GPS靜態(tài)測量的實施及質量控制

GPS靜態(tài)測量的實施及質量控制目前一頁\總數五十一頁\編于十三點GPS靜態(tài)測量目前二頁\總數五十一頁\編于十三點GPS測量概述一目前三頁\總數五十一頁\編于十三點平面控制網與高程控制網分別布設選點困難、常需造標觀測過程工作強度大、條件艱苦布網周期長精度受到限制采用傳統(tǒng)測量方法布網的缺點NTS-340DL201NTS-3401目前四頁\總數五十一頁\編于十三點測量精度高選點靈活，無需造標，布網成本低可全天侯作業(yè)觀測時間短，作業(yè)效率高觀測、處理自動化可獲得三維坐標GPS測量的特點S82CS822013S862013目前五頁\總數五十一頁\編于十三點GPS測量中的幾個基本概念觀測時段從測站上開始接收衛(wèi)星信號起至停止接收衛(wèi)星信號間的連續(xù)工作的時間段是GPS測量的基本單位時段長度觀測時段所持續(xù)的時間同步觀測兩臺或兩臺以上的GPS接收機同時對同一組衛(wèi)星進行的觀測觀測時段、時段長度、同步觀測目前六頁\總數五十一頁\編于十三點GPS測量中的幾個基本概念基線向量利用進行同步觀測的接收機所采集的觀測數據計算出的接收機間的三維坐標差與計算時所采用的衛(wèi)星軌道數據同屬一個系統(tǒng)GPS基線向量網采用GPS技術布設的測量控制網，由GPS點和基線向量所構成基線向量基線向量、GPS基線向量網目前七頁\總數五十一頁\編于十三點GPS測量中的幾個基本概念定義利用同一時段的多個同步觀測站所采集的觀測數據所計算出的若干基線向量一個時段中，同步觀測基線的數量若在某時段共有n臺接收機進行了同步觀測，則共可得到n(n-1)/2條同步觀測基線n=3n=2n=4n=5同步觀測基線目前八頁\總數五十一頁\編于十三點GPS測量中的幾個基本概念閉合環(huán)由多條基線向量首尾相連所構成的圖形n=5由5條基線向量所構成的閉合環(huán)閉合環(huán)目前九頁\總數五十一頁\編于十三點GPS測量中的幾個基本概念環(huán)的閉合差閉合差：組成閉合環(huán)的基線向量按同一方向（順時針或逆時針）的矢量和分量閉合差：組成閉合環(huán)的基線向量按同一方向（順時針或逆時針）矢量的各個分量的和全長閉合差：分量閉合差的平方和開方分量閉合差環(huán)的閉合差全長閉合差環(huán)的閉合差10目前十頁\總數五十一頁\編于十三點GPS測量中的幾個基本概念同步觀測環(huán)（同步環(huán)）三臺或三臺以上的GPS接收機進行同步觀測所獲得的基線向量（完全由同一觀測時段的基線向量）所構成的閉合環(huán)第一時段第一時段第一時段第一時段第一時段第二時段同步環(huán)與非同步環(huán)同步觀測環(huán)11目前十一頁\總數五十一頁\編于十三點獨立觀測環(huán)（異步環(huán)）定義：由相互函數獨立（線性無關）的基線向量所構成的閉合環(huán)。（就是前面的非同步環(huán)）雖構成了閉合環(huán)，但并非所有基線都來自同一觀測時段獨立觀測環(huán)檢驗定義：檢驗獨立觀測環(huán)的閉合差大小特性：與同步環(huán)閉合差不同，即使采用嚴密算法，并且計算過程中未發(fā)生錯誤，獨立觀測環(huán)的閉合差通常也不為零，也不一定是個微小量結論：獨立觀測環(huán)閉合差的大小，可作為評定基線解算結果質量的有力指標GPS測量中的幾個基本概念第一時段第一時段第一時段第一時段第一時段第二時段獨立環(huán)與非獨立環(huán)獨立觀測環(huán)目前十二頁\總數五十一頁\編于十三點GPS靜態(tài)網GPS網是采用GPS定位技術建立的測量控制網，由GPS點和基線向量所構成。目前十三頁\總數五十一頁\編于十三點布設GPS網的目的利用點以及基線向量間的各種幾何關系，通過參數估計的方法，消除由觀測值和（或）起算數據中存在的誤差所引起的網在幾何上的不一致，從而獲得更為精確可靠的測量成果。確定網中各點在指定坐標參照系下的坐標易于對成果進行質量控制目前十四頁\總數五十一頁\編于十三點GPS靜態(tài)網的建立過程設計準備施工作業(yè)數據處理目前十五頁\總數五十一頁\編于十三點GPS網的設計準備二目前十六頁\總數五十一頁\編于十三點設計準備項目規(guī)劃：位置及范圍，用途及精度等級，點位分布及數量，成果形式及內容，時限要求，投資經費測繪資料收集：測區(qū)及周邊地區(qū)可利用的已知點的點之記及其坐標成果和測區(qū)地形圖等方案設計：根據項目要求和相關技術規(guī)范進行技術設計，完成技術設計書的編寫目前十七頁\總數五十一頁\編于十三點技術設計的過程確定設計的技術依據測量任務書或測量合同書GPS測量規(guī)范及規(guī)程其他規(guī)范及規(guī)程進行技術設計精度設計密度設計基準設計圖形（結構）設計目前十八頁\總數五十一頁\編于十三點精度設計精度設計的原則滿足合同或任務書要求滿足規(guī)范要求滿足應用要求19目前十九頁\總數五十一頁\編于十三點密度設計密度設計的原則根據工程項目的需要，而非網的規(guī)模大小或邊長的長短目前二十頁\總數五十一頁\編于十三點基準設計GPS網基準設計指定GPS網所采用的坐標參照系（基準）確定所采用的起算數據GPS網的基準位置基準尺度基準方位基準設計原則滿足項目要求結合現有條件目前二十一頁\總數五十一頁\編于十三點圖形設計①三角形網②多邊形網③附和導線網④星形網（單基準站）22目前二十二頁\總數五十一頁\編于十三點設計準則網中距離較近的點間要進行直接觀測（短邊必測）短邊必測短邊必測23目前二十三頁\總數五十一頁\編于十三點設計準則當控制網的范圍較大時，可采用分級布設的方法，即首先布設點數較少但等級較高的框架網，然后再部分項目所要求等級的全面網框架網全面網框架網的采用24目前二十四頁\總數五十一頁\編于十三點GPS網的施工作業(yè)三目前二十五頁\總數五十一頁\編于十三點施工作業(yè)選點與埋石接收機的選用及檢驗衛(wèi)星狀況預報外業(yè)進度估算及項目成本預算確定調度方案觀測作業(yè)數據傳輸備份成果驗收和上交資料26目前二十六頁\總數五十一頁\編于十三點選點與埋石觀測條件對空通視條件好，15以上不宜有成片障礙物。15以上不宜有金屬導體*便于儀器安置及觀測作業(yè)。遠離可能的干擾源。遠離易引起多路徑的環(huán)境。位置及設施地質條件良好、點位穩(wěn)定、易于保存，盡可能顧及交通等條件。充分利用符合要求的現有觀測設施。盡量選擇測站小環(huán)境與周圍大環(huán)境一致的地點。27目前二十七頁\總數五十一頁\編于十三點選點與埋石天線墩基巖天線墩，巖層天線墩，巖層標石土層天線墩標石巖層普通標石，普通基本標石，凍土基本標石，固定沙石基本標石，普通標石，建筑物上的標石金屬標志不銹鋼標志強制對中裝置強制對中墩目前二十八頁\總數五十一頁\編于十三點衛(wèi)星狀況預報確定原則選擇衛(wèi)星數較多、PDOP值較小的時間段（觀測窗口）時段長度不短于規(guī)范要求輔助設計工具專門的“計劃”軟件29目前二十九頁\總數五十一頁\編于十三點制定調度方案安排作業(yè)時段分配觀測任務安排作業(yè)小組指定各作業(yè)小組的觀測時間、測站確定遷站方式，進行交通工具的調配突發(fā)情況的處理延誤的處理設備故障的處理測站錯誤的處理突發(fā)惡劣天氣的處理分區(qū)觀測，逐步推進擴展30目前三十頁\總數五十一頁\編于十三點同步圖形的連接方式點連式優(yōu)點：作業(yè)效率高，圖形擴展迅速。缺點：圖形強度低，如果連接點發(fā)生問題，將影響到后面的同步圖形。邊連式優(yōu)點：作業(yè)效率較高，圖形強度較強網連式優(yōu)點：圖形強度最強。缺點：作業(yè)效率低?；爝B式點連式邊連式網連式目前三十一頁\總數五十一頁\編于十三點制定基本原則高可靠高精度高效率常用方案平推式翻轉式伸縮式遷站方案平推式翻轉式伸縮式32目前三十二頁\總數五十一頁\編于十三點外業(yè)觀測成果的質量檢核觀測記錄完整性及合理性檢查記錄手簿中的內容是否完整，是否按要求量測了天線高，天線類型及量測方式是否正確，天線高的數值是否合理通過點位略圖和測量近似坐標等判定設站是否正確外業(yè)觀測數據質量的檢核通過對外業(yè)GPS觀測數據進行處理，對處理結果進行檢核來進行的反映GPS外業(yè)觀測數據質量的數據處理結果是基線解算的結果和GPS網無約束平差的結果目前三十三頁\總數五十一頁\編于十三點GPS網的數據處理及質量控制四目前三十四頁\總數五十一頁\編于十三點數據格式RINEX格式通用性強，已成為GPS測量領域事實上的標準大多數軟件能夠直接處理利于多種型號的接收機聯合作業(yè)接收機專有格式（南方sth）不同廠家接收機的本機格式各不相同與接收機配套的數據處理軟件（隨機軟件/商用軟件）一般可以直接讀取自身本機格式的數據，而不能讀取其它廠家本機格式的數據數據存儲緊湊，含有一些專有信息目前三十五頁\總數五十一頁\編于十三點命名規(guī)則命名方法：8+3文件名命名規(guī)則例：wh022931.02o，wh022293.02nssssdddf.yyt4字符測站名年積日一天內的文件序號（時段號），為0~9，A~Z。若為0，則表示文件包含當天的所有觀測數據兩位年號98：199800：200011：2011文件類型O：觀測值N：星歷M：氣象數據G：GLONASS星歷H：同步衛(wèi)星GPS載荷的導航電文C：鐘文件

36目前三十六頁\總數五十一頁\編于十三點文件格式說明RINEX觀測值文件的內容2.10OBSERVATIONDATAM(MIXED)RINEXVERSION/TYPEBLANKORG=GPS,R=GLONASS,T=TRANSIT,M=MIXEDCOMMENTXXRINEXOV9.9AIUB24-MAR-0114:43PGM/RUNBY/DATEEXAMPLEOFAMIXEDRINEXFILECOMMENTA9080MARKERNAME9080.1.34MARKERNUMBERBILLSMITHABCINSTITUTEOBSERVER/AGENCYX1234A123XXZZZREC#/TYPE/VERS234YYANT#/TYPE4375274.587466.4589095.APPROXPOSITIONXYZ.9030.0000.0000ANTENNA:DELTAH/E/N11WAVELENGTHFACTL1/2126G14G15G16G17G18G19WAVELENGTHFACTL1/20RCVCLOCKOFFSAPPL4P1L1L2P2#/TYPESOFOBSERV18.000INTERVAL2001324131036.0000000TIMEOFFIRSTOBSENDOFHEADER01324131036.000000003G12G9G6-.12345678923629347.915.3008-.35323629364648-.1209-.35820891541.29220607600.189-.4309.39420607605.84801324131050.000000044122G9G12WAVELENGTHFACTL1/2***WAVELENGTHFACTORCHANGEDFOR2SATELLITES***COMMENTNOW8SATELLITESHAVEWLFACT1AND2!COMMENTCOMMENT01324131054.000000005G12G9G6R21R22-.12345678923619095.450-53875.6328-41981.37523619112.00820886075.667-28688.0279-22354.53520886082.10120611072.68918247.789914219.77020611078.41021345678.57612345.567522123456.78923456.7895文件頭文件體RINEX版本號數據類型觀測值類型文件頭內容文件頭標簽點名點號接收機編號、類型、版本天線編號、類型近似坐標天線偏心缺省的波長因子與缺省情況不同的波長因子觀測值類型及排列順序歷元間隔一個歷元的觀測數據歷元時刻衛(wèi)星數及衛(wèi)星列表接收機鐘差各衛(wèi)星的觀測值目前三十七頁\總數五十一頁\編于十三點文件格式說明RINEX星歷文件的內容2.10N:GPSNAVDATARINEXVERSION/TYPEXXRINEXNV2.10AIUB3-SEP-9915:22PGM/RUNBY/DATEEXAMPLEOFVERSION2.10FORMATCOMMENT.1676D-07.2235D-07-.1192D-06-.1192D-06IONALPHA.1208D+06.1310D+06-.1310D+06-.1966D+06IONBETA.133179128170D-06.107469588780D-125529601025DELTA-UTC:A0,A1,T,W13LEAPSECONDSENDOFHEADER69992175144.0-.839701388031D-03-.165982783074D-10.000000000000D+00.910000000000D+02.934062500000D+02.116040547840D-08.162092304801D+00.484101474285D-05.626740418375D-02.652112066746D-05.515365489006D+04.409904000000D+06-.242143869400D-07.329237003460D+00-.596046447754D-07.111541663136D+01.326593750000D+03.206958726335D+01-.638312302555D-08.307155651409D-09.000000000000D+00.102500000000D+04.000000000000D+00.000000000000D+00.000000000000D+00.000000000000D+00.910000000000D+02.406800000000D+06.000000000000D+001399921900.0.490025617182D-03.204636307899D-11.000000000000D+00.133000000000D+03-.963125000000D+02.146970407622D-08.292961152146D+01-.498816370964D-05.200239347760D-02.928156077862D-05.515328476143D+04.414000000000D+06-.279396772385D-07.243031939942D+01-.558793544769D-07.110192796930D+01.271187500000D+03-.232757915425D+01-.619632953057D-08-.785747015231D-11.000000000000D+00.102500000000D+04.000000000000D+00.000000000000D+00.000000000000D+00.000000000000D+00.389000000000D+03.410400000000D+06.000000000000D+00文件頭文件體衛(wèi)星PRN號歷元時刻某衛(wèi)星某歷元的星歷數據38目前三十八頁\總數五十一頁\編于十三點GPS數據處理流程四個階段：1.數據傳輸2.格式轉換（可選）3.基線處理4.網平差解算實例演示39目前三十九頁\總數五十一頁\編于十三點基線向量解基線邊長與基線向量基線邊長基線向量基線邊長（左）與基線向量（右）目前四十頁\總數五十一頁\編于十三點基線解算的過程41目前四十一頁\總數五十一頁\編于十三點基線質量指標控制指標特點：基于測量規(guī)范，在工程應用中，控制指標必須滿足，指標：數據剔除率，復測基線長度較差，同步環(huán)閉合差，獨立（異步）環(huán)閉合差，網無約束平差基線向量改正數（殘差）參考指標特點：基于統(tǒng)計學原理，不作為判定質量是否合格的依據指標：單位權方差（參考方差），RATIO值，RDOP值，觀測值殘差的RMS42目前四十二頁\總數五十一頁\編于十三點影響基線解算結果的因素①基線解算時所設定的起點坐標不準確影響方式：導致基線向量發(fā)生偏差影響程度：應對方法使用坐標精度高的點作為起算點獲取較為準確坐標的方法（兩種）與已知點（IGS跟蹤站）聯測（可獲得分米級以上精度的地心坐標）長時間單點定位（數小時單點定位，可獲得米級精度的地心坐標）起點坐標的偏差GPS衛(wèi)星軌道高度基線向量的偏差基線長度目前四十三頁\總數五十一頁\編于十三點影響基線解算結果的因素②少數衛(wèi)星的觀測時間太短影響方式：導致與該衛(wèi)星有關的整周未知數固定困難影響程度：對于基線解算來講，對于參與計算的衛(wèi)星，如果與其相關的整周未知數沒有準確確定的話，就將嚴重影響整個基線解算結果的質量應對方法刪除該衛(wèi)星的觀測數據，不讓其參與基線解算目前四十四頁\總數五十一頁\編于十三點影響基線解算結果的因素③在整個觀測時段中，有個別衛(wèi)星或個別時間段周跳太多，致使周跳修復不完善影響方式：導致整周未知數固定困難影響程度：嚴重影響基線向量的質量應對方