衛(wèi)星定位城市測量規(guī)范講解(5-6)

衛(wèi)星定位城市測量技術規(guī)范解讀學習（5-6）北京市測繪設計研究院朱照榮主要內容1、總則2、術語和符號3、坐標系統(tǒng)和時間4、城市CORS系統(tǒng)建設5、城市GNSS控制網建設6、城市GNSSRTK測量7、城市GNSS高程測量5、城市GNSS控制網建設5、城市GNSS控制網建設5.1一般規(guī)定5.1.1GNSS網的布設應遵循從整體到局部、分級布網的原則。城市首級GNSS網應一次全面布設，加密GNSS網可逐級布網、越級布網或布設同級全面網。5.1.2GNSS網按相鄰站點的平均距離和精度應劃分為二、三、四等網和一、二級網。GNSS網相鄰點間基線長度精度應按本規(guī)范4.1.3式計算。5.1.3GNSS網的主要技術要求應符合表5.1.3的規(guī)定。二、三、四等網相鄰點最小邊長不宜小于平均邊長的1/2，最大邊長不宜超過平均邊長的2倍。一、二級網最大邊長可在平均邊長的基礎上放寬1倍，當邊長小于200m時，邊長中誤差應小于±2cm。5、城市GNSS控制網建設5、城市GNSS控制網建設5.1.4城市CORS站應作為城市首級GNSS網的起算點，并應與新布設GNSS網共同組成城市首級GNSS網。城市CORS站的建設從環(huán)境選擇、建設規(guī)模和質量都遠遠高于傳統(tǒng)控制點的建設。經過聯(lián)測，CORS站具有了不同坐標系下的坐標。因此，CORS站的坐標應作為城市首級GNSS網的起算數據，并與新布設GNSS網點共同組成城市首級GNSS網。5.1.5在進行GNSS網設計時，應利用CORS站的連續(xù)觀測數據。對符合GNSS網布點要求的已有控制點，應利用其標石。在布設GNSS控制網時，應充分考慮CORS站的連續(xù)觀測的特點，CORS站能夠連續(xù)24小時不間斷記錄觀測數據，事后可以提供給用戶使用，但是，CORS站記錄的觀測數據采樣間隔，與用戶可能不一樣，因此，用戶在使用時應事先應向服務中心提出申請。GNSS網設計時，還應考慮已有控制點的分布情況，在滿足GNSS控制網布設原則的前提下，應充分利用舊點的標石。這樣做有以下幾個優(yōu)點：可以節(jié)省埋設標石的費用;這些標石的穩(wěn)定性、安全性較高;可以利用這些點的原有的觀測成果進行分析和比較。5、城市GNSS控制網建設5.1.6GNSS網宜由一個或若干個異步觀測環(huán)構成，也可采用附合線路的形式構成。各等級GNSS網中每個閉合環(huán)或附合線路中的邊數應符合表5.1.6規(guī)定。非同步觀測的GNSS基線向量，宜按所設計的網圖選定，也可由軟件自動挑選獨立基線構成環(huán)路。5、城市GNSS控制網建設5.1.7布設城市首級控制網時，應與CORS站和國家控制網進行聯(lián)測，聯(lián)測點數均不應少于3個，聯(lián)測點應均勻分布。城市地面坐標一般采用地方獨立坐標系，應選擇起算點和起算方位，按本規(guī)范第3.1.3條的規(guī)定根據實際需要選定，并按第3.1.2條的規(guī)定給出有關參數。如果仍采用原有城市坐標系，而該坐標是不經投影在平面上直接進行計算得到，應根據具體情況進行分析，設法將有關參數查詢清楚。當聯(lián)測多個原有控制點時，一般不將它們都作為固定點，而是用它們的原坐標對成果進行分析比較。大、中城市的GNSS網在考慮與國家控制網的相互聯(lián)接和轉換時，應聯(lián)測三個以上的國家控制點，并且要求查得這些點的正常高和高程異常，以便求定兩種坐標系之間的轉換參數。在已建立CORS站的城市，應利用其已知坐標來解算GNSS網，以進一步提高GNSS網的精度。5.1.8GNSS測量可用于工程形變測量，技術要求應符合現(xiàn)行行業(yè)標準《建筑變形測量規(guī)范》JGJ8的規(guī)定。6、城市GNSSRTK測量6、城市GNSSRTK測量6.1一般規(guī)定6.1.1RTK測量可采用單基站RTK測量和網絡RTK測量兩種方法進行。已建立CORS系統(tǒng)的城市，宜采用網絡RTK測量。在困難地區(qū)，也可采用后處理動態(tài)測量的模式進行RTK測量。本條對于RTK測量的方法進行了說明。單基站RTK測量方式是臨時架設1個（或多個）基準站，在小區(qū)域范圍內采用電臺或GPRS、CDMA等無線通訊方式向流動站用戶發(fā)播差分改正數的一種測量方式。單基站架設的方式與網絡RTK測量作業(yè)方式比較，有以下幾點不足：單基站RTK的作業(yè)受距離制約，定位精度不均勻、可靠性差。在實際作業(yè)過程中，有一些通信信號較弱或覆蓋不到的困難地區(qū)，無法實時進行單基站RTK和網絡RTK測量，現(xiàn)場可以采用后處理動態(tài)測量的模式進行RTK測量。6、城市GNSSRTK測量6.1一般規(guī)定6.1.2GNSSRTK平面測量按精度應劃分為一級、二級、三級、圖根和碎部。各等級的技術要求應符合表6.1.2的規(guī)定。6、城市GNSSRTK測量對應于GNSS控制網的一、二、三級及地形測圖的圖根和碎部等級，并根據各等級的精度要求制定了最小邊長，而不是平均邊長。為了保證高等級控制測量的精度均勻性，本條對一級GNSS控制點布設強調了應采用網絡RTK進行測量。對于表中的相鄰點間距離和邊長相對中誤差的規(guī)定是總結了城市測量中布設等級導線的經驗，結合滿足常規(guī)測量對邊長相對關系的要求后制定的。《城市測量規(guī)范》CJJ8中對布設一、二、三級導線的測距精度優(yōu)于15mm，邊長最大限差放寬2倍。再根據GNSSRTK測量絕對定位精度可靠、點間相對精度較差的特點，相對于《城市測量規(guī)范》CJJ8對邊長的要求進行了適當的放寬，在規(guī)范中規(guī)定了相應等級的相鄰點間距離和邊長相對中誤差6、城市GNSSRTK測量6.1.3利用RTK測量方法布設控制點時，點位選擇應符合本規(guī)范第5.2.2條的規(guī)定。圖根和碎部RTK測量是布設最底層的控制點和測設地形、地物特征點，實測點位的選擇受到很大限制，滿足最低測量條件即可，以工作需要為主。一、二、三級RTK控制點測量要照顧到下一級控制布設的需要，精度要求較高。所以，本條控制點的點位選擇要求應與GNSS網點相同。

6、城市GNSSRTK測量6.1.4RTK測量時，GNSS衛(wèi)星的狀況應符合表6.1.4規(guī)定。

RTK測量精度很大程度受到衛(wèi)星分布狀況影響。這里的衛(wèi)星為RTK流動站和基準站的共視衛(wèi)星。為保證流動站和基準站收到足夠多數目的衛(wèi)星信號。單基站RTK測量時，基準站要選擇在空曠平地或者地勢高處。6、城市GNSSRTK測量6.1.5RTK測量時，開始作業(yè)或重新設置基準站后，應至少在一個已知點上進行檢核，并應符合下列規(guī)定：1在控制點上檢核，平面位置較差不應大于5cm；2在碎部點上檢核，平面位置較差不應大于圖上0.5mm。靜態(tài)GNSS控制網測量可以通過基線精度、重復基線差及環(huán)閉合差和平差等作業(yè)過程對成果進行檢驗；RTK測量每個測設點都是相互獨立的，點與點之間沒有直接關系，對于因意外產生的粗差無法發(fā)現(xiàn)。因此，為提高RTK測量的可靠性，保證儀器各種設置正確，測量過程中應選擇一定數量的已知坐標點進行測量校核，以檢查用戶站設備的可靠性以及坐標轉換參數的準確性。本條規(guī)定作業(yè)前應在測區(qū)內或周邊至少校核一個已知點，并記錄和計算校核結果?？刂泣c校核較差，依據新布設的控制點相對于上一級控制點的點位誤差不應超過5cm。碎部點校核較差，依據不同比例尺地形圖的要求來制定。6、城市GNSSRTK測量6.1.6利用已有RTK測設的控制點時，應進行坐標或幾何檢核。對已有的RTK控制點，可以作為RTK測量時的校核點，也可以作為同等級布設的控制點。該校核點如果要作為控制點使用時，應與新布設的控制點統(tǒng)一。統(tǒng)一進行控制點間的邊長、角度以及坐標檢核，應達到精度要求。6、城市GNSSRTK測量6.2儀器設備6.2.1RTK測量接收設備應符合下列規(guī)定：1接收設備應包括雙頻接收機、天線和天線電纜、數據鏈設備、數據采集器等；2基準站設備應能發(fā)送RTCM標準格式差分數據；3流動站設備應能接收并處理標準差分數據；宜選用固定誤差不超過10mm、比例誤差系數不超過2mm/km的RTK接收機。單基站RTK和網絡RTK使用的設備有些不些不一樣。單基站RTK作業(yè)時一般需要單基站、流動站和兩者之間的數據鏈，網絡RTK作業(yè)時流動站可以直接使用基準站的網絡差分信號。單基站RTK和網絡RTK的流動站設備都具備通訊、接收衛(wèi)星信號和差分數據處理的基本功能，只是進行數據通訊的方式不同。流動站設備的選用是根據國內外主要儀器生產廠家的精度指標制定的，一般均可滿足RTK定位測量的要求。6、城市GNSSRTK測量6.2.2接收設備的檢驗，除應符合本規(guī)范第5.3.3條的規(guī)外，RTK測量前，還宜進行下列檢驗：1基準站與流動站的數據鏈連通檢驗；數據采集器與接收機的通信連通檢驗。6.2.3接收設備的維護應符合本規(guī)范第5.3.10條的規(guī)定。6、城市GNSSRTK測量6.3單基站RTK測量6.3.1基準站設置應符合下列規(guī)定：1選點應符合本規(guī)范第5.2.2條的規(guī)定。2測前準備應符合本規(guī)范第5.3.13條的規(guī)定。3儀器對中、天線高的量取應符合本規(guī)范第5.3.13條的規(guī)定。接收機中的天線類型、天線高量取方式以及天線高量取位置等項目設置應和天線高量測時的情況一致。天線高的記錄格式應符合本規(guī)范附錄J的規(guī)定。4基準站的衛(wèi)星截止高度角設置不應低于10o。5選擇無線電臺通信方法時，數據傳輸工作頻率應按約定的頻率進行設置。6儀器類型、測量類型、電臺類型、電臺頻率、天線類型、數據端口、藍牙端口等設備參數應在隨機軟件中正確選擇。7基準站坐標、數據單位、尺度因子、投影參數和坐標轉換參數等計算參數應正確輸入。6、城市GNSSRTK測量單基站RTK測量的基準站設置是關鍵性的第一步。基準站的選擇直接影響到作業(yè)半徑和效率。若基準站選擇不當，基準站觀測數據質量和無線通訊信號傳播質量無法保證。該基準站支持的所有流動站都不能順利作業(yè)，或者造成基準站頻繁遷站，影響工作進程?；鶞收镜脑O置要與當前作業(yè)方式匹配，還要與流動站的模式匹配。6、城市GNSSRTK測量6.3.2RTK觀測準備應符合下列規(guī)定：1GNSS天線、通信接口、主機接口等設備連接應牢固可靠；連接電纜接口應無氧化脫落或松動；2數據采集器、電臺、基準站和流動站接收機等設備的工作電源應充足；3數據采集器內存或貯存卡應有充足的存儲空間；4接收機的內置參數應正確；5水準氣泡、投點器和基座應符合作業(yè)要求；天線高度設置與天線高的量取方式應一致。6、城市GNSSRTK測量6.3.3坐標系統(tǒng)轉換應符合下列規(guī)定：1所用已知點的地心坐標框架應與計算轉換參數時所用地心坐標框架一致；2已有轉換參數時，可直接輸入；3已有三個以上同時具有地心和參心坐標系的控制點成果時，可直接將坐標輸入數據采集器，計算轉換參數；4已有三個以上參心坐標系的控制點成果時，可采用直接輸入參心坐標，并在控制點上采集地心坐標，計算轉換參數；5計算轉換參數的控制點應均勻分布在測區(qū)及周邊；平面坐標轉換的殘差絕對值不應超過2cm。根據目前儀器設備使用的情況，主要提供三種轉換參數的作業(yè)方式。一種是已有該區(qū)域的坐標轉換參數；二是事先可以收集到足夠數量的同時具有地心坐標和參心坐標成果的控制點；6、城市GNSSRTK測量三是事先只收集到足夠數量的具有參心坐標成果的控制點，其地心坐標需要實地采集獲取。從使用方便和精度考慮，應按上述三種方式順序選擇。一般來講，在城市測量中由于收集到的控制點來源、精度不一定統(tǒng)一。所以他們相互間的符合性很難一致。坐標系統(tǒng)轉換參數是通過一定的數學模型利用重合點來擬合計算的。參與擬合控制點的分布對于參數計算、測量成果的精度都有很大影響。由于無法準確規(guī)定擬合的控制點分布，只能用均勻分布來限制擬合誤差在作業(yè)過程中的擴大。同時，為了控制轉換參數的精度，依據測設的RTK點的點位精度相對于基準站不超過5cm的要求。擬合控制點能控制作業(yè)區(qū)域前提下，轉換參數殘差應小于點位誤差的1/3。綜合考慮其他因素，本條規(guī)定了平面坐標轉換的殘差應不大于2cm。對于高程轉換，可根據實際資料和測量的目的進行設計，本規(guī)范不做規(guī)定。6、城市GNSSRTK測量6.3.4在未知點上設置基準站進行RTK測量時，應符合下列規(guī)定：1測區(qū)應至少有三個分布均勻的已知點；2基準站點的等級應低于已知點等級；RTK測量成果最高等級應定為圖根級?；鶞收炯茉O在未知點上，也是一種常用的作業(yè)方式?；鶞收窘涍^各項設置啟動后與流動站建立了通訊關系。通過流動站在已知點上采集地心坐標，然后求解坐標轉換參數，再進行RTK作業(yè)。這種作業(yè)方式一般適用于小區(qū)域范圍。通常在小區(qū)域內很難找到同時具有兩個以上的高等級控制點。小區(qū)域內一般可以有若干個低等級的控制點。因此，求出來的坐標轉換參數精度不高。所以，本條規(guī)定了采用這種作業(yè)方式的RTK測量成果等級最高為圖根。6、城市GNSSRTK測量6.3.5RTK觀測前設置的平面收斂閾值不應超過2cm，垂直收斂閾值不應超過3cm。RTK作業(yè)受到地形、地物和電磁波等諸多外界環(huán)境因素影響。有些因素是作業(yè)員現(xiàn)場可以識別的，還有很多因素是無法現(xiàn)場判定。對觀測結果的影響很難通過判斷來確定。為了保證成果數據的質量，可以通過觀測前對儀器的精度指標，進行預先設置來獲得可靠的結果。在實際RTK作業(yè)過程中，在周圍觀測情況不利于RTK作業(yè)的條件下，也可以獲得RTK固定解，但獲得的多次坐標成果相互間跳動大、不穩(wěn)定，有存在粗差的可能性。如果在這樣情況下進行RTK作業(yè)，那么RTK定位的精度、可靠性會很差。因此，根據RTK測量水平精度高、垂直精度低的特性，按照1/3點位誤差的水平精度、水平精度1.5倍的垂直精度收斂閾值進行設置。6、城市GNSSRTK測量6.3.6RTK一測回觀測應符合下列規(guī)定：1觀測前應對儀器進行初始化；2觀測值應在得到RTK固定解且收斂穩(wěn)定后開始記錄；3每測回的自動觀測個數不應少于10個觀測值，并應取平均值作為定位結果；經度、緯度應記錄到0.00001“，平面坐標和高程應記錄到0.001m。本條規(guī)定RTK一測回觀測的技術要求。由于RTK測量是一種連續(xù)測量。流動站接收機一旦鎖定衛(wèi)星，獲得初始化，確定了載波相位觀測量的整周模糊度，在每個歷元解算過程中是不重新確定整周模糊度。如果初始化時的整周模糊度錯誤，連續(xù)觀測多長時間結果都無法糾正。所以，一測回開始測量時，必須重新搜索、鎖定衛(wèi)星，進行初始化。以此來保證各測回間的相互獨立、相互校核6.3.7測回間應對儀器重新進行初始化，測回間的時間間隔應超過60s。6.3.8測回間的平面坐標分量較差不應超過2cm，垂直坐標分量較差不應超過3cm。應取各測回結果的平均值作為最終觀測成果。6、城市GNSSRTK測量6.3.9當初始化時間超過5min仍不能獲得固定解時，宜斷開通信鏈路，重新啟動GNSS接收機，再次進行初始化。當重新啟動3次仍不能獲得固定解時，應選擇其它位置進行測量。RTK解算時是通過無線通信鏈路獲取差分數據。有些地區(qū)通信條件較差或者存在未知干擾源，將導致RTK測量初始化困難。有時這種影響是短時間的，經過重新啟動GNSS接收機，可能會恢復正常。當重新啟動3次仍不能獲得固定解時，表明此處不適合進行RTK測量。應選擇其它位置進行測量以提高工作效率。6.3.10進行后處理動態(tài)測量時，流動站應先在靜止狀態(tài)下觀測10min～15min，獲得固定解，在不丟失固定解的前提下方可進行動態(tài)測量。后處理動態(tài)測量不同于實時單基準RTK和網絡RTK測量。首先要求流動站在靜止狀態(tài)下對衛(wèi)星進行觀測一段時間，獲得初始化。這個初始化結果是后續(xù)測量的起算數據。在測量過程中不能丟失，一旦丟失，就需要重新初始化。6、城市GNSSRTK測量6.3.11RTK控制測量應符合下列規(guī)定:1控制點應布設不少于3個或不少于2對相互通視的點；2控制點測量應采用三角支架方式架設天線進行作業(yè)；測量過程中儀器的圓氣泡應嚴格穩(wěn)定居中；3控制點應采用常規(guī)方法進行邊長、角度或導線聯(lián)測檢核，導線聯(lián)測應按低一個等級的常規(guī)導線測量的技術要求執(zhí)行。RTK平面控制點檢核測量技術要求應符合表6.3.11的規(guī)定。6、城市GNSSRTK測量RTK測量的精度會受到各種因素的影響。由于載波相位進行測量具有多值性，初始化過程中各種誤差以及數據鏈傳輸過程中外界環(huán)境、電磁波干擾產生的誤差的影響，可能導致整周未知數解算不可靠。同時，RTK測設點間的相互獨立，與傳統(tǒng)測量強調的相鄰點間相對關系有著根本上的區(qū)別。為了滿足常規(guī)測量對控制點幾何關系的要求，制定了本條規(guī)定。RTK平面控制點應采用常規(guī)方法進行邊長、角度檢核。RTK測量時，儀器對中誤差、測量天線高的誤差，都將影響RTK測量的成果。因此應對三腳基座和儀器上的水準器進行檢查校正，以盡量減少系統(tǒng)誤差的影響。表中各項限差的規(guī)定是依據《城市測量規(guī)范》CJJ8中檢測限差可在原精度要求上放寬倍規(guī)定的導線聯(lián)測按相應的下一個等級要求執(zhí)行。當采用導線聯(lián)測的方法進行檢核時，該導線同時可以應用于相應工程，不必另行布設導線。6、城市GNSSRTK測量6.3.12RTK碎部測量應符合下列規(guī)定：1作業(yè)時，應采用帶圓氣泡的對中桿架設天線進行測量；2技術要求應符合本規(guī)范表6.1.2的規(guī)定；作業(yè)前后應進行已知點檢核，檢核較差應符合本規(guī)范第6.1.5條的規(guī)定。RTK碎部測量主要測設地形點和地物點。其對測量精度較低，同時，作業(yè)環(huán)境可能滿足不了控制點的點位要求，因此，在進行RTK碎部測量，對其作業(yè)設備的要求相應放松。只需要用帶圓氣泡的對中桿架設天線即可，獲得初始化后可以在測點上能夠進行RTK測量。但在作業(yè)過程中應注意檢查測設點的相對關系，以及地形點、地物點的幾何形狀。6、城市GNSSRTK測量6.3.13RTK定樁應符合下列規(guī)定：1宜采用三角支架方式架設天線，測量過程中儀器的圓氣泡應穩(wěn)定居中；2規(guī)劃道路中線、建筑物邊線測量定樁的起算點等級不應低于二級；3規(guī)劃紅線、撥地測量定樁的起算點等級不應低于三級；4作業(yè)前后應進行已知點檢核，檢核較差應符合本規(guī)范第6.1.5條的規(guī)定；5定樁點應按幾何或重復測量等方法進行外業(yè)檢核，檢核限差應符合現(xiàn)行行業(yè)標準《城市測量規(guī)范》CJJ8的規(guī)定。6、城市GNSSRTK測量6.4城市網絡RTK測量6.4.1網絡RTK的用戶應在城市CORS系統(tǒng)服務中心進行登記、注冊，以獲得系統(tǒng)服務的授權。城市CORS系統(tǒng)是動態(tài)的、連續(xù)的空間數據參考框架，是一種快速、高精度獲取空間信息的重要基礎設施。為用戶提供事后靜態(tài)定位和實時動態(tài)定位服務。安全、有序和合理使用是系統(tǒng)穩(wěn)定運行的基礎。系統(tǒng)用戶需要經過申請、登記、注冊。獲得系統(tǒng)的授權后，方可登陸系統(tǒng)，得到系統(tǒng)提供的服務。6.4.2網絡RTK測量應在CORS系統(tǒng)的有效服務區(qū)域內進行。城市CORS系統(tǒng)在建設時設計了網絡的有效覆蓋區(qū)域，用戶應在該區(qū)域進行作業(yè)。如果在城市CORS系統(tǒng)覆蓋區(qū)域之外作業(yè)，有可能得不到固定解，即使得到固定解，其解的精度和可靠性無法得到保證。6、城市GNSSRTK測量6.4.3網絡RTK測量應符合本規(guī)范第6.3.2條～第6.3.11條的規(guī)定。6.4.4網絡RTK測量用于碎部、定樁測量時，應符合本規(guī)范第6.3.12條和第6.3.13條的規(guī)定。網絡RTK測量和單基站RTK測量，主要在定位方法、通訊手段和相應的設置等方面不一樣。但兩者在RTK測量時對流動站的操作程序、作業(yè)方法和技術要求基本一致。網絡RTK測量同樣可以應用于碎部、定樁測量。6、城市GNSS