GPS测量技术设计.ppt
第六章 GPS测量技术设计,学习目标：掌握建立GPS网的技术依据和规范要求，GPS测量的精度分级，GPS网的布网原则。 本节重点：1、GPS技术设计的依据； 2、GPS控制网的精度、密度； 3、GPS控制网的布网原则； 本节难点：1、GPS控制网的精度和密度的选择；,第六章 GPS测量技术设计,第六章 GPS测量技术设计,GPS测量的工作程序 1、技术设计（依据是测量任务书和 GPS测量规范） 2、选点 3、埋石 4、仪器的检验 5、观测 6、外业成果的记录和整理 7、数据处理 8、成果验收和上交资料,一、GPS控制网的技术设计依据,（1）GPS测量规范（规程） 主要包括2001年国家质监局发布的国家标准全球定位系统测量规范； 1992年国家测绘局发布的测绘行业标准全球定位系统测量规范； 1998年建设部发布的行业标准全球定位系统城市测量技术规范； 各部委根据本部门GPS工作的实际情况制定的其他GPS测量规程或细则； （2）测量任务书 任务书中规定的测量任务的范围、目的、精度和密度要求、提交的成果资料的项目和时间等相关规定。,第六章 GPS测量技术设计,第六章 GPS测量技术设计,1、精度标准：相邻点弦长的标准差,a 表示和接收设备有关的固定误差 (mm) b 比例误差系数（ppm） d 相邻点之间的距离,二、GPS控制网的精度和GPS点的密度,A、B级：地壳形变测量和国家高精度的控制网 C级：国家基本控制测量 D、E级：工程测量、矿山测量、控制网加密,第六章 GPS测量技术设计,2、GPS控制网的级别,级别 A B C D E,固定误差a（mm） A=5 B =8 C =10 D =10 E =10,比例误差b（ppm） =0.1 =1 =5 =10 =20,A、B级：地壳形变测量和国家高精度的控制网 C级：国家基本控制测量 D、E级：工程测量、矿山测量、控制网加密,第六章 GPS测量技术设计,3、GPS点的密度（公里）,三角网的平均边长： 一等，25公里；二等，13公里；三等，8公里；四等，4公里,4、几个术语： （1）观测时段：开机接收信号到停止观测的时间段 （2）同步观测：两台及以上接收机对同一组为性进行的观测 （3）同步观测环：三台及以上接收机同步观测获得的基线向量构成的闭合环 （4）独立闭合环：由独立观测所获得的基线向量构成的闭合环 （5）异步闭合环：在构成多边形环路的所有基线向量中，只要有非同步观测基线向量，则改多边形环路称为异步闭合环。 （6）星历：不同时刻卫星在轨道上的坐标值。 （7）数据剔除率：剔除的观测值个数与应获得的观测值个数的比值。 （8）天线高：观测时接收机天线平均相位中心到测站中心标志面的高度,第六章 GPS测量技术设计,5、规范的几点要求（主要针对静态相对定位） （1）卫星高度角（AA、A为10°其他为15°） （2）同时观测有效卫星数（同时观测有效卫星数均大于等于4个） （3）有效观测卫星总数（AA、A、B、C、D、E分为大于等于20、20、9、6、4、4） （4）时段中任一卫星的有效观测时间（均大于等于15分钟） （5）观测时段数（ AA、A、B、C、D、E分为大于等于10、6、4、2、1.6、1.6） （6）时段长度（ 静态AA、A、B、C、D、E分为大于等于720min、540min、240min、60min、45min、40min ） （7）数据采样间隔（ AA、A、B、C、D、E分为为30s、30s、30s、1030s、 1030s 、 1030s ）,第六章 GPS测量技术设计,三、GPS控制网的布网原则,1、技术设计应考虑的因素 （1）测区已有控制网的情况（三角网、导线网、GPS网） （2）交通、车辆、通讯等因素 （3）测站因素 （4）卫星因素（星历预报、可见时段、卫星个数） （5）仪器因素,2、布网的原则 （1）和已知的控制点重合不少于三个且应均匀分布，以便求得转换参数 （2）一个点尽量和另外一个点通视，以便常规方法使用。 （3）GPS控制点应利用已有水准点联测高程 （4）独立观测边（基线）应构成闭合图形 （5）应进行优化设计、方案比较,第六章 GPS测量技术设计,第六章 GPS测量技术设计,3、布网方法：,（1）充分考虑建立GPS控制网的应用范围 （2）采用分级布网的原则 （3）GPS测量的精度标准,第六章 GPS测量技术设计,四、GPS网设计的一般原则： 1.应通过独立观测边构成闭合图形，以增加检核条件，提高网的可靠性。 2.应尽量与原有地面控制网相重合，重合点一般不少于3个，且分布均匀。 3.应考虑与水准点相重合 ，或在网中布设一定密度的水准联测点。 4.点应设在视野开阔和容易到达的地方，联测方向。 5.可在网点附近布设一通视良好的方位点，以建立联测方向。,第六章 GPS测量技术设计,五、GPS控制网的图形设计 根据GPS测量的不同用途，GPS网的独立观测边均应构成一定的几何图形，基本形式有： 1.三角形网 2.环形网 3.星形网,第六章 GPS测量技术设计,（1）、三角形网,优点： 图形几何结构强，具有良好的自检能力，经平差后网中相邻点间基线向量的精度均匀。 缺点： 观测工作量大。 只有在网的精度和可靠性 要求比较高时，才单独采用这 种图形。,第六章 GPS测量技术设计,（2）、星形网,优点： 观测中只需要两台GPS接收机，作业简单。 缺点： 几何图形简单，检验和发现粗差能力差。 广泛用于工程测量、边界测量、地籍测量和碎部测量等。,第六章 GPS测量技术设计,（3）、环形网,优点： 观测工作量较小，且具有较好的自检性和可靠性。 缺点： 非直接观测基线边（或间接边）精度较直接观测边低，相邻点间的基线精度分布不均匀。 是大地测量和精密工程测量中普遍采用的图形。通常采用上述两种图形的混合图形。,第六章 GPS测量技术设计,六、GPS控制网的联测设计,1、联测的目的 WGS84地心坐标系国家或地方坐标系 2、联测点的精度（要求较高） （1）测区内现有最高等级的常规地面控制点 （2）地方坐标系中控制网定位、定向的起算点 （3）国家和地方坐标系的连接点 3、联测点的数量和分布 （1）至少两个，最好3-5个或更多。 （2）均匀分布。,第六章 GPS测量技术设计,4、GPS网中水准点的选择和分布 （1）大地高正常高 （2）重合或实测五分之一的GPS点 （3）数值拟合法求出测区大地水准面 （4）内插法求出其它GPS点的高程,第六章 GPS测量技术设计,在 15º 截止高度角以上不存在障碍物 周围没有反射面，不致引起多路径效应 安全避开过往行人和车辆，尽可能将接收机设置在毋须人员照看的地方 附近不应该有强辐射源（如无线电台、电视发射天线等） 可靠的电源供应 足够的内存容量 正确的配置参数 (观测类型、记录速率) 检查天线高和偏差 仪器的正确检测,七、GPS测量前应该考虑的问题：,第六章 GPS测量技术设计,八、GPS观测刚要设计,1、测区踏勘资料收集 2、器材准备及人员组织 （1）、拟定观测技术的依据 3、外业观测计划的拟定（2）、可视卫星预测 （3）、最佳观测窗口与最佳观测时 间的选择 （4）、观测区域的计划与划分 （5）、接收机调度计划拟定 4、技术设计书的编写,九、GPS测量前应该考虑的问题（续） 时间和基线长度,观测时间取决于: 基线长度 卫星数 卫星几何图形(GDOP) 电离层：电离层扰动随时间、日夜、月、年、地点而变化 静态或快速静态最短观测时间不要少于15分钟。 作为一个经验，基线观测时间应该是基线长度每公里5分钟加上最短15分钟。 一旦正确解算出整周未知数，通常基线精度在5-10mm+2ppm左右。,第六章 GPS测量技术设计,
