些同同步步图图形形构成。构成。特点特点 同同步步图图形形扩扩展展式式的的布布网网形形式式具具有有扩扩展展速速度度快快,图图形形强强度度较较高高,且且作作业业方方法法简简单单的的优优点点。同同步步图图形形扩扩展展式式是是布布设设GPSGPS网网时时最最常常用用的的一一种种布布网
21、网形式。形式。采采用用同同步步图图形形扩扩展展式式布布设设GPSGPS基基线线向向量量网网的的观观测测作作业业方方式式主主要要以以下下几几种式:种式:点连式、边连式、网连式、混连式点连式、边连式、网连式、混连式13内蒙古自治区测绘产品质量监督检验站内蒙古自治区测绘产品质量监督检验站 点连式点连式 观测作业方式观测作业方式 所所谓谓点点连连式式就就是是在在观观测测作作业业时时,相相邻邻的的同同步步图图形形间间只只通通过一个公共点相连。这样,当过一个公共点相连。这样,当有有m台台仪仪器器共共同同作作业业时时,每每观观测测一一个个时时段段,就就可可测测得得m1个个新新点点,当当这些仪器观测了这些仪器
22、观测了s 个时段后,就可以测得个时段后,就可以测得1s(m1)个点。个点。特点特点 点点连连式式观观测测作作业业方方式式的的优优点点是是作作业业效效率率高高,图图形形扩扩展展迅迅速速;缺缺点点是图形强度低,如果连接点发生问题,将影响到后面的同步图形。是图形强度低,如果连接点发生问题,将影响到后面的同步图形。边连式边连式 观测作业方式观测作业方式14内蒙古自治区测绘产品质量监督检验站内蒙古自治区测绘产品质量监督检验站 所所谓谓边边连连式式就就是是在在观观测测作作业业时时,相相邻邻的的同同步步图图形形间间有有一一条条边边(即即两两个个公公共共点点)相相连连。这这样样,当当有有m台台仪仪器器共共同同
23、作作业业时时,每每观观测测一一个个时时段段,就就可可测测得得m2个个新新点点,当当这这些些仪仪器器观观测测了了s 个个时时段段后后,就就可可以以测测得得2s(m2)个点个点。特点特点 边连式观测作业方式的具有较好的图形强度和较高的作业效率。边连式观测作业方式的具有较好的图形强度和较高的作业效率。15内蒙古自治区测绘产品质量监督检验站内蒙古自治区测绘产品质量监督检验站 网连式网连式 观测作业方式观测作业方式 所所谓谓网网连连式式就就是是在在观观测测作作业业时时,相相邻邻的的同同步步图图形形间间有有3 3个个(含含3 3个个以以上上)的的公公共共点点相相连连。这这样样,当当有有m台台仪仪器器共共同
24、同作作业业时时,每每观观测测一一个个时时段段,就就可可测测得得mk个个新新点点,当当这这些些仪仪器器观观测测了了s 个个时时段段后后,就就可可以以测测得得k s(m k)个点。个点。特点特点采采用用网网连连式式观观测测作作业业方方式式所所测测设设的的GPSGPS网网具具有有很很强强的的图图形形强强度度,但但网网连连式观测作业方式的作业效率很低。式观测作业方式的作业效率很低。混连式混连式 观测作业方式观测作业方式 在实际在实际GPSGPS作业中,一般并不是单独采用上面所介绍的某一种观测作业中,一般并不是单独采用上面所介绍的某一种观测16内蒙古自治区测绘产品质量监督检验站内蒙古自治区测绘产品质量监
25、督检验站作业模式,而是根据具体情况,有选择地灵活采用这几种方式作业,这作业模式,而是根据具体情况,有选择地灵活采用这几种方式作业,这样一种观测作业方式就是所谓的混连式。样一种观测作业方式就是所谓的混连式。特点特点 混连式观测作业方式是我们实际作业中最常用的作业方式,它实际混连式观测作业方式是我们实际作业中最常用的作业方式,它实际上是点连式、边连式和网连式的一个结合体。上是点连式、边连式和网连式的一个结合体。五五.单基准站式单基准站式布网形式布网形式 单单基基准准站站式式的的布布网网方方式式有有时时又又称称作作星星形形网网方方式式它它是是以以一一台台接接收收机机作作为为基基准准站站,在在某某个个
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