公路全球定位系統(tǒng)(GPS)測量規(guī)范

1、1 總    那么 1.0.1 為規(guī)定利用全球定位系統(tǒng)Global Positioning System, 縮 寫為 GPS建立公路工程GPS測量控制網(wǎng)的原那么精度和作業(yè)方法， 特制定本標準。 1.0.2 本標準是依據(jù)?公路勘測標準?JTJ 061，并參照?全球 定位系統(tǒng)GPS測量標準?CH 2001-92的有關(guān)規(guī)定, 在收集 分析研究和總結(jié)經(jīng)驗的根底上制定的。 1.0.3 本標準適用于新建和改建公路工程工程的各級GPS控制網(wǎng)的布 設(shè)與測量。 1.0.4 采用全球定位系統(tǒng)測量技術(shù)建立公路平面控制網(wǎng)時，應(yīng)根據(jù) ?公路勘測標準?JTJ 061中規(guī)定的平面控制

2、測量的等級精度 等確定相應(yīng)的GPS控制網(wǎng)的等級。 1.0.5 GPS測量采用WGS-84大地坐標系。當(dāng)公路工程GPS控制網(wǎng)根據(jù) 實際情況采用1954年北京坐標系1980西安坐標系或抵償坐標系時， 應(yīng)進行坐標轉(zhuǎn)換。各坐標系的地球橢球根本參數(shù)主要幾何和物理 常數(shù)見附錄A. 高程系統(tǒng)根據(jù)實際情況可采用1956年黃海高程系或1985國家 高程基準. 1.0.6 GPS測量時間系統(tǒng)為協(xié)調(diào)世界時(UTC). 在作業(yè)過程中,附錄D "GPS觀測手薄" 中的開關(guān)機時間可采用北京時間記錄. 1.0.7 GPS接收機及附屬設(shè)備均按有關(guān)規(guī)定定期檢測. 1.0.8 GPS控制測量應(yīng)按有關(guān)規(guī)定對全過

3、程進行質(zhì)量控制. 1.0.9 在提供GPS控制測量成果資料時,應(yīng)執(zhí)行保密制度中的有關(guān)規(guī)定.2 術(shù)    語 2.0.1 基線Baseline 兩測量標志中心的幾何連線。 2.0.2 觀測時段 Observation session GPS 接收機在測站上從開始接收衛(wèi)星信號進行觀測到停止觀 測的時間長度。 2.0.3 同步觀測 Simultaneous observation 兩臺或兩臺以上GPS接收機同時對一衛(wèi)星進行的觀測。 2.0.4 同步觀測環(huán) Simultaneous observation 三臺或三臺以上GPS接收機同步觀測所獲得的基線向量構(gòu)成

4、的閉合環(huán)。 2.0.5 獨立基線 Independent baseline 由獨立觀測時段所確定的基線。 2.0.6 獨立觀測環(huán) Independent observable loop 由獨立基線向量構(gòu)成的閉合環(huán)。 2.0.7 自由基線 Free baseline 不屬于任何非同步圖形閉合條件的基線。 2.0.8 復(fù)測基線 Duplicate measure baseline 觀測兩個或兩個以上觀測時段的基線。 2.0.9 邊連式 Link method by a baseline 相鄰圖形之間以一條基線邊相連接的布網(wǎng)方式。 2.0.10 無約束平差 Non-constrained adjus

5、tment 在一個控制網(wǎng)中，不引入外部基準，或雖引入外部基準但并不產(chǎn)生控制網(wǎng)非觀測誤差引起的變形和改正的平差方法。 2.0.11 公路抵償坐標系 Compensation coordinate system for highway 在建立公路控制網(wǎng)時，根據(jù)需要投影到抵償高程面上和或 以任一子午線為中央子午線的一種直角坐標系。2.0.12 首級控制網(wǎng) First class control network 為一個公路工程工程而建立的精度等級最高，并同國家控制 點聯(lián)測能控制整個路線的控制網(wǎng)。 2.0.13 主控制網(wǎng) Main control network 為滿足公路測設(shè)放線或施工放樣，在首級控制

6、網(wǎng)根底上加密 并貫穿整條公路的控制網(wǎng)。 2.0.14 天線高 Antenna height 觀測時天線平均相位中心標志面的高度。3 GPS 控制網(wǎng)分級與設(shè)計 3.1 GPS 控制網(wǎng)分級 3.1.1 根據(jù)公路及橋梁隧道等構(gòu)造的特點及不同要求，GPS 控制網(wǎng)分為一級二級三級四級共四個等級。 各級GPS控制網(wǎng)的主要技術(shù)指標規(guī)定見表功311 表311 GPS控制網(wǎng)的主要技術(shù)指標級別每對相鄰點平均距離d(km)固定誤差a(mm)比例誤差b(ppm)最弱相鄰點點位中誤差m(mm)路線特殊 構(gòu)造 物路線特殊構(gòu)造物路線特殊構(gòu)造物一級4.0105215010二級2.0105525010三級1.010510250

7、10四級0.5102050 注：各級GPS控制網(wǎng)每對相鄰點間的最小距離應(yīng)不小于平均距離的1/2，最大距離不宜大于平均距離的兩倍； 特殊構(gòu)造物指對施工測量精度有特殊要求的橋梁隧道等構(gòu)造物。 3.1.2 GPS控制網(wǎng)相鄰點間弦長精度應(yīng)按下式計算確定： =a2+(bd) (3.1.2) 式中：弦長標準差mm； a固定誤差(mm)； b比例誤差(ppm)； d相鄰點間的距離(km)。 3.2 GPS 控制網(wǎng)設(shè)計 3.2.1 GPS控制網(wǎng)的布設(shè)應(yīng)根據(jù)公路等級線地形地物作業(yè)時衛(wèi)星 狀況精度要求等因素進行綜合設(shè)計，并編制技術(shù)設(shè)計書或大綱。3.2.2 GPS的WGS-84大地坐標系統(tǒng)轉(zhuǎn)換到所選平面坐標系時，應(yīng)

8、使測 區(qū)內(nèi)投影長度變形值不大于2.5cm/km.根據(jù)測區(qū)所處地理位置及平 均高程情況，可按以下方法選定坐標系統(tǒng)： 3.2.2.1 當(dāng)投影長度變形值不大于2.5cm/km時，采用高斯正形投影3°帶平面直角坐標系。 3.2.2.2 當(dāng)投影長度變形值大于2.5cm/km時，可采用公路抵償坐標系，并可選用以下方式： (1)投影于1954年北京坐標系或者1980西安坐標系橢球面上的高斯正形投影任意帶平面直角坐標系。 (2)投影于抵償高程面上的高斯正形投影3°帶平面直角坐標系。 (3)投影于抵償高程面上的高斯正形投影任意帶平面直角坐標系。 3.2.3 GPS控制網(wǎng)采用公路抵償坐標系進行

9、坐標轉(zhuǎn)換時，應(yīng)確定以下技術(shù)參數(shù)； -參考橢球及其相應(yīng)的根本參數(shù)； -中央子午線經(jīng)度值； -縱橫坐標的加常數(shù)值； -投影面正常高； -測區(qū)平均高程異常值； -起算點坐標及起算方位角。 公路抵償坐標系所采用的橢球中心、軸向和扁率應(yīng)與國家參考橢球相同。 3.2.4 公路路線過長時，可視需要將其分為多投影帶。在各分帶交界附近應(yīng)布設(shè)一對相互通視的GPS點。 3.2.5 同一公路工程工程中的特殊構(gòu)造物的測量控制網(wǎng)應(yīng)同工程測量控制網(wǎng)一次完成設(shè)計、施測與平差。 當(dāng)特殊構(gòu)造物測量控制網(wǎng)的等級要求高時，宜以其作為首級控 制網(wǎng)，并據(jù)以擴展其它測量控制網(wǎng)。3.2.6 當(dāng)GPS 控制網(wǎng)作為公路首控制網(wǎng)，且需采用其它測量

10、方法進行加密時，應(yīng)每隔離5km設(shè)置一對相互到通視的GPS點。 當(dāng)GPS首級控制網(wǎng)直接作為施工控制網(wǎng)時，每個GPS點至少應(yīng)與一個相鄰點通視 3.2.7 設(shè)計GPS控制網(wǎng)時，應(yīng)由一個或假設(shè)干個獨立觀測環(huán)構(gòu)成，并包含較多的閉合條件。 3.2.8 GPS 控制網(wǎng)由同步GPS觀測邊構(gòu)成多邊形閉合環(huán)或附合路線時，其邊數(shù)應(yīng)符合以下規(guī)定： -一級GPS控制網(wǎng)應(yīng)不超過去5條； -二級GPS控制網(wǎng)應(yīng)不超過去6條； -三級GPS控制、網(wǎng)應(yīng)不超過去7條； -四級GPS控制網(wǎng)應(yīng)不超過去8條； 3.2.9 一、二級GPS 控制網(wǎng)應(yīng)采用網(wǎng)連式、邊連式布網(wǎng)；三、四級GPS控制網(wǎng)宜采用鉸鏈導(dǎo)線式或點連式布網(wǎng)。 GPS控制網(wǎng)中不

11、應(yīng)出現(xiàn)自由基線。 3.2.10 GPS控制網(wǎng)應(yīng)同附近等級高的國家平面控制網(wǎng)點聯(lián)測，聯(lián)測點數(shù)應(yīng)不少于3個，并力求分布均勻，且能控制本控制網(wǎng)。當(dāng)GPS控制網(wǎng)較長時，應(yīng)增加聯(lián)測點的數(shù)量。 路線附近具有等級高的GPS點時，應(yīng)予以聯(lián)測。 同一公路工程工程的GPS控制網(wǎng)分為多個投影帶時，在分帶交界附近應(yīng)同國家平面控制點聯(lián)測。 3.2.11 GPS點需要進行高程聯(lián)測時，可采用使GPS點與水準點重合，或GPS點與水準點聯(lián)測的方法。 平原、微丘地形聯(lián)測點的數(shù)量不宜少于6個，必須大于3個；聯(lián)測點的間距不宜大于20km，且應(yīng)均勻分布。 重丘、山嶺地形聯(lián)測點的數(shù)量不宜少于是10個。 各級GPS控制網(wǎng)的高程聯(lián)測應(yīng)不低于

12、四等水準測量的精度要求。4 選點與埋石 4.1 準備 4.1.1在編制技術(shù)設(shè)計書或大綱前應(yīng)搜集與公路工程有關(guān)的以下資料： -測區(qū)劃1：10000-1：150000地形圖； -既有各類控制測量資料，包括控制點的平面坐標、高程、坐標系統(tǒng)、技術(shù)總結(jié)等； -測區(qū)的氣象、地質(zhì)、地形、地貌、交通、通信及供電等資料； -路線走向、線位布設(shè)、路線設(shè)計數(shù)據(jù)及大型構(gòu)造物位置等資 料。 4.1.2按技術(shù)設(shè)計書或大綱要求，進行GPS控制網(wǎng)技術(shù)設(shè)計。 4.2 選點 4.2.1 選點員應(yīng)按技術(shù)要求進行踏勘，并實地核對、調(diào)整、 確定點位。點位應(yīng)有利于采用其它測量方法擴展和聯(lián)測。對需做水準聯(lián)測的點位還應(yīng)踏勘水準路線。 4.2

13、.2 點位應(yīng)選在根底穩(wěn)定，并易于長期保存的地點。 4.2.3 點位應(yīng)便于安置接收設(shè)備和操作，視野開闊，視場內(nèi)不應(yīng)有高度角大于15°的成片障礙物，否那么應(yīng)繪制點位環(huán)視圖。 4.2.4 點位附近不應(yīng)有強烈干擾衛(wèi)星信號接收的物體。點位距大功率無線電發(fā)射源如電視臺、微波站等的距離應(yīng)不小于400m;距220Kv以上電力線路的距離應(yīng)不小于50m。 4.2.5 點位應(yīng)利于公路勘測放線與施工放樣，且距路線中心線不宜小于50m,并不大于300m。對于大型橋梁、互通式立交、隧道等還應(yīng)考慮加密布設(shè)控制網(wǎng)的要求。4.2.6 GPS控制點需要設(shè)方位點時，其目標應(yīng)明顯，便于觀測；與 GPS點的距離不宜小于500

14、m，且與路線垂直。 4.2.7 GPS控制網(wǎng)的點名應(yīng)沿公路前進方向順序編號，并非編號前冠以“GPS字樣和等級。當(dāng)新點同原有點重合時，應(yīng)采用原有點名。 同一個GPS控制網(wǎng)中禁有相同的點名。 4.2.8 選定的點位應(yīng)標注于1：10000或1：50000的地形圖上，并繪制GPS控制網(wǎng)選點圖，填寫GPS點之記，點之記格式見附錄B。 4.3 埋 石 4.3.1 各級GPS點的標石均應(yīng)有中心標志。中心標志用直徑不小于14mm的鋼筋制作，并用清晰、精細的十字線刻成直徑小于1mm的中心點。標石外表應(yīng)有GPS點名及施測單位名稱。 4.3.2 GPS點的標石可按附錄C預(yù)制，亦可現(xiàn)場澆制。埋設(shè)時坑底應(yīng)填以砂石并固密

15、實，或現(xiàn)澆20cm厚的混凝土。埋設(shè)的GPS點應(yīng)待沉降穩(wěn)定前方可使用。 4.3.3 GPS點位于山區(qū)巖石地段時，可利用基巖鑿成坑穴，埋入中心標志并澆灌混凝土。標石頂端外形尺寸應(yīng)符合附錄C的規(guī)定。 4.3.4 GPS點位于耕作地區(qū)時，應(yīng)埋設(shè)于非耕種地上，并露出地面少許；當(dāng)必須埋設(shè)于耕地時，標石頂面應(yīng)埋設(shè)于耕種表土層以下。對冰凍地區(qū)，其埋設(shè)深度應(yīng)大于該地區(qū)的冰凍深度。 4.3.5 GPS點位于沙丘或土層疏松地區(qū)，應(yīng)適當(dāng)增大標石尺寸和基坑底層現(xiàn)澆混凝土的面積與厚度。 4.3.6 當(dāng)有牢固永久性建筑物可用以設(shè)置標石時，可在建筑物上鑿孔埋入中心標志并澆灌混凝土，其頂端外形尺寸應(yīng)符合附錄C的規(guī)定。 4.3.

16、7 利用原有平面控制點時，應(yīng)確認該點標石完好，并符合同級GPS點觀測與埋石要求，且能長期保存。4.3.8 為特殊構(gòu)造物而設(shè)計的一、二級GPS控制網(wǎng)可視需要埋設(shè)有強制對中裝置的觀測墩。 4.3.9 所有GPS點在埋石處應(yīng)設(shè)置明顯的指向標志，并現(xiàn)場繪制交通路線略圖，填寫點之記。5 觀     測 5.1 技術(shù)指標 5.1.1 GPS控制網(wǎng)觀測根本技術(shù)指標規(guī)定見表5.1.1。 表5.1.1 GPS控制網(wǎng)觀測根本技術(shù)指標。級 別項 目一級二級三級四級衛(wèi)星高度角°15151515數(shù)據(jù)采集間隔s15151515觀測時間靜態(tài)定位(min)90604

17、540快速靜態(tài)(min)201540點位幾何圖形強度因子(GDOP)6688重復(fù)測量的最少基線(0/0)5555施測時段數(shù)2211有效觀測衛(wèi)星總數(shù)6644 5.2 觀測方案 5.2.1 進入測區(qū)前，應(yīng)事先編制GPS衛(wèi)星可見性預(yù)報表。預(yù)報表應(yīng)包括可見衛(wèi)星號衛(wèi)星高度角方位角最正確觀測星組最正確觀測時間點位圖形強度因子概括位置坐標預(yù)報歷元星歷齡期等。 5.2.2 觀測作業(yè)前，應(yīng)根據(jù)接收機臺數(shù)GPS圖形衛(wèi)星可見性預(yù)報表編制觀測方案。在實施中，應(yīng)依照實際作業(yè)情況，及時作出調(diào)整。 5.2.3 觀測作業(yè)后，應(yīng)及時繪制聯(lián)測草圖以備后續(xù)作業(yè)調(diào)度使用。5.3 作業(yè)要求 5.3.1 觀測組必須執(zhí)行調(diào)度方案，按規(guī)定的

18、時間進行同步觀測作業(yè)。 5.3.2 觀測人員必須按照GPS接收機操作手冊的規(guī)定進行觀測作業(yè)。 5.3.3 天線安置在腳架上直接對中整平時，對中精度為1mm. 5.3.4 天線安置在覘標上時，應(yīng)將標志中心投影至基板上，然后在基板上對中整平。如覘標頂部對信號和信息有干擾，那么應(yīng)卸去。 5.3.5 每時段觀察應(yīng)在測前測后分別量取天線高。兩次天線高之差應(yīng)不大于3mm，并取平均值作為天線高。 5.3.6 觀測時應(yīng)防止人員或其它物體觸動天線或遮擋信號。 5.3.7 接收機開始記錄數(shù)據(jù)后，應(yīng)隨時注意衛(wèi)星信號和信息存儲情況。當(dāng)接收或存儲出現(xiàn)異常時，應(yīng)隨時進行調(diào)整，必要時應(yīng)及時通知其它接收機以調(diào)整觀測方案。 5

19、.3.8 在現(xiàn)場應(yīng)按規(guī)定作業(yè)順序填寫觀測手簿，不得事后補記。觀測手簿的格式見附錄D。 5.3.9 經(jīng)檢查所有規(guī)定作業(yè)工程全部完成，且記錄完整無誤前方可遷站。 5.3.10 每日觀測結(jié)束后，應(yīng)將外業(yè)數(shù)據(jù)文件及時轉(zhuǎn)存到磁盤上，不得作任何剔除或刪改。磁盤應(yīng)貼好標簽，并妥善保存。6 基線解算與檢核 6.0.1 外業(yè)觀測結(jié)束后及時進行觀測數(shù)據(jù)的處理和質(zhì)量分析，檢查其是否符合標準或技術(shù)設(shè)計要求。 6.0.2 基線解算中所需的起算點坐標，可按以下順序選用： -國家或其它等級高的GPS控制網(wǎng)點的既有WGS-84坐標值； -國家或其它等級高的控制點轉(zhuǎn)換至WGS84的坐標值； - GPS單點定位觀測2h以上的平差

20、值提供的WGS-84坐標值。 6.0.3 當(dāng)GPS控制網(wǎng)點間距離小于20km時，可不考慮對流層和電離層的修正；當(dāng)大于20km時，每時段應(yīng)于始中終各觀測一次氣象元素，并采用標準模型參加對流層和電離層的修正。 6.0.4 采用M臺接收機同步觀測時，每一時段應(yīng)解算出MM-1/2條GPS基線向量邊，并計算出該觀測時間段的同步環(huán)坐標分量閉合差。當(dāng)各基線的同步觀測時間超過觀測時間的80/100時，其閉合差值應(yīng)符合式(6.0.4-1)-(6.0.4-4)的要求。 Wx(n/5) · 604-1 Wy(n/5) · 604-2 Wz(n/5) · 604-3 W =Wx2+ Wy

21、2+Wz2(3n/5) · 604-4 式中：W同步環(huán)坐標分量閉合差mm; 弦長標準差mm; n -同步環(huán)中的邊數(shù)。 當(dāng)各基線同步觀測時間為觀測時間性段的40/100-80/100時，其同步環(huán)坐標分量閉合差可適當(dāng)放寬。 當(dāng)各基線同步觀測時間少于觀測時間段的40/100時，應(yīng)按異步環(huán)處理。6.0.5 由獨立觀測邊組成的異步環(huán)的坐標分量閉合差應(yīng)符合式 605-1- 605-4的規(guī)定： Vx3n· 605-1 Vy3n· 605-2 Vz3n· 605-3 V33n· 605-4 式中：V異步環(huán)坐標分量閉合差mm; 弦長標準差mm; n 異步環(huán)中的邊

22、數(shù)。 6.0.6 同一條邊任意兩個時段的成果互差，應(yīng)小于GPS接收機標準精度的22倍。 6.0.7 當(dāng)網(wǎng)中有兩個或兩個以上點時，應(yīng)按本標準第605條的規(guī)定計算點之間的附合閉合差。 6.0.8 當(dāng)檢查或數(shù)據(jù)處理時發(fā)現(xiàn)觀測數(shù)據(jù)不能滿足要求，應(yīng)對成果進行全面的分析，并對其中局部數(shù)據(jù)進行補測或重測，必要時全部數(shù)據(jù)應(yīng)重測。7 GPS控制網(wǎng)平差計算 7.0.1 平差時應(yīng)首先以一個點的WGS-84系坐標作為起算依據(jù)進行無約束平差，檢查GPS基線向量網(wǎng)本身的內(nèi)符合精度、基線向量間有無明顯的系統(tǒng)誤差，并剔除含有粗差的基線邊。 7.0.2 當(dāng)用M臺接收機同步觀測時，應(yīng)從計算出的MM-1/2條GPS觀測邊中選取M-

23、1條邊參加GPS網(wǎng)平差計算。選取的原那么是： -獨立的觀測邊； -網(wǎng)形構(gòu)成非同步閉合環(huán)，不應(yīng)存在自由基線； -必須不含明顯的系統(tǒng)誤差； -組成的閉合環(huán)基線數(shù)和異步環(huán)長度應(yīng)盡量小。 7.0.3 在進行GPS控制網(wǎng)平差前，應(yīng)根據(jù)實際需要選定起算數(shù)據(jù)和相應(yīng)的地面坐標，并應(yīng)對起算數(shù)據(jù)的可靠性及精度進行檢查分析。 7.0.4 GPS控制網(wǎng)可以采用三維約束平差或二維約束平差法。 約束平差時，約束點的坐標、距離或方位角可作為強制約束的固定值，也可作為加權(quán)觀測值。 當(dāng)采用三維約束平差時，可只假定一個點的大地作為高程起算數(shù)據(jù)。 當(dāng)采用二維約束平差時，應(yīng)先將三維GPS基線向量轉(zhuǎn)換為二維基線向量。 7.0.5 當(dāng)G

24、PS控制網(wǎng)分為多個投影帶，且在分差交界附近聯(lián)測國家控制點時，可分片進行平差。平差時應(yīng)有一定數(shù)量的重合點，重合點位互差不得大于兩倍的點位中誤差。 7.0.6 平差結(jié)果應(yīng)輸出所選直角坐標的三維或二維坐標、基線向量改正數(shù)、基線長、方位、點位精度、轉(zhuǎn)換參數(shù)及其精度，并同時輸出單位權(quán)中誤差及其它要求輸出的內(nèi)容。7.0.7 為計算GPS控制網(wǎng)點的正常高，先利用已聯(lián)測高程的GPS點正常高和經(jīng)GPS控制網(wǎng)平差得到的大地高，求其高程異常值，然后采用擬合或插值等方法求其它 GPS點的高程異常值和正常高。 7.0.8 計算結(jié)束后，應(yīng)對所處理的數(shù)據(jù)及結(jié)果進行分析，并寫入總結(jié)報告。8 成果驗收與資料提交 8.0.1 G

25、PS測量工作結(jié)束后應(yīng)編寫技術(shù)總結(jié)，并按?測繪產(chǎn)品檢查驗收規(guī)定?CH 100295和?測繪產(chǎn)品質(zhì)量評定標準?CH100395的要求進行驗收。 8.0.2 GPS測量工作技術(shù)總結(jié)應(yīng)包括： -任務(wù)來源、工程名稱、施測目的、施測單位及施量起訖時間，參加作業(yè)人員、工作量及作業(yè)簡況； -作業(yè)依據(jù)及技術(shù)精度要求； -測區(qū)范圍與位置、測區(qū)概況，測區(qū)已有測量資料情況及檢核、采用情況； -GPS接收機型號、數(shù)量及相應(yīng)的技術(shù)參數(shù)，儀器檢驗情況等； -坐標系統(tǒng)與起算數(shù)據(jù)的選定及相應(yīng)的參數(shù)； -選點、埋石情況； -野外觀測方案、作業(yè)中的問題、觀測成果檢查以及執(zhí)行技術(shù)規(guī)定情況； -觀測數(shù)據(jù)質(zhì)量分析與野外檢核計算情況； -

26、數(shù)據(jù)處理軟件以及處理過程說明； -平差計算和精度分析； -存在問題和需要說明的問題； -各種附表和附圖。8.0.3 成果驗收的重點： -接收機檢驗方法和結(jié)果； -GPS控制網(wǎng)網(wǎng)形設(shè)計與聯(lián)測圖； -GPS控制網(wǎng)的布設(shè)應(yīng)滿足公路路線及大型構(gòu)造物勘察設(shè)計與施工放樣的要求； -起算數(shù)據(jù)和坐標系統(tǒng)的選擇； -野外資料的檢核與計算； -數(shù)據(jù)處理、平差過程及其成果精度。 8.0.4 提交的資料應(yīng)包括： -測量任務(wù)書和技術(shù)設(shè)計書或大綱； -GPS接收機檢驗資料； -衛(wèi)星可見性預(yù)報和觀測方案； -GPS坐標成果表； -點之記； -觀測手簿和存儲介質(zhì)包括數(shù)據(jù)處理過程中生成的文件； -平差計算資料和成果磁盤； -G

27、PS聯(lián)測示意圖； -標注有GPS點位的1：10000或者1：50000地形圖； -所使用的原始資料； -技術(shù)總結(jié)和成果驗收報告。附錄A 大地坐標系有關(guān)資料 A1 WGS-84大地坐標系的地球橢球根本參數(shù)、主要幾何和物理常數(shù) A1.1 地球橢球根本參數(shù) 長半徑a=6378137m 地球引力常數(shù)含大氣層GM=3986005×108m3s-2 正?；A帶諧系數(shù)C2.0=-484.16685×10-6 地球自轉(zhuǎn)角速度w=7292115×10-11rads-1 A1.2 主要幾何和物理常數(shù) 短半徑b=6356752.3142m 扁率a=1/298.257223563 第一

28、偏心率平方e2=0.00669437999013 第二偏心率平方e2=0.006739496742227 橢球正常重力位u0=62636860.8497m2s-2 赤道正常重力ye=9.9703267714ms-2 A2 1980西安坐標系的參考橢球根本參數(shù)、主要幾何和物理常數(shù) A2.1 參考橢球根本參數(shù) 長半徑a=6378140m 地球引力常數(shù)含大氣層GM=3986005×108m3s-2 二階帶諧系數(shù)J2=1082.63×10-6 地球自轉(zhuǎn)角速度w=7292115×10-11rads-1A2.2 主要幾何和物理常數(shù) 短半徑b=6356755.2882m 扁率a

29、=1/298.257 第一偏偏心率平方e2=0.00669438499959 第二偏偏心率平方e2=0.00673950181947 橢球正常重力位u0=62636830m2s-2 赤道正常重力y0=9.780318m s-2 A3 1954年北京坐標系參考橢球的根本幾何參數(shù) 長半徑a=6378245m 短半徑b=6356863.0188m 扁率a=1/298.3 第一偏心率平方e2=0.006693421622966 第二偏心率平方e2=0.006738525414683    附錄B GPS點之記工程名稱：點名等級所在地地類土質(zhì)凍土深度交 通 情 概

30、 述 況交 通 路 線 略 圖點 位 略 圖埋石斷面及類型圖選點情況單 位選點員日 期是否需聯(lián)測高程建議聯(lián)測等級埋石情況單 位埋石員日 期保管人及地址備注調(diào)制： 校核：  附錄D GPS觀測手簿 工程名稱：點 名等 級觀測者記錄者接收機名稱接收機編號定位模式開機時間h min關(guān)機時間h min站時段號日時段號天線高mm測前測后平均日 期存儲介質(zhì)編號及數(shù)據(jù)文件名時間跟蹤衛(wèi)星號PRN干溫()濕溫()氣壓(mb)測站大地高(m)GDOP經(jīng)度° “緯度° “備注 附錄E 本標準用詞說明 一、本標準條文，要求執(zhí)行的嚴格程度的用詞，說明如下： 1.表示很嚴

31、格，非這樣做不可的用詞： 正面詞一般采用“必須； 反面詞一般采用“嚴禁。 2.表示嚴格，在正常情況下均應(yīng)這樣做的用詞： 正面詞一般采用“應(yīng)； 反面詞一般采用“不應(yīng)或“不得。 3.表示允許稍有選擇，在條件可時首先應(yīng)這樣做的用詞： 正面詞一般采用“宜或“可； 反面詞一般采用“不宜。 二、條文中指明應(yīng)按其他有關(guān)標準、標準執(zhí)行的寫法為： “應(yīng)按執(zhí)行或“應(yīng)符合要求或規(guī)定。非必須按所指定的標準、標準或其他規(guī)定執(zhí)行的寫法為：“可參照。附件?公路全球定位系統(tǒng)(GPS) 測量標準? JTJ/T 066-98 條文說明1 總 那么 1.0.1 自1980年第一臺商ET用GPS接收機問世以來，隨著GPS工作衛(wèi)星的不

32、斷入軌和GPS接收機性能的不斷提高和改進，GPS測量技術(shù)已廣泛應(yīng)用于我國國民經(jīng)濟建設(shè)的各個部門。公路測設(shè)部門是80年代后期開始運用GPS測量技術(shù)的。由于公路建設(shè)的特點，無論是在測量原那么，還是在測量精度和作業(yè)方法等方面均有別于其它行業(yè)。因此，為了將GPS商量技術(shù)更好地應(yīng)用于公路工程建設(shè)，有必 要制定本標準。 目前GPS測量技術(shù)在公路測設(shè)中主要用于建立公路工程測量控制網(wǎng)。最近推出RTK方法后雖可使運用范圍擴大，但由于尚處于推廣階段，故本標準規(guī)定的應(yīng)用范圍是公路測量控制網(wǎng)的布設(shè)與測量。 作為建立公路測量控制網(wǎng)的主要手段之一，GPS定位技術(shù)應(yīng)用于公路建設(shè)的主要方法是靜態(tài)相對定位及快速靜態(tài)定位。因為這

33、兩種方法能夠獲得高精度的定位，故本標準規(guī)定了按靜態(tài)相對定位及快速靜態(tài)定位建立測量控制網(wǎng)的方法。 1.0.4 ?公路勘測標準?JTJ 061中根據(jù)公路等級及所需的測量精度等規(guī)定了相應(yīng)的控制測量等級。GPS測量作為建立公路測量控制網(wǎng)的有效手段之一，為保證各標準間的銜接和一致，GPS控制網(wǎng)的等級是根據(jù)?公路勘測標準?JTJ 061中相對應(yīng)的具體規(guī)定確定的。 1.0.6 GPS測量的時間系統(tǒng)采用協(xié)調(diào)世界時UTC，而實際作業(yè)人員為調(diào)度方便起見，一般在記錄時采用北京標準時BST。因此本標準規(guī)定在“GPS觀測手簿中的有關(guān)觀測作業(yè)方案及開關(guān)機時間可采用北京標準時BST。兩者可用BST=UTC8h式進行換算。3

34、 GPS控制網(wǎng)分極與設(shè)計 3.1.1 GPS控制網(wǎng)分級 GPS測量技術(shù)具有精度高、靈活性強等特點，各等級的觀測方法和觀測時間沒有很大差異,但為了和?公路勘測標準?JTJ061相適應(yīng)，根據(jù)公路勘測的特點，將GPS控制網(wǎng)分為一、二、三、四級共四個等級。 GPS控制網(wǎng)與?公路勘測標準?JTJ 061中公路平面控制測量等級關(guān)系見表3.1.1。 表3.1.1 GPS控制網(wǎng)與公路平面控制測量等級關(guān)系GPS控制網(wǎng)公路平面控制測量GPS控制網(wǎng)公路平面控制測量一級二等三角三級四等三角、導(dǎo)線二級三等三角、導(dǎo)線四級一級小三角、導(dǎo)線 GPS控制網(wǎng)等級與主要技術(shù)指標中有關(guān)每對相鄰點間的平均距離，是根據(jù)公路勘測中的實際情

35、況確定的。如四級GPS控制網(wǎng)主要是直接作為高速公路的施工控制網(wǎng)，其平均距離規(guī)定為500m較為適宜；三級GPS控制網(wǎng)主要是作為高速公路的首級控制網(wǎng)，測設(shè)時還需在此根底上加密低一級控制網(wǎng)，GPS控制網(wǎng)中的點作為加密低一級控制網(wǎng)的起算數(shù)據(jù)，其每對相鄰點間的平均距離規(guī)定為1km較為 適宜；一、二級GPS控制網(wǎng)，主要應(yīng)用于大型橋梁、隧道等測量控制網(wǎng)的建立，其實際作業(yè)中要求相鄰點間的平均距離較長。 表中固定誤差和比例誤差的規(guī)定是既考慮到施測控制網(wǎng)的等級，又結(jié)合目前接收機開展的狀況而確定的。 點位中誤差是指GPS控制網(wǎng)中的點相對于聯(lián)測的高等級控制點的相對點位誤差。3.2 GPS控制網(wǎng)設(shè)計 3.2.2 為了使

36、GPS控制網(wǎng)投影長度變形值小于2.5cm/km，必要時可采用公路抵償坐標系。公路低償坐標系除可移動中央子午線外，亦可選擇自己的參考橢球。一般情況下該橢球的中心、軸向和扁率與國家參考橢球相同，只不過其長半徑有一改正量。 設(shè)某公路抵償坐標系位于海拔高程為h的曲面上，該地的大地水準面差距為，那么該曲面離國家參考橢球的高度hn為： hn=h+ (3.2.2-1) 長半徑的改正量為： da=(a/N)hn (3.2.2-2) 式中： da橢球長半徑的改正量m a國家參考橢球的長半徑m N抵償坐標系控制網(wǎng)原點在國家參考橢球中卯圈的 曲率半徑m 那么公路抵償坐標系參考橢球的長半徑aL為： aL=a+da (

37、3.2.2-3) GPS定位成果是相對于WGS-84橢球而言的，地方抵償坐標系坐標是相對于某一地方橢球而言的，因此必須將GPS定位成果投影成與國家大地測量控制網(wǎng)或地方獨立控制網(wǎng)相匹配容。其要點是使 GPS基線向量網(wǎng)與常規(guī)地面測量控制網(wǎng)原點重合，起始方位一致，這樣使兩者在方向和尺度上均具有可比性。兩者在起始方向上的偏差可利用地面網(wǎng)原點至起始方位點的大地方位角A0和GPS控制網(wǎng)相應(yīng)方位上的大地方位角A求得。顯然，兩坐標系在起始方向上的偏差對轉(zhuǎn)換精度具有直接的影響。坐標系轉(zhuǎn)換關(guān)系確實定+是根據(jù)兩坐標系公共點的坐標來確定的，其公式如下： Xis Xit Yis = Yit +CT (3.2.2-4)

38、Zis Zit式中： T=X Y Z K x y z 1 0 0 Xit 0 -Zit Yi C= 0 1 0 Yit Z 0 -Xit 0 0 1 Zit -Yit Xit 0 Xit ,Yit,Zit,;Xit,Yit,Zit公共點在兩坐標系中的坐標； x,y,z兩坐標系間的旋轉(zhuǎn)參數(shù)； K兩坐標系間的尺度比。 影響轉(zhuǎn)換參數(shù)求定精度的主要因素有： 1地面網(wǎng)觀測值與衛(wèi)星網(wǎng)觀測值不匹配； 2地面網(wǎng)坐標精度和衛(wèi)星網(wǎng)的精度； 3公共點的分布情況等。 3.2.4 “必要時是指東西方向的路線過長時，即使采用抵償坐標系，仍然難以保證其投影長度變形值小于2.5cm/km，為此，可將整個路線分成多個投影帶。在

39、分帶附近布設(shè)一對相互通視的GPS點，是為使采用其它測量方法進行加密和擴展時兩分帶在該處的坐標能統(tǒng)一和唯一。 3.2.5 一項公路工程中往往分布著多種大型構(gòu)造物，如橋梁、互通立交、隧道等，為保持GPS控制網(wǎng)精度的一致性，使用構(gòu)造物測量控制網(wǎng)與路線測量控制網(wǎng)協(xié)調(diào)一致，無論其等級如何，應(yīng)一次設(shè)計、布設(shè)、平差。而對于特殊構(gòu)造物，由于它們對測量精度要求高，故在進行GPS控制網(wǎng)平差時，可以先將特殊構(gòu)造按首級控制網(wǎng)平差，然后把首級控制網(wǎng)點作為固定點，對次級網(wǎng)平差。為提高GPS控制網(wǎng)的精度，也可將兩級網(wǎng)聯(lián)合進行統(tǒng)一平差。 3.2.6 GPS控制網(wǎng)作為公路工程工程的首級控制網(wǎng)時，每隔5km應(yīng)布設(shè)一對相互通視的G

40、PS點，是為在采用其它測量方法進行加密時可布設(shè)成附合導(dǎo)線的形式。當(dāng)GPS控制網(wǎng)直接作為施工控制網(wǎng)時，每一點至少與一個相鄰點通視，是為了便于施工放樣順利進行。 3.2.7 衡量GPS控制網(wǎng)測量質(zhì)量上下的主要指標與其它測量方法一樣，同樣是精度和可靠性。采用不同的布網(wǎng)方法，其總基線 數(shù)、獨立基線數(shù)、剩余獨立基線數(shù)均不會相等，其同步環(huán)閉合條件、異步環(huán)閉合條件亦不相同，因而控制網(wǎng)的精度、可靠性等也不同。顯然，閉合條件越多，其精度和可靠性越好，因此在布網(wǎng)時應(yīng)盡可能使整個網(wǎng)中包含較多閉合條件。 3.2.8 評定基線處理結(jié)果質(zhì)量的重要依據(jù)之一是非同步環(huán)閉合差。 為防止基線過多時誤差可能相互掩蓋，所以組成非同步

41、環(huán)的基線數(shù)不宜過多；根據(jù)經(jīng)驗與測算，對不同等級的基線數(shù)作了具體的規(guī)定。 3.2.9 所謂網(wǎng)連式布網(wǎng)，是指相鄰?fù)綀D形之間有兩個以上公共點相連接的布網(wǎng)方法；所謂邊連式布網(wǎng)，是指相鄰?fù)綀D形之間僅有兩個公共點相連的布網(wǎng)方法；所謂鉸鏈導(dǎo)線式布網(wǎng)是指沿路線方向，布設(shè)成具有多個結(jié)點且同步環(huán)與同步環(huán)相套的布網(wǎng)方法； 所謂點連式布網(wǎng)，是指相鄰?fù)綀D形之間僅有一個公共點連接的布網(wǎng)方法。顯然依圖形幾何強度和可靠性指標由強到弱的布網(wǎng)方式分別為網(wǎng)連式、邊連式、鉸鏈導(dǎo)線式和點連式，據(jù)此規(guī)定了各級網(wǎng)的布網(wǎng)方式。 3.2.10 要求GPS控制網(wǎng)應(yīng)同附近國家平面控制點聯(lián)測，是將國家平面控制點坐標作為GPS控制網(wǎng)成果轉(zhuǎn)換的起

42、算數(shù)據(jù)，因此要求聯(lián)測點應(yīng)具有高的精度、一定的數(shù)量和密度。聯(lián)測的點數(shù)必須是兩個以上，其中一個作為GPS控制網(wǎng)在地面坐標系中的定位起算點，兩個點間的方位和長度作為GPS控制網(wǎng)在地面坐標系內(nèi)的定向、長度的起算數(shù)據(jù)；為保證地面點的正確性和可靠性，至少還需一個點作為檢核點，所以規(guī)定聯(lián)測的國家平面控制點應(yīng)不少于3個。 當(dāng)測區(qū)較大時，還應(yīng)適當(dāng)增加聯(lián)測點的數(shù)量。根據(jù)國內(nèi)外的研究和實踐證明，應(yīng)聯(lián)測3-5個精度高、分布均勻的點；為了能使各個投影帶平差，在分帶附近還應(yīng)聯(lián)測一個平面控制點。 3.2.11 GPS控制網(wǎng)進行高程聯(lián)測的目的是使GPS控制網(wǎng)所測的大地高有效地轉(zhuǎn)化為海拔高程。GPS控制網(wǎng)所測高程是大地高，它是

43、相對于數(shù)字外表橢球面的高程，而我們實際使用的是正常高，是相對于大地水準面的高程。大地水準面和參考橢球面之間存在著一個差值，稱之為大地水準面差距。該差距是一個變化量， 隨地點的不同而不同。求大地水準面差距有兩種方法，一是大地水準面模型法，目前使用較多的模型有美國的Rapp Osu91A、英國的osu91A等；二是利用GPS網(wǎng)中的水準點，求其正常高與GPS大地高之差，然后對其它各點求出改正數(shù)。一般進行二次多項式擬合: Dh=a0+a1x+a2y+a3xy+a4x2+a5y2 (3.2.11) 式中： DhGPS點正常高與大地高之差mm; ai(I=0,5)二次多項式系數(shù)； x,yGPS點的縱橫坐標

44、m。 為了使求得的正常高準確，至少應(yīng)聯(lián)測6 個以上的水準點，如少于6個那么只能進行線性改正。另外，水準點的分布應(yīng)均勻并在測區(qū)的周邊，以盡可能防止外推和保證內(nèi)插的精度。 根據(jù)我國對GPS高程聯(lián)測的經(jīng)驗，當(dāng)水準點間距在20km-30km時，平原和丘陵地區(qū)高程精度可到達厘米級，山區(qū)也可到達10cm-20cm當(dāng)測區(qū)內(nèi)地形復(fù)雜時，那么聯(lián)測點的數(shù)量和分布要求較高，這是由于需要詳細的大地水準面才能有效地解決GPS大地高往海拔高程轉(zhuǎn)換的問題。至于聯(lián)測點的高程精度問題，只要求到達不對求定大地水準面差距產(chǎn)生顯著影響的程度即可。另外理論和試驗說明，大地高誤差除使高程方向產(chǎn)生的變形最大外，還使平面路線方向產(chǎn)生較大的變

45、形。當(dāng)高程基準誤差等于0.5m時，進行三維約束平差造成GPS控制網(wǎng)的變形已大于網(wǎng)的觀測誤差，因此，對作為基準點的高程聯(lián)測點的精度也應(yīng)引起足夠的重視。四等水準測量可到達要求并且較易施測，因此規(guī)定應(yīng)以不低于四等水準測量的方法進行聯(lián)測。4 選點與埋石 4.2.4 GPS衛(wèi)星定位誤差主要有三種原因：1GPS信號的自身誤差包括SA技術(shù)帶來的人為干預(yù)誤差，簡稱衛(wèi)星誤差；2GPS信號的傳播誤差；3GPS信號接收機的誤差。對于GPS相對定位 而言；關(guān)鍵在于傳播誤差，它是由電離層和對流層的時延誤差以及多路徑誤差所致。對于前者在觀測和數(shù)據(jù)處理時采用一定的措施可有所減弱，而多路徑誤差那么與點位的選擇相關(guān)，因此選擇的

46、 點位附近不應(yīng)有強烈干擾衛(wèi)星信號接收的物體。 點位離開高壓輸電線路的距離除與輸電線路的電壓上下有關(guān)外，還與輸電線路的走向、衛(wèi)星分布象限等因素有關(guān)，比較復(fù)雜，實際作業(yè)過程中應(yīng)量遠離高壓輸電線路。 4.3.2 GPS點埋設(shè)后，均需等待一段時間前方可認為“穩(wěn)定。時間長短與點的等級、點位埋設(shè)位置等情況有關(guān)，一般對冰凍地區(qū)至少要經(jīng)過一個解凍期；位于軟土地區(qū)至少要經(jīng)過一個雨季。 4.3.4 GPS標石埋設(shè)于非耕地時應(yīng)露出地面少許，是為便于尋找；當(dāng)埋設(shè)于耕種地時應(yīng)埋設(shè)于耕種表土層以下，是為利于標石的保存。5 觀 測 5.1.1 一個完整的載波相位觀測值應(yīng)由整未知數(shù)NO、整周數(shù)局部Int() 和缺乏一整周的局

47、部Fr()等構(gòu)成。其中缺乏一整周的局部可以通過相位差法準確確定，整周數(shù)局部亦可利用衛(wèi)星間求差等方法對周跳進行探測及修復(fù)而得出正確的數(shù)值，因此能否正確確定整周未知數(shù)是定位精度的關(guān)鍵所在。 表態(tài)定位中之所以要觀測較長時間，其主要目的就是為了正確確定整周未知數(shù)。 快速靜態(tài)定位是利用初次平差中所提供的所有信息，如解矢量、相應(yīng)的協(xié)因數(shù)陣、單位權(quán)方差等采用假設(shè)檢驗的方法進行基線解算。在短基線上進行快速靜態(tài)定位時，采用雙頻接受機只需觀測1min便能成功地確定整周未知數(shù)，單頻接收機觀測7-8 顆衛(wèi)星也能在幾分鐘內(nèi)確定整周未知數(shù)。一般快速靜態(tài)定位在已解出整周未知數(shù)的情況下觀測1min-2min 就可到達厘米級的

48、精度，但為保險起見，給予一定的精度儲存，對各級GPS 控制網(wǎng)仍規(guī)定了較長的觀測時間。當(dāng)單頻接收機采用快速靜態(tài)定位方法施測GPS控制網(wǎng)時，其觀測時間均應(yīng)大于15min。一級GPS控制測量主要應(yīng)用于跨江河、海峽等施工時對測量精度具有特殊要求的橋梁、隧道等特殊構(gòu)造物的測量控制網(wǎng)，可靠性及精度要求較高，而快速靜態(tài)定位方法對直接觀測基線不構(gòu)成閉合圖形，因此本標準不提倡使用快速靜態(tài)定位方法建立類似的測量控制網(wǎng)。6 基線解算與檢核 6.0.2 基線解算時，必須固定一點作為起算點。該起算點在WGS-84坐標系中的坐標精度，將會影響基線解算結(jié)果的精度。根據(jù)研究， 為到達1ppm的相對定位精度，要求起始點坐標的精度到達+-2.5m;要到達10ppm的相對定位精度，那么要求起始點