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1、GNSS控制网建网与数据处理,刘念印,目录,一、概述,二、作业标准依据,三、GNSS控制测量作业流程,四、GNSS控制网的设计,五、现场选点与埋石,六、外业数据采集工作,七、数据解算与平差（高阜口首级施工控制网案例分析）,八、质量检查与技术总结,十、基线处理技巧,九、成果提交,概 述,基本原理：通过接收机的同步观测，解算出两测站间的基线向量长度，再通过平差计算，得到测站坐标 GNSS控制测量按照作业模式不同可分为 1、 GNSS静态控制测量 2、 GNSS RTK控制测量 其中RTK控制测量是高等级控制网基础上更加灵活 的加密方式。,3,概 述,GNSS控制测量工作可分为外业作业和内业两大部分
2、。其中，外业工作主要包括，选点（即观测站址的选择）、建立测站标志、野外观测作业以及成果质量检核等工作；内业工作主要包括，GNSS网内业选点、观测计划制定、测后数据处理以及技术总结等。按照GNSS测量实施的工作程序，则大体可分为这样几个阶段：控制网的设计；选点与建立标志；外业数据采集；数据解算与平差。,4,作业标准依据1、国家标准： 全球定位系统（GPS）测量规范（GB/T 18314-2009） 控制网等级分为A、B、C、D、E五级2、行业规范： 全球定位系统城市测量技术规程（CJJ/T73-2010） 控制网等级分为CORS、二、三、四等、一、二、三级及图根。3、其他国家标准、行业标准中控制
3、测量部分 如：城市测量规范（CJJ/T 8-2011）、城市测绘基 本技术要求（GB/T 35637-2017）、工程 测量规范（GB50026-2007）、工程测 绘基本技术要求 （GB/T 35641-2017） 其中第3条所列标准中所有要求为对全球定位系统城 市测量技术规程标准的引用或要求进一步放宽。,5,GNSS控制测量作业流程,控制网的设计,选点与建标,外业数据采集,数据解算与平差,6,GNSS控制网的设计,1、确定精度需求，确定控制网等级。2、了解测区情况、收集测区卫星图像进行 内业选点，确定控制网控制范围。,GPS网设计的出发点是在保证质量的前提下，尽可能地提高效率，努力降低成本
4、,7,GNSS控制网设计的一般原则,GPS网一般应采用独立观测边构成闭合图形相邻点间基线向量的精度，应分布均匀。（即边长均匀）GPS网点一般设在视野开阔和交通便利的地方。为了便于用经典方法联测或扩展，可在GPS网点附近布设一通视良好的方位点，以建立联测方向。方位点与观测站的距离，一般应大于300m。,8,GNSS控制网基本图形,根据GPS测量的不同用途，GPS网的独立观测边，应构成一定的几何图形。,9,三角形网(边连式）,环形网（导线网式）,点连式,各网形优缺点,三角形网主要优点：几何结构强，具有良好的自检能力，经平差后网中的相邻点间基线向量的精度分布均匀。主要缺点：观测工作量较大。,环形网的
5、优点是观测工作量较小，且具有较好的自检性和可靠性。其缺点主要是，精度分布不均匀。实际工作中通常根据情况往往采用上述两种图形的混合网形。采用三角形网进行数据采集，采用环形网平差计算。,10,几种典型工程控制网,11,线状工程控制网：沿线路中线两 侧布设。,片状工程控制网：首级控制布设 在项目区外围,GNSS静态控制网的精度指标,对GPS网的精度要求，主要取决于网的用途。精度指标，通常均以网中相邻点间基线向量的弦长中误差来表示，其计算公式为 其中，基线向量的弦长中误差(mm)； a0接收设备的固定误差(mm); b0比例误差(1X10-6)； D相邻点间的距离(km)。,12,GNSS控制网的主要
6、技术要求,由弦长中误差公式可知，GNSS网等级精度指标是由相邻站点的平均距离和精度决定的，因此GNSS控制网的主要技术要求如下：,注：当边长小于200m时，边长中误差应小于2 cm。,13,现场选点与埋石,选点，即观测站址的选择。虽然GPS测量观测站之间不要求相互通视，为便于用常规测量手段进行联测和扩展，需要时应考虑有二点以上的点相互通视。,14,标石标志应选用带用中心标志的不锈钢等耐腐蚀材料制作的构件。 标石可采用混凝土预制或现场灌制；利用基岩、混凝土或沥青路面时可以凿孔现场灌注混凝土埋设标志；,控制点位选择的基本原则,控制点应选择在稳定、牢固、便于保存的地方。控制点应远离大功率的无线电发射
7、台和高压输电线，以避免其周围磁场对GPS卫星信号的干扰，与其距离，一般不得小于200m；观测站附近不应有大面积的水域，或对电磁波反射（或吸收）强烈的物体如玻璃幕墙、大面积树林等，以减弱多路径效应的影响；观测站应设在易于安置接收设备的地方，且视场开阔。在视场内周围障碍物的高度角，根据情况一般应小于15；点位选定后（包括方位点），均应按规定绘制点之记，其主要内容包括，点位及点位略图，点位的交通情况以及选点情况等。,15,16,外业数据采集,外业数据采集包括以下两个步骤： 1、仪器的选择及仪器参数设置。 （目前市面上主流GNSS接收机均已满足各 等级控制测量对仪器的要求） 2、观测工作的实施,17,
8、GNSS接收机的选用,18,作业基本要求及 GNSS接收机参数设置V90可以通过iHand20手簿对静态采集设置,19,20,利用iHand20手簿对静态采集参数进行设置,1、摆站：对中、整平。（对中误差应小于3mm）2、量取仪器高。（测前测后应各量测一次，两次较差不应大于3mm，并取平均值作为最终成果)3、根据调度安排，开机。（正常锁星一分钟后开始记录，观测时应注意是否开始记录）4、手工记录测站信息（测站名、仪器编号、仪器高、开始及结束时间）5、根据调度安排，关机结束观测，重新开机或搬站。,21,观测工作的实施,22,GNSS外业观测手簿,观测工作注意事项1、作业期间禁止在仪器附近使用手机和
9、对讲机（20米以外使用）；雷雨天气时应关机停测，并卸下天线以防雷击。2、作业期间不允许下列操作：关机又重新启动、自测试、 改变仪器高度值与测站名、改变GNSS天线位置、关闭文件或删除文件等。3、作业人员在作业期间不得擅自离开仪器，应防止仪器受到震动和被移动，防止人和其他物体靠近天线，遮挡卫星信号。4、观测结束后，应检查GNSS外业观测手簿的内容，并将点位保护好后，方可迁站。,23,数据解算与平差,数据解算与平差流程,以阜平县高阜口棚改项目首级施工控制网数据为例讲解,24,数据解算与平差,新建工程项目,选择“文件”菜单的“新建项目” 进入任务设置窗口。在“项目名称”中输入项目名称，同时可以选择项
10、目存放的文件夹，“项目文件”中显示的是现有项目文件的路径，按“确定”完成新项目的创建工作。,25,数据解算与平差,新建工程项目,新建工程后系统将弹出项目属性设置对话框，在这里可以设置项目的细节，主要是对“限差”项进行设置。测量规范一般选用卫星定位城市测量规范2010版,26,数据解算与平差,新建工程项目,在系统将弹出的“坐标系统”对话框对地方参考椭球和投影方法及参数进行设置，如图：在这里主要进行椭球和投影设置。我国现在启用的坐标系为2000国家大地坐标系。,27,数据解算与平差,导入野外观测数据数据,任务建完后，开始加载GPS数据观测文件。在项目管理区选择“导入”，在弹出的对话框中选择需要加载
11、的数据类型，按“导入文件”或者导入目录，进入文件选择对话框，如图所示：,28,数据解算与平差,导入野外观测数据数据,导入数据后，软件自动形成基线，同步环，异步环，重复基线等信息。显示窗口如图,29,数据解算与平差,导入野外观测数据数据,当数据加载完成后，系统会显示所有的文件，点击中间的树形目录的“观测文件”，并将右边工作区选项卡切换为“文件”，即可查看详细的文件列表。双击某一行，即可弹出编辑界面，这里主要是为了确定天线高，接收机类型，天线类型。,30,数据解算与平差,GNSS基线处理,当数据加载完成后，系统会显示所有的GPS基线向量，“平面图”会显示整个GPS网的情况。 下一步进行基线处理，单
12、击管理区“处理基线”“处理选项”对基线处理的系统默参数进行设置认的设置。如图所示：一般将高度截止角设为15，采样间隔为15s，其他采用软件预设值。,31,数据解算与平差,GNSS基线处理,选择“处理基线”“处理全部”，系统将采用默认的基线处理设置，处理所有的基线向量。处理过程中，显示整个基线处理过程的进度，如图所示。从“基线”列表中也可以看出每条基线的处理情况。,32,数据解算与平差,GNSS基线处理,基线解算的时间由基线的数目、基线观测时间的长短、基线处理设置的情况，以及计算机的速度决定。处理全部基线向量后，基线列表窗口中会列出所有基线解的情况，网图中原来未解算的基线也由原来的浅色改变为深绿
13、色，如下图所示：,33,数据解算与平差,GNSS基线处理,处理之后基线大部分都会合格，如有不合格的再单独处理。基线处理合格以后，检查重复基线、同步环、异步环是否合格，若不合格，处理构成重复基线、同步环、异步环的基线，直到基本都合格或者在精度要求范围之内。,34,数据解算与平差,GNSS基线处理,不合格基线处理的方法：在基线列表中双击选中基线进行以下操作后重新结算该基线1.调整高度截止角； 2.调整采样间隔； 3.尝试BDS不参数解算、或GLONASS不参与解算，或 单GPS解算。4.调整基线残差序列 4.1.把偏离中线较大的卫星信号截取 4. 2.把波动较大的卫星去掉 4.3.把质量差的卫星信
14、号去掉,35,数据解算与平差,GNSS基线处理,调整解算参数后对基线再次解算，反复处理，直到重复基线、同步环、异步环全部合格为止。,36,数据解算与平差,GNSS网平差,基线解算合格后，还需要根据控制网形设计和基线的同步观测情况剔除部分基线。,1、首先确定哪些站点是控制点。在树形视图区中切换到“点”，在右边工作区点击“站点”，对选中的站点右键菜单，选择“转为控制点”，这些点会自动添加到“控制点”列表中。如图所示：,37,数据解算与平差,GNSS网平差,2、切换到“控制点”列表，双击某站点进行编辑。输入控制点目标坐标。直至把所有的已知点坐标都输入完毕。如图所示：,38,数据解算与平差,GNSS网
15、平差,3、选择管理区“网平差”“平差设置”， 进入“平差设置”窗口，如图所示。,39,数据解算与平差,GNSS网平差,4、进行网平差执行管理区“网平差”下的“平差”，软件会弹出平差工具，如图所示。点击“全自动平差”，软件将自动根据起算条件，完成自由网平差，WGS84的约束平差，以及当地三维约束平差和二维约束平差。 并形成平差结果列表。可以选择要查看的结果，点击“生成报告”,即可查看报告。,40,数据解算与平差,GNSS网平差,5、在网平差，选中平差报告设置，可以对输出内容及格式进行指定和选择。,41,数据解算与平差,GNSS网平差,6、然后在平差工具中点击“生成报告”，即可导出相应的平差报告了
16、。以生成HTML格式报告为例，平差结果中的全部内容输出成一个HTML报告形式.看报告。,42,数据解算与平差,成果导出,选择管理区“导出”“导出”，进入“导出”窗口，如图所示。可选择导出的成果内容和格式。,43,检查的依据应包括任务或合同书、现行国家、行业和地方有关技术标准以及技术设计。,质量检查与技术总结,44,质量检查应包括以下内容：1）使用仪器的精度等级、检定状态；记录；2）控制点布设情况；选埋资料的完整性；3）外业观测资料中多余观测、各项限差、技术指标情 况；4）数据处理过程中，数据录入、已知数据的使用、各 项限差、闭合差和精度统计情况；,45,5）记录完整准确性、记录项目齐全性；6）
17、观测数据的各项改正是否齐全；7）计算过程正确性、资料整理的完整性、精度统计和质量 评定的合理性；8）提交成果的正确性和完整性；9）技术报告内容的完整性、统计数据的准确性、结论的可 靠性。,质量检查与技术总结,各项工作完成后应编写项目技术总结，技术总结应突出重点、文理通顺、表达清楚、结论明确。,质量检查与技术总结,46,技术总结内容包括：1）测区概况，自然地理条件等；2）任务来源，测区已有测量情况，施测目的和基本精度要求3）施测单位，施测起止时间，技术依据，作业人员情况，接 收设备类型与数量以及检验情况，观测方法，重测、补测 情况，作业环境，重合点情况，工作量与工日情况；,47,4）野外数据检核
18、，起算数据情况，数据后处理内 容、方法与软件情况 5）外业观测数据质量分析与野外检核计算情况； 6）方案实施与规范执行情况； 7）提交成果中尚存问题和需说明的其他问题； 8）各种附表与附图。,质量检查与技术总结,48,提交的成果资料应包括下列内容： 1）任务或合同书、技术设计书； 2）利用的已有成果资料情况； 3）仪器检校资料和自检原始记录； 4）点之记、外业原始观测记录、计算手簿及含电子文档 5）质量检查资料； 6） 技术总结； 7）设计网图、选点网图、观测网图、数据处理用图、成 果图 8）坐标、高程成果及注释资料。,成果提交,1、基线清理 数据量大的时候，基线解算比较耗时。GPS观测接收机
19、数量较多时，会因为自然同步产生许多长基线，即许多相距较远的点连接而成的基线。这些长基线往往同步观测时间不长，属于不必要的基线，对于控制网质量也无多大益处，所以为了节省计算时间，应在基线解算前将其清理删除。删除时可在图上选择，也可以在基线表中根据距离选择删除。,基线处理技巧,49,2、处理超限闭合环基线解算完成后，首先要检查环闭合差（同步或异步环），对于闭合差大的环，应该进行处理。闭合环处理也是GPS控制网数据处理的主要内容。主要的技巧和方法可以归纳为：（1）、基线解算的精度指标Rms和Ratio是基线解算质量的参考指标，前者是中误差，后者是方差比，Rms越小，表明基线解算质量越高，Ratio越
20、大，表明整周未知数解算越可靠，所以重解基线，要关注这两项指标，但是这两项指标只作参考，最重要的指标还是闭合差。,基线处理技巧,50,（2）、超限基线处理过程中一些基线要重新解算，解算后会影响到相关环闭合差，所以处理需要反复进行。作为一般的原则，首先处理相对闭合差较大的环，然后处理环闭合差较小的环。（3）、整理归纳超限闭合环，分析是否涉及到一条共同基线，例如几组超限闭合环（J012，J015，J016）、（J013，J015，J102）、,（J012，J020，J015）就涉及到共同基线J012J015，这条基线有问题的可能性就较大。,基线处理技巧,51,（4）、处理时首先分析可能有问题的基线是
21、否必要，如果是连接两个不相邻的点，并且涉及到环甚多，则可以直接将其删除。（5）、如果一个闭合差超限的环，相关基线均不能简单删除（删除后影响图形结构，减少了重要环路），应该改变基线解算参数，重新计算相关基线。方法是在选中重解基线，更改高度截止角，采样间隔，历元间隔、等设置，保存至选中基线，重新解算。,基线处理技巧,52,（6）、如果反复修改设置重解基线后，仍不能减小环闭合差，则可将闭合差超限环中的基线，分别与周边的基线组成闭合环，检查其闭合差。如果仅涉及到其中一条基线的环闭合差超限，则可以将这条基线删除。（7）、检查环闭合差时，可能会出现两个相同顶点的环，闭合差一个超限，一个不超限。这是因为某一条基线存在重复基线。这时可以删除超限环中的重复基线。,基线处理技巧,53,
