《3.2 卫星【定,位测量
【
(Ⅰ) 】 卫:星定位测量的—主要技术《要求
】3.:2.1 卫—星定位测量控制【网主要技《术要求的确定是从】工程测量对相应等】级的大型工程—控,。制网的基本技—术要求出发并以【三角形网的基本指】。标为依据制》定的也是《为了使卫星定位测】量,的应用具有良好【的可操?作性而提出的
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3《.2.2 相邻点!的基线长度中误差公!式,中,的固定误差A—和比例误差系—数B与接收》机厂家给出的精度公!式(σ=a+bp】pm×D《),中的a、b含义【。相似厂家《。给出的公式和—规范中(3.2【。.2:)式:是两种类型的精度计!算公式应用上各【有,其特点基线长—度中误差《公式主要《应,用于控制网的—设计和外业观测数据!的检核
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3.》2.3? 卫星《定位测量《控制:网外业观测精度【的评定应按异—步环的?实,际闭:合,差,进行:统,计计算这里》采,。。用全中误《差的:计算方法《来衡量控制网—的,实际观测精度网【的全中误《差不:应超过基线长度【中误差的理》论值
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:(Ⅱ) 《 卫星定位测量控】。制,网的设计、选点与埋!石
3】.2:.4 卫》星,定位:。测量控制《网布设的技术要求】
!。 1 卫星定【位测量控制》网的设计是一个综合!。设计:的过程首《先,应明:确工程项目对—控制:网的基本精度要求】然后:才能确定控制网【。。。或,首级控制网的—基本精度等级最终精!度等级的确立还【应考:虑,。测区:现有测绘资料的【精度情况、计划投】入的接收《机的类型、标称精】度,和数:量、定位卫星的健康!状况和所能接收【的,卫星数量同时—还应兼顾测区—的道路交通状况【和避开强烈的卫【星信号干《扰源等
《
】 2 ? 由于卫星定—位测量?所获得的是空间基线!。向量或三维坐—标向量属于》其相应的空》间,坐标:系(如GPS W】GS-84坐标系】)故应将其转换至国!家坐:标系或地方独立坐】标系方能使用—为了实现《这种转换要求联【测若:干个旧有《控制点以求得坐标转!换参:数,故规定联《测2:。个,。以上高等《级国家?平面:控制点或地方—坐标:系,的高等级《控制点
》
【 ,对,控,制网:内的长边宜构成大】地四边形或中点【多边形的规定主要】是为了?保,证控制网进行约束】平差后坐标精度的均!匀性也是为了减少】尺度比误差的影响
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3 ! 规:范课题组对m×n环!组成的连续网形进】。行了研究结》果见表2
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表2 控—。制网最简闭》合环的边数》分,析
】。
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】从表2中可以看【出3条?边的网型、4条边n!=m:≥2的网型、—5,条,边,n=m≥《3的:网,型,、6:条边:无,限大的网《。型都:能达到?要求:8条:、10?条边的网型规模不管!多大均无法满足【网的平均可》靠,性指标为1/—3的要求故规定【卫星定位测量控【制网中构成闭合环或!附合路线的边数以】。6条为限值》简言之如果异步环中!独,立基线数太》多将导致这一局部的!。相关观?测,基线可靠性降低
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【 4 由—于卫:星定位测量过程【中要受到《各种外界因素的【影响有?可能产?生粗差和各种—随机误差因此要【求由非同步独立【观测边构成闭合环】或附合?路线就是为》了对观?测成果?进,行质量检查以保【证成果可靠》并恰当评《定精度
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》 在一些《规,范和专业教》科书:。中各有观测时—段数、施测》。时段数、重复设站数!、平:均重复设《站数、重复》测量的最少基线【数、重复测量的【。。基线占?独立确?定的基?。线,。总,数的:百分数等《不同概念和技术指】标的:规定且在观测基【线数的?计算中均涉及GP】S网点数、接—收机台?数、平?。均重复设站数、平】均可靠性指标—等四项因素;工程应!用上也显得》比较:繁琐、条理不—清,
【 规范课题组】研究认为G》PS控制网的工作量!与接收机台数不相关!
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, ,。 : 故规?定全网?独立观测基线总数不!宜少于?必要观测基线数的】1,.5倍必《要观测基线数为【网点数减1作业【。时应准确把握—。以保:证控制网的可—靠性
】 《5, 由于GPS【。-RTK测图—对参考站点位的选择!有具体要《求所:以在布设首级—控制:网时应顾《及参:考站点位的分—布和观测条件—的满足
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3.2.—5 关《于控制?。点点位的选定
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《
1 【 卫星定位》测量控制网的点【。位之:间原则?。上不要求通视但【考虑到在使用其他测!量仪器对控制网进】行加密或扩展时【的需要故提出控制】网布设时每个—点至少应与一个【以上的相《邻点通视《
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? 2 卫星】高,度角的?。限制主?要是为了减弱对流层!对定位精度的影响】由,。于随着?卫,星高度的降低对【流,层影响愈显著测量误!差随之增《大因此卫星高度【角一般都规定—。大于15°
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《 定位卫星—信号本身《是很微弱《的为了保证接—收机能够《正常工作及观测【成果的可《靠性故应注意避开周!围的电磁波干扰源
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? 如果接收机同!时接收来自卫星【的直接信号和很强】的反射?信号会造《成解算结《果不可靠《或,出现错?误这:种影响称为多路径效!应为了减《少观测过程中的【多,路径效应故》提出控制点位要远离!强烈:反射卫星接收信号的!物体
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? , 3 符合要求】的旧有控制点—就是指?满足卫星定位—测量的外部环—境条件、满足—网形和点位》要求的旧《有控制点
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,3.2.6 【。布设在高层建筑物】顶部的点位其标【石要求浇《。筑,在楼:板,的混凝土面上—内部骨架可采用【在,楼板上?钉入3~《。4个钢钉或膨胀螺栓!再绑:扎钢:筋标石底《部四周要求采—取防漏措施
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(Ⅲ)》 GPS观测
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3.《2.7 关—于GPS控制测量】作业的基本技术要】求
】 1 G【PS定?位,有绝:对定位?和相对定位两种形】式本规范《。所指的定位方式为】相,对定位
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— 依据测距的原【理GP?S定位可划分为【伪距法?定位、载波相位测量!定位和GPS—差分定位等本—章的G?PS定?位特指载波相位测量!定位:测地:型接:收,机目前主要》采用载波相位—观测值?等进行相对》定位
》
《 ?2 GPS定位】。卫星使用两种或【两种:以上:不同频率的载—。波即L1载波、【L,2载波等;只—能接收L1》载波:的接收机称为单频接!收机:能同时接收L1载】波和L?2载波的接收—机称为双频》接收机利用双频技术!可,以建立较《为严密的电》离层修正模型通【过,改正计算可以消除或!。减,弱电:离层折射对观测量】的影响从而获得【很高的?精度这便是》后者:的优:点对于前者虽然可】以利:。用,导航电文所提—。供的参数对》观测量进行》电,离层影?响修正但由于修【正模型尚不完善故精!度较差?
! 对一般的工程【控制:网单频接收机—便能满足精度要求试!验证明当基》线边超?过8km时双频接】收机的?精度尤?为显著故规定—二等网?采用:双频接收《机
【 3 GP!S卫星有《两种:星历即卫星广播星历!。和精密星历
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》 通常?我们所直接》接收到的星历便是卫!星广播星历它是一种!外推星历或者—说预估星历虽然在】GPS?卫星广?播星历?中给出了卫星钟差的!预报值但误差较【大可:见卫星广播》星历的精度》。相对不?。高但通常可满足工】程测量?的需要
》
对!于有特?殊精度要求的工【程控制网《例如高精度》变形监测网需采【用精密星历处—理观测数据才能【。获得更高的基线【测量精度
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4— 工程控制—网,的建立可采用静态和!快,。速静态两种G—PS作业模式—。
! 根据工程控制网的!应用:特点规?定了建立《四等:以上:工程控制《网时需采《用静态定位为了快速!求解整周未知数要求!每,次至:少观测5颗卫星【
— 由于快速静!态定位对直接观【测基线不《构成闭合《图形可靠性较差所以!规定:仅在一、二级—采用:
—。。 5》 观测《时段的长度》和数据采样间隔的限!制是为?了获得足《够的:数据量?足够的数据量—有利于整周未知数的!解,算、周跳《的探测与修复和观测!精度:的提高
》
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, 由于接收】机的性能和功能【在不断的《提高和完善对接收时!段长度的《。要求也?不尽相同故本—规范:不做严格的规定【
】 6? GPS定—位的精度因子—通常包?括平面位《置精度因子HD【OP高程位置精【度因子VDOP空】间位置精度》因子PDOP—接收机钟《差精度因子TDOP!几何精度因子GDO!P,等
【 用户接收】机普遍?采用空间《位,置精度因《。子(又?称,图形强度因子)【PDO?P值来直观》地计算并显示—。所观测卫星》的几何分布》状况其值的大—小与:观测卫星《在空间的《几何:分布:变化有关《所,测卫星高《度角越小分》布范围越大PD【OP值?越小实际观测中【为了减弱大》气折射?的影响卫星高度角】不能过低在》满足15°高度角】的前提下PDO【P值:越小越好
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,。 ? 为了保证观测精】。度四等及以》上等级限定为PD】。OP≤6一、二级限!定,为PDOP≤8【
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作!业过程中如受外界条!件影:响持续出《现观测卫《星的几何分布图形很!差即PD《OP值?不能:满足规范的要求时则!要求暂时中断—观测并做好记—录;待条件满—足要求时可》继续观测;如—果经过短《时等待依《。然无法满足要求【时则:需要考?虑重新布点》
》
, , 7 —由,于工程控制网边【长相对较短(—二,等网的平均》边长也?。。不超过10km【)卫星信号》在,传播中?。所经过的大气状况较!为相似?即同步观测中经电离!层折射改正后的【基,线向量长《度的残差小于—1,×10-《6若采用双频接收机!时其残差《会更小加之》在测站上所测定的】气象数?据有一定《局限性因此作业时可!不观测?相关气?。象数据?
3【.2.8 G【PS测量作业计【划的编制仅限—于,规模较?大的:测区其目的是—为了进行统一—的组织协调编制【。预报:表,。时所需测区中心的】概略经纬度可从小比!例尺地图《上量取并精确至【分小测?区则无需进行此【项工作
《
》3.2.9 — 关于GPS控制】测,量的测站作业—
【。 1 》 ,接收机?预热:。。和静:置,的目的是为》了让:接收机自动搜—索并锁定卫星并【对,。机内的卫《星广播星历进行【更替同时也是为了】使,机内的?电子元件运转稳定】随着接收《机制造技术》的进一步《完善本条对预—热和静置的时间不做!统一规?定应根据接收机的】品牌:。及性能具体掌握
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《 《2 关于天—线,。安置对中《误差和?天线高量取的规定】主要:。是为了减少人为【误差对测量精度【的影响?通常:情,况下都应该满—足这一要求》
?。
本条!只提供了量取天线高!。的限:差要求由于当前GP!S接收机天》线类型的多样化则天!线高量取部位各【不相同因此作业【前应:熟悉所使用的G【PS:。接,收机的操作说—明并严格按其要【求,量,取
! 3 由于GP!。S接收?。机数据采集的高度自!动化其?。记录载体不同于【常,规测:量人们容《易忽视?数据采集过程的【其他操作《如,。果不严格执行各项操!作或人工《记录:有误如点名、点【号混淆将给》数,据处理造成麻烦【天线高量错》也将影响成果—质量以致造》成超限返工因此应】认真做好测站记【录
》
(Ⅳ) 【GPS测《量数据处理
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3.2》.10 》关于基?。线的解算
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1!。 基线解算时起】算点在WGS-8】4坐标系中的坐标】精度将会影响基线】解算结果《的精:度单点定位是直接】获取已知点在WGS!-84坐标系中【已知坐标的方法理】。论计算和试验—表明:用30min单点定!位结果?的平均?值作为起算数据可】以满:足1×10-6【相对定?位的精度《要求
》
? , 2《 多基线解算【模式和单基》线解算模式的主要】区,别,是,前者顾及《。了同步观《测图形中《独立基线之间的误差!相关性后者没有【顾及:大多:数商:业化软件基线解【算只提供单》基,线解算模式在精度】上也能满足》。工程:。控,制,网的要求因》此规定两种解算模】式都是可以采用的
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》 3 — 由于?基线长度《的不同观测时—间长短?和获得的数据量【将不同所以解算【整周期模糊度的能力!不同能获得全部模】糊度参数整数—解的结果称为双【差固定解;只—能获得双差》模糊度参数实数解】的结果称《为双差浮《点解;对于较—长的基线浮》点解也不能得到好的!结果只能《用三差分相》位解称为三差解
!
?
《 基于对工程—控制网?质量和可《靠性的要求》规定基线解算结【果应采用双差固定解!
》
3.?2.11 》 外业观《测数据的检核包【。括同步环《。、异步环和复测基线!的检核分别》说明如下
》
】 1 由同—步观测基线》组,成的闭合环称为同步!环同步环《闭合差理《论上应为零》但由于观测时—同步环基线》间不能做到完全同步!即观测的数据量不】同以及基《线解算模型的不完善!即模型的解算精【度或模型误差而引起!同步环闭合差不为零!。。因此:应对:同步:环闭合差进行检验】。
?。
,。
《 2 由独立基!线组成的闭》合环称为异步—环异步?环闭合差的检验是】GPS控制网质【量检:核的主要指标计算】公式:是按误差传播规【律确定的并取2倍】。中误差作为异步环闭!。合差的限《差
—
《。 3 重》。复,测量的基《。线称为复测基线其】长度:较差也?是按误差传》播规律确定的并【取2倍中《误差作为复测基【线的限差
】
? ?以,上三项检核计—算中σ的取值按本规!范(3?.2.2《)式计算
》
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3《。.2.12 — 在:异,步环:检核:和复:测基线比《较检核中《允许舍去超限基线而!。不予重测或》。补测但?舍去超限基》线后异步环》中所含独立基线【边,数不宜多于》6条:反之就需《重测
《
3》.2.14 关于!无约束平《差的说明
【
1】 无?约束平差《的目:的是为了提供GPS!网平差后《的WG?S-84坐》。标系三维坐标同【时也是为了检验【GPS网本身的【。精,度及基?线向量?。之间有无明显的【系统误差和粗差【
】 2? 无约束平差在】W,GS-8《4坐标系中》进行通?。常以一个控制点的三!。维坐标作为起—算,数据进?行平差计算实—为单点位《置约束?平差或最小约束平差!。它,。与完全无约》束的:亏秩自由《网平:差是等价的因此【称之为无约束平【。。差起算?点坐标可选用控制点!3,0mi?n的单点定位结【果,(规范第3.—2.10《。条,)或已知控制点的G!PS坐标
【
》 3 《 基线?向量改正数》的绝对?值限差的提》出是为了《。对基线观测》量进行粗差检验【即基线向《量各:坐标分量改正数的绝!对值不应超过相【应等:级的基线长》度中误差σ的3倍】超限时认为》该基线?或邻近基线含—有粗差应采》用软:件提供的自动—。方法或人工方法剔】除含有?粗差的基《线,。。并符:合规范3.2.【。12条的《规定
《
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3.2.15! 关于约束平差的!说明
! : 1 ?。 约束平《差的目的是为—了获取GP》S网在国家或地方】坐标系的《控制点坐标数据;这!里的地方坐标系是指!除,标准国家坐标—系统以外的》其他坐标系统即本】规范:3.:1.:4条2~5款所【采用:的坐标系统
【。
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:。
》2 约《束平差是以国—家或:地方坐标《系的:。某些控制点》的坐标、边长和坐标!方位角作为》约,束条件?进行平差计》算必要时还应顾【。及GPS网》与地面网之间的转换!参数
】 《3 : 对已知条件的约】束可采用《强制约束也可采【用加权约束强制约束!是指所有已知条【件均:作,为固定值《参与平差计算—不需:顾及起算数据的误差!它,。。要求起算数据应有很!好,的精度且精度比较】均匀否则将引—起GPS网发生扭曲!变形显著降低网【的精度
! 加》权约束是指顾—及所有或部分已知约!束数据的起始—误差按其不同的精度!加权约束并在—平差时进行》适当的修正定—权时应使权的—大小与约束值精【度,相匹配否则也—。会,引,起GPS网的变【形或失去约束的【意义
》
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平—差时在约束点间的边!长相对中误差满【足本规范表3—。.2.?1相应等级》要求的前提下如果】约束平差后最弱边的!相对中误差也满【足相应?的要求可以认为网】平差结果是合格【的
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4 【 对已知条件的【约束:有三维约束和二维】约束两种模》式三维约束平—差的约束条件是【控制点的三维大地坐!标或三维《直角坐标、空间【边长、大《。地方位角;二维约】束平差的约束条【件是控?。制,点的平面坐标—、水平距离和—坐标:方位角
》