GPS靜態(tài)控制測量技術設計指南

Gps靜態(tài)控制測量技術設計指南 第1頁Gps靜態(tài)控勦測量實施指南一、綜述GPS網建立過程分3個階段：設計準備、施工作業(yè)、數據處理1．設計準備該階段的主要工作項目：項目規(guī)劃、方案設計、施工設計、測繪資料收集、選點埋石、儀器檢測。1.1項目規(guī)劃位置及范圍：測區(qū)的地理位置、覆蓋范圍及控制網的控制面積用途及精度等級：控制網的具體用途、所要求達到的精度或等級。（各級GPS網采用中誤差作為精度指標，以2倍中誤差作為極限誤差。）C級網用途：三等大地控制網、區(qū)域、城市及工程測量的基本控制網；D級網用途：四等大地控制網；E級網用途：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C、D級測量精度GPS測量相鄰點間基線長度的精度用下面公式表示：er為基線向量的弦長中誤差，單位mm,a為固定誤差，單位mm,b為比例誤差糸數，單位1X10-6,d為相鄰點間距離，單位為km。城市GPS測量精度指標：（本工程選用四等丿GPS高程擬合板塊：D、E級網點按四等水準測量方法進行高程聯(lián)測，GPS點需要高程聯(lián)測時，可采用使GPS點與水準點重合，平原、微丘地形聯(lián)測點的數量不宜少于6個，必須大于3個，聯(lián)測點的間距不宜大于20km，且均勻分布；重丘、山嶺地形聯(lián)測點的數量不宜少于10個。各級GPS控制網的高程聯(lián)測應不低于四等水準測量的精度。當GPS控制網點間距離小于20km時，可不考慮對流層和電離層的修正；當大于20KM時，每時段應于始、中、終個觀測一次氣象元素，并采用標準模型加入對流層和電離層的修正。為GPS控制網點的正常高,先利用已聯(lián)測高程的GPS點正常高和經GPS控制網平差得到的大地高，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。點位分布及數量：控制網點的分布、數量及密度要求。（GPS網點應均勻分布，相鄰點間距離最大不宜超過該網平均點間距的2倍。依據城市測量規(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左右設置一控制觀測點。成果形式及內容：需要提交成果的內容,提交成果所采用的坐標參照系,提交高程成果所屬的高程系統(tǒng)。時限要求：提交成果時間期限。投資經費：項目投入經費的數額。1.2技術設計依據項目要求和相關技術規(guī)范進行項目的技術設計,完成項目技術設計書的編寫。技術設計的內容：依據業(yè)主的要求和相關規(guī)范，對基準、精度、密度、網形及作業(yè)綱要（如觀測時段數、每個時段的長度、采樣間隔、截止高度角、接受機的類型及數量、數據處理的方案）等所作出的具體規(guī)定和要求。技術設計的依據：1：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：測量任務書或合同書GPS網的精度和密度設計（參考前幾頁所述）GPS網的基準設計GPS網的基準包括位置基準、尺度基準、方位基準?；鶞试O計的定義：指定GPS網所采用的坐標參照系，并確定所采用的起算數據的工作。坐標參照系設計：通過與測站附近的高等級GPS點（2000國家大地坐標系的點）聯(lián)測來獲得起始坐標。（GPS的WGS-84大地坐標系統(tǒng)轉換到所選平面坐標系時，應使測區(qū)內投影長度變形值不大于2.5cm/Km，當投影長度變形符合規(guī)定時，采用高斯正形投影3°帶平面直角坐標系。當投影長度大于2.5時，一般是投影于抵償高程面上的高斯正形投影3°帶平面直角坐標系。位置基準一般采用下列方法確定：

在網中選取若干個點的坐標，并加以固定或給予適當的權。尺度基準的確定方法：利用舊網中高等級的控制點對GPS網進行附合網平差，這些已知點的邊長就成為尺度基準。方位基準的確定方法：利用已知控制點進行約束平差時，方位基準就由這些已知點的方位角提供。在進行網平差時，引入起算數據是為GPS網引入基準的主要方法。在網平差過程中，如果只給出了必要的起算數據（一個起算點的三維坐標），這種平差就稱為最小約束平差；如果給出的起算數據多于必要的起算數據，這種平差就稱為約束平差。GPS的布網形式是指建立GPS網時觀測作業(yè)的方式，包括網的點數與參與觀測的接收機數的比例關系，觀測時段的長短、觀測時段數?，F(xiàn)在普遍采用同步圖形擴展式，起特點是擴展速度快、圖形強度較高、且作業(yè)方法簡單，適宜建立B、C、D和E級網。GPS網圖形設計依據GPS網的精度指標及完成任務的時間和經費等因素,GPS網可由三角形、

多邊形、符合導線、支導線、符合導線等。A）三角網優(yōu)點：幾何強度好，抗粗差能力強，可靠性高；缺點：工作量大使用范圍：對GPS網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度不如三角網強，但只要對多邊形的邊數n加以適當的限制，多邊形網任會有足夠的強度。下面規(guī)范規(guī)定最簡獨立環(huán)邊數確定：⑥提高GPS網質量的方法提高可靠性的辦法：A．B．C．D．增加觀測期數（增加獨立基線數）。適當增加觀測期數（時段數）A．B．C．D．對于提高GPS網的可靠性非常有效。保證一定的重復設站次數。一方面，通過在同一測站上多次觀測，可以有效的發(fā)現(xiàn)設站、對中、整平、量測天線高等環(huán)節(jié)中的人為亠亠lr―」亠產」亠產r―」亠產r―」亠產r―」亠產r―」亠產r―」亠產r―」亠產r―」亠產r―」亠產rfr亠產亠產亠產亠產亠產亠產產亠產亠產亠產亠產十廠—產」r*L—產」r*L—產」r*L—產」r*L—產」r*L—產」r*L—產」r*L■■叭r*L—產」r*L錯誤；另一方面，重復設站次數的增加也意味著觀測期數的增加，不過需要注意的是，當同一臺接收機在同一測站上連續(xù)進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，各個點的可靠性與點位無直接關系，而與該點上所連接的基線數有關，點上所連接的基線數越多，點的可靠性則越高。在布網時，一定注意使網中最有最簡異步環(huán)的邊數不多于6條。在建立GPS網時，檢查GPS觀測值（基線向量）質量的最佳方法是異步環(huán)閉合差；而隨著異步環(huán)的基線數量增加，其檢驗質量也將下降。提高GPS網精度的辦法：網中距離較近的點一定要進行同步觀測，獲得它們的直接觀測基線，可以再全面網之上建立框架網；在建立GPS網時，引入高精度激光測距邊；采用高程擬合時，測定網中各點的正常高或正高，則在布網時選擇一定數量的水準點，水準點數量應盡可能多，且應均勻分布在網中，還要保證部分點分布在網的四周。起算數據的選取與分布A.起算點的選取與分布要求如下：一般選取3-5個起算點，用于實現(xiàn)基準的轉換盒必要的檢核這樣既可以保證新老坐標成果的一致性，也可保持GPS網原有的精度。起算應均勻分布網的四周和中間。在進行GPS網技術設計時，除遵循上述的設計原則外，可通過下面的定量指標來指導設計工作，包括：基礎知識：GPS網的特征值A.理論上最少觀測時段數理論最少觀測時段數是在滿足重復設站次數要求的前提下，完成GPS外業(yè)觀測理論上所需的最少觀測時段數。（例子：若某GPS網由n個點組成，要求每個點重復設站觀測m次，采用N臺接收機觀測，則該網理論上最好觀測時段數：Ceil是向上取整函數。單位分鐘數注意：由于在測量規(guī)范中，對于不同精度等的網絡的重復設站次數由明確規(guī)定，因此在進行GPS網的設計時，依據網的精度等級、規(guī)模及作業(yè)單位計劃投入的接收機數量，就可計算出完成GPS網的外業(yè)觀測所需的理論最少觀測時段數。B．設計時段數S表示，DC．基線總數在一個時段中，用N臺接收機進行同步觀測時刻獲得同步觀測基線（NN-1）/2條，若完成觀測用了S個時段，則總基線數（含非獨立基線數）B:AD．必要基線數所有點只需n-1個基線；下面是一個算例：效率指標：理論最少觀測時段數與實際觀測時段數之比：效率之比：（該值越接近1，設計精度越高）S理論最少S實際觀測時段數（即設計觀測時段數）min D可靠性指標：指整網的多于基線數與獨立基線總數的比值，稱為整網的平均可靠性指標（n），即該值越大，可靠性越高。精度指標：依據已經確定的GPS網絡結構，得到該網的設計矩陣B，從而得到該網的協(xié)因數陣QlR尸"’，該值越小，精度越高。2.施工作業(yè)詳細見GPS測量外業(yè)技術指南手冊。3.數據處理1:同一邊任意兩個時段的成果互差，應小于GPS接收機的標稱精度的2<22：平差時應首先以一個點的WGS-84系坐標作為起算依據進行無約束平差，檢查3：GPS基線向量網本身的內符合精度、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：當用M臺接收機同步觀測時，應從計算出的M(M-1)/2條GPS觀測邊中選取(M-1)條邊參加GPS網平差計算。選取的原則：獨立觀測邊網形構成非同步閉合環(huán)，不應存在自由基線，必須不含明顯的系統(tǒng)誤差；組成的閉合環(huán)基線數和異步環(huán)長度應盡量小。5：當GP