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技術(shù)文章

GPS控制測量設(shè)計(jì)書

閱讀：379發(fā)布時(shí)間：2021-9-24

任務(wù)概述

1、本次GPS控制測量任務(wù)和作業(yè)內(nèi)容是位于玉溪市元江縣境內(nèi)，為配合元江縣的城市總體規(guī)劃，需要在元江縣測繪大比例尺地形圖。需要在元江縣城20km2的測區(qū)范圍內(nèi)建立D級GPS網(wǎng)。

2、測區(qū)概況

元江哈尼族彝族傣族自治縣，位于云南省中南部，地處元江中上游，介于北緯23°19′至23°55′，東經(jīng)101°39′至102°22′之間。東與石屏縣接壤，南與紅河縣相連，西與墨江縣毗鄰，北緊靠新平縣?？h人民政府駐澧江鎮(zhèn)，距玉溪市所在地130公里，距省會(huì)昆明210公里。

3、測區(qū)范圍

測區(qū)地理坐標(biāo)為東徑101°39′，北緯23°19′′至23°55。
測區(qū)位置及面積
X:718.0km—724.0km； Y: .600—62.5km。
施測范圍呈不規(guī)則形狀，范圍面積約22.0km2。

4、測量技術(shù)設(shè)計(jì)依據(jù)

CH 2001-92《定位系統(tǒng)（GPS）測量規(guī)范》
CJJ 73-97《定位系統(tǒng)城市測量技術(shù)規(guī)程》
CH 1002-95《測繪產(chǎn)品檢查驗(yàn)收規(guī)定》
CH 1003-95《測繪產(chǎn)品質(zhì)量評定標(biāo)準(zhǔn)》
CJJ 8-85《城市測量規(guī)范》

5、測區(qū)已有資料成果情況

測區(qū)現(xiàn)有資料較少，沒有可利用的成果圖以及地藉圖。

GPS控制網(wǎng)設(shè)計(jì)方案

1、技術(shù)要求與布網(wǎng)原則

根據(jù)中華人民共和國測繪行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《定位系統(tǒng)城市測量技術(shù)規(guī)程》和燕郊經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)的具體情況，確定該測區(qū)可建立D級GPS網(wǎng)，GPS網(wǎng)中相鄰點(diǎn)之間的距離滿足下表要求根據(jù)規(guī)程規(guī)范，D級GPS網(wǎng)的精度要求如下表：

項(xiàng)目技術(shù)要求

平均邊長(km) 5～10

固定誤差a(mm) ≤10

比例誤差b(mm) ≤10

最弱邊相對中誤差 1/45000

在實(shí)際布網(wǎng)設(shè)計(jì)時(shí)遵循以下幾個(gè)原則：

GPS網(wǎng)一般應(yīng)采用獨(dú)立觀測邊構(gòu)成閉合圖形，如三角形、多邊形或附合線路，以增加檢核條件，提高網(wǎng)的可靠性。
GPS網(wǎng)作為測量控制網(wǎng)，其相鄰點(diǎn)間基線向量的精度，應(yīng)分布均勻。
GPS網(wǎng)點(diǎn)應(yīng)盡量與原有地面控制點(diǎn)相結(jié)合。重合點(diǎn)一般不少于3個(gè)（不足時(shí)應(yīng)聯(lián)測），且在網(wǎng)中分布均勻，以可靠地確定GPS網(wǎng)與地面之間的轉(zhuǎn)換參數(shù)。
GPS網(wǎng)點(diǎn)應(yīng)考慮與水準(zhǔn)點(diǎn)重合，而非重合點(diǎn)，一般應(yīng)根據(jù)要求以水準(zhǔn)測量（或相當(dāng)精度的測量方法）進(jìn)行聯(lián)測，或在網(wǎng)中布設(shè)一定密度的水準(zhǔn)聯(lián)測點(diǎn)。

為了便于GPS的測量觀測和水準(zhǔn)聯(lián)測，減少多路徑影響，GPS網(wǎng)點(diǎn)一般應(yīng)設(shè)在視野開闊和交通便利的地方。

為了便于用經(jīng)典方法聯(lián)測或擴(kuò)展，可在GPS網(wǎng)點(diǎn)附近布設(shè)一通視良好的方位點(diǎn)以建立聯(lián)測方向，方向點(diǎn)與觀測站距離一般應(yīng)大于300米。

2、GPS網(wǎng)型網(wǎng)型方案設(shè)計(jì)

GPS網(wǎng)的圖形布設(shè)通常有點(diǎn)連式、邊連式、網(wǎng)連式及邊點(diǎn)混合連接、三角鎖連接、導(dǎo)線網(wǎng)連接、星形連接等幾種基本方式。本次主要采用邊連接式，每次用至少三臺(tái)接收機(jī)，組成GPS網(wǎng)，能保證網(wǎng)的幾何強(qiáng)度，提高網(wǎng)的可靠指標(biāo)。

2、選點(diǎn)與埋標(biāo)

（1）選點(diǎn)

由于GPS測量觀測站之間不一定要求相互通視,而且網(wǎng)的圖形結(jié)構(gòu)也比較靈活,所以選點(diǎn)工作比常規(guī)控制測量的選點(diǎn)要簡便。但由于點(diǎn)位的選擇對于保證觀測工作的順利進(jìn)行和保證測量結(jié)果的可靠性有著重要的意義,所以選點(diǎn)工作還應(yīng)遵守以下原則:

應(yīng)設(shè)在易于安裝接受設(shè)備、視野開闊的較高點(diǎn)上;
目標(biāo)要顯著,視場周圍15?以上不應(yīng)有障礙物,以減小GPS信號被遮擋或被障礙物吸收;
應(yīng)遠(yuǎn)離大功率無線電發(fā)射源(如電臺(tái)、微波站等),其距離不小于200m;遠(yuǎn)離高壓輸電線和微波無線電信號傳送通道,其距離不得小于50m。以避免電磁場對GPS信號的干擾;
附近不應(yīng)有大面積水域或不應(yīng)有強(qiáng)烈干擾衛(wèi)星信號接受的物體,以減弱多路徑效應(yīng)的影響;
應(yīng)選在交通方便,有利于其他觀測手段擴(kuò)展與聯(lián)測的地方;
基礎(chǔ)穩(wěn)定,易于點(diǎn)的保存;

人員應(yīng)按技術(shù)設(shè)計(jì)進(jìn)行踏勘;在實(shí)地按要求選定點(diǎn)位。當(dāng)利用舊點(diǎn)時(shí),應(yīng)對舊點(diǎn)的穩(wěn)定性、完好性,以及覘標(biāo)是否安全、可用性進(jìn)行檢查,符合要求方可利用。

（2）標(biāo)志埋設(shè)

GPS點(diǎn)應(yīng)埋設(shè)具有中心標(biāo)志的標(biāo)石，以精確確定點(diǎn)位，點(diǎn)的標(biāo)石和標(biāo)志必須穩(wěn)定、堅(jiān)固長久保存和利用。

每個(gè)點(diǎn)位標(biāo)石埋設(shè)結(jié)束后，應(yīng)按下表填寫點(diǎn)的記錄, 并提交以下資料：

點(diǎn)的記錄。
GPS網(wǎng)的選點(diǎn)網(wǎng)圖。
土地占用批準(zhǔn)文件與測量標(biāo)志委托保管書。
選點(diǎn)與埋石工作技術(shù)總結(jié)。

3、作業(yè)原則與要求

GPS外業(yè)工作一方面，要有較多的多余觀測，以提高觀測成果的精度和可靠性，另一方面，還要考慮各待測點(diǎn)的點(diǎn)位精度的均勻性和各觀測時(shí)段的獨(dú)立性。因此，GPS外業(yè)工作的原則是：
GPS網(wǎng)中各待測點(diǎn)的設(shè)站次數(shù)應(yīng)相同；
優(yōu)先測量點(diǎn)間距離較近的點(diǎn)，同時(shí)沿最短距離欠站；
應(yīng)該聯(lián)測相距較遠(yuǎn)的高等級已知點(diǎn)；
GPS網(wǎng)中各待測點(diǎn)每次重復(fù)設(shè)站都使用不同的接受機(jī)。
確定觀測時(shí)段時(shí)，需要分析的星歷預(yù)報(bào)并與實(shí)地結(jié)合的原理選定，選擇合適的PDOP值以保證觀測精度，確保工作順利進(jìn)行，減少作業(yè)返工量。

各級GPS外業(yè)測量均有技術(shù)要求，本次控制測量采用D級GPS網(wǎng),按照規(guī)程規(guī)范，其基本技術(shù)要求按下表中相應(yīng)規(guī)定執(zhí)行：

四等GPS相對定位測量的主要技術(shù)規(guī)定

同時(shí)觀測有效衛(wèi)星數(shù) ≥4

衛(wèi)星截止高度角 15

有效觀測衛(wèi)星總數(shù) ≥4

觀測時(shí)間段 ≥1.6

觀測時(shí)段長度/min ≥10

數(shù)據(jù)采樣間隔 5～15

時(shí)段中任一衛(wèi)星有效觀測時(shí)間/min ≥3

點(diǎn)位幾何圖形強(qiáng)度因子/PDOP <8

GPS觀測及數(shù)據(jù)記錄

天線安置完成后，在離開天線適當(dāng)位置的地面上安放GPS接收機(jī)，接通接收機(jī)與電源、天線、控制器的連接電纜，即可啟動(dòng)接收機(jī)進(jìn)行觀測。

接收機(jī)鎖定衛(wèi)星并開始記錄數(shù)據(jù)后，觀測員可按照儀器隨機(jī)提供的操作手冊進(jìn)行輸入和查詢操作。

通常來說，在外業(yè)觀測工作中，儀器操作人員應(yīng)注意以下事項(xiàng)：

當(dāng)確認(rèn)外接電源電纜及天線等各項(xiàng)連接*無誤后，方可接通電源，啟動(dòng)接收機(jī)。
開機(jī)后接收機(jī)有關(guān)指示顯示正常并通過自檢后，方能輸入有關(guān)測站和時(shí)段控制信息。
接收機(jī)在開始記錄數(shù)據(jù)后，應(yīng)注意查看有關(guān)觀測衛(wèi)星數(shù)量、衛(wèi)星號、相位測量殘差、實(shí)時(shí)定位結(jié)果及其變化、存儲(chǔ)介質(zhì)記錄等情況。
一個(gè)時(shí)段觀測過程中，不允許進(jìn)行以下操作：關(guān)閉又重新啟動(dòng)；進(jìn)行自測試(發(fā)現(xiàn)故障除外)；改變衛(wèi)星高度角；改變天線位置；改變數(shù)據(jù)采樣間隔；按動(dòng)關(guān)閉文件和刪除文件等功能鍵。
每一觀測時(shí)段中，氣象元素一般應(yīng)在始、中、末各觀測記錄一次，當(dāng)時(shí)段較長時(shí)可適當(dāng)增加觀測次數(shù)。
在觀測過程中要特別注意供電情況，除在出測前認(rèn)真檢查電池容量是否充足外，作業(yè)中觀測人員不要遠(yuǎn)離接收機(jī)，聽到儀器的低電壓報(bào)警要及時(shí)予以處理，否則可能會(huì)造成儀器內(nèi)部數(shù)據(jù)的破壞或丟失。對觀測時(shí)段較長的觀測工作，建議盡量采用太陽能電池板或汽車電瓶進(jìn)行供電。
儀器高一定要按規(guī)定始、末各量測一次，并及時(shí)輸入儀器及記入測量手簿之中。
接收機(jī)在觀測過程中不要靠近接收機(jī)使用對講機(jī)；雷雨季節(jié)架設(shè)天線要防止雷擊，雷雨過境時(shí)應(yīng)關(guān)機(jī)停測，并卸下天線。
觀測站的全部預(yù)定作業(yè)項(xiàng)目，經(jīng)檢查均已按規(guī)定完成，且記錄與資料完整無誤后方可遷站。
觀測過程中要隨時(shí)查看儀器內(nèi)存或硬盤容量，每日觀測結(jié)束后，應(yīng)及時(shí)將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存至計(jì)算機(jī)硬、軟盤上，確保觀測數(shù)據(jù)不丟失。

數(shù)據(jù)處理方案

1、數(shù)據(jù)預(yù)處理

為了獲得GPS觀測基線向量并對觀測成果進(jìn)行質(zhì)量檢核，首先要進(jìn)行GPS數(shù)據(jù)的預(yù)處理，根據(jù)預(yù)處理結(jié)果對觀測數(shù)據(jù)的質(zhì)量進(jìn)行分析并做出評價(jià)，以確保觀測成果和定位結(jié)果的預(yù)期精度。GPS網(wǎng)數(shù)據(jù)處理分基線向量解算和網(wǎng)平差兩個(gè)階段。各階段數(shù)據(jù)處理軟件均采用隨機(jī)所帶軟件。處理的主要內(nèi)容有：GPS衛(wèi)星軌道方程的標(biāo)準(zhǔn)化、時(shí)鐘多項(xiàng)式的擬合和標(biāo)準(zhǔn)化。

2、基線解算及GPS網(wǎng)平差

（1）基線解算

基線數(shù)據(jù)解算采用隨機(jī)軟件包GPPS（Ver 5.2）或S olution(Ver 2.1)軟件求解，基線解算采用消電離層的雙差浮點(diǎn)解或加點(diǎn)離層改正的雙差整數(shù)解（固定解），其主要技術(shù)參數(shù)如下：

衛(wèi)星截止高度角≥150

電離層模型為：Standard模型

對流層模型為Hopfiled或Computed模型。

星歷為廣播星歷或精密星歷

采用L1頻率或L1L2兩個(gè)頻率

（2） GPS網(wǎng)平差

GPS網(wǎng)的平差計(jì)算應(yīng)用Solution2.6軟件在WGS-84空間直角坐標(biāo)系下進(jìn)行三維無約束平差，以檢查本次GPS網(wǎng)的內(nèi)符合精度。同時(shí)為將WGS-84坐標(biāo)系下的GPS基線觀測值投影到高斯平面上，并轉(zhuǎn)換到 1980西安坐標(biāo)系或1954北京坐標(biāo)系中（或地方獨(dú)立坐標(biāo)系），采用GPSADJ（Ver 2.0）軟件包或Solution(ver 2.1)軟件包進(jìn)行二維約束平差。

提交的成果資料

GPS測量任務(wù)完成后，上交如下資料：

測量任務(wù)書與專業(yè)設(shè)計(jì)書；
點(diǎn)之記、環(huán)視圖和測量標(biāo)志委托保管書；
外業(yè)觀測記錄（包括原始記錄的存儲(chǔ)介質(zhì)及其備份）、測量手簿及其它記錄（包括偏心觀測）；
接收設(shè)備、氣象及其它儀器的檢驗(yàn)資料；
外業(yè)觀測數(shù)據(jù)質(zhì)量分析及野外檢核計(jì)算資料；
數(shù)據(jù)加工處理中生成的文件（含磁盤文件）、資料和成果表；
GPS網(wǎng)展點(diǎn)圖；
技術(shù)總結(jié)和成果檢查報(bào)告

信息標(biāo)題：GPS控制測量設(shè)計(jì)書

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