《3.:2 卫星》定位测量
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?(Ⅰ) 卫星定位!测量的主要技术要】。。求
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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+bppm×【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
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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
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《 :。 ,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 WGS【-8:4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
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? 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
! 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,。
—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
】
《 , 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GPS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
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— 规范《课,题组研究认为—GPS?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【
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》。 :。 5 由于G【PS-?RT:K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《
! 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!
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: 1 —GPS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G》PS定位可划分为伪!距法定位、载波相位!测量定位《和GP?S,差分定位等本章【。的GPS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
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— , 2 G》PS:定位卫星使用两【。种或两种以上不同】频率的载波即L1载!波、L2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L2】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
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— 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8k—m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
】 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GP】。。S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
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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
!。 ? 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
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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
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《 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 G—PS定位的精度因子!通常包括平面位置】精度因子H》DOP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TD《OP几何精度因子】G,DOP等
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: 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)P【DOP?。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P【DOP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PDOP值越小越!好
【 为》。了保证观测精—度四等及以上等【级限定?为P:DOP≤《6一、?二级:限定为P《DOP≤8》
— 《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?
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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 】GPS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
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? , 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
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《 , , ,本,条只提供《了量取天《线高:的限差要求由于当】前G:。PS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GP《S接收机的》操作说明并严格按其!要,求量取
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: 3 由于】GPS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
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(Ⅳ) G!PS测量数据—处理
】3.2.1》。0 关于基线【的解算
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— 1 —基,线解算?时起算?点在WGS-84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WG】S,-84坐标系中已】知坐:标的:方,法理论计算和试验表!明用30mi—n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
】
》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!
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《 : 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
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3.2.】1,1 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
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》。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GP】S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
】
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? 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
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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
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3.2.1】4 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,WGS?-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
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《 ?2 无约》束平:差在W?GS-84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】0,min的单点—定,。位结果(规范第3】.2.10》。条):或已知控制点的GP!S,坐标:
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— 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
】3.2.15 】关于:约束平差《的说明?
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1【 约?束平差的目》的,是为了获取GPS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GP】S网发?生扭曲变形显著降】低网的精《。度,
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】 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G—PS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
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