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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+b《pp:m×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】。
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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 WG】。。S-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
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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?
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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》GP:S-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
! 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1?5,°
》
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
】
(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 ! 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
! , 依据测《距的原理GPS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 —GPS定位卫星使】用两:种,或两种以上不同【频率:的载波即L》1载波、L2载波】等;只能接》收,L,1载:波的接收机称为单频!接收机能同时接收L!1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
【
, :。 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
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《。 3》 , GPS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GPS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
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】 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
《
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
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【 ,6, :GPS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VD》OP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GDOP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
【
为了】保证观测精度—四等及以《上等级限定》为PDOP≤—。6一、二级限定为P!DOP?≤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PDO】P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10《km:)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
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《。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
】
— 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GPS接】收机的操《作说明并严格按其】。要求量取
】
《 :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!
(Ⅳ】) G《。PS测量《数据:处理:
3.】2,。.10 关于【基线:的解算
》
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—1 基《线解算时起算点在W!GS-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?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
!。
》。 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
】
3.2.1【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【
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:
—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—
《
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WGS-【84坐标系三维坐标!同时也是为了检验G!PS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WGS-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30min—的单点定位》结果(规范》第3.2.10条)!或已知控《制,点的GPS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G【PS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《
【。 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?GP:。S网与地面网之间的!转换参数
【
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《 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
】。 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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