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1、GPS测量设计与实施,.,.,8-1.GPS测量技术设计8-2.GPS测量外业准备和技术设计书编写8-3.GPS测量的外业实施8-4.GPS测量作业模式8-5.数据预处理及观测成果质量检核8-6.技术总结与上交资料,主要内容,8 .1 GPS测量的技术设计,8.1.1 GPS网技术设计的依据8.1.2 GPS网的精度、密度设计8.1.3 GPS网的基准设计（重点）8.1.4 GPS网的构成（重点）8.1.5 GPS网形设计（重点）,8.1 GPS测量的技术设计,8.1.1 GPS网技术设计的依据1。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
2、布设、观测与数据处理方案。2。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。,8.1.2 GPS网的精度、密度设计,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）,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）。,用于城市或工程测量的GPS网精度分级(规程),GPS点的密度标准：相邻点间的距离,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
3、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。（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。,8.1.3 GPS网的基准设计1.什么叫基准设计？即明确GPS成果所采用的坐标系统和起算数据。,（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：
4、 l：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； 2：坐标系的中央子午线的经度值； 3：纵、横坐标的加常数； 4：坐标系的投影面高程及测区平均高程异常值； 5：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。,（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
5、的公共点最好位于GPS网的外围和中心均匀分布。,8.1.4 GPS网构成的几个基本概念及网特征条件基本概念：1。观测时段：从开始到结束连续观测的时间段。2。同步观测：两台或两台以上接收机对相同卫星观测。3。同步观测环：三台以上接收机同步观测基线构成。4。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。5。独立基线：N台接收机同步J条基线中的N-1条基线。6。异步观测环：有非同步或独立基线构成的闭合环。7。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。,网特征条件：6。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。7。总基线
6、数：J=CN（N-1）/2，N为接收机台数。8。必要基线数：J必=n-1，n为GPS点数。9。独立基线数：J独=C（N-1）。10。多余基线数：J多=C（N-1）-（n-1）。,GPS网特征条件的计算 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*(N1)/2；但其中仅有N1条是独立边，其余为非独立边。当同步观测的GPS接收机数N3时，同步闭合环T的最少个数应为 TJ(N1)(N1)(N2)2,三台以上接收机构成的同步环个数(N-1)(N-2)/2N台接收机同步观测环如右图：分别为N=2，3，4，5。,同步环与独立基线,同步环与独立基线,N 台接收机
7、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,对于同步环和异步环的几点说明：（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。（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边的观测精厦高，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
8、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 （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。,8.1.5 GPS网形设计GPS控制网布设的问题就是怎样将各同步环有机地连成一个整体，构成一定数量的同步观测环和异步观测环，也可采用线路形式，以较好地满足精度、可靠性、经费和后勤等限制条件。GPS网观测时不要求
9、点间通视，网形设计灵活。根据不同的用途和不同的精度要求，根据以上布网原则，GPS网的布设通常有四种方式：星形，点连式、边连式和混合式。 点连式相邻同步图形间仅有一个公共点连接。 边连式同步图形之间由一条公共基线连接。 网连式相邻同步图形间有两个以上公共点。 混合连接形式既有点连接又有边连接(理想)。或星形连接、附合导线连接、三角锁形连接等。,1：星形网特点：几何图形简单，只需两台GPS接收机，是一种快速定位作业方式，但是，由于基线间不构成任何同步闭合图形因此抗粗差的能力差，一般适用于精度较低的工程测量。,无多余观测，可靠性差,两台接收机同步观测中，一台接收机A固定不动，另一台接收机B在A周围的
10、一些点上进行相对定位。如右图。,2：点连式相邻同步图形之间只有一个公共点连接。这种布网方式几何强度较弱，抗粗差能力较差，一般可以加测几个时段以增强网的异步图形闭合条件的个数。,点连接、边连接GPS网形,两台以上接收机同步观测图形的点、边连接如右图。上图为两台接收机同步观测点连接。下图为三台接收机同步观测点、边连接。,9条基线，4个异步环,5条基线，无异步环,6条基线，无重复,9条基线，两条重复,2：边连式相邻同步图形由一条公共基线连接。这种布网方式几何强度较高，抗粗差能力较强，有较多的复测边和非同步图形闭合条件，在相同的仪器个数的条件下，观测时段将比点连接方式大大增加。,3：混连式该方式是把点
11、连式和边连式有机地结合在一起，这种方式既可以提高网的几何强度和可靠性指标，有减少了外业工作量，式一种较为理想的布网方法。,三角锁形连接GPS网形,上图，两台接收机观测11时段，11条基线组成5个三角形异步环。下图，三台接收机观测四个时段，有两个重复边。,11条基线，5个异步环,12条基线，2条重复边,导线网式连接GPS网形,布设在高级已知点之间的GPS点构成附合导线网式的GPS网。已知点可以是高级GPS点，也可以是高级国家点或地方点。,GPS网设计注意事项,GPS网相邻同步图形之间的连接一般采用边、点混合连接方式；网中不应存在自由基线；网中闭合条件中基线个数不可过多。异步环边数小于8条；每个点
12、独立设站观测次数总和除以总点数，即“重复设站点数”一般应在1.6以上（点连接时一般达不到）；GPS网与地面网应有足够数量的重合点（即公共点），便于实现坐标转换（平面公共点至少2个，高程公共点最好3个以上）；GPS点位应选在便于观测的地点，交通便利，视野开阔，远离高压线、无线电发射台，远离水面；GPS网点最好做到两两通视，便于以后用全站仪观测。,作业题：下列图形有多少同步环、异步环、重复基线、重复设站点（每点设站数的平均数）？,1。上图两台接收机同步观测了5个时段。2。中图三台接收机同步观测了5个时段。3。下图四台接收机同步观测了3个时段。,网形设计例：对某工程控制点（四个已知高级点，四个新布设
13、GPS点）设计GPS观测网。,基准设计：四个已知点的坐标系统和高程系统。网形设计：1。用两台GPS接收机；2。用三台GPS接收机；3。用四台GPS接收机。分别设计出观测时段数，说明有几个同步环、异步环、重复基线、重复设站数。,A,C,B,D,1,3,2,4,用两台接收机进行相对定位的网形设计,观测时段数：8同步环个数：0异步环个数：1重复边个数：0独立基线数：8必要基线数：4多余基线数：4重复设站数：2.0,A,B,C,D,1,2,3,4,异步环,用四台接收机进行相对定位的网形设计,观测时段数：4同步环个数：12异步环个数：5重复边个数：4独立基线数：12必要基线数：4多余基线数：8重复设站数
14、：2.0,A,B,C,D,1,2,3,4,异步环,异步环,异步环,异步环,异步环,8.2 GPS测量外业准备及技术设计书编写,测区踏勘主要了解测区以下情况1.交通情况2.水系分布情况3.植被情况4.控制点分布情况5.居民点分布情况6.当地风俗民情,7.测区的地理位置8.天文，地理，气候气象情况9.行政隶属，面积10.经济、供应、物价情况，11.文化教育，治安情况,8.2.2 资料收集收集以下资料（1）各类图件（2）各类控制点成果以及各种参数。（3）测区有关的地质、气象、交通、通讯（4）城市及乡、村行政区划表,8.2.3 仪器准备、人员组织（1）筹备仪器、计算机及配套设备。（2）筹备机动设什及通
15、讯设备（3） 筹备施工器材，计划油料、材料的消耗。（4）组建施工队伍拟定施工人员名单及岗位。（5）进行详细的投资预算,8.2.4 外业观测计划的拟定 观测工作是GPS测量的主耍外业工作。观测开始之前，外业观测计划的拟定对于顺利完成数据采集任务，保证测量精度度提高工作效益都是极为重要的。依据（1）GPS网规模的大小。（2）点位精度及密度的要求。（3）GPS卫星星座分布的几何图形强度。（4）参加作业的GPS接收机类型数量。（5）测区交通、通讯及后勤保障。,观测计划的主要内容 (1) 编制GPS卫星的可见性预报图；在高度角15度的限制下，输入测区中心某一测站的概略坐标，输入日期和时间应使用不超过20
16、天的星历文件，即可编制GPS卫星的可见性预报图。（2）卫星的几何图形强度；在GPS定位中，所测卫星与观测站所组成的几何图形，其强度因子可用空问位置因子（PDOP）来代表，无论是绝对定位还是相对定位， PDOP值不应大于6。（3）选择最佳的观测时段：卫星4颗且分布均匀，PDOP值小于6的时段就是最佳时段。（4）观测区域设计与划分：当GPS网的点数较多，网的规模较大而参加观测的接收机数量有限，交通和通讯不便时，可实行分区观测。为了增强网的整体性提高网的精度相邻分区应设置公共观测点，且公共点数量不得少干3个。,（5）编排作业调度表：作业组在观测前应根据测区的地形、交通状况、网的大小、精度的高低、仪器
17、的数量、GPS网设计、卫星预报表和测区的天时、地理环境等编制作业调度表，以提高工作效益。作业调度表包括观测时段、测站号、测站名称及接收机号等。,8.2.5 设计GPS网与地面网联测方案,GPS网与地面网的联测，可根据测区地形变化与地面控制点的分布而定。一般在GPS网中至少要重合观测三个以上地面控制点（尽量选择水准高程点）作为约束点。约束点的选设要求满足GPS网基准设计要求。,8.2.6 GPS接收机选型及检验,接收机的选用可参考下表：,2接收机的检验,接收机全面检验的内容，包括一般性检视、通电检验和实测检验。（1）一般检验：主要检查接收机设备各部件及其附件是否齐全、完好，紧固部分是否松动与脱落
18、，使用手册及资料是否齐全等。（2）通电检验：接收机通电后有关信号灯、按键、显示系统和仪表的工作情况，以及自测试系统的工作情况，当自测正常后，按键作步骤检验仪器的工作情况（3）实测检验：测试检验是GPS接收机检验的主要内容。其检验方法有：用标准基线检验；已知坐标、边长检验；零基线检验；相位中心偏移量检验等。,2接收机的检验,用零基线检验接收机内部噪声水平。基线测试方法如下：选择周围高度角10以上无障碍物的地方安放天线，按图8-9连天线、功分器和接收机。连接电源，二台GPS接收机同步接收四颗以上卫星11.5h。交换功分器与接收机接口，再观察一个时段。用随机软件计算基线坐标增量和基线长度。基线误差应
19、少于1mm。否则应送厂检修或降低级别使用。天线相位中心稳定性检验该项检验可在标准基线、比较基线或GPS检测场上进行。检测时可以将GPS接收机带天线两两配对，置于基线的两端点。按上述方法在与该基线垂直的基线中（不具备此条件，可将一个接收机天线固定指北，其它接收机天线绕轴顺时针转动90，180，270）进行同样观察。观测结束，用随机软件解算各时段三维坐标。,2接收机的检验,GPS接收机不同测程精度指标的测试。该项测试应在标准检定场进行。检定场应含有短边和中长边。基线精度应达到1*105。检验时天线应严格整平对中，对中误差小于1mm。天线指向正北，天线高量至1mm。测试结果与基线长度比较，应优于仪器
20、标称精度。仪器的高度低温试验：对于有特殊要求时需对GPS接收机进行高、低温测试。对于双频GPS接收机应通过野外测试，检查在美国执行SA技术时其定位精度。用于天线基座的光学对点器在作业中应经常检验，确保对中的准确性，其检校参照控制测量中光学对点器核校方法。,8.2.7 技术设计书编写,资料收集全后，编写技术设计，主要编写内容如下：1.任务来源及工作量包括GPS项目的来源、下达任务的项目、用途及意义；GPS测量点的数量（包括新定点数、约束点数、水准点数、检查点数）；GPS点的精度指标及坐标、高程系统。2.测区概况测区隶属的行政管辖；测区范围的地理坐标，控制面积；测区的交通状况和人文地理；测区的地形
21、及气候状况；测区控制点的分布及对控制点分析、利用和评价。3.布网方案GPS网点的图形及基本连接方法；GPS网结构特征的测算；点位布设图的绘制4.选点与埋标GPS点位的基本要求；点位标志的选用及埋设方法；点位的编号等。5.观测对观测工作的基本要求；观测纲要的制定；对数据采集提出注意的问题6.数据处理数据处理的基本方法及使用的软件；起算点坐标的决定方法，闭合差检验及点位精度的评定指标。7.完成任务的措施要求措施具体，方法可靠，能在实际工作中贯彻执行。,8.2.8 GPS卫星可见性预报示例,各类型GPS接收机的随机软件都有GPS卫星的可见性预报功能，只要输入测区的概略经纬度及观测时间，即可进行卫星预
22、报，以便选择有利的观测时机。,GPS卫星的可见性预报图,卫星高度角大于15度，输入测区某点概略坐标和观测日期时间，使用不超过20天的星历文件，由专用软件作出GPS卫星可见性预报图。,GPS卫星的可见性预报图,卫星高度角大于15度，输入测区某点概略坐标和观测日期时间，使用不超过20天的星历文件，由专用软件包作出GPS卫星可见性预报图。,GPS卫星的可见性预报图,卫星高度角大于15度，输入测区某点概略坐标和观测日期时间，使用不超过20天的星历文件，由专用软件作出GPS卫星可见性预报图。,GPS卫星的可见性预报图,卫星高度角大于15度，输入测区某点概略坐标和观测日期时间，使用不超过20天的星历文件，
23、由专用软件包作出GPS卫星可见性预报图。,8.2.9 GPS技术设计示例-三峡库区A,B级GPS网观测技术设计,书上128-134,8.3 GPS测量外业实施,GPS测量外业实施 8.3.1 选点 8.3.2 埋设标石 8.3.3 观测（安置天线、量天线高、联线开机、关机）,8.3 GPS测量外业实施,8.3.1 选点,选点工作应遵守以下原则：1.点位应设在易于安装接收设备。视野开阔的较高点上。2点位目标要显著，视场周围15以上不应有障碍物，以减少GPS信号被遮挡或障碍物吸收。3点位应远离在功率无线电发射源（如电视机、微波炉等）其距离不少于200m；远离高压输电线，其距离不得少于50m。以避免
24、电磁场对GPS信号的干扰。4点位附近不应有在面积水域或不应有强烈干扰卫星信号接收的物体，以减弱多路径效应的影响。5点位应选在交通方便，有利于其它观测手段扩展与联测的地方。6地面基础稳定，易于点的保存。7选点人员应按技术设计进行踏勘，在实地按要求选定点位。8网形应有利于同步观测边、点联结。9当所选点位需要进行水准联测时，选点人员应实地踏勘水准路线，提出有关建议10当利用旧点时，应对旧点的稳定性、完好性，以及觇标是否安全可用作一检查，符合要求方可利用。,8.3 GPS测量外业实施,8.3.2 标志埋设,GPS网点一般应埋设具有中心标志的标石，以精确标志点位，点的标石和标志必须稳定、坚固以利长久保存
25、和利用。在基岩露头地区，也可以直接在基岩上嵌入金属标志。 每个点标石埋设结束后，应按表8-9填写点之记并提交以下资料：1.点之记 2GPS网的选取点网图；3土地占用批准文件与测量标志委托保管书；4选点与埋石工作技术总结。,表8-9 GPS点点之记,8.3 GPS测量外业实施,8.3.2 标志埋设,GPS网点一般应埋设具有中心标志的标石，以精确标志点位，点的标石和标志必须稳定、坚固以利长久保存和利用。在基岩露头地区，也可以直接在基岩上嵌入金属标志。 每个点标石埋设结束后，应按表8-9填写点之记并提交以下资料：1.点之记 2GPS网的选取点网图；3土地占用批准文件与测量标志委托保管书；4选点与埋石
26、工作技术总结。,8.3.3 观测工作,1.观测工作依据的主要技术指标,各级GPS测量作业的基本技术要求,2.天线安置在正常点位，天线应架设在三脚架上，并安置在标志中心的上方直接对中，天线基座上的圆水准气泡必须整平。殊点位，当天线需要安置在三角点觇标的观测台或回光台上时应先将觇顶拆除，防止对GPS信号的遮挡。天线的定向标志应指向正北，并顾及当地磁偏角的影响，以减弱相位中心偏差的影响。天线定向误差依定位精度不同而异，一般不应超过35。刮风天气安置天线时，应将天线进行三向固定，以防倒地碰坏。雷雨天气安置时，应该注意将其底盘接地，以防雷击天线。,架设天线不宜过低，一般应距地1m以上。天线架设好后，在圆
27、盘天线间隔120的三个方向分别量取天线高，三次测量结果之差不应超过3mm，取其三次结果的平均值记入测量手薄中，天线高记录取值0.001m。测量气象参数：在高精度GPS测量中，要求测定气象元素。每时段气象观测应不少于3次（时段开始、中间、结束。）气压读至0.1mbar，气温读至0.1C，对一般城市及工程测量只记录天气状况。复查点名并记入测量手薄中，将天线电缆与仪器进行联接，经检查无误后，方能通电启动仪器。,3.开机观测观测作业的主要目的是捕获GPS卫星信号，并对其进行跟踪、处理和量测，以获得所需要的定位信息和观测数据。天线安置完成后，在离开天线适当位置的地面上安放GPS接收机，接通接收机与电源、
28、天线、控制器的联接电缆，并经过预热和静置，即可启动接收机进行观测。通常来说，在外业观测工作中，仪器操作人员应注意以下事项：当确认外接电源电缆及天线等各项连接完全无误后，方可接通电源，启动接收机。开机后接收机有关指示显示正常并通过自测后，方能输入有关测站和时段控制信息。接收机在开始记录数据后，应注意查看有关观测卫星数量、卫星号、相位测量残差、实时定位结果及其变化、存储介质记录等情况。,一个时段观测过程中，不允许进行以下操作：关闭又重新启动；进行自测试（发现故障除外）；改变卫星高度角；改变天线位置；改变数据采样间隔；按动关闭文件和删除文件等功能键。每一观测时段中，气象元素一般应在始、中、末各观测记
29、录一次，当时段较长时可适当增加观测次数。在观测过程中要特别注意供电情况，除在出测前认真检查电池容量是否充足外，作业中观测人员不要远离接收机，听到仪器的低电报警要及时予以处理，否则可能会造成仪器内部数据的破坏或丢失。对观测时段较长的观测工作，建议尽量采用太阳能电池或汽车瓶进行供电。,仪器高一定要按规定始、末各测一次，并及时输入及记入测量手薄之中。接收机在观测过程中不要靠近接收机使用对讲机；雷雨季节架设天线要防止雷击，雷雨过境时应关机停测，并卸下天线。观测站的全部预定作业项目，经检查均已按规定完成，且记录与资料完整无误后方可迁站。观测过程中要随时查看仪器内存或硬盘容量，每日观测结束后，应及时将数据
30、转存至计算机硬、软盘上，确保观测数据不丢失。,4.观测记录观测记录观测记录由GPS接收机自动进行，均记录在存储介质（如硬盘、硬卡或记忆卡等）上，其主要内容有：载波相位观测值及相应的观测历元；同一历元的测码伪距观测值；GPS卫星星历及卫星钟差参数；实时绝对定位结果；测站控制信息及接收机工作状态信息。,测量手薄测量手薄是在接收机启动前及观测过程中，由观测者随时填写的。其记录格式在现行规范和规程中略有差别，视具体工作内容选择。为便于使用，这里列出规程中城市与工程GPS网观测记录格式（见表8-11）供参考。表8-11中，备注栏应记载观测过程中发生的重要问题，问题出现的时间及其处理方式等。观测记录和测量
31、手薄都是GPS精密定位的依据，必须认真、及时填写，坚决杜绝事后补记或追记。外业观测中存储介质上的数据文件应及时拷贝一式两份，分别保存在专人保管的防水、防静电的资料箱内。存储介质的外面，适当处应贴制标签，注明文件名、网区名、点名、时段名、采集日期、测量手薄编号等。接收机内存数据文件在转录到外存介质上时，不得进行任何剔除或删改，不得调用任何对数据实施重新加工组合的操作指令。,8.4 GPS测量作业模式,8.4.1 静态相对定位（适于大地测量、工程测量、变形监测等精密定位，精度高，观测时间长）8.4.2 快速静态定位（适于测图控制网的加密，点位密集，观测时间较短，精度较高）8.4.3 实时动态定位（
32、RTK）（观测时间短，适于测图中碎部点的测定、设计点的测设放样，精度cm级。多基准站RTK技术是今后应用的发展趋势）8.4.4 其余定位方式（准动态、往返式重复设站、动态定位等方式）,8.4.1 静态相对定位,1作业方式 采用两台（或两台以上）接收设备，分别安置在一条或数条基线的两个端点，同步观测4颗以上卫星，每时段长45分钟至2个小时或更多。作业布置如图8-10所示。2精度 基线的相对定位精度可达5mm+1ppmD，D为基线长度（KM）。,3适用范围 建立全球性或国家级大地控制网，建立地壳运动监测网、建立长距离检校基线、进行岛屿与大陆联测、钻井定位及精密工程控制网建立等。4注意事项 所有已观
33、测基线应组成一系列封闭图形（如图8-10），以利于外业检核，提高成果可靠度。并且可以通过平差，有助于进一步提高定位精度。,8.4.2 快速静态定位,1作业方法 在测区中部选择一个基准站，并安置一台接收设备连续跟踪所有可见卫星；另一台接收机依次到各点流动设站，每点观测数分钟。2精度 流动站相对于基准站的基线中误差为5mm1ppmD。3应用范围 控制网的建立及其加密、工程测量、地籍测量、大批相距百米左右的点位定位。,4注意事项 在测量时段内应确保有5颗以上卫星可供观测；流动点与基准点相距应不超过20km；流动站上的接收机在转移时，不必保持对所测卫星连续跟踪，可关闭电源以降低能耗。5优缺点优点：作业
34、速度快、精度高、能耗低；缺点：二台接收机工作时，构不成闭合图形，可靠性差。,8.4.3 准动态定位,1作业方法 在测区选择一个基准点，安置接收机工连续跟踪所有可见卫星；将另一台流动接收机先置于1号站（如图8-12）观测；在保持对所测卫星连续跟踪而不失锁的情况下，将流动接收机分别在2，3，4各点观测数秒钟。2精度 基线的中误差约为12cm。,3应用范围 开阔地区的加密控制测量、工程测量及碎部测量及线路测量等。注意事项 应确保在观测时断上有5颗以上卫星可供观测；流动点与基准点距离不超过20 km；观测过程中流动接收机不能失锁，否则应在失锁的流动点上延长观测时间12min。,8.4.4 往返式重复设
35、站,1作业方法 建立一个基准点安置接收机连续跟踪所有可见卫星；流动接收机依次到每点观测12min；1h后逆序返测各流动点12min。设站布置如图8-13所示。2精度 相对于基准点的基线中误差为5mm+1ppm.D。3应用范围 控制测量及控制网加密、取代导线测量及三角测量、工程测量机地籍测量。,4注意事项 流动点与基准点距离不超过15km；基准点上空开阔，能正常跟踪3颗及以上卫星。,8.4.5 动态定位,1作业方法 建立一个基准点安置接收机连续跟踪所有可见卫星；流动接收机先在出发点上静态观测数分钟；然后流动接收机从出发点开始连续运动；按指定的时间间隔自动运动载体的实时位置。作业布置如图8-14所
36、示2精度 相对于基准点的瞬时点位精度12cm。,3应用范围 精密测定运动目标的轨迹、测定道路的中心线、剖面测量、航道测量等。4注意事项 需同步观测5颗卫星，其中至少4颗卫星要连续跟踪；流动点与基准点距离不超过20 km。,8.4.6 实时动态测量的作业模式与应用,1实时动态（RTK）定位技术简介实时动态（Real Time Kinematic-RTB）测量技术，是以载波相位观测量为根据的实时差分GPS（RTD GPS）测量技术，它是GPS测量技术发展中的一个新突破。实时动态测量的基本思想是：在基线上安置一台GPS接收机，对所有可见GPS卫星进行连续地测量，并将其观测数据，通过无线电传输设备，实
37、时地发送给用户观测站。在用户站上，GPS接收机在接收GPS卫星信号的同时，通过无线电接收设备，接收基准站传输的观测数据，然后根据相对定位的原理，实时地计算并显示用户站的三维坐标及其精度。,2RTK作业模式与应用根据用户的要求，目前实时动态测量采用的作业模式，主要有：快速静态测量采用这种测量模式，要求GPS接收机在每一用户站上，静止地进行观测。在观测过程中，连同接收到的基准站的同步观测数据，实时地解算整周末知数和用户站的三维坐标。如果解算结果的变化趋于稳定，且其精度已满足设计要求，便可适时的结束观测。采用这种模式作业时，用户站的接收机在流动过程中，可以不必保持对GPS卫星的连续跟踪，其定位精度可
38、达12cm。这种方法可应用于城市、矿山等区域性的控制测量，工程测量和地籍测量等。,准动态测量 同一般的准动测量一样，这种测量模式，通常要求流动的接收机在观测工作开始之前，首先在某一起始点上静止地进行观测，以便采用快速解算整周未知数的方法实时地进行初始化工作。初始化后，流动的接收杨在每一观测站，只需静止观测数历元，并连同基准站的同步观测数据，实时地解算流动站的三维坐标。目前，其定位的精度可达厘米级。 该方法要求接收机在观测过程中，保持对所测卫星的连续跟踪。一旦发生失锁，便需重新进行初始化的工作。准动态实时测量模式，通常主要应用于地籍测量、碎部测量、路线测量和工程放样等。,动态测量动态测量模式，一
39、般需首先在某一起始点上，静止地观测数分钟，以便进行初始化工作。之后，运动的接收机按预定的采样时间间隔自动地进行观测，并连同基准站的同步观测数据，实时的确定采样点的空间位置。目前，其定位的精度可达厘米级。这种测量模式，仍要求在观测过程中，保持对观测卫星的连续跟踪。一旦发生失锁，则需重新进行初始化的工作。这时，对陆上的运动目标来说，可以在卫星失锁的观测点上，静止地观测数分钟，以便重新初始化，或者利用动态初始化（AROF）技术，重新初始化，而对海上和空中的运动目标来说，则只有应用AROP技术，重新完成初始化的工作。实时动态测量模式，主要应用于航空摄影测量和航空物探中采样点的实时定位，航空测量，道路中
40、线测量，以及运动目标的精度导航等。,8-5.数据预处理及观测成果质量检核,1.数据处理软件及选择GPS网数据处理分基线解算和网平差两个阶段。各阶段数据处理软件可采用随机软件或经正式鉴定的软件，对于高精度的GPS网成果处理也可选用国际著名的GAMIT/GLOBK、BERNESE、GIPSY、GFZ等软件。2.基线解算对于两台级以上接收机同步观测值进行独立基线向量（坐标差）的平差计算叫基线解算。它的基本内容是：数据传输；数据分流；统一数据文件格式；卫星轨道的标准化；探测周跳、修复载波相位观测值；对观测值进行必要改正。,8.5.1 数据预处理,基线向量的解算一般采用多站、多时段自动处理的方法进行，具
41、体处理中应注意以下几个问题：基线解算一般采用双差相位观测值，基线大于30Km，可采用三差相位观测值。卫星广播星历坐标值，可作基线解的起算数据。基线解算中所需的起算点坐标，应按以下优先顺序采用：国家GPS A、B级网控制点或其他高等级GPS网控制点的已有WGS-84系坐标。国家或城市较高等级控制点转换到WGS-84系后的坐标系。不少于观测30min的单点定位结果的平差值提供的WGS-84系坐标。在采用多台接收机同步观测的一个同步时段中，可采用单基线模式解算。同一级别的GPS网，根据基线长度不同，可采用不同的数据处理模型。对于所有同步观测时间短于30min的快速定位基线，必须采用合格的双差固定解作
42、为基线解算的最终结果。,1.每个时段同步观测数据的检核数据剔除率应小于10%；采用单基线处理模式时，对于采用同一种数学模型的基线解，其同步时段众人一的三遍同步环的坐标分量相对闭合差和全长相对闭合差不得超过表8-12所列限差。,8.5.2 观测成果的外业检核,2.,同步坐标分量及环线全长相对闭合差限差（ppm）,2.,2.重复观测边的检核对于重复观测边的任意两个时段的成果互差，均应小于相应等级规定精度的 倍。,3.同步观测环检核一般规定，三边同步环中第三边处理结果与前两边的代数和之差应小于下列数值：,对于四站以上的多边同步环，所有的分量闭合差不应大于,2.,4.异步观测环检核各独立环的坐标分量闭
43、合差及全长相对闭合差应符合下式：,2.,对经过检核超限的基线在充分分析的基础上，进行野外返工观测。,8.5.3 野外返工,在各项质量检核符合要求后，以所有独立基线组成闭合图形，以三维基线向量及其相应方差阵作为观测信息，以一个点的WGS-84系三维坐标作为起算数据，进行GPS网的无约束平差。再在无约束平差确定的有效观测量的基础上，在国家坐标系或城市独立坐标系下进行三维约束平差或二维约束平差。无约束平差中，基线向量的改正数绝对值应满足下式：,8.5.4 GPS网平差处理,2.,约束平差中，基线向量的改正属于剔除粗差后的无约束平差结果的同名基线相应改正书的较差应符合下式要求：,8-6.技术总结与上交
44、资料,8.6.1 技术总结GPS测量工作结束后，需按要求编写技术总结报告，其内容为：测区范围与位置，自然地理条件，气候特点，交通及电信、电源等情况；任务来源，测区已有测量情况，项目名称，施测目的和基本精度要求；施测单位，施测起讫时间，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；选点所遇障碍物和环境影响的评价，埋石与重合点情况；观测方法要点与补测、重测情况；野外数据检核，起算数据情况和数据预处理内容、方法及软件情况；工作量、工作日及定额计算；方案实施与规范执行情况；上交成果存在问题和需说明的其它问题；各种附表与附图。,8.6.2 上交资料,GPS测量任务完成后，应上交下列资料：测量任
45、务书与专业设计书；点之记、环视图和测量标志委托保管书；卫星可见性预报表和观测计划；外业观测记录、测量手簿及其它记录；接收设备、气象及其它仪器的检验资料；外业观测数据质量分析及野外检核计算资料；数据加工处理中生成的文件、资料和成果表；GPS网展点图；技术总结和成果验收报告。,GPS观测实验及数据处理结果分析2005年GPS实验测量结果,已知控制点JS02、T009（具有BJ54坐标）；新布设T006、T007、F005、E002。用GPS（4台）分两个时间段进行观测并进行数据处理，提供BJ54坐标。请同学们思考该GPS网的同步环、异步环、重复基线、独立基线、多余基线数。,JS02,T009,T0
46、06,T007,E002,F005,GPS观测实验及数据处理结果分析,基线解算结果：所有基线为固定解；同步环闭合差：T006-JS02-T007；T007-E002-F005合限；其余超限。重复基线T006=T007闭合差超限；异步环T006-T007-T009-T006等闭合差超限。分析原因：观测时间短；T006、T007测站周围障碍物较多等。,JS02,T009,T006,T007,E002,F005,GPS观测实验及数据处理结果分析,JS02,T009,T006,T007,E002,F005,无约束平差结果：固定一点的坐标进行平差。可以检验GPS网的内部符合精度。约束平差：固定T009、
47、JS02点的BJ54坐标进行约束平差。固定点如有水准高程，也可固定。,GPS观测实验（2006.9.7）,已知点：I081，I071，I072。具有1980年国家大地坐标系高斯平面坐标（L0=117）待定点：CR01，CR02，CR03，CR04。要求其80坐标使用接收机（Ashtech）4台观测日期：2006.09.07观测时段：2，每时段45分钟采样间隔：10秒网形连接: 点连接观测基线数: 6+6=12基线闭合差：标于图中同步三角形环数：？,南湖校区GPS网观测时段示意图 （2006.10.28）,南湖校区GPS网观测数据处理,南湖校区GPS网闭合差检核,撰写实验报告的有关事项,实验一：
48、实验名称：GPS接收机认识与野外观测（静态与RTK）目的要求：认识仪器结构、各部件作用、连接。使用接收机进行野外作业操作过程。实验步骤：划出GPS网图，说明观测程序，记录数据，观测中的注意事项等。体会。实验二：实验名称：GPS观测数据处理目的要求：熟悉数据处理整个过程，将野外采集数据传入计算机，进行基线解算，检验环闭合差，进行GPS网平差。实验步骤：写出数据处理过程，环闭合差，重复基线闭合差，体会。,思考题：1、怎样编写GPS测量技术设计书？2、为什么要进行GPS网的基准设计？其目的是什么？3、进行GPS网形设计主要考虑哪些因素？4、GPS测量外业观测在一个测点上要进行哪些工作？工作流程是怎样的？要注意什么？5、基线解算要注意什么问题？,
