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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
】
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 卫】星,定位网相邻点的弦】长,精度公式中的固定】误差:A和比例《误差系数B》与接收机厂家给出】的精度公式a+【b(ppm)·D】中的a、b含义【相似厂家给出的【公式和?规范式(3》.2.2)》是两种类《型的:。精度计算《。公式:应用上?各有其特点
!。
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,3.2.《3 : GPS《网的:外业观测精度应按】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GPS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
】
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2 由!于卫星定位测量【所获得的《是空间基《线向:量或三维坐标向量其!属于:WGS-《84坐?标系: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:种转换便要求—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~3?个高等级国家平【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;?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!研,究见表1
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【 从表—1中可以看出三【条边的网型、四条】边n=m≥2的【网型:、五条边n=m【≥3的网《型,、六条边无》限大的网型》都能:达到:要求八条、十条边】的,网型规?模不管多大均无【法满足网的平均可靠!性指标1/3的要】求,故GPS网中规定构!。成闭合环或符—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—。观测基线可靠性【降低平差后间—接基线边《的相对精度降低【
【 :。。 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】合线路是为了对【观,测成果进《行质量?检查:以保证成果的可【靠并恰当地评定精度!。
《
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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【观测量的计算—中均涉及《G,PS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》
【 全网总的站!点数:为Np?×N:r,全网的观测时段数为!。。NpNr《/KiK《i台接收机》观测一个时段的独立!观测基?线数为Ki》-1条则全网—的独立观测》基线:数为
—。
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式中NpGP】S网:点数;
! 《 Ki接》收机台数;
】。
【 , ,Nr平均重复—设站数?
! 由于?网的必要观测基线数!为Np-1》(此处仅以自由网】。。的,情形讨论)则多【余,独,立观测基《。线数为
—
】
, 《网的:平均可靠性指—标为
《
:
】 即
!
【
? 可将公式转换为!
【 : 工程控制网通常】取1:/3为网的可靠性指!标即有?
】
:。
故规定!全网独立观》测,基线总数不宜少【于必:要观测量的》1.5倍必要观测量!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G!PS-RTK测图对!参考:站有具体要求所以】在布设首《级,。。控制网时《应充:分考:虑GPS-RTK参!考站:点的分布和满足观】测条:件
》
: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°
《
?
GPS!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》
《
—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】号这样会造成—解算结果不可—靠出现?错误:这种影响《称为多路径效应为】了减少?在观测?过程中的多路径【效应故提出点—位要远离强烈反射卫!星接收?信号的物体
】
【 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
!3.2.《6 布设在高【层建筑物《顶部:的点位其标》石应浇筑在楼板的混!凝土:面上内部骨架可采】用在楼?板上钉?入,3个~4个钢钉或膨!胀螺栓再绑扎钢【筋的方法标石—底,部四周应采》取防漏措《施
【
Ⅲ GPS【观测
!
3.?2.:7 : 关于GPS—控制测量作业的【基本技术要求
!
》 1 GP【S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G》PS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
!
2】 GP《S定位卫星同—时使:用了两种不》同频率的载波即频】率为157》5.42M》Hz(波《长约为19》.0:c,m,)的L1载波和频】率为1227—。.60MHz—(波长约为2—4.4cm》)的L2载波
】
】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】较差对一般》的,工程控?制网单频接收机便能!满,足精度要求但—对于有?特殊精度要求的工】程控制网特》别是部分《基线边很《长时:建,议采用?双频卫星定位接收】机
《
3】。 GPS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G《PS: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—网如高精度变形监】。测网需?采用精密星历处【理卫星定位》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
】
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【在现行国《家标准工程测量规】范G:B 50026【中规:定,建立四等《及四等以上的工【程,控制网时需采用静态!定位但?。考虑到?GPS测量规范中】C、D级控》制网均允许采用【快速静?态定位?的模式同时考虑到】快速静态《定位在观测时—间,上及GPS》观测数据处》理上的优越性—故在本规范中—允许四等工程—控制网采用快—速静态定位的模【式,
【 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》采用双频接收机【可以:较快:获得整周未知数的解!算结果所《以规定双频接收机用!于一、二级的快【速,静态定?位测:量的时间可以—缩,短至10m》in
》
【。6 GPS定位的!精,度因子通常包—括,平,。面,位置精?度因:子HDOP》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T】DOP几《何精度因子》G,DO: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—)PDOP》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PD》OP值越小越好【
】。 为了保证观测精!。度四等及以》上等级限定为PDO!P≤6一、》二级:限定为?。PDOP≤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
—
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,3.:。2.9 《 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:的时间不进行—统一规定应根据【接,收机的品牌及性【能具体掌握
!
3《.2:.10? , 关于天线安置【的对:中误差和天线—高的量取规》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
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3.2.12 ! 由于G《PS: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《真填写?。测站记录表格—应记录包括控—制点点名、接收机序!列号、仪器高、开】关机时间等相关的测!站,信息
【
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Ⅳ: G:PS测量《数据处理《
《
:
3.2.—13 关》于,基,线的解算说》明如下
【
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WGS-】84坐标系中—已知坐标的方法理论!计算和试验表明用】。3,0m:in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】。量也: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.—14 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】。同时也规定同—步环:环线全长相》对闭合差的限差【
】。 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【。式是以各等级G【PS网相邻点间的】。基线精?。度指标σ为依据按】误差传播规律确【定中误差的计算公】式并取?2倍中误差作为异】步环闭合差的—限差同时也规定【。了异步环环》线全长相对》。闭合差的限差
!
3】 :重复测量的》基线称为复》测基线其长度较【差的限差也是—按误差传播规律确定!基线中误差并取【。2,倍中误差《作为复测基》线的限差
【
《3.2?.15 《 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【不应超过本规范第3!.2.4条》第,3款:的规定
《
3—。.2.17 【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-8?4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【差和粗差无约束【平差是在WG—S-: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:束平差其与完全【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30mi!n的单点定位结【果(见本规范第3】.,2.13条》的规定?)或已知的控—。。制点GPS坐标【
《
《 2 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】。合本规范第3.2】.15条的规—。定,
?
3.2.【18 关于—约束平差的说—明
《。
》 1《 约束平》。。差的目的是为了获】取GPS《网在国家或地—方独立坐标系的控】制点平差坐标—
】 2 约束平差!是以国家或》地方独立坐标系【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G】PS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》其要求起算数—据应有很好的—精度且精度比较均匀!起算:数据:精度较差或分布不】均,匀将引?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【相匹配权的大小与】约束值?精度不匹配》也会引起GPS网的!变形或失去》约束的?意义
》
:
起算数】据都会含有误差关键!是误:差,的大小或相互间的】内符合精度
】
,
》 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:认为是合格的
】
,
? 为了避免由!于起算点相互间的内!符合精度不高—而引起的GPS网扭!曲变形约束平差时】可采用一个点的坐标!和一个?方位作为起算数【据
【
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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