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1、题目： 太古高速公路西山隧道控制测量 摘 要 全球卫星定位系统GPS是近年以来开发的最具有开创意义的高新技术之一，其全球性、全能性、全天侯性的导航定位、定时、测速优势必然会在诸多领域中得到越来越广泛的应用。在发达国家，GPS技术已经开始应用于交通运输和交通工程。目前，GPS技术在中国道路工程和交通管理中的应用还刚刚起步，随着中国经济的发展，高等级公路的快速修建和GPS技术的应用研究的逐步深入，其在道路工程中的应用也会更加广泛和深入，并发挥更大的作用。本文介绍了，系统的工作原理，系统的技术要求，的外业组织及方案制定，的数据处理。其中重点介绍了系统的工作原理，的技术要求，的定位测量设计及的外业实施
2、方案制定。详细阐述了GPS全球定位系统在静态控制网点位测量方面的稳定、准确、快速等优点。 关键词：GPS全球定位系统 静态定位 控制网 Abstract The global positioning system GPS is the most recent development since the foundation of the significance ofthe high technology, global, versatility, day of navigation and positioning, timing, speed advantage in many fields
3、 will get more and more widely. In developed countries, GPS technology has been usedin transportation and transportation engineering. At present, the GPS technology in China road engineering and traffic management application hasjust begun, along with the development of Chinas economy, the highway c
4、onstruction and GPS technology rapid application research, its application in engineering and will be more widely and deeply, and play a bigger role.The paper introduces the work principle, GPS, GPS system requirements, theGPS system and the scheme, the GPS data processing. Which introduced theworki
5、ngprinciple, the GPS system GPS technology requirements, GPS positioning measurement system design and implementation scheme of GPS. Expounded the global positioning system (GPS) in static control node location measurement of stable and accurate, rapid, etc.Keywords: global positioning system (GPS)
6、static positioning control network 目 录第一章 项目概述1第一节 项目介绍1第二节 项目施测任务1第三节 项目测量基本情况2第二章 GPS全球定位系统的基本原理3第二节 GPS全球定位系统理论4第三节 GPS定位方法11第三章 GPS测量作业的技术要求15第一节 作业选点依据15第二节 选点埋石17第三节 观测技术要求20第四节 作业中的注意事项22第五节 补测与重测24第四章 GPS的外业组织及方案制定24第一节 作业要求24第二节 前期准备25第三节 作业方案26第四节 外业实施26第五章 GPS测量数据处理27第一节 数据传输27第二节 GPS控制网平
7、差计算28第三节 原线路控制网成果表29第六章 总结31参考文献34致谢35第一章 项目概述第一节 项目介绍太古高速公路起点位于太原绕城高速公路西北环段的东社互通枢纽，途经太原市万柏林区化客头街办、王封乡、古交市大南坪乡，终点到达古交市河口镇，全长23.157公里。全线为双向4车道，时速80公里/小时，路基宽度24.5米。全线有大中桥11座、互通式立交1座、分离式隧道2座，其中，西山隧道全长13.65公里，是全国在建公路中最长的隧道。同时，西山隧道还因地质结构复杂、技术难度高、施工安全风险大等特点成为全线的控制性工程。项目区东端位于汾河冲积平原，中部属吕梁山余脉石千峰山中低山区，西端为汾河河谷
8、。最高地面高程位于化客头乡赛庄西，海拔1385.00米，最低地面高程位于袁家庄，海拔887.92米，相对高差497.66米。整体地形呈东西低，中间高。基岩冲沟走向以南东方向为主，南北方向次之。路线自东向西跨越了三个不同类型的地貌单元，山前洪积倾斜平原区、溶蚀剥蚀侵蚀中山区及山间峡谷区。第二节 项目施测任务一、施测原因近几年，高速不断修建，由于其它因素周遍环境也发生了很大变化，为了对现在的地形有个具体全面的了解，以便能更好规划居民土地利用和建设更加合理化，因此决定这次测量的必然性。二、具备资料由于原来该公路对此片地形有过测量，因此这次参考了原来的一些图纸及关于GPS测量的一些资料，还有利用了原来
9、的一些控制点。并在此基础上做了适当的调整和修改。三、施测目的通过测量工作，最终根据数据绘制成图，从而对目前公路的地形及周围情况有了最新的了解，在以后利用合理规划方面有了可靠的依据。第三节 项目测量基本情况一、测区平面控制情况（一）平面控制资料：为了满足测区控制需要，查阅的太古高速公路西山隧道施工控制网点位略图，经实地踏勘，点位保存完好，可以使用。根据测图面积、测图比例尺的要求，可采用上述三点的坐标成果作为本次平面控制网的起算数据。其坐标系统为1954年北京坐标系。（二）高程控制资料：1985 国家高程基准，成果为二等水准精度，部分山区点为三等三角高程精度（见备注）。参考椭球： 54 椭球高程基
10、准： 1985 国家高程基准中央子午线：1122130 投影面： 920m (正常高)点号XX坐标(m)Y坐标(m)h 高程(m)备注TG014196149.4234507259.1522956.7262TG024196081.3431507879.5196882.3897TG034196581.9016507707.0113941.6074TG044199734.1574494130.2278969.6722TG054199847.8197493572.10961167.2672三角高程TG064199292.0167493775.10701163.2641三角高程TG074199648.2
11、538492556.25931002.0663TG084199722.7548491991.02991006.3253TG094196512.6225508274.4401890.9787TG104199198.2429494356.48001174.6548三角高程TG114199188.6777492327.86771033.5784TG124197441.1931504037.48381236.2732TG134196874.3979504053.69451251.9359TG144197470.2803503483.94691330.3567TG154197532.2730502463
12、.78551291.7933三角高程TG164197327.1985502930.88831298.5438TG174197044.6416502543.96521297.2591三角高程TG184198658.4745498691.90081123.4347TG194198173.8924498559.37671135.4570TG204198382.3752499091.32031208.9592三角高程TG214197691.0209498873.97621125.4250二、作业依据北京54 坐标，中央子午线为111，高程为1985 国家高程基准本。北京54 椭球，中央子午线11221
13、30，投影面920 米（正常高），高程为1985 国家高程基准。坐标系统满足投影长度变形值不大于1cm/km 的要求，成果精度为二等。次测量作业的主要技术依据包括:第二节 中华人民共和国国家标准全球定位系统（GPS）测量规范（GB/T18314-2001）。第三节 中华人民共和国国家标准地质矿产勘查测量规范（GB/T134-2001）。第四节 中华人民共和国行业标准测绘产品检查验收规定（CH100295）。第五节 中华人民共和国行业标准测绘产品质量评定标准（CH100395）。山西省岚县北村铁矿区普查测量技术设计。第二章 GPS全球定位系统的基本原理第一节 GPS全球定位系统组成及特点GPS定
14、位是根据测量中的距离交会定点原理实现的。如图1所示，在待测点Q设置GPS接收机，在某一时刻同时接收到3颗（或3颗以上）卫星S1、S2、S3所发出的信号。通过数据处理和计算，可求得该时刻接收机天线中心（测站点）至卫星的距离1、2、3。根据卫星星历可查到该时刻3颗卫星的三维坐标（Xj，Yj，Zj），j1，2，3，从而由下式解算出Q点的三维坐标（X，Y，Z）： 图3-1 GPS定位原理 相对于常规测量来说，GPS测量主要有以下特点：一、测量精度高GPS观测的精度明显高于一般常规测量，在小于50 km的基线上，其相对定位精度可达1106，在大于1 000 km的基线上可达1108。二、测站间无需通视G
15、PS测量不需要测站间相互通视，可根据实际需要确定点位，使得选点工作更加灵活方便。三、观测时间短。随着GPS测量技术的不断完善，软件的不断更新，在进行GPS测量时，静态相对定位每站仅需20 min左右，动态相对定位仅需几秒钟。四、仪器操作简便目前GPS接收机自动化程度越来越高，操作智能化，观测人员只需对中、整平、量取天线高及开机后设定参数，接收机即可进行自动观测和记录。五、全天候作业GPS卫星数目多，且分布均匀，可保证在任何时间、任何地点连续进行观测，一般不受天气状况的影响。六、提供三维坐标GPS测量可同时精确测定测站点的三维坐标，其高程精度已可满足四等水准测量的要求。 第二节 GPS全球定位系
16、统理论1、坐标系统地球坐标系统又可进一步分为参心坐标系统和地心坐标系统1.1参心坐标系 我国历史上出现的参心大地坐标系，主要有BJZ54（原）、GDZ80和BJZ54等三种。建立一个参心大地坐标系，必须解决以下问题：1）确定椭球的形状和大小；2）确定椭球中心的位置，简称定位；3）确定椭球中心为原点的空间直角坐标系坐标轴的方向，简称定向；4）确定大地原点。解决这些问题的过程，也就是建立参心大地坐标系的过程。1.1.1 1954年北京坐标系（BJZ54（原）1954年总参谋部测绘局在有关方面的建议与支持下，采取先将我国一等锁与原苏联远东一等锁相连接，然后以连接呼玛、吉拉林、东宁基线网扩大边端点的原
17、苏联1942年普尔科沃坐标系的坐标为起算数据，平差我国东北及东部地区一等锁。这样传算过来的坐标，定名为1954年北京坐标系。1.1.2 1980年国家大地坐标系（GDZ80）为了进行全国天文大地网整体平差，采用新的椭球参数和进行新的定位与定向，来弥补因1954年北京坐标系存在的椭球参数不够精确、参考椭球与我国大地水准面拟合不好等缺点，所以建立我国新的大地坐标是必要的、适时的。 1.1.2.1 椭球的参数在几何大地测量学中，通常用椭球长半径a和扁率f两个参数表示椭球的形状和大小，但是从几何和物理两个方面来研究地球，仅有两个参数是不够的。1967年国际大地测量与地球物理联合会（IUGG）第十四届大
18、会上，开始采用这四个参数全面描述地球的几何特性和物理特性。这四个量通常称为基本大地参数。在四个基本参数中，长半径a通常由几何大地测量提供，但是GM（G是地球引力常数）利用卫星大地测量学可精确测定至千万分之一。地球自转角速度w由天文观测确定，它们的精度都比较好。地球的质量M虽难测定，通过观测人造地球卫星，确定与a等价的二阶带谐系数j2，其精确度提高了二个数量级。这些参数，可以充分地确定地球椭球的形状，大小及其正常重力场，从而使大地测量学与大地重力学的基本参数得到统一。1.1.2.3 起始天文子午线1884年国际经度会议决定，以通过英国格林尼治天文台艾黎仪器中心的子午线作为全世界计算天文经度的起始
19、天文子午线。起始天文子午线与赤道的交点E，就是天文经度零点。1.1.2.4 我国1980年国家大地坐标系的建立1978年4月，我国在西安召开了全国天文大地网整体平差会议，在会议上决定建立我国新的国家大地坐标系。有关部门根据会议记要，开展并进行了多方面的工作，建成了1980年国家大地坐标系（GDZ80）大地坐标系的原点，设在我国中部陕西省泾阳县永乐镇，在西安以北60km，简称西安原点。1980年国家大地坐标系的椭球短轴平行于由地球质心指向我国地极原点JYD1968.0的方向，起始大地子午面平行于我国起始天文子午面。大地点高程是以1956年青岛验潮站求出的黄海平均海水面为基准。1.1.3 1954
20、年新北京坐标系（BJZ54）尽管1980年国家大地坐标系具有先进性和严密性 ，但1954年原北京坐标系毕竟在我国测绘工作中潜移默化，影响深远。40年来，数十万个国家控制点都是在这个系统内完成计算的，一切测量工程和测绘成果均无例外地采用着这个系统。为了既体现1980年国家大地坐标系的严密性，又照顾到1954年原北京坐标系的实用性，有的部门和单位想出一种两全其美的办法，于是就产生了1954年新北京坐标系。1954年新北京坐标系的成果，就是将1980年国家大地坐标系的空间直角坐标经三个平移参数平移变换至克拉索夫斯基椭球中心，就成了新北京坐标系的成果。所以说，新北京坐标系的成果实际上就是从1980年大
21、地坐标系整体平差成果转换而来的。1.2 地心坐标系1.2.1 建立地心坐标系的意义和方法地心坐标系中的“地心”二字意指地球的质心。在地心空间大地平直角坐标系中用XD、YD、ZD表示点的位置，地心大地坐标系中用LD、BD 、HD表示点的位置。由于前者可以通过卫星大地测量获得点的空间三维直角坐标，并不涉及椭球及其定位。但地心大地坐标系则要涉及椭球的大小和定位。所以地心直角坐标系是GPS定位中采用的基本坐标系。1.2.2 地心坐标系的表述形式地心直角坐标系和地心大地坐标系。 1.2.3 WGS84大地坐标系自60年代以来，美国国防部制图局（DMA）为建立全球统一坐标系统，利用了大量的卫星观测资料以及
22、全球地面天文、大地和重力测量资料，先后建成了WGS60、WGS66和WGS72全球坐标系统。于1984年，经过多年修正和完善，发展了一种新的更为精确的世界大地坐标系，称之为美国国防部1984年世界大地坐标系，简称WGS84。WGS84于1985年开始使用，1986年生产出第一批相对于地心坐标系的地图、航测图和大地成果。由于GPS导航定位全面采用了WGS84，用户可以获得更高精度的地心坐标，也可以通过转换，获得较高精度的参心大地坐标系坐标。如图2-5图2-5 地心直角坐标系2、时间系统2.1 概述 时间具有“时间间隔”（时间段）和“时刻”两种含意。时间间隔是时间轴上的一个区间，而时刻则只是指某一
23、点。时间分恒星时和太阳时两大时间系统。利用春分点的周时视运动周期来量度地球自转周期而建立的以恒星日为时间单位的时间系统为恒星时系统；以太阳的周日视运动周期来量度地球自转周期而建立的以太阳日为单位的时间系统为太阳时系统；太阳时又分为真太阳时和平太阳时两种。平太阳时是以平太阳的周日视运动周期来量度地球自转周期的以平太阳日为单位时间系统。这里所指的平太阳是以赤道为周年视运动轨道、周期等于真太阳周年视运动周期，速度等于真太阳周年视运动平均速度且速度均匀的假设的太阳。地球自转一周平太阳视运动的周期为一个平太阳日，世界时就是以平太阳日为基础的。2、卫星星历卫星的星历就是描述卫星运行轨道和状态的各种参数值，
24、它是计算卫星瞬时位置的依据。卫星星历按其来源的不同，可以分为两种：预报星历（广播星历）和实测星历（精密星历）。2.1 广播星历卫星将地面监测站注入的有关卫星轨道的信息，通过发射导航电文传递给用户，用户接收到这些信号进行解码即可获得所需要的卫星星历。即广播星历。2.2 实测星历一些国家根据自己的卫星跟踪站观测资料，经过事后处理直接计算的卫星星历，称为实测星历。 我国的GPS卫星跟踪站在“八五”期间已经建成，“九五”期间已向国内用户提供服务。3、GPS卫星信号GPS卫星播发的信号，包含载波信号、测距码、数据码等多种信号分量，它能满足多用户系统的导航、高精度定位及军事保密的需要。3.1 GPS卫星信
25、号的内容 GPS卫星信号所包含的载波、测距码（包含P码、C/A码）、数据码（导航电文，或称D码）都是在同一个基本频率f0=10.23MHZ的控制下产生的。3.2 GPS卫星信号的产生如图： 3.3测距码的产生P码的周期约38星期，实际应用中采用7天为一周期，即在P(t)=PN1(t)PN2(t+ni t)中取某一段周期为7天的P码，且规定每星期六午夜零点使P码置全“1”状态作为周期的起始点。C/A码码率为1.023MHz，周期为1ms，一周期内有1023个码位。 3.4数据码的产生GPS卫星导航电文主要包括卫星历、时钟改正、电离层时延改正、工作状态和C/A码转换到捕获P码的信息。将这些信息以数
26、据，即以二进制码的形式向用户发送，所以导航电文又称为数据码，即D码。3.5 GPS卫星信号的传播GPS采用了信号扩频调制，把窄带信号扩展到一个很宽的频带上发射出去，以达到抗干扰、保密和省电的目的。采用增大信号频带宽度的办法，可以降低信噪比，换句话说，可以用很小的发射功率获得足够的信息容量，因而可以实现遥远的卫星通讯。4、卫星的运行以及轨道GPS定位是依GPS卫星的已知瞬时位置为起算基准的。为了确定卫星的瞬时位置，必须了解卫星的运动状态和运行轨道。GPS卫星的运动，和所有的运动物体一样，取决于它所受的作用力。这些作用力包括：地球重力场对卫星的引力，日、月等天体对卫星的引力，以及太阳光压、大气阻力
27、和地球潮汐力等。这些作用力的情况复杂多变，所以卫星的实际运动状况和状态也就比较复杂，很难用既精确又简单的数学模型进行描述。不过在对卫星所有的作用力中，地球重力场的引力是最主要的。如果将地球重力场的引力视为1，则其他作用力均小于10-5。所以通常就将作用于卫星上的各种作用力分成两种类型：一类是假设地球为匀质球体引力，另一类是摄动力。 4.1 理想情况下的卫星运动所谓的理想情况下的卫星运动，是将地球视作匀质球体，且不顾及其它摄动力的影响，卫星只是在地球质心引力作用下而运动。理想情况下的卫星运动是我们的首要研究对象。这是因为：1）它是卫星运动的第一近似描述；2）它是至今唯一能得到的严密分析解的运动；
28、3）它是全部作用力下的卫星运动更精确解的基础。理想情况下的卫星运动遵守开普勒三大定律1）开普勒第一定律卫星运行的轨道是一个椭圆，地球质心位居椭圆的一个焦点上。2）开普勒第二定律卫星的地心向径，在相等的时间内所扫过的面积相等。3）开普勒第三定律卫星围绕地球运动的周期的平方与轨道椭圆长半径的立方成正比，其比值等于地球引力常数GM的倒数。4.2 卫星运行的轨道这里仍讨论在理想情况下的卫星运行轨道。而要讨论卫星运行轨道，则离不开描述卫星轨道形状大小和位置状态的一系列参数，称为轨道参数。轨道参数可以有很多，它们的选择也不是唯一的。但是无论如何选择，必须有利于下列问题的解决：1）轨道椭圆的形状和大小；2）
29、轨道平面与地球体的相关位置；3）轨道椭圆在轨道平面上的方位；4）卫星在轨道上的瞬时位置。只有这些问题得到确定，卫星运行的轨道以及卫星在轨道上的瞬时位置也才是唯一确定的。4.3 摄动力对卫星运行轨道的影响卫星在运行中，还将受到各种摄动力的影响，其中包括：地球体不规则及质量分布不均匀而引起的作用力、太阳和月球的引力、太阳的直接与间接辐射压力、大气的阻力、地球潮汐的作用力、磁力等。第三节 GPS定位方法1、GPS定位概述1.1 根据待定点的运动状态可分为静态定位与动态定位：1）静态定位：由于接受机的位置固定不动，就可以进行大量的重复观测，所以静态定位可靠性强，定位精度高，在大地测量、工程测量中得到了
30、广泛的应用，是精密定位中的基本模式。2）动态定位：其特点是测定一个动点的实时 位置，多余观测量少、定位精度低。目前，导航型的GPS接受机可以说是一种广义的动态定位，它除了要求测定动点的实时位置外，一般还要求测定运动载体的状态参数，如速度、时间和方位等。1.2 根据定位模式可分为绝对定位和相对定位：1）绝对定位: 也叫单点定位，就是采用一台接受机进行定位的模式，它所确定的是接受机天线在WGS-84世界大地坐标系统中的绝对位置，所以单点定位的结果也属于该坐标系统。2）相对定位: 也叫差分定位，是至少用两台GPS接收机,同步观测相同的GPS卫星,确定两台接收机天线之间的相对位置(坐标差)。绝对定位的
31、优缺点：优点是只需一台接受机即可独立定位，外业观测的组织及实施较为方便，数据处理也较为简单。缺点是定位精度较低，受卫星轨道误差，钟同步误差及信号传播误差等因素的影响，精度只能达到米级。所以该定位模式不能满足大地测量精密定位的要求。但它在地质矿产勘察等低精度的测量领域，仍有着广泛的应用前景。1.3 绝对定位、相对定位与动、静态的关系。在绝对定位和相对定位中，又都可能包括静态定位和动态定位两种方式。其中静态相对定位一般均采用载波相位观测值为基本观测量。这种定位方法是当前GPS测量定位中精度最高的一种方法，在大地测量、精密工程测量、地球动力学研究和精密导航等精度要求较高的测量工作中被普遍采用。1.4
32、 根据获取定位结果的时间可分为实时定位和非实时定位：1）实时定位： 是根据接收机观测到的数据，实时地解算出接收天线所在的位置2）非实时定位：又称后处理定位，它是通过对接收机接收到的数据进行后处理以进行定位的方法。1.5 根据用户接收信号的方式可分为主动式测距和被动式测距：1）主动式测距：用电磁波测距仪发射测距信号，通过另一端的反射器回来，再由测距仪接受。根据测距信号的往、返传播时间求解出往、返距离2 。由于电磁波测距仪需在测站点上主动发出测距信号，故称这种测距方式为主动式测距。2）被动式测距：发射站在规定的时刻内准确地发出信号，用户则根据自己的时钟记录信号到达的时间，根据时差t 求得单程距离。
33、由于用户只需被动地接收信号，故称为被动式测距。1.6 根据定位所采用的不同观测量。前面所述的静态定位或动态定位，所依据的观测量都是所测的卫星至接收机天线的伪距。但是，伪距的基本观测量又区分为码相位观测（简称测码伪距）和载波相位观测（简称测相伪距）。这样，根据GPS信号的不同观测量，可以区分为四种定位方法:1）多普勒定位法多普勒效应是1942年奥地利物理学家多普勒首先发现的。它的具体内容是：当波源与观测者做相对运动时，观测者接收到的信号频率与波源发射的信号频率不相同。这种由于波源相对与观测者运动而引起的信号频率的移动称为多普勒频移，其现象称为多普勒效应。根据多普勒效应原理，利用GPS卫星较高的发
34、射频率，由积分多普勒记数得出伪距差。当采用积分多普勒记数法进行测量时，所需观测时间一般较常（数小时），同时，在观测过程中接收机的震荡器要求保持高度稳定。2）伪距定位法伪距定位法是利用全球卫星定位系统进行导航定位的最基本的方法，其基本原理是：在某一瞬间利用GPS接收机同时测定至少四颗卫星的伪距，根据已知的卫星位置和伪距观测值，采用距离交会法求出接收机的三维坐标和时钟改正数。伪距定位法定一次位的精度并不高，但定位速度快，经几小时的定位也可达米级的若再增加观测时间，精度还可以提高。3）载波相位测量载波信号的波长很短，L1载波信号长为19cm ，L2载波信号波长为24.4cm。若把载波作为量测信号，对
35、载波进行相位测量可以达到很高的精度。通过测量载波的相位而求得接收机到GPS卫星的距离，是目前大地测量和工程测量中的主要测量方法。2、伪距法定位2.1 伪距法定位的原理和测定伪距的方法伪距法定位是利用全球定位系统进行导航定位的最基本方法。它的优点是速度快、无多值性问题，利用增加观测时间可以提高定位精度；缺点是测量定位精度低，但足以满足部分用户的需要。前已述及，GPS定位采用的是被动式单程测距。它的信号发射时刻由卫星钟确定，收到时刻是由接收机钟确定，这就在测定的卫星至接收机的距离中，不可避免地包含着两台钟不同步的误差和电离层、对流层延迟误差影响，它并不是卫星与接受机之间的实际距离，所以称之为伪距。
36、在无线电通讯技术中，一般将频率较低的信号调制到频率较高的载波上，GPS 卫星的测距码和数据码采用了调相技术。当卫星发射机依据自己的时钟发出的含有测距码的调制信号，经过了时间的传播后到达地面的接收机，如图2-7，此时接收机收到的测距码为 U(t-t)。而接收机的伪随机噪声码发生器，又产生了一个与卫星发播的测距码结构完全相同的复制码U(t-t) 。图2-7 伪距测量原理 并且通过接收机的时间延迟器进行移相，对测距码和复制码作相关处理，当信号之间的自相关系数达到最大，即近于1时,说明在积分间隔T内复制码 ，已经和测距码“对齐”。 否则继续调整时间延迟，直至R（t）=max，于是就由时延器测定出两信号
37、间的时间延迟。测定各自相关系数的工作由接收机锁相环路的相关器和积分器来完成。在理想的情况下，时延就等于卫星信号的传播时间，此时将乘以光速值c，就可以求得卫星至接收机的距离。 伪距定位法是单点定位的基本方法，它的定位速度很快，又无多值性问题，数据处理也比较简捷。由于它的测量信号是卫星发播的测距码，故测量精度就和测距码与复制码的相关（对齐）精度有关，也与测距码元宽度有关。 根据经验，接收机的复制码与测距码的对齐精度约为码元宽度（或码的波长）的1%。对于C/A码，其码元宽度约为293m，伪距测量精度则为2.9m；对于P码，其码元宽度约为29.3m，伪距测量精度则为0.29m，比C/A码的测量精度约高
38、10倍。若要提高测站点间的相对位置精度，则可用若干台接收机同时对相同的卫星进行伪距测量，此时卫星星历误差、卫星钟的误差、电离层和对流层折射误差对同步观测站的影响基本相同，在求坐标差时可以自行消除。伪距法进行相对定位可以采用两种办法：1）间接相对定位，各同步测站分别进行单点定位，求得各测站坐标，然后相减求得坐标差；2）直接相对定位，当两个测站进行同步观测时，产生两个数学式，相减后建立起伪距定位法用于相对定位的数学模型，然后解算出坐标差。3、载波相位测量3.1 载波相位测量原理GPS接收机所接收到的卫星信号中，已用相位调制技术在载波上调制了测距码和卫星导航电文，所以载波已不再连续。为此要在载波相位
39、测量之前先进行解调，设法将调制在载波上的测距码和卫星电文去掉，恢复载波的相位。卫星信号的解调可采用两种方法，一种是码相关法，第二种是平方法。如果接收机在某一时刻跟踪卫星信号，并对恢复后的载波进行相位测量。与此同时，接收机的本机振荡器又能产生一个频率和初相均与卫星载波信号相同的基准信号，其相位就等于卫星载波信号的相位。 3.2 载波相位测量差分法在载波相位测量基本方程中，包含着两类不同的未知数：一类是必要参数，如测站的坐标；另一类是多余参数，如卫星钟和接收机的钟差、电离层和对流层延迟等。并且多余参数在观测期间随时间变化，给平差计算带来麻烦。解决这个问题有两种办法：一种是找出多余参数与时空关系的数
40、学模型，给载波相位测量方程一个约束条件，使多余参数大幅度减少；另一种更有效、精度更高的办法是，按一定规律对载波相位测量值进行线性组合，通过求差达到消除多余参数的目的。 第三章 GPS测量作业的技术要求第一节 作业选点依据1、 GPS网精度类级各级GPS网的定位精度，可按相邻间基线向量的中误差来衡量：式中：m。为基线向量中误差；a为固定误差，b为比例误差；D为相邻间距离。各级GPS网最后结果的水平分量的中误差，不得超过下表的规定。GPS测量精度分级AAABCDE固定误差/mm358101010比例误差系数0.010.11510-2010-20相邻点最小距离 km30010015521相邻点最大距
41、离km20001000250401510相邻点平均距离km100030070151010552不同等级GPS网的精度标准等级平均距离/kma/mmb/ppm.D最弱边相对中误差二9102112万三510518万四21010145万一级1101012万二级1152011万注：当边长200m 时，以边长中误差20mm 来衡量。2、 GPS网的布设1）所选点位要便于低等级常规测量的使用，每一个GPS点应与两个或两个以上的控制点通视，困难情况下也至少保持与相邻一个控制点通视，否则，需埋设方位桩，且用GPS联测。2）GPS点间距离应按规范要求设计，可考虑灵活变动，以便于低等级控制点加密，小间中距相邻点位
42、应进行直接联测。 3）GPS网点中各同步边应尽可能构成若干个闭合环，在完成各边的平差后，可检验闭合差是否满足相应等级要求。一等以上GPS网中至少包含三个闭合环且彼此线性无关；二、三、四等也应有两个以上的闭合环；五等网也至少有一个闭合环。 4）考虑将测区内原有的国家或地方测设的三角点进行联测，有利于两系统成果的变换，联测点应尽量均匀分布在整个测区的里面和外围。为精确求定转换参数，(GPS网要尽可能多地联测高等级的大地控制点，联测点和重合点的个数不得少于3个，特殊情况下也不得少于2个GPS网的精度、密度设计。3、网的基准在全球定位系统中，卫星主要视作位置已知的高空观测目标。所以，为了确定接收机的位
43、置，GPS卫星的瞬时位置，通常归化到统一的地球坐标系统。现在全球定位系统采用的WGS84坐标系统，是一个精确的全球大坤坐标系统。而我国的国家大地坐标系采用的是1954年北京坐标系及1980年西安坐标系。通常在工程测量中，还往往采用独立的施工坐标系。因此，在GPS测量中必须确定地区性坐标系与全球坐标系的大地测量基准之差，并进行两坐标系统之间的转换。通过与已知点联测，NEG9600GPS数据处理软件可以很方便地实现WGS-84、北京54坐标系，西安80坐标系中的空间直角坐标、大地坐标及高斯平面直角坐标之间的转换。 第二节 选点埋石1、准备1.1 在编制技术设计书（或大纲）应搜集与工程有关的以下资料
44、：测区1：100001：50000地形图；既有各类控制测量资料，包括控制点的平面坐标、高程、坐标系统、技术总结等；测区的气象、地质、地形、地貌、交通、通信及供电等资料；路线走向、线位布设、路线设计数据及大型构造物位置等资料。1.2 按技术设计书（或大纲）要求，进行GPS控制网技术设计。2、选点1）选点员应按技术要求进行踏勘，并实地核对、调整、确定点位。点位应有利于采用其他测量方法扩展和联测。对需作水准联测的点位还应踏勘水准路线。2）点位应选在基础稳定，并已于长期保存的地点。3）点位应便于安装接收设备和操作，视野开阔，视场内不应有高度达于15的成片障碍物，否则应绘制点位环视图。4）点位附近不应有
45、强烈干扰卫星信号接收的物体。点位距大功率无线电发射元（如电视台、微波站等）的距离应不小于400m；局220kv以上电力线路的距离不小于50m。5）点位应利与公路勘测防线与施工放样，且距路线中心线不宜小于50m，并不大于300m，对于大型桥梁、互通式立交、隧道等还应考虑加密布设控制网的要求。6）GPS控制点需要设方位点时，其目标应明显，便于观测；与GPS点的距离不以小于500m，且与路线垂直。7）GPS控制网的点名应沿公路前进方向顺序编号，并在编号前冠以“GPS”和等级。当新点同原有点重合时，应采用原有点名。同一个GPS控制网中严禁有相同的点名。8）选定的点名应标注于1：10000或1：50000的地形图上，并绘制GPS控制网选点图，填写GPS点之记，点之记格式见附录GPS 点之记太古高速公路西山隧道施工控制网点名TG03 标石类型观测墩所在地位于东社街办枣尖梁村西,铁路西北174.6 米处山梁上。地类荒山 所在图幅 J-49-81-(24)冻土深度点位交通概述由太原市至东社，沿东社到枣尖梁的乡村路穿过铁路可到本点。本 点 有 关 方 向
