GPS网形设计GNSS静态测量1

GNSS静态测量学习内容：3.1ＧＮＳＳ测量技术设计3.2外业观测实施3.3数据处理3GNSS静态测量GNSS静态测量以GPS测量的方法建立控制点并进行地形图测绘GNSS静态测量编写项目/工程的技术设计书外业实施内业数据处理GPS静态测量应用技术第二节建立GPS控制网的工作流程GPS测量建立GPS控制网的工作流程GPS静态测量应用技术建立GPS网的三个阶段①•测前–项目立项–方案设计–施工设计–测绘资料收集整理–仪器检验、检定–踏勘、选点、埋石GPS测量建立GPS控制网的工作流程建立GPS网的三个阶段①GPS静态测量应用技术建立GPS网的三个阶段②•测中–作业队进驻–卫星状态预报–观测计划制定–作业调度及外业观测–数据传输、转储、备份–基线解算及质量控制GPS测量建立GPS控制网的工作流程建立GPS网的三个阶段②GPS静态测量应用技术建立GPS网的三个阶段③•测后–网平差（数据处理、分析）及质量控制–整理成果、技术总结–项目验收GPS测量建立GPS控制网的工作流程建立GPS网的三个阶段③GPS静态测量应用技术项目立项•实施方–甲方、应用方•目标–招标书、项目设计书•内容–测区范围–项目用途、精度（等级）要求–点位分布、数量要求–提交成果的要求–时限要求–投入经费GPS测量建立GPS控制网的工作流程项目立项GPS静态测量应用技术施工技术设计•实施方–乙方•目标–施工技术设计书•内容–作业方案施工设计书GPS测量建立GPS控制网的工作流程施工技术设计GPS静态测量应用技术测绘资料收集整理•实施方–乙方•目标–控制点成果–水准资料–测区地形图•内容–控制点坐标、点之记–水准点坐标、点之记–测区地形图（1:5万~1:10万）GPS点之记GPS测量建立GPS控制网的工作流程测绘资料收集整理GPS静态测量应用技术仪器检验、检定•实施方–乙方、独立的权威仪器检定部门•目标–仪器检定证书–合格的仪器设备•内容–GPS接收机的检定（P125-126）–气象仪器的检定–其它设备的检验检定证书GPS测量建立GPS控制网的工作流程仪器检验、检定GPS静态测量应用技术踏勘、选点、埋石•实施方–乙方•目标–设置测量标志•内容–测区实地踏勘、了解测区状况–选点（P134）–埋设测量标志–食宿、交通安排各类埋石标准GPS测量建立GPS控制网的工作流程踏勘、选点、埋石GPS静态测量应用技术作业队进驻•实施方–乙方•目标–整个作业队进驻测区•内容–建立营地–整个作业队进驻测区GPS测量建立GPS控制网的工作流程作业队进驻GPS静态测量应用技术卫星状态预报•实施方–乙方（作业指挥人员、技术人员）•目标–确定观测时段•内容–全天卫星数量的变化（P127）–全天卫星图形（DOP值、天球图）状态变化DOP值随时间的变化图天球图（Skyplot）GPS测量建立GPS控制网的工作流程卫星状态预报GPS静态测量应用技术确定观测作业方案•实施方–乙方（作业指挥人员、技术人员）•目标–制定观测作业方案•内容–规划整体观测方案–组建作业组–确定每天的外业观测计划–向各作业组下达作业调度指令作业调度表GPS测量建立GPS控制网的工作流程确定观测作业方案GPS静态测量应用技术外业观测•实施方–乙方（外业作业组）•目标–采集观测数据•内容–安置观测仪器设备–读（量）取非GPS观测数据（包括天线高、气象数据等）–保证仪器正常工作–按时迁站GPS外业观测GPS测量建立GPS控制网的工作流程外业观测GPS静态测量应用技术数据传输、转储、备份•实施方–乙方（内业数据处理人员）•目标–获取、保存接收机记录的观测数据•内容–接收外业作业组上缴的观测记录–下载GPS接收机的原始观测数据并备份–进行必要的格式转换GPS测量建立GPS控制网的工作流程数据传输、转储、备份GPS静态测量应用技术基线处理与质量控制•实施方–乙方（内业数据处理人员）•目标–获取合格的基线向量•内容–基线处理（解算）–基线质量评估–基线质量改善数据处理GPS测量建立GPS控制网的工作流程基线处理与质量控制GPS静态测量应用技术结果分析（网平差与质量控制）•实施方–乙方（内业数据处理人员）•目标–获得最终数据处理结果（坐标、高程）•内容–GPS基线向量网的平差、坐标系的转换–高程拟合–网平差结果质量评估与改善GPS测量建立GPS控制网的工作流程结果分析（网平差与质量控制）GPS静态测量应用技术整理成果、技术总结•实施方–乙方（技术负责人、内业数据处理人员）•目标–按要求需要提交的成果、报告•内容–选点图、点之记–原始记录、观测数据–基线处理结果及质量检核结果–网平差处理成果及质量检核结果–其它结果–技术总结报告GPS测量建立GPS控制网的工作流程整理成果、技术总结GPS静态测量应用技术项目验收•实施方–甲方、工程监理•目标–对测量成果进行验收•内容–对项目进行的各个环节及提交的成果、报告进行检查验收–编写验收报告GPS测量建立GPS控制网的工作流程项目验收GNSS静态测量3.1GNSS测量的设计与实施•3.1.1GNSS测量的技术设计•3.1.2GNSS控制网的图形设计及设计原则•3.1.3GNSS控制网的优化及技术设计书的编写GNSS静态测量一、GPS网技术设计的依据二、GPS网的精度、密度设计三、GPS网的基准设计（重点）3.1.1GNSS测量的技术设计GNSS静态测量根据任务书提出的测区范围、点的密度与精度、完成期限等的要求，依据GPS测量规范，设计出GPS网的布设、观测与数据处理方案。规范或规程：（1）《全球定位系统（GPS）测量规范》2001.GB/T18314国家质量技术监督局;（2）《全球定位系统城市测量技术规程》1998.建设部。一、GPS网技术设计的依据GNSS静态测量二、GPS网的精度、密度设计级别主要用途固定误差a（mm）比例误差b（ppm.d）AA全球地球动力学研究、地壳形变测量、卫星精密定轨等≤3≤0.01A区域性地球动力学研究、地壳形变测量≤5≤0.1B局部变形监测和各种精密工程测量≤8≤1C大中城市及工程控制网测量≤10≤5D，E中小城市测图施工控制测量≤10≤10~20用于国家大地测量、地球动力学研究、地壳形变测量的GPS网精度分级（规范）GNSS静态测量•式中，为GPS基线向量的等效距离误差，•a为GPS接收机标称精度中的固定误差（mm）；•b为GPS接收机标称精度中的比例误差；•d为GPS网中相邻点间的距离（mm）。22)(bdaGNSS静态测量GPS点的密度标准：相邻点间的距离项目及等级AAABCDE相邻点最小距离（km）30010015521相邻点最大距离（km）20001000250401510相邻点平均距离（km）10003007015~1010~55~2GNSS静态测量用于城市或工程测量的GPS网精度分级(规程)等级平均距离、最弱边相对中误差固定误差a（mm）比例误差b（ppm。D）二9km，1/12万≤10≤2三5km，1/8万≤10≤5四2km，1/4.5万≤10≤10一级1km，1/2万≤10≤10二级〈1km，1/1万≤15≤20GNSS静态测量GPS控制网的基准设计包括位置基准、方位基准和尺度基准。方位基准：一般由给定的起算方位角值确定。尺度基准：一般由地面的电磁波测距确定。位置基准:通过由给定起算点坐标确定。三、GPS网的基准设计方位角长度、距离X、Y、Z什么叫基准设计？即明确GPS成果所采用的坐标系统和起算数据。GNSS静态测量（1）为求定GPS点在国家或地方坐标系中的坐标，应联测地方控制地方点，用以坐标变换。当测区有旧的地面控制点成果时，应既考虑充分利用旧资料，又要使新建的高精度GPS控制网不受旧资料精度较低的影响。为此，应将新的GPS网与旧控制点进行联测，联测点一般不应少于3个。用联测的公共点的两套坐标值求解坐标转换参数。GNSS静态测量（2）GPS网的坐标系统尽量应与测区过去采用的坐标系统一致，一般应了解以下几个参数：所采用的参考椭球体，一般是以国家坐标系的参考椭球为基础；坐标系的中央子午线的经度值；纵、横坐标的加常数；坐标系的投影面高程及测区平均高程异常值；起算点的坐标。实际工作中，有时难以找到说明以上参数的资料，此时，也可以通过分析计算的方法处理。GNSS静态测量（3）GPS测量成果中高程是大地高系统高程，为了得到GPS点的正常高，应使一定数量的GPS点与水准点重合，或者对部分GPS点联测水准，以便进行高程转换。联测的高程点需均匀的分布于网中，对丘陵或山区高程点应按照高程拟合曲面的要求进行布设。（4）要求GPS点的WGS84坐标，同样要联测具有WGS84坐标的高级GPS点。（5）联测的公共点最好位于GPS网的外围和中心均匀分布。GNSS静态测量1、基本概念：四、GPS网构成的几个基本概念及网特征条件观测时段：从开始到结束连续观测的时间段。同步观测：两台或两台以上接收机对相同卫星观测。同步观测环：三台以上接收机同步观测基线构成。GNSS静态测量独立观测环：由独立观测所获得的基线向量构成的闭合环，简称独立环。独立基线：N台接收机同步J条基线中的N-1条基线。异步观测环：有非同步或独立基线构成的闭合环。非独立基线：除独立基线外的其他叫非独立基线，总基线数与独立基线之差为非独立基线数。GNSS静态测量网特征条件：观测时段：C=nm/N，n为网点数；m为每点设站数；N为接收机数。总基线数：J=CN（N-1）/2，N为接收机台数。必要基线数：J必=n-1，n为GPS点数。独立基线数：J独=C（N-1）。多余基线数：J多=C（N-1）-（n-1）。GNSS静态测量对于由N台GPS接收机构成的同步图形中一个时段包含的基线（或简称GPS边）数为：J＝N*(N－1)/2；但其中仅有N－1条是独立边，其余为非独立边。2、GPS网特征条件的计算GNSS静态测量当同步观测的GPS接收机数N＞3时，同步闭合环T的最少个数应为T＝J－(N－1)＝(N－1)(N－2)／2GNSS静态测量同步环与独立基线•三台以上接收机构成的同步环个数(N-1)(N-2)/2•N台接收机同步观测环如右图：分别为N=2，3，4，5。GNSS静态测量•N台接收机一个观测时段所构成的同步基线T=N(N-1)/2中，有N-1条基线是独立的基线。•独立基线的选择如右图：分别为N=2，3，4，5同步环与独立基线GNSS静态测量（1）理论上，同步闭合环中各GPS的坐标差之和即闭合差应为零，但实际上并非如此，一般规范都规定了同步闭合差的限差。但当由于某种原因，同步不是很好的，应适当放宽此项限差。对比全站仪控制测量内业概算原理对于同步环和异步环的几点说明：GNSS静态测量（2）同步闭合环的闭合差较小只能说明基线向量的计算合格，并不能说明GPS边的观测精度高，也不能发现接收的信号受到干扰而产生的某些粗差。为了确保GPS观测效果的可靠性，有效地发现观测成果中的粗差，必须使GPS网中的独立边构成一定的几何图形。这种几何图形可以是由数条独立边构成的非同步多边形（亦称非同步闭合环）当GPS网中有若干个起算点时，也可以是由两个起算点之间的数条GPS独立边构成的附合路线。GPS网的图形设计，也就是根据所布设的网的精度要求和其它方面的要求，设计出由独立边构成的多边形网GNSS静态测量（3）对于异步环的构成，一般应按所设计的网图选定，必要时在经技术负责人审定后，也可根据具体情况适当调整。当接收机多于3台时，也可按软件功能自动挑选独立基线构成环路。GNSS静态测量一、GPS网形设计二、GPS网设计注意事项3.1.2GPS控制网的图形设计及设计原则GNSS静态测量（一）布网形式1、跟踪站式2、会战式3、多基准站式4、同步图形扩展式5、单基准站式一、GPS网形设计GNSS静态测量1、跟踪站式的布网•形式：若干台接收机长期固定安放在测站上，进行常年、不间断的观测，即一年观测365天，一天观测24小时，这种观测方式的很象是跟踪站，因