《GPS定位原理及應(yīng)用》授課教案

1、GPS定位原理及應(yīng)用授課教案 第八章GPS測量的設(shè)計與實(shí)施8.1 GPS測量的技術(shù)設(shè)計教學(xué)內(nèi)容：本節(jié)主要介紹GPS測量技術(shù)設(shè)計的一般要求和設(shè)計指標(biāo)。教學(xué)重點(diǎn)：1.介紹GPS測量技術(shù)設(shè)計的依據(jù)；2.介紹GPS測量的標(biāo)準(zhǔn)；3.介紹GPS測量的圖形設(shè)計。教學(xué)難點(diǎn)：GPS的圖形設(shè)計。教學(xué)方法：課堂教學(xué)為主，充分利用多媒體教學(xué)方法。教學(xué)要求：學(xué)會局部性的GPS控制網(wǎng)的圖形設(shè)計，掌握GPS測量技術(shù)設(shè)計書的編寫。8.1.1 GPS網(wǎng)技術(shù)設(shè)計的依據(jù)1.GPS測量規(guī)范（規(guī)程）（1）全球定位系統(tǒng)（GPS）測量規(guī)范（2）全球定位系統(tǒng)城市測量技術(shù)規(guī)程（3）各行業(yè)部門的其他GPS測量規(guī)程或細(xì)則2測量任務(wù)書8.1.2 G

2、PS網(wǎng)的精度, 密度設(shè)計1GPS測量精度標(biāo)準(zhǔn)及分類（1）GPS測量精度分類對于各類GPS網(wǎng)的精度設(shè)計主要取決于網(wǎng)的用途。用于地殼形變及國家基本大地測量的GPS控制網(wǎng)可按表8-1分級。表8-1 GPS測量精度分級（一）級別主要用途固定誤差a（mm）比例誤差b（mm）A地殼形變測量或國家高精度GPS網(wǎng)建立50.1B國家基本控制測 量81用于城市或工程的GPS控制網(wǎng)可按表8-2分級。表8-2 GPS測量精度分級（二）等級平均距離（km）a（mm）b（mm）最弱邊相對中誤差二91021/12萬三51051/8萬四210101/4.5萬一級110101/2萬二級115201/1萬（2）GPS測量的精度標(biāo)

3、準(zhǔn)GPS測量的精度標(biāo)準(zhǔn)通常用網(wǎng)中相鄰點(diǎn)之間的距離中誤差表示，其形式為： （8-1）式中：距離中誤差（毫米）；固定誤差（mm）；b比例誤差系數(shù)（ppm）；d相鄰點(diǎn)之間的距離（km）。實(shí)際生產(chǎn)中，應(yīng)根據(jù)測區(qū)大小、GPS網(wǎng)的用途，來設(shè)計網(wǎng)的等級和精度標(biāo)準(zhǔn)。2GPS點(diǎn)的密度標(biāo)準(zhǔn)制定GPS網(wǎng)的密度標(biāo)準(zhǔn)，主要考慮任務(wù)要求和服務(wù)對象。密度可參照表8-3的規(guī)定執(zhí)行。表8-3 GPS網(wǎng)中相鄰點(diǎn)間距離 (單位：km) 級別項目ABCDE相鄰點(diǎn)最小距10015521相鄰點(diǎn)最大距2000250401510相鄰點(diǎn)平均距300701510105528.1.3 GPS網(wǎng)的基準(zhǔn)設(shè)計1基準(zhǔn)設(shè)計的定義：在GPS網(wǎng)的技術(shù)設(shè)計中，必

4、須明確GPS網(wǎng)的成果所采用的坐標(biāo)系統(tǒng)和起算數(shù)據(jù)的工作，稱為GPS網(wǎng)的基準(zhǔn)設(shè)計。GPS網(wǎng)的基準(zhǔn)包括位置基準(zhǔn)、方位基準(zhǔn)和尺度基準(zhǔn)。2基準(zhǔn)設(shè)計應(yīng)考慮的幾個問題： （1）應(yīng)在地面坐標(biāo)系中選定起算數(shù)據(jù)和聯(lián)測原有地方控制點(diǎn)若干個，用以轉(zhuǎn)換坐標(biāo)。 （2）對GPS網(wǎng)內(nèi)重合的高等級國家點(diǎn)或原城市等級控制點(diǎn)，除未知點(diǎn)連結(jié)圖形觀測外，對它們也要適當(dāng)?shù)貥?gòu)成長邊圖形。 （3）聯(lián)測的高程點(diǎn)需均勻分布于網(wǎng)中，對丘陵或山區(qū)聯(lián)測高程點(diǎn)應(yīng)按高程擬合曲面的要求進(jìn)行布設(shè)。 （4）新建GPS網(wǎng)的坐標(biāo)應(yīng)盡可能與測區(qū)過去采用的坐標(biāo)一致。81.4 GPS網(wǎng)構(gòu)成的幾個基本概念及網(wǎng)特征條件1GPS網(wǎng)圖形構(gòu)成的幾個基本概念觀測時斷：測站上開始接收

5、衛(wèi)星信號到觀測停止，連續(xù)工作的時間段，簡稱時段。同步觀測：兩臺或兩臺以上接收機(jī)同時對同一組衛(wèi)星進(jìn)行的觀測。同步觀測環(huán)：三臺或三臺以上接收機(jī)同步觀測獲得的基線向量所構(gòu)成的閉合環(huán)，簡稱同步環(huán)。獨(dú)立觀測環(huán)：由獨(dú)立觀測所獲得的基線向量構(gòu)成的閉合環(huán)，簡稱獨(dú)立環(huán)。異步觀測環(huán)：在構(gòu)成多邊形環(huán)路的所有基線向量中，只要有非同步觀測基線向量，則該多邊形環(huán)路叫異步觀測環(huán)，簡稱異步環(huán)。獨(dú)立基線：對于N臺GPS接收機(jī)的同步觀測環(huán)，有J條同步觀測基線，其中獨(dú)立基線數(shù)為N-1。非獨(dú)立基線：除獨(dú)立基線外的其它基線叫非獨(dú)立基線，總基線數(shù)與獨(dú)立基線之差即為非獨(dú)立基線數(shù)。2GPS網(wǎng)特征條件的計算觀測時斷數(shù) ： （8-2）式中：n為

6、網(wǎng)點(diǎn)數(shù)，m為每點(diǎn)設(shè)站數(shù)，N為接收機(jī)數(shù)?？偦€數(shù)： （8-3）必要基線數(shù)： （8-4）獨(dú)立基線數(shù)： （8-5）多余基線數(shù)： （8-6）3GPS網(wǎng)同步圖形構(gòu)成及獨(dú)立邊的選擇根據(jù)（8-3）式， 對于由N臺GPS接收機(jī)構(gòu)成的同步圖形中一個時斷包含的GPS基線數(shù)為： （8-7）但其中僅有N-1條是獨(dú)立的GPS邊，其余為非獨(dú)立邊。當(dāng)接收機(jī)數(shù)N=25時所構(gòu)成的同步圖形見圖8-1。對應(yīng)于圖8-1的獨(dú)立GPS邊可以有如圖8-2所示的不同選擇。當(dāng)同步觀測的GPS接收機(jī)數(shù)N3時，同步閉合環(huán)的最少數(shù)應(yīng)為： （8-8）N與J、T的關(guān)系見下表：表8-4 N與J、T的關(guān)系表N23456J1361015T01361081.5

7、 GPS網(wǎng)的圖形設(shè)計 1GPS網(wǎng)的圖形設(shè)計 根據(jù)對所布設(shè)的GPS網(wǎng)的精度要求和其它方面的要求，設(shè)計出獨(dú)立的GPS邊構(gòu)成的多邊形網(wǎng)，稱為GPS網(wǎng)的圖形設(shè)計。2GPS網(wǎng)的圖形（1）點(diǎn)連式：如圖8-3，相鄰?fù)綀D形之間僅有一個公共點(diǎn)的連接。（2）邊連式：如圖8-4，同步圖形之間由一條公共基線連接。（3）網(wǎng)連式：指相鄰?fù)綀D形之間有兩個以上公共點(diǎn)相連接。（4）邊點(diǎn)混合連接式 ：如圖8-5，把點(diǎn)連式與邊連式有機(jī)地結(jié)合起來，組成GPS網(wǎng)的方式。（5）三角鎖連接：如圖8-6，用點(diǎn)連式或邊連式組成連續(xù)發(fā)展的三角鎖同步圖形。（6）導(dǎo)線網(wǎng)形連接：如圖8-7。（7）星形布設(shè)：如圖8-8第八章GPS測量的設(shè)計與實(shí)施8

8、.2 GPS測量的外業(yè)準(zhǔn)備及技術(shù)設(shè)計書編寫教學(xué)內(nèi)容：本節(jié)主要介紹GPS測量技術(shù)設(shè)計書的編寫要求和內(nèi)容。教學(xué)重點(diǎn)：1 介紹GPS測量的外業(yè)準(zhǔn)備工作；2 介紹GPS接收機(jī)檢驗的內(nèi)容；3 介紹GPS測量技術(shù)設(shè)計書的編寫方法。教學(xué)難點(diǎn)：GPS接收機(jī)的檢驗和設(shè)計書的編寫。教學(xué)方法：課堂教學(xué)為主，充分利用多媒體教學(xué)方法。教學(xué)要求：了解GPS接收機(jī)檢驗的內(nèi)容和方法，掌握GPS測量技術(shù)設(shè)計書的編寫。821 測區(qū)踏勘測區(qū)踏勘主要了解下列情況：1、 交通情況；2、 水系分布情況；3、 植被情況；4、 控制點(diǎn)分布情況；5、 居民點(diǎn)分布情況；6、 當(dāng)?shù)仫L(fēng)俗民情。822 資料收集1、各類圖件；2、各類控制點(diǎn)成果；3、測

9、區(qū)有關(guān)的地質(zhì)、氣象、交通、通訊等方面的資料；4、城市及鄉(xiāng)、村行政區(qū)劃表。823 設(shè)備、器材籌備及人員組織設(shè)備、器材籌備及人員組織包括以下內(nèi)容：1、 籌備儀器、計算機(jī)及配套設(shè)備；2、 籌備機(jī)動設(shè)備及通訊設(shè)備；3、 籌備施工器材，計劃油料，材料的消耗；4、 組建施工隊伍，擬定施工人員名單及崗位；5、 進(jìn)行詳細(xì)的投資預(yù)算。824 擬定外業(yè)觀測計劃1擬定觀測計劃的主要依據(jù)：（1）GPS網(wǎng)的規(guī)模大小；（3）GPS衛(wèi)星星座幾何圖形強(qiáng)度；（4）參加作業(yè)的接收機(jī)數(shù)量；（5）交通、通訊及后勤保障。2觀測計劃的主要內(nèi)容：（1）編制GPS衛(wèi)星的可見性預(yù)報圖；（2）選擇衛(wèi)星的幾何圖形強(qiáng)度；（3）選擇最佳觀測時斷；（4

10、）觀測區(qū)域的設(shè)計與劃分；（5）編排作業(yè)調(diào)度表；作業(yè)調(diào)整度表見表8-6。表8-6 GPS作業(yè)調(diào)度表時段編號觀測時間觀測者觀測者觀測者機(jī)號機(jī)號機(jī)號點(diǎn)名備注點(diǎn)名備注點(diǎn)名備注點(diǎn)號點(diǎn)號點(diǎn)號1234 （6）采用規(guī)定格式GPS測量外業(yè)觀測通知（見表8-7）單進(jìn)行調(diào)度。表8-7 GPS測量外業(yè)觀測通知單 觀測日期 年 月 日 組別： 操作員： 點(diǎn)位所在圖幅： 測站編號/名： 觀測時斷：1： 2： 3： 4： 5： 6： 安排人： 年 月 日825 設(shè)計GPS網(wǎng)與地面網(wǎng)的聯(lián)測方案GPS網(wǎng)與地面網(wǎng)的聯(lián)測，可根據(jù)測區(qū)地形變化和地面控制點(diǎn)的分布而定，一般在GPS網(wǎng)中至少要重合觀測三個以上的地面控制點(diǎn)作為約束點(diǎn)。826

11、 GPS接收機(jī)選型及檢驗1 接收機(jī)的選用接收機(jī)的選用可參考下表：2接收機(jī)的檢驗接收機(jī)全面檢驗的內(nèi)容，包括一般性檢視、通電檢驗和實(shí)測檢驗。（1）一般檢驗：主要檢查接收機(jī)設(shè)備各部件及其附件是否齊全、完好，緊固部分是否松動與脫落，使用手冊及資料是否齊全等。（2）通電檢驗：接收機(jī)通電后有關(guān)信號燈、按鍵、顯示系統(tǒng)和儀表的工作情況，以及自測試系統(tǒng)的工作情況，當(dāng)自測正常后，按鍵作步驟檢驗儀器的工作情況。（3）實(shí)測檢驗：測試檢驗是GPS接收機(jī)檢驗的主要內(nèi)容。其檢驗方法有：用標(biāo)準(zhǔn)基線檢驗；已知坐標(biāo)、邊長檢驗；零基線檢驗；相位中心偏移量檢驗等。用零基線檢驗接收機(jī)內(nèi)部噪聲水平。基線測試方法如下：選擇周圍高度角10以

12、上無障礙物的地方安放天線，按圖8-9連天線、功分器和接收機(jī)。連接電源，二臺GPS接收機(jī)同步接收四顆以上衛(wèi)星11.5h。交換功分器與接收機(jī)接口，再觀察一個時段。用隨機(jī)軟件計算基線坐標(biāo)增量和基線長度?；€誤差應(yīng)少于1mm。否則應(yīng)送廠檢修或降低級別使用。天線相位中心穩(wěn)定性檢驗該項檢驗可在標(biāo)準(zhǔn)基線、比較基線或GPS檢測場上進(jìn)行。檢測時可以將GPS接收機(jī)帶天線兩兩配對，置于基線的兩端點(diǎn)。按上述方法在與該基線垂直的基線中（不具備此條件，可將一個接收機(jī)天線固定指北，其它接收機(jī)天線繞軸順時針轉(zhuǎn)動90°，180°，270°）進(jìn)行同樣觀察。 觀測結(jié)束，用隨機(jī)軟件解算各時段三維坐標(biāo)。G

13、PS接收機(jī)不同測程精度指標(biāo)的測試。該項測試應(yīng)在標(biāo)準(zhǔn)檢定場進(jìn)行。檢定場應(yīng)含有短邊和中長邊?；€精度應(yīng)達(dá)到1*105。檢驗時天線應(yīng)嚴(yán)格整平對中，對中誤差小于±1mm。天線指向正北，天線高量至1mm。測試結(jié)果與基線長度比較，應(yīng)優(yōu)于儀器標(biāo)稱精度。儀器的高度低溫試驗：對于有特殊要求時需對GPS接收機(jī)進(jìn)行高、低溫測試。對于雙頻GPS接收機(jī)應(yīng)通過野外測試，檢查在美國執(zhí)行SA技術(shù)時其定位精度。用于天線基座的光學(xué)對點(diǎn)器在作業(yè)中應(yīng)經(jīng)常檢驗，確保對中的準(zhǔn)確性，其檢校參照控制測量中光學(xué)對點(diǎn)器核校方法。827 技術(shù)設(shè)計書編寫資料收集全后，編寫技術(shù)設(shè)計，主要編寫內(nèi)容如下：1.任務(wù)來源及工作量包括GPS項目的來源

14、、下達(dá)任務(wù)的項目、用途及意義；GPS測量點(diǎn)的數(shù)量（包括新定點(diǎn)數(shù)、約束點(diǎn)數(shù)、水準(zhǔn)點(diǎn)數(shù)、檢查點(diǎn)數(shù)）；GPS點(diǎn)的精度指標(biāo)及坐標(biāo)、高程系統(tǒng)。2.測區(qū)概況測區(qū)隸屬的行政管轄；測區(qū)范圍的地理坐標(biāo)，控制面積；測區(qū)的交通狀況和人文地理；測區(qū)的地形及氣候狀況；測區(qū)控制點(diǎn)的分布及對控制點(diǎn)分析、利用和評價。3.布網(wǎng)方案GPS網(wǎng)點(diǎn)的圖形及基本連接方法；GPS網(wǎng)結(jié)構(gòu)特征的測算；點(diǎn)位布設(shè)圖的繪制。4.選點(diǎn)與埋標(biāo)GPS點(diǎn)位的基本要求；點(diǎn)位標(biāo)志的選用及埋設(shè)方法；點(diǎn)位的編號等。5.觀測對觀測工作的基本要求；觀測綱要的制定；對數(shù)據(jù)采集提出注意的問題6.數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)處理的基本方法及使用的軟件；起算點(diǎn)坐標(biāo)的決定方法，閉合差檢驗及點(diǎn)位

15、精度的評定指標(biāo)。7.完成任務(wù)的措施要求措施具體，方法可靠，能在實(shí)際工作中貫徹執(zhí)行。第八章GPS測量的設(shè)計與實(shí)施83 GPS測量的外業(yè)實(shí)施GPS測量外業(yè)實(shí)施包括:GPS點(diǎn)的選埋、觀測、數(shù)據(jù)傳輸及數(shù)據(jù)預(yù)處理等工作。8.3.1選點(diǎn)選點(diǎn)工作應(yīng)遵守以下原則：1.點(diǎn)位應(yīng)設(shè)在易于安裝接收設(shè)備。視野開闊的較高點(diǎn)上。2點(diǎn)位目標(biāo)要顯著，視場周圍15°以上不應(yīng)有障礙物，以減少GPS信號被遮擋或障礙物吸收。3點(diǎn)位應(yīng)遠(yuǎn)離在功率無線電發(fā)射源（如電視機(jī)、微波爐等）其距離不少于200m；遠(yuǎn)離高壓輸電線，其距離不得少于50m。以避免電磁場對GPS信號的干擾。4點(diǎn)位附近不應(yīng)有在面積水域或不應(yīng)有強(qiáng)烈干擾衛(wèi)星信號接收的物體

16、，以減弱多路徑效應(yīng)的影響。5點(diǎn)位應(yīng)選在交通方便，有利于其它觀測手段擴(kuò)展與聯(lián)測的地方。6地面基礎(chǔ)穩(wěn)定，易于點(diǎn)的保存。7選點(diǎn)人員應(yīng)按技術(shù)設(shè)計進(jìn)行踏勘，在實(shí)地按要求選定點(diǎn)位。8網(wǎng)形應(yīng)有利于同步觀測邊、點(diǎn)聯(lián)結(jié)。9當(dāng)所選點(diǎn)位需要進(jìn)行水準(zhǔn)聯(lián)測時，選點(diǎn)人員應(yīng)實(shí)地踏勘水準(zhǔn)路線，提出有關(guān)建議。10當(dāng)利用舊點(diǎn)時，應(yīng)對舊點(diǎn)的穩(wěn)定性、完好性，以及覘標(biāo)是否安全可用作一檢查，符合要求方可利用。8.3.2標(biāo)志埋設(shè)GPS網(wǎng)點(diǎn)一般應(yīng)埋設(shè)具有中心標(biāo)志的標(biāo)石，以精確標(biāo)志點(diǎn)位，點(diǎn)的標(biāo)石和標(biāo)志必須穩(wěn)定、堅固以利長久保存和利用。在基巖露頭地區(qū)，也可以直接在基巖上嵌入金屬標(biāo)志。表8-9 GPS點(diǎn)點(diǎn)之記日期： 年月日 記錄者： 繪圖者： 校

17、對者： 點(diǎn)名及等級點(diǎn) 名土 質(zhì)點(diǎn) 號等 級標(biāo)石說明通視點(diǎn)列表舊點(diǎn)名概略位置（L，B）緯 度經(jīng) 度所在地交通路線選 點(diǎn) 情 況點(diǎn) 位 略 圖單 位選點(diǎn)員日期聯(lián)測水準(zhǔn)情況聯(lián)測水準(zhǔn)等級點(diǎn)位說明每個點(diǎn)標(biāo)石埋設(shè)結(jié)束后，應(yīng)按表8-9填寫點(diǎn)之記并提交以下資料：1.點(diǎn)之記 2GPS網(wǎng)的選取點(diǎn)網(wǎng)圖；3土地占用批準(zhǔn)文件與測量標(biāo)志委托保管書；4選點(diǎn)與埋石工作技術(shù)總結(jié)。8.3.3觀測工作1.觀測工作依據(jù)的主要技術(shù)指標(biāo)表8-10 各級GPS測量作業(yè)的基本技術(shù)要求項目 等級方法二三四一級二級衛(wèi)星高度角（°）相對 快速1515151515有效觀測衛(wèi)星數(shù)相對 快速445454545觀測時段數(shù)相對22221重復(fù)設(shè)點(diǎn)數(shù)

18、快速2222時段長度（）相對快速906020451545154515數(shù)據(jù)采樣間隔（）相對 快速10-6010-6010-6010-6010、60PDOP相對 快速668882.天線安置在正常點(diǎn)位，天線應(yīng)架設(shè)在三腳架上，并安置在標(biāo)志中心的上方直接對中，天線基座上的圓水準(zhǔn)氣泡必須整平。殊點(diǎn)位，當(dāng)天線需要安置在三角點(diǎn)覘標(biāo)的觀測臺或回光臺上時應(yīng)先將覘頂拆除，防止對GPS信號的遮擋。天線的定向標(biāo)志應(yīng)指向正北，并顧及當(dāng)?shù)卮牌堑挠绊懀詼p弱相位中心偏差的影響。天線定向誤差依定位精度不同而異，一般不應(yīng)超過±3º5º。刮風(fēng)天氣安置天線時，應(yīng)將天線進(jìn)行三向固定，以防倒地碰壞。雷雨天

19、氣安置時，應(yīng)該注意將其底盤接地，以防雷擊天線。架設(shè)天線不宜過低，一般應(yīng)距地1m以上。天線架設(shè)好后，在圓盤天線間隔120的三個方向分別量取天線高，三次測量結(jié)果之差不應(yīng)超過3mm，取其三次結(jié)果的平均值記入測量手薄中，天線高記錄取值0.001m。測量氣象參數(shù)：在高精度GPS測量中，要求測定氣象元素。每時段氣象觀測應(yīng)不少于3次（時段開始、中間、結(jié)束。）氣壓讀至0.1mbar，氣溫讀至0.1ºC，對一般城市及工程測量只記錄天氣狀況。復(fù)查點(diǎn)名并記入測量手薄中，將天線電纜與儀器進(jìn)行聯(lián)接，經(jīng)檢查無誤后，方能通電啟動儀器。3.開機(jī)觀測觀測作業(yè)的主要目的是捕獲GPS衛(wèi)星信號，并對其進(jìn)行跟蹤、處理和量測，

20、以獲得所需要的定位信息和觀測數(shù)據(jù)。天線安置完成后，在離開天線適當(dāng)位置的地面上安放GPS接收機(jī)，接通接收機(jī)與電源、天線、控制器的聯(lián)接電纜，并經(jīng)過預(yù)熱和靜置，即可啟動接收機(jī)進(jìn)行觀測。通常來說，在外業(yè)觀測工作中，儀器操作人員應(yīng)注意以下事項：當(dāng)確認(rèn)外接電源電纜及天線等各項連接完全無誤后，方可接通電源，啟動接收機(jī)。開機(jī)后接收機(jī)有關(guān)指示顯示正常并通過自測后，方能輸入有關(guān)測站和時段控制信息。接收機(jī)在開始記錄數(shù)據(jù)后，應(yīng)注意查看有關(guān)觀測衛(wèi)星數(shù)量、衛(wèi)星號、相位測量殘差、實(shí)時定位結(jié)果及其變化、存儲介質(zhì)記錄等情況。一個時段觀測過程中，不允許進(jìn)行以下操作：關(guān)閉又重新啟動；進(jìn)行自測試（發(fā)現(xiàn)故障除外）；改變衛(wèi)星高度角；改變

21、天線位置；改變數(shù)據(jù)采樣間隔；按動關(guān)閉文件和刪除文件等功能鍵。每一觀測時段中，氣象元素一般應(yīng)在始、中、末各觀測記錄一次，當(dāng)時段較長時可適當(dāng)增加觀測次數(shù)。在觀測過程中要特別注意供電情況，除在出測前認(rèn)真檢查電池容量是否充足外，作業(yè)中觀測人員不要遠(yuǎn)離接收機(jī)，聽到儀器的低電報警要及時予以處理，否則可能會造成儀器內(nèi)部數(shù)據(jù)的破壞或丟失。對觀測時段較長的觀測工作，建議盡量采用太陽能電池或汽車瓶進(jìn)行供電。儀器高一定要按規(guī)定始、末各測一次，并及時輸入及記入測量手薄之中。接收機(jī)在觀測過程中不要靠近接收機(jī)使用對講機(jī)；雷雨季節(jié)架設(shè)天線要防止雷擊，雷雨過境時應(yīng)關(guān)機(jī)停測，并卸下天線。觀測站的全部預(yù)定作業(yè)項目，經(jīng)檢查均已按規(guī)

22、定完成，且記錄與資料完整無誤后方可遷站。觀測過程中要隨時查看儀器內(nèi)存或硬盤容量，每日觀測結(jié)束后，應(yīng)及時將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存至計算機(jī)硬、軟盤上，確保觀測數(shù)據(jù)不丟失。4.觀測記錄觀測記錄觀測記錄由GPS接收機(jī)自動進(jìn)行，均記錄在存儲介質(zhì)（如硬盤、硬卡或記憶卡等）上，其主要內(nèi)容有：載波相位觀測值及相應(yīng)的觀測歷元；同一歷元的測碼偽距觀測值；GPS衛(wèi)星星歷及衛(wèi)星鐘差參數(shù)；實(shí)時絕對定位結(jié)果；測站控制信息及接收機(jī)工作狀態(tài)信息。測量手薄測量手薄是在接收機(jī)啟動前及觀測過程中，由觀測者隨時填寫的。其記錄格式在現(xiàn)行規(guī)范和規(guī)程中略有差別，視具體工作內(nèi)容選擇。為便于使用，這里列出規(guī)程中城市與工程GPS網(wǎng)觀測記錄格式（見表8-11）

23、供參考。表8-11中，備注欄應(yīng)記載觀測過程中發(fā)生的重要問題，問題出現(xiàn)的時間及其處理方式等。觀測記錄和測量手薄都是GPS精密定位的依據(jù)，必須認(rèn)真、及時填寫，堅決杜絕事后補(bǔ)記或追記。外業(yè)觀測中存儲介質(zhì)上的數(shù)據(jù)文件應(yīng)及時拷貝一式兩份，分別保存在專人保管的防水、防靜電的資料箱內(nèi)。存儲介質(zhì)的外面，適當(dāng)處應(yīng)貼制標(biāo)簽，注明文件名、網(wǎng)區(qū)名、點(diǎn)名、時段名、采集日期、測量手薄編號等。接收機(jī)內(nèi)存數(shù)據(jù)文件在轉(zhuǎn)錄到外存介質(zhì)上時，不得進(jìn)行任何剔除或刪改，不得調(diào)用任何對數(shù)據(jù)實(shí)施重新加工組合的操作指令。第八章GPS測量的設(shè)計與實(shí)施8.4 GPS測量的作業(yè)模式8.4.1 經(jīng)典靜態(tài)定位模式1作業(yè)方式 采用兩臺（或兩臺以上）接收設(shè)

24、備，分別安置在一條或數(shù)條基線的兩個端點(diǎn)，同步觀測4顆以上衛(wèi)星，每時段長45分鐘至2個小時或更多。作業(yè)布置如圖8-10所示。2精度 基線的相對定位精度可達(dá)5mm+1ppm·D，D為基線長度（KM）。3適用范圍 建立全球性或國家級大地控制網(wǎng)，建立地殼運(yùn)動監(jiān)測網(wǎng)、建立長距離檢?；€、進(jìn)行島嶼與大陸聯(lián)測、鉆井定位及精密工程控制網(wǎng)建立等。4注意事項 所有已觀測基線應(yīng)組成一系列封閉圖形（如圖8-10），以利于外業(yè)檢核，提高成果可靠度。并且可以通過平差，有助于進(jìn)一步提高定位精度。842 快速靜態(tài)定位1作業(yè)方法 在測區(qū)中部選擇一個基準(zhǔn)站，并安置一臺接收設(shè)備連續(xù)跟蹤所有可見衛(wèi)星；另一臺接收機(jī)依次到各點(diǎn)

25、流動設(shè)站，每點(diǎn)觀測數(shù)分鐘。作業(yè)布置如圖8-11所示。2精度 流動站相對于基準(zhǔn)站的基線中誤差為5mm±1ppm·D。3應(yīng)用范圍 控制網(wǎng)的建立及其加密、工程測量、地籍測量、大批相距百米左右的點(diǎn)位定位。4注意事項 在測量時段內(nèi)應(yīng)確保有5顆以上衛(wèi)星可供觀測；流動點(diǎn)與基準(zhǔn)點(diǎn)相距應(yīng)不超過20km；流動站上的接收機(jī)在轉(zhuǎn)移時，不必保持對所測衛(wèi)星連續(xù)跟蹤，可關(guān)閉電源以降低能耗。5優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：作業(yè)速度快、精度高、能耗低；缺點(diǎn)：二臺接收機(jī)工作時，構(gòu)不成閉合圖形（如圖8-11），可靠性差。843 準(zhǔn)動態(tài)定位1作業(yè)方法 在測區(qū)選擇一個基準(zhǔn)點(diǎn)，安置接收機(jī)工連續(xù)跟蹤所有可見衛(wèi)星；將另一臺流動接收機(jī)先置于

26、1號站（如圖8-12）觀測；在保持對所測衛(wèi)星連續(xù)跟蹤而不失鎖的情況下，將流動接收機(jī)分別在2，3，4各點(diǎn)觀測數(shù)秒鐘。2精度 基線的中誤差約為12cm。3應(yīng)用范圍 開闊地區(qū)的加密控制測量、工程測量及碎部測量及線路測量等。1  注意事項 應(yīng)確保在觀測時斷上有5顆以上衛(wèi)星可供觀測；流動點(diǎn)與基準(zhǔn)點(diǎn)距離不超過20 km；觀測過程中流動接收機(jī)不能失鎖，否則應(yīng)在失鎖的流動點(diǎn)上延長觀測時間12min。8.4.4 往返式重復(fù)設(shè)站1作業(yè)方法 建立一個基準(zhǔn)點(diǎn)安置接收機(jī)連續(xù)跟蹤所有可見衛(wèi)星；流動接收機(jī)依次到每點(diǎn)觀測12min；1h后逆序返測各流動點(diǎn)12min。設(shè)站布置如圖8-13所示。2精度 相對于基準(zhǔn)點(diǎn)的基

27、線中誤差為5mm+1ppm.D。3應(yīng)用范圍 控制測量及控制網(wǎng)加密、取代導(dǎo)線測量及三角測量、工程測量機(jī)地籍測量。4注意事項 流動點(diǎn)與基準(zhǔn)點(diǎn)距離不超過15km；基準(zhǔn)點(diǎn)上空開闊，能正常跟蹤3顆及以上衛(wèi)星。8.4.5 動態(tài)定位1作業(yè)方法 建立一個基準(zhǔn)點(diǎn)安置接收機(jī)連續(xù)跟蹤所有可見衛(wèi)星；流動接收機(jī)先在出發(fā)點(diǎn)上靜態(tài)觀測數(shù)分鐘；然后流動接收機(jī)從出發(fā)點(diǎn)開始連續(xù)運(yùn)動；按指定的時間間隔自動運(yùn)動載體的實(shí)時位置。作業(yè)布置如圖8-14所示2精度 相對于基準(zhǔn)點(diǎn)的瞬時點(diǎn)位精度12cm。3應(yīng)用范圍 精密測定運(yùn)動目標(biāo)的軌跡、測定道路的中心線、剖面測量、航道測量等。4注意事項 需同步觀測5顆衛(wèi)星，其中至少4顆衛(wèi)星要連續(xù)跟蹤；流動點(diǎn)

28、與基準(zhǔn)點(diǎn)距離不超過20 km。846 實(shí)時動態(tài)測量的作業(yè)模式與應(yīng)用1實(shí)時動態(tài)（RTK）定位技術(shù)簡介實(shí)時動態(tài)（Real Time Kinematic-RTB）測量技術(shù)，是以載波相位觀測量為根據(jù)的實(shí)時差分GPS（RTD GPS）測量技術(shù)，它是GPS測量技術(shù)發(fā)展中的一個新突破。實(shí)時動態(tài)測量的基本思想是：在基線上安置一臺GPS接收機(jī)，對所有可見GPS衛(wèi)星進(jìn)行連續(xù)地測量，并將其觀測數(shù)據(jù)，通過無線電傳輸設(shè)備，實(shí)時地發(fā)送給用戶觀測站。在用戶站上，GPS接收機(jī)在接收GPS衛(wèi)星信號的同時，通過無線電接收設(shè)備，接收基準(zhǔn)站傳輸?shù)挠^測數(shù)據(jù)，然后根據(jù)相對定位的原理，實(shí)時地計算并顯示用戶站的三維坐標(biāo)及其精度。2RTK作業(yè)

29、模式與應(yīng)用根據(jù)用戶的要求，目前實(shí)時動態(tài)測量采用的作業(yè)模式，主要有：快速靜態(tài)測量采用這種測量模式，要求GPS接收機(jī)在每一用戶站上，靜止地進(jìn)行觀測。在觀測過程中，連同接收到的基準(zhǔn)站的同步觀測數(shù)據(jù)，實(shí)時地解算整周末知數(shù)和用戶站的三維坐標(biāo)。如果解算結(jié)果的變化趨于穩(wěn)定，且其精度已滿足設(shè)計要求，便可適時的結(jié)束觀測。采用這種模式作業(yè)時，用戶站的接收機(jī)在流動過程中，可以不必保持對GPS衛(wèi)星的連續(xù)跟蹤，其定位精度可達(dá)12cm。這種方法可應(yīng)用于城市、礦山等區(qū)域性的控制測量，工程測量和地籍測量等。準(zhǔn)動態(tài)測量同一般的準(zhǔn)動測量一樣，這種測量模式，通常要求流動的接收機(jī)在觀測工作開始之前，首先在某一起始點(diǎn)上靜止地進(jìn)行觀測，

30、以便采用快速解算整周未知數(shù)的方法實(shí)時地進(jìn)行初始化工作。初始化后，流動的接收楊在每一觀測站，只需靜止觀測數(shù)歷元，并連同基準(zhǔn)站的同步觀測數(shù)據(jù)，實(shí)時地解算流動站的三維坐標(biāo)。目前，其定位的精度可達(dá)厘米級。該方法要求接收機(jī)在觀測過程中，保持對所測衛(wèi)星的連續(xù)跟蹤。一旦發(fā)生失鎖，便需重新進(jìn)行初始化的工作。準(zhǔn)動態(tài)實(shí)時測量模式，通常主要應(yīng)用于地籍測量、碎部測量、路線測量和工程放樣等。動態(tài)測量動態(tài)測量模式，一般需首先在某一起始點(diǎn)上，靜止地觀測數(shù)分鐘，以便進(jìn)行初始化工作。之后，運(yùn)動的接收機(jī)按預(yù)定的采樣時間間隔自動地進(jìn)行觀測，并連同基準(zhǔn)站的同步觀測數(shù)據(jù)，實(shí)時的確定采樣點(diǎn)的空間位置。目前，其定位的精度可達(dá)厘米級。這種測

31、量模式，仍要求在觀測過程中，保持對觀測衛(wèi)星的連續(xù)跟蹤。一旦發(fā)生失鎖，則需重新進(jìn)行初始化的工作。這時，對陸上的運(yùn)動目標(biāo)來說，可以在衛(wèi)星失鎖的觀測點(diǎn)上，靜止地觀測數(shù)分鐘，以便重新初始化，或者利用動態(tài)初始化（AROF）技術(shù)，重新初始化，而對海上和空中的運(yùn)動目標(biāo)來說，則只有應(yīng)用AROP技術(shù)，重新完成初始化的工作。實(shí)時動態(tài)測量模式，主要應(yīng)用于航空攝影測量和航空物探中采樣點(diǎn)的實(shí)時定位，航空測量，道路中線測量，以及運(yùn)動目標(biāo)的精度導(dǎo)航等。思考題：1、怎樣編寫GPS測量技術(shù)設(shè)計書？ 2、為什么要進(jìn)行GPS網(wǎng)的基準(zhǔn)設(shè)計？其目的是什么？ 3、進(jìn)行GPS網(wǎng)形設(shè)計主要考慮哪些因素？ 4、GPS測量外業(yè)觀測在一個測點(diǎn)上要

32、進(jìn)行哪些工作？工作流程是怎樣的？要注意什么？8.5 數(shù)據(jù)預(yù)處理及觀測成果的質(zhì)量檢核8.5.1 數(shù)據(jù)預(yù)處理1.數(shù)據(jù)處理軟件及選擇GPS網(wǎng)數(shù)據(jù)處理分基線解算和網(wǎng)平差兩個階段。各階段數(shù)據(jù)處理軟件可采用隨機(jī)軟件或經(jīng)正式鑒定的軟件，對于高精度的GPS網(wǎng)成果處理也可選用國際著名的GAMIT/GLOBK、BERNESE、GIPSY、GFZ等軟件。2.基線解算對于兩臺級以上接收機(jī)同步觀測值進(jìn)行獨(dú)立基線向量（坐標(biāo)差）的平差計算叫基線解算。它的基本內(nèi)容是：數(shù)據(jù)傳輸；數(shù)據(jù)分流；統(tǒng)一數(shù)據(jù)文件格式；衛(wèi)星軌道的標(biāo)準(zhǔn)化；探測周跳、修復(fù)載波相位觀測值；對觀測值進(jìn)行必要改正?；€向量的解算一般采用多站、多時段自動處理的方法進(jìn)行

33、，具體處理中應(yīng)注意以下幾個問題：基線解算一般采用雙差相位觀測值，基線大于30Km，可采用三差相位觀測值。衛(wèi)星廣播星歷坐標(biāo)值，可作基線解的起算數(shù)據(jù)?；€解算中所需的起算點(diǎn)坐標(biāo)，應(yīng)按以下優(yōu)先順序采用：l         國家GPS A、B級網(wǎng)控制點(diǎn)或其他高等級GPS網(wǎng)控制點(diǎn)的已有WGS-84系坐標(biāo)。l         國家或城市較高等級控制點(diǎn)轉(zhuǎn)換到WGS-84系后的坐標(biāo)系。l     

34、60;   不少于觀測30min的單點(diǎn)定位結(jié)果的平差值提供的WGS-84系坐標(biāo)。在采用多臺接收機(jī)同步觀測的一個同步時段中，可采用單基線模式解算。同一級別的GPS網(wǎng)，根據(jù)基線長度不同，可采用不同的數(shù)據(jù)處理模型。對于所有同步觀測時間短于30min的快速定位基線，必須采用合格的雙差固定解作為基線解算的最終結(jié)果。8.5.2 觀測成果的外業(yè)檢核1.每個時段同步觀測數(shù)據(jù)的檢核數(shù)據(jù)剔除率應(yīng)小于10%；采用單基線處理模式時，對于采用同一種數(shù)學(xué)模型的基線解，其同步時段眾人一的三遍同步環(huán)的坐標(biāo)分量相對閉合差和全長相對閉合差不得超過表8-12所列限差。表8-12 同步坐標(biāo)分量及環(huán)線全長相對閉合差

35、限差（ppm）2.重復(fù)觀測邊的檢核對于重復(fù)觀測邊的任意兩個時段的成果互差，均應(yīng)小于相應(yīng)等級規(guī)定精度的倍。3.同步觀測環(huán)檢核一般規(guī)定，三邊同步環(huán)中第三邊處理結(jié)果與前兩邊的代數(shù)和之差應(yīng)小于下列數(shù)值：對于四站以上的多邊同步環(huán)，所有的分量閉合差不應(yīng)大于4.異步觀測環(huán)檢核各獨(dú)立環(huán)的坐標(biāo)分量閉合差及全長相對閉合差應(yīng)符合下式：8.5.3 野外返工對經(jīng)過檢核超限的基線在充分分析的基礎(chǔ)上，進(jìn)行野外返工觀測。8.5.4 GPS網(wǎng)平差處理 在各項質(zhì)量檢核符合要求后，以所有獨(dú)立基線組成閉合圖形，以三維基線向量及其相應(yīng)方差陣作為觀測信息，以一個點(diǎn)的WGS-84系三維坐標(biāo)作為起算數(shù)據(jù)，進(jìn)行GPS網(wǎng)的無約束平差。再在無約束

36、平差確定的有效觀測量的基礎(chǔ)上，在國家坐標(biāo)系或城市獨(dú)立坐標(biāo)系下進(jìn)行三維約束平差或二維約束平差。無約束平差中，基線向量的改正數(shù)絕對值應(yīng)滿足下式： 約束平差中，基線向量的改正屬于剔除粗差后的無約束平差結(jié)果的同名基線相應(yīng)改正書的較差應(yīng)符合下式要求：8.6 技術(shù)總結(jié)與上交資料8.6.1 技術(shù)總結(jié)GPS測量工作結(jié)束后，需按要求編寫技術(shù)總結(jié)報告，其內(nèi)容為：l         測區(qū)范圍與位置，自然地理條件，氣候特點(diǎn)，交通及電信、電源等情況；l         任務(wù)來源，測區(qū)已有測量情況，項目名稱，施測目的和基本精度要求；l         施測單位，施測起訖時間，技術(shù)依據(jù)，作業(yè)人員情況；l         接收設(shè)備類型與數(shù)量以及檢驗情況；l