GPS靜態(tài)測量概念

《GPS第八章GPS測量的設(shè)計與實施GPS教學(xué)內(nèi)容：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：介紹GPS介紹GPS介紹GPS教學(xué)難點：GPS。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把握網(wǎng)的圖形設(shè)計，把握GPS測量技術(shù)設(shè)計書的編寫。GPSGPS〔規(guī)程〕《全球定位系統(tǒng)〔GPS〕測量標(biāo)準(zhǔn)》《全球定位系統(tǒng)城市測量技術(shù)規(guī)程》各行業(yè)部門的其他GPS2．測量任務(wù)書GPS網(wǎng)的精度,密度設(shè)計GPSGPS對于各類GPS網(wǎng)的精度設(shè)計主要取決于網(wǎng)的用途GPS8-1表8-1 GPS測量精度分級〔一〕級別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國家根本把握測量≤5≤0.1B≤8≤1用于城市或工程的GPS8-2等級平均距離a〔mm〕b〔mm〕最弱邊相對表等級平均距離a〔mm〕b〔mm〕最弱邊相對〔km〕中誤差二9≤10≤21/12三5≤10≤51/8四2≤10≤101/4.5一級1≤10≤101/2二級1≤15≤201/1GPSGPSa2(a2(bd )2式中：σ——距離中誤差〔毫米；ɑ——固定誤差mm；b——比例誤差系數(shù)pp；d——相鄰點之間的距離km實際生產(chǎn)中，應(yīng)依據(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)。2．GPS級別ABCDE制定GPS網(wǎng)的密度標(biāo)準(zhǔn)主要考慮任務(wù)要求和效勞對象密度可參照表8-3的規(guī)定執(zhí)行。級別ABCDE工程相鄰點最小距10015521相鄰點最大距2023250401510相鄰點平均距3007015～1010～55～2GPS基準(zhǔn)設(shè)計的定義：GPSGPS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)。基準(zhǔn)設(shè)計應(yīng)考慮的幾個問題：應(yīng)在地面坐標(biāo)系中選定起算數(shù)據(jù)和聯(lián)測原有地方把握點假設(shè)干個，用以轉(zhuǎn)換坐標(biāo)。對GPS網(wǎng)內(nèi)重合的高等級國家點或原城市等級把握點，除未知點連結(jié)圖形觀測外，對它們也要適當(dāng)?shù)貥?gòu)成長邊圖形。聯(lián)測的高程點需均勻分布于網(wǎng)中，對丘陵或山區(qū)聯(lián)測高程點應(yīng)按高程擬合曲面的要求進(jìn)展布設(shè)。建GPSGPSGPS觀測時斷：測站上開頭接收衛(wèi)星信號到觀測停頓，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)展的觀測。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)。獨立觀測環(huán)：由獨立觀測所獲得的基線向量構(gòu)成的閉合環(huán)，簡稱獨立環(huán)。異步觀測環(huán)：在構(gòu)成多邊形環(huán)路的全部基線向量中，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)。獨立基線：對于NGPS接收機(jī)的同步觀測環(huán)，有J條同步觀測基線，其中獨立基線數(shù)為N-1。非獨立基線：除獨立基線外的其它基線叫非獨立基線，總基線數(shù)與獨立基線之差即為非獨立基線數(shù)。GPS觀測時斷數(shù)：Cnm/N 〔8-2〕式中：n為網(wǎng)點數(shù)，m為每點設(shè)站數(shù)，N為接收機(jī)數(shù)。總基線數(shù)：J CN(N-1)/2 〔8-3〕總J必J獨

n1 〔8-4〕C(N1) 〔8-5〕多余基線數(shù)：J C(N1)(n1) 〔8-6〕多GPS〔8-3〕式，對于由NGPSGPS為：JN(N-1)/2 〔8-7〕但其中僅有N-1條是獨立的GPS邊，其余為非獨立邊。當(dāng)接收機(jī)數(shù)N=2～58-1。8-1的獨立GPS8-2當(dāng)同步觀測的GPS接收機(jī)數(shù)N≥3時，同步閉合環(huán)的最少數(shù)應(yīng)為：TJ(N1)(N1)(N2)/2 〔8-8〕NJ、TN 28-43NJ、T456J 1361015T 013610GPSGPS依據(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)計出獨立的GPS邊構(gòu)成的多邊形網(wǎng)，稱為GPS〔1〕點連式：如圖8-3，相鄰?fù)綀D形之間僅有一個〔1〕點連式：如圖8-3，相鄰?fù)綀D形之間僅有一個公共點的連接?！?〕邊連式：如圖8-4，同步圖形之間由一條公共基〔2〕邊連式：如圖8-4，同步圖形之間由一條公共基線連接?！?〕邊點混合連接式：如圖8-5，把點連式與邊連式有機(jī)地結(jié)合起來，組成GPS網(wǎng)的方式?！?〕〔5〕8-6，用點連式或邊連式組成連續(xù)進(jìn)展的三角鎖同步圖形。〔6〕8-7。〔7〕8-8〔7〕8-8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：GPSGPSGPS教學(xué)難點：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：GPS接收機(jī)檢驗的內(nèi)容和方法，把握GPS測區(qū)踏勘測區(qū)踏勘主要了解以下狀況：123456資料收集1、各類圖件；2、各類把握點成果；3、測區(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。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：12345擬定外業(yè)觀測打算擬定觀測打算的主要依據(jù)：〔1〕GPSGPS參與作業(yè)的接收機(jī)數(shù)量；交通、通訊及后勤保障。2．觀測打算的主要內(nèi)容：編制GPS選擇衛(wèi)星的幾何圖形強(qiáng)度；選擇最正確觀測時斷；觀測區(qū)域的設(shè)計與劃分；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)度表觀測者觀測者觀測者觀測者編號編號時間機(jī)號點名點號備注機(jī)號點名點號備注機(jī)號點名點號備注1234承受規(guī)定格式GPS測量外業(yè)觀測通知〔8-7〕單進(jìn)展調(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，可依據(jù)測區(qū)地形變化和地面把握點的分布而定，一般在GPS網(wǎng)中至少要重合觀測三個以上的地面把握點作為約束點。GPS接收機(jī)的選用接收機(jī)的選用可參考下表：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、通電檢驗和實測檢驗。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，緊固局部是否松動與脫落，使用手冊及資料是否齊全等。通電檢驗：接收機(jī)通電后有關(guān)信號燈、按鍵、顯示系統(tǒng)和儀表的工作狀況，以及自測試系統(tǒng)的工作狀況，當(dāng)自測正常后，按鍵作步驟檢驗儀器的工作狀況。實測檢驗：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；坐標(biāo)、邊長檢驗；零基線檢驗；相位中心偏移量檢驗等。①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：10○以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)?！襁B接電源，二臺GPS1～1.5h?！窠粨Q功分器與接收機(jī)接口，再觀看一個時段。●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。②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●檢測時可以將GPS●按上述方法在與該基線垂直的基線〔90°，180°，270°〕進(jìn)展同樣觀看。●觀測完畢，用隨機(jī)軟件解算各時段三維坐標(biāo)。③GPS該項測試應(yīng)在標(biāo)準(zhǔn)檢定場進(jìn)展。檢定場應(yīng)含有短邊和中長邊?；€精度應(yīng)到達(dá)1*10－5。檢驗時天線應(yīng)嚴(yán)格整平對中，對中誤差小于±1mm1mm。測試結(jié)果與基線長度比較，應(yīng)優(yōu)于儀器標(biāo)稱精度。④儀器的高度低溫試驗：對于有特別要求時需對GPS⑤對于雙頻GPSSA測量中光學(xué)對點器核校方法。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GPSGPS〔包括定點數(shù)、約束點數(shù)、水準(zhǔn)點數(shù)、檢查點數(shù)；GPS點的精度指標(biāo)及坐標(biāo)、高程系統(tǒng)。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)，把握面積；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)把握點的分布及對把握點分析、利用和評價。布網(wǎng)方案GPS網(wǎng)點的圖形及根本連接方法；GPS網(wǎng)構(gòu)造特征的測算；點位布設(shè)圖的繪制。4.選點與埋標(biāo)GPS點位的根本要求；點位標(biāo)志的選用及埋設(shè)方法；點位的編號等。5.觀測對觀測工作的根本要求；觀測綱要的制定；對數(shù)據(jù)采集提出留意的問題6.數(shù)據(jù)處理評定指標(biāo)。7.完成任務(wù)的措施要求措施具體，方法牢靠，能在實際工作中貫徹執(zhí)行。GPSGPS:GPS選點選點工作應(yīng)遵守以下原則：點位應(yīng)設(shè)在易于安裝接收設(shè)備。視野開闊的較高點上。點位目標(biāo)要顯著，視場四周15°以上不應(yīng)有障礙物，以削減GPS遮擋或障礙物吸取。點位應(yīng)遠(yuǎn)離在功率無線電放射源〔如電視機(jī)、微波爐等〕其距離不少于50mGPS減弱多路徑效應(yīng)的影響。點位應(yīng)選在交通便利，有利于其它觀測手段擴(kuò)展與聯(lián)測的地方。地面根底穩(wěn)定，易于點的保存。選點人員應(yīng)按技術(shù)設(shè)計進(jìn)展踏勘，在實地按要求選定點位。所在所在地交通路線選單點位情況 點 位 略 圖有關(guān)建議。一檢查，符合要求方可利用。標(biāo)志埋設(shè)嵌入金屬標(biāo)志。表8-9 GPS點點之記日期： 年 月 日 記錄者： 繪圖者： 校點點 名點 號點點 名點 號等 級名及等通視點列表級選點員聯(lián)測水準(zhǔn)狀況聯(lián)測水準(zhǔn)等級日期土質(zhì)標(biāo)石說明舊點名概略位置緯度〔L，B〕經(jīng)度點點位說明1.點之記GPS土地占用批準(zhǔn)文件與測量標(biāo)志托付保管書；選點與埋石工作技術(shù)總結(jié)。觀測工作觀測工作依據(jù)的主要技術(shù)指標(biāo)等工程級二三四一級二級等工程級二三四一級二級方法衛(wèi)星高度角〔°〕有效觀測衛(wèi)星數(shù)相對快速速≥15≥4≥15≥4≥15≥4≥15≥4≥15≥4≥5≥5≥5≥5觀測時段數(shù)相對≥2≥2≥2≥2≥1重復(fù)設(shè)點數(shù)快速≥2≥2≥2≥2相對≥60≥45≥45≥45時段長度〔′〕≥90快速≥20≥15≥15≥15數(shù)據(jù)采樣間隔〔″〕相對 速10-6010-6010-6010-6010、60PDOPPDOP相對 快速＜6＜6＜8＜8＜8天線安置天線基座上的圓水準(zhǔn)氣泡必需整平。GPS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±3o～5o。安置時，應(yīng)當(dāng)留意將其底盤接地，以防雷擊天線。1m3mm，取其三0.001m。GPS測應(yīng)不少于3次〔時段開頭、中間、完畢。〕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。方能通電啟動儀器。開機(jī)觀測以獲得所需要的定位信息和觀測數(shù)據(jù)。GPS觀測。通常來說，在外業(yè)觀測工作中，儀器操作人員應(yīng)留意以下事項：接收機(jī)。把握信息。測量殘差、實時定位結(jié)果及其變化、存儲介質(zhì)記錄等狀況。〕；轉(zhuǎn)變衛(wèi)星高度角；轉(zhuǎn)變天線位置；轉(zhuǎn)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。較長時可適當(dāng)增加觀測次數(shù)。盡量承受太陽能電池或汽車瓶進(jìn)展供電。⑦儀器高確定要按規(guī)定始、末各測一次，并準(zhǔn)時輸入及記入測量手薄之中。止雷擊，雷雨過境時應(yīng)關(guān)機(jī)停測，并卸下天線。無誤前方可遷站。數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存至計算機(jī)硬、軟盤上，確保觀測數(shù)據(jù)不喪失。觀測記錄①觀測記錄GPS〔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●實時確定定位結(jié)果；●測站把握信息及接收機(jī)工作狀態(tài)信息。②測量手薄GPS〔8-11〕供參考。其處理方式等。GPS杜絕事后補(bǔ)記或追記。名、網(wǎng)區(qū)名、點名、時段名、采集日期、測量手薄編號等。得調(diào)用任何對數(shù)據(jù)實施重加工組合的操作指令。GPS經(jīng)典靜態(tài)定位模式作業(yè)方式承受兩臺〔或兩臺以上〕接收設(shè)備，分別安置在一條或數(shù)條基線的兩個端點，44528-10精度 基線的相對定位精度可達(dá)5mm+1ppm·D，D〔KM〕。適用范圍建立全球性或國家級大地把握網(wǎng)，建立地殼運動監(jiān)測網(wǎng)、建立長距離檢?；€、進(jìn)展島嶼與大陸聯(lián)測、鉆井定位及周密工程把握網(wǎng)建立等。留意事項全部已觀測基線應(yīng)組成一系平差，有助于進(jìn)一步提高定位精度。快速靜態(tài)定位作業(yè)方法 中部選擇一個基準(zhǔn)站，并安置一臺接收設(shè)備連續(xù)跟蹤全部可見衛(wèi)星另一臺接收機(jī)依次到各點流淌設(shè)站，每點觀測數(shù)分鐘。作業(yè)布置如圖8-11所示。精度 于基準(zhǔn)站的基線中誤差為5mm±1ppm·D。應(yīng)用范圍 把握網(wǎng)的建立及其加密工程地籍測量、大批相距百米左右的點位定位。留意事項 可供觀測流淌點與基準(zhǔn)點相距應(yīng)不超過20km；流淌站上的接收機(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。優(yōu)缺點合圖形〔8-11〕，牢靠性差。準(zhǔn)動態(tài)定位作業(yè)方法 在測區(qū)選擇一個基準(zhǔn)點，安置接收機(jī)工連續(xù)跟蹤全部可見衛(wèi)星；將另一臺流淌接收機(jī)先置于1號〔如圖8-12觀測；對所測衛(wèi)星連續(xù)跟蹤而不失鎖的狀況下，將流淌接收機(jī)分別在各點觀測數(shù)秒鐘。精度 基線的中誤差約為1～2cm。應(yīng)用范圍開闊地區(qū)的加密把握測量、工程測量及碎部測量及線路測量等。1．留意事項5顆以上衛(wèi)星可供觀測；流淌點與基準(zhǔn)點距離不超過20km；觀測過程中1～2min。來回式重復(fù)設(shè)站作業(yè)方法建立一個基準(zhǔn)點安置接收機(jī)連1～2min。設(shè)站8-13精度相對于基準(zhǔn)點的基線中誤差為5mm+1ppm.D。應(yīng)用范圍把握測量及把握網(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。留意事項流淌點與基準(zhǔn)點距離不超過15km；基準(zhǔn)點上空開闊，能正常3動態(tài)定位作業(yè)方法建立一個基準(zhǔn)點安置接收機(jī)連續(xù)跟蹤全部可見衛(wèi)星；流淌接收機(jī)先在動身點上靜態(tài)觀測數(shù)分鐘；然后流淌接收機(jī)從動身點開頭連續(xù)運動；按指定的時間間隔自動運動載體的實時位置8-14精度 基準(zhǔn)點的瞬時點位精度1～2cm。應(yīng)用范圍定道路的中心線、剖面測量、航道測量等。留意事項5420km。實時動態(tài)測量的作業(yè)模式與應(yīng)用實時動態(tài)〔RTK〕定位技術(shù)簡介實時動態(tài)〔RealTimeKinematic-RTB〕測量技術(shù)，是以載波相位觀測量為GPS〔RTDGPS〕GPS突破。GPS算并顯示用戶站的三維坐標(biāo)及其精度。RTK依據(jù)用戶的要求，目前實時動態(tài)測量承受的作業(yè)模式，主要有：①快速靜態(tài)測量GPS可適時的完畢觀測。承受這種模式作業(yè)時，用戶站的接收機(jī)在流淌過程中，可以不必保持對GPS1～2cm。這種方法可應(yīng)用于城市、礦山等區(qū)域性的把握測量，工程測量和地籍測量等。②準(zhǔn)動態(tài)測量目前，其定位的精度可達(dá)厘米級。鎖，便需重進(jìn)展初始化的工作。程放樣等。③動態(tài)測量可達(dá)厘米級。技術(shù)，重完成初始化的工作。位，航空測量，道路中線測量，以及運動目標(biāo)的精度導(dǎo)航等。1GPSGPSGPS的？要留意什么？數(shù)據(jù)預(yù)處理及觀測成果的質(zhì)量檢核數(shù)據(jù)預(yù)處理數(shù)據(jù)處理軟件及選擇GPSGAMIT/GLOBK、BERNESE、GIPSY、GFZ基線解算〔坐標(biāo)差的平差計算叫基線解算。它的根本內(nèi)容是：①數(shù)據(jù)傳輸；②數(shù)據(jù)分流；③統(tǒng)一數(shù)據(jù)文件格式；④衛(wèi)星軌道的標(biāo)準(zhǔn)化；⑤探測周跳、修復(fù)載波相位觀測值；⑥對觀測值進(jìn)展必要改正。留意以下幾個問題：30Km，可承受三差相位觀測值。②衛(wèi)星播送星歷坐標(biāo)值，可作基線解的起算數(shù)據(jù)。③基線解算中所需的起算點坐標(biāo)，應(yīng)按以下優(yōu)先挨次承受： GPSA、BGPSWGS-84系坐標(biāo)。國家或城市較高等級把握點轉(zhuǎn)換到WGS-84系后的坐標(biāo)系。不少于觀測30min的單點定位結(jié)果的平差值供給的WGS-84系坐標(biāo)。④在承受多臺接收機(jī)同步觀測的一個同步時段中，可承受單基線模式解算。⑤同一級別的GPS網(wǎng)，依據(jù)基線長度不同，可承受不同的數(shù)據(jù)處理模型。固定解作為基線解算的最終結(jié)果。觀測成果的外業(yè)檢核每個時段同步觀測數(shù)據(jù)的檢核10%；眾人一的三遍同步環(huán)的坐標(biāo)重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。8-12同步坐標(biāo)重量及環(huán)線全長相對閉合差限差〔ppm〕重復(fù)觀測邊的檢核22 倍。2同步觀測環(huán)檢核數(shù)值：3 3x 5