GPS靜態(tài)控制測量技術(shù)設(shè)計指引備課講稿

GPS靜態(tài)控制測量實(shí)施指南一、綜述GPS網(wǎng)建立過程分3個階段：設(shè)計準(zhǔn)備、施工作業(yè)、數(shù)據(jù)處理設(shè)計準(zhǔn)備該階段的主要工作項(xiàng)目：項(xiàng)目規(guī)劃、方案設(shè)計、施工設(shè)計、測繪資料收集、選點(diǎn)埋石、儀器檢測項(xiàng)目規(guī)劃位置及范圍：測區(qū)的地理位置、覆蓋范圍及控制網(wǎng)的控制面積用途及精度等級：控制網(wǎng)的具體用途、所要求達(dá)到的精度或等級。（各級GPS網(wǎng)采用中誤差作為精度指標(biāo)，以2倍中誤差作為極限誤差。）C級網(wǎng)用途：三等大地控制網(wǎng)、區(qū)域、城市及工程測量的基本控制網(wǎng)；D級網(wǎng)用途：四等大地控制網(wǎng)；E級網(wǎng)用途：中小城市、城鎮(zhèn)及測圖、地籍、土地信息、建筑施工等。（由于本基坑工程跨距較長，基坑深距大，暫定匚D級測量精度愛第相鄰點(diǎn)基線分國中渥芝相鄰點(diǎn)閶平均座離，klTL水平分址」mm垂直分盤/rnmB$■1050C102030DZD40E204。3GPS測量相鄰點(diǎn)間基線長度的精度用下面公式表示：<r=（b壯y。為基線向量的弦長中誤差，單位mm,2為固定誤差，單位mm,b為比例誤差系數(shù)，單位1X10-6,d為相鄰點(diǎn)間距離，單位為km。城市GPS測量精度指標(biāo)：（本工程選用四等）襲8-4 城市心即利?精度排標(biāo)fCJJ力一第）等提平埼明離小m。/mm4/10*最弱邊相對中誤差二等9看W I星21/12萬三等5疽10W5i/a萬四等2<10410】川-5萬1軍1。=S1C1/2萬二艘<1星151/L萬注：當(dāng)邊長小于如0m時.邊國中誤芨應(yīng)小于GPS高程擬合板塊:D、E級網(wǎng)點(diǎn)按四等水準(zhǔn)測量方法進(jìn)行高程聯(lián)測，GPS點(diǎn)需要高程聯(lián)測時，可采用使GPS點(diǎn)與水準(zhǔn)點(diǎn)重合，平原、微丘地形聯(lián)測點(diǎn)的數(shù)量不宜少于6個，必須大于3個，聯(lián)測點(diǎn)的間距不宜大于20^，且均勻分布；重丘、山嶺地形聯(lián)測點(diǎn)的數(shù)量不宜少于10個。各級GPS控制網(wǎng)的高程聯(lián)測應(yīng)不低于四等水準(zhǔn)測量的精度。當(dāng)GPS控制網(wǎng)點(diǎn)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、終個觀測一次氣象元素，并采用標(biāo)準(zhǔn)模型加入對流層和電離層的修正。為GPS控制網(wǎng)點(diǎn)的正常高，先利用已聯(lián)測高程的GPS點(diǎn)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他高程異常值和正常高。點(diǎn)位分布及數(shù)量：控制網(wǎng)點(diǎn)的分布、數(shù)量及密度要求。（GPS網(wǎng)點(diǎn)應(yīng)均勻分布，相鄰點(diǎn)間距離最大不宜超過該網(wǎng)平均點(diǎn)間距的2倍。依據(jù)城市測量規(guī)范三等基線平均距離為5km，四等為2km，鑒于平時土方開挖收方測量需要5km左右設(shè)置一控制觀測點(diǎn)。成果形式及內(nèi)容：需要提交成果的內(nèi)容，提交成果所采用的坐標(biāo)參照系，提交高程成果所屬的高程系統(tǒng)。⑤時限要求：提交成果時間期限。⑥投資經(jīng)費(fèi)：項(xiàng)目投入經(jīng)費(fèi)的數(shù)額。技術(shù)設(shè)計依據(jù)項(xiàng)目要求和相關(guān)技術(shù)規(guī)范進(jìn)行項(xiàng)目的技術(shù)設(shè)計，完成項(xiàng)目技術(shù)設(shè)計書的編寫。技術(shù)設(shè)計的內(nèi)容：依據(jù)業(yè)主的要求和相關(guān)規(guī)范，對基準(zhǔn)、精度、密度、網(wǎng)形及作業(yè)綱要（如觀測時段數(shù)、每個時段的長度、采樣間隔、截止高度角、接受機(jī)的類型及數(shù)量、數(shù)據(jù)處理的方案）等所作出的具體規(guī)定和要求。①技術(shù)設(shè)計的依據(jù)：：GPS測量規(guī)范及規(guī)程《全球定位系統(tǒng)（GPS）測量規(guī)范》GB/T18314-2009《全球定位系統(tǒng)（GPS）測量型接收機(jī)檢定規(guī)程》CH8016-1995《公路全球定位系統(tǒng)（GPS）測量規(guī)范》2：測量任務(wù)書或合同書②GPS網(wǎng)的精度和密度設(shè)計（參考前幾頁所述）③GPS網(wǎng)的基準(zhǔn)設(shè)計GPS網(wǎng)的基準(zhǔn)包括位置基準(zhǔn)、尺度基準(zhǔn)、方位基準(zhǔn)?；鶞?zhǔn)設(shè)計的定義：指定6「5網(wǎng)所采用的坐標(biāo)參照系，并確定所采用的起算數(shù)據(jù)的工作。坐標(biāo)參照系設(shè)計：通過與測站附近的高等級GPS點(diǎn)（2000國家大地坐標(biāo)系的點(diǎn)）聯(lián)測來獲得起始坐標(biāo)。（GPS的WGS-84大地坐標(biāo)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換到所選平面坐標(biāo)系時，應(yīng)使測區(qū)內(nèi)投影長度變形值不大于2.5cm/Km，當(dāng)投影長度變形符合規(guī)定時，采用高斯正形投影3°帶平面直角坐標(biāo)系。當(dāng)投影長度大于2.5時，一般是投影于抵償高程面上的高斯正形投影3°帶平面直角坐標(biāo)系。位置基準(zhǔn)一般采用下列方法確定：在網(wǎng)中選取若干個點(diǎn)的坐標(biāo)，并加以固定或給予適當(dāng)?shù)臋?quán)。尺度基準(zhǔn)的確定方法：利用舊網(wǎng)中高等級的控制點(diǎn)對GPS網(wǎng)進(jìn)行附合網(wǎng)平差，這些已知點(diǎn)的邊長就成為尺度基準(zhǔn)。方位基準(zhǔn)的確定方法：利用已知控制點(diǎn)進(jìn)行約束平差時，方位基準(zhǔn)就由這些已知點(diǎn)的方位角提供。在進(jìn)行網(wǎng)平差時，引入起算數(shù)據(jù)是為GPS網(wǎng)引入基準(zhǔn)的主要方法。在網(wǎng)平差過程中，如果只給出了必要的起算數(shù)據(jù)（一個起算點(diǎn)的三維坐標(biāo)），這種平差就稱為最小約束平差；如果給出的起算數(shù)據(jù)多于必要的起算數(shù)據(jù)，這種平差就稱為約束平差。④GPS的布網(wǎng)形式是指建立6「5網(wǎng)時觀測作業(yè)的方式，包括網(wǎng)的點(diǎn)數(shù)與參與觀測的接收機(jī)數(shù)的比例關(guān)系，觀測時段的長短、觀測時段數(shù)?，F(xiàn)在普遍采用同步圖形擴(kuò)展式，起特點(diǎn)是擴(kuò)展速度快、圖形強(qiáng)度較高、且作業(yè)方法簡單，適宜建立8、C、D和E級網(wǎng)。⑤GPS網(wǎng)圖形設(shè)計依據(jù)GPS網(wǎng)的精度指標(biāo)及完成任務(wù)的時間和經(jīng)費(fèi)等因素，GPS網(wǎng)可由三角形、多邊形、符合導(dǎo)線、支導(dǎo)線、符合導(dǎo)線等。A）三角網(wǎng)優(yōu)點(diǎn)：幾何強(qiáng)度好，抗粗差能力強(qiáng)，可靠性高；缺點(diǎn)：工作量大使用范圍：對GPS網(wǎng)的可靠性和精度有極高的要求時才采用這種圖形。

B）多邊形多邊形的幾何強(qiáng)度不如三角網(wǎng)強(qiáng)，但只要對多邊形的邊數(shù)n加以適當(dāng)?shù)南拗?，多邊形網(wǎng)任會有足夠的強(qiáng)度。下面規(guī)范規(guī)定最簡獨(dú)立環(huán)邊數(shù)確定:袋8-5 GB/T1WU-2*09對?第獨(dú)立環(huán)和陽合踏段邊效的盤定等級BcDE用合環(huán)和附合導(dǎo)城的邊數(shù)癥&■6右居W1Q*B-fi CD73-97財?箭獨(dú)立陶禽環(huán)或附合造線造射的域定等級—等三等四等1嫌二矍閡合環(huán)或附合#然邊數(shù)石6小\Q唯10■10⑥提高GPS網(wǎng)質(zhì)量的方法提高可靠性的辦法：增加觀測期數(shù)（增加獨(dú)立基線數(shù)）。適當(dāng)增加觀測期數(shù)（時段數(shù)），對于提高GPS網(wǎng)的可靠性非常有效。保證一定的重復(fù)設(shè)站次數(shù)。一方面，通過在同一測站上多次觀測，可以有效的發(fā)現(xiàn)設(shè)站、對中、整平、量測天線高等環(huán)節(jié)中的人為錯誤；另一方面，重復(fù)設(shè)站次數(shù)的增加也意味著觀測期數(shù)的增加，不過需要注意的是，當(dāng)同一臺接收機(jī)在同一測站上連續(xù)進(jìn)行多個時段的觀測時，各個時段必須重新安置儀器，以更好的消除各種人為操作誤差和錯誤。保證每個測站至少與三條以上的獨(dú)立基線相連。這樣就是得測站具有較高的可靠性，建立的GPS網(wǎng)，各個點(diǎn)的可靠性與點(diǎn)位無直接關(guān)系，而與該點(diǎn)上所連接的基線數(shù)有關(guān)，點(diǎn)上所連接的基線數(shù)越多，點(diǎn)的可靠性則越高。在布網(wǎng)時，一定注意使網(wǎng)中最有最簡異步環(huán)的邊數(shù)不多于6條。在建立6「5網(wǎng)時，檢查GPS觀測值（基線向量）質(zhì)量的最佳方法是異步環(huán)閉合差;而隨著異步環(huán)的基線數(shù)量增加，其檢驗(yàn)質(zhì)量也將下降。提高GPS網(wǎng)精度的辦法：A.網(wǎng)中距離較近的點(diǎn)一定要進(jìn)行同步觀測，獲得它們的直接觀測基線，可以再全面網(wǎng)之上建立框架網(wǎng)；在建立6「5網(wǎng)時，引入高精度激光測距邊；D.采用高程擬合時，測定網(wǎng)中各點(diǎn)的正常高或正高，則在布網(wǎng)時選擇一定數(shù)量的水準(zhǔn)點(diǎn)，水準(zhǔn)點(diǎn)數(shù)量應(yīng)盡可能多，且應(yīng)均勻分布在網(wǎng)中，還要保證部分點(diǎn)分布在網(wǎng)的四周。⑦起算數(shù)據(jù)的選取與分布A.起算點(diǎn)的選取與分布要求如下：一般選取3-5個起算點(diǎn)，用于實(shí)現(xiàn)基準(zhǔn)的轉(zhuǎn)換盒必要的檢核這樣既可以保證新老坐標(biāo)成果的一致性，也可保持GPS網(wǎng)原有的精度。起算應(yīng)均勻分布網(wǎng)的四周和中間。在進(jìn)行GPS網(wǎng)技術(shù)設(shè)計時，除遵循上述的設(shè)計原則外，可通過下面的定量指標(biāo)來指導(dǎo)設(shè)計工作，包括：—、■1—、■■基礎(chǔ)知識：GPS網(wǎng)的特征值理論上最少觀測時段數(shù)理論最少觀測時段數(shù)是在滿足重復(fù)設(shè)站次數(shù)要求的前提下，完成GPS外業(yè)觀測理論上所需的最少觀測時段數(shù)。(例子：若某6「5網(wǎng)由口個點(diǎn)組成，要求每個點(diǎn)重復(fù)設(shè)站觀測m次，采用N臺接收機(jī)觀測，則該網(wǎng)理論上最好觀測時段數(shù)：￡.軸=ceil(n■m/W)Ceil是向上取整函數(shù)。單位分鐘數(shù)注意：由于在測量規(guī)范中，對于不同精度等的網(wǎng)絡(luò)的重復(fù)設(shè)站次數(shù)由明確規(guī)定，因此在進(jìn)行GPS網(wǎng)的設(shè)計時，依據(jù)網(wǎng)的精度等級、規(guī)模及作業(yè)單位計劃投入的接收機(jī)數(shù)量，就可計算出完成GPS網(wǎng)的外業(yè)觀測所需的理論最少觀測時段數(shù)。設(shè)計時段數(shù)SD表示，基線總數(shù)在一個時段中，用N臺接收機(jī)進(jìn)行同步觀測時刻獲得同步觀測基線N(N-1)/2條，若完成觀測用了S個時段，則總基線數(shù)(含非獨(dú)立基線數(shù))B：AD. 必要基線數(shù)所有點(diǎn)只需n-1個基線;下面是一個算例：7,算第例：某GPS網(wǎng)由80個站組成，現(xiàn)準(zhǔn)備用5臺GPS接收機(jī)來進(jìn)行觀澗，每站設(shè)站次數(shù)為4次,令m=和,厘=5冊=4,則此網(wǎng)的理詒最少觀測時段數(shù)為；在上述情況下，全網(wǎng)共有基線向量數(shù)為：……坐#3號一網(wǎng)（條）其中，獨(dú)立基線向量數(shù)為：%二5迪?（'-1）=64x4=256（條）必要基線向量數(shù)為二小r-1=79（條）多余基線向盤數(shù)為：=況-凡=256-79=177（條）效率指標(biāo):理論最少觀測時段數(shù)與實(shí)際觀測時段數(shù)之比:效率之比：（該值越接近1,設(shè)計精度越高）Si理論最少 SD實(shí)際觀測時段數(shù)（即設(shè)計觀測時段數(shù)）可靠性指標(biāo)：指整網(wǎng)的多于基線數(shù)與獨(dú)立基線總數(shù)的比值，稱為整網(wǎng)的平均可靠性指標(biāo)（n），即該值越大，可靠性越高。精度指標(biāo)：依據(jù)已經(jīng)確定的6「5網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，得到該網(wǎng)的設(shè)計矩陣B,從而得到該網(wǎng)的協(xié)因數(shù)陣以一hPH，該值越小，精度越高。.施工作業(yè)詳細(xì)見GPS測量外業(yè)技術(shù)指南手冊。.數(shù)據(jù)處理1：同一邊任意兩個時段的成果互差，應(yīng)小于GPS接收機(jī)的標(biāo)稱精度的2.,/22：平差時應(yīng)首先以一個點(diǎn)的WGS-84系坐標(biāo)作為起算依據(jù)進(jìn)行無約束平差，檢查3：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。4：當(dāng)用M臺接收機(jī)同步觀測時，應(yīng)從計算出的兇（兇-1）/2條GPS觀測邊中選取（M-1）條邊參加6「5網(wǎng)平差計算。選取的原則：獨(dú)立觀測邊網(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