GPS測量技術設計與外業(yè)觀測ppt課件

1、 第十章 GPS丈量技術設計與外業(yè)觀測一 GPS丈量的技術設計GPS丈量的技術設計主要根據(jù)GPS丈量規(guī)范及丈量義務書1 GPS丈量規(guī)范2 丈量義務書GPS控制網(wǎng)的精度、密度設計在國標中GPS丈量按精度共分為AA、A、B、C、D、E六個等級，常用的是B、C、D、E。 式中， 為GPS基線向量的等效間隔 誤差，a為GPS接納機標稱精度中的固定誤差mm；b為GPS接納機標稱精度中的比例誤差；d為GPS網(wǎng)中相鄰點間的間隔 mm。GPS控制網(wǎng)的精度、密度設計根據(jù)國標，各級GPS相鄰點間平均間隔 應符合下表的要求，而且相鄰點最小間隔 可為平均間隔 的1/31/2倍；最大間隔 可為平均間隔 的23倍。 GP

2、S控制網(wǎng)的基準設計控制網(wǎng)的基準設計GPS控制網(wǎng)的基準設計包括位置基準、方位基準和控制網(wǎng)的基準設計包括位置基準、方位基準和尺度基準。尺度基準。方位基準：普通由給定的起算方位角值確定。方位基準：普通由給定的起算方位角值確定。尺度基準：普通由地面的電磁波測距確定。尺度基準：普通由地面的電磁波測距確定。位置基準；位置基準；1 為求定為求定GPS點在國家或地方坐標系中的坐標，點在國家或地方坐標系中的坐標，應聯(lián)測地方控制地方點，用以坐標變換。當測區(qū)應聯(lián)測地方控制地方點，用以坐標變換。當測區(qū)有舊的地面控制點成果時，應既思索充沛利用舊有舊的地面控制點成果時，應既思索充沛利用舊資料，又要使新建的高精度資料，又要

3、使新建的高精度GPS控制網(wǎng)不受舊資控制網(wǎng)不受舊資料精度較低的影響。為此，應將新的料精度較低的影響。為此，應將新的GPS網(wǎng)與舊網(wǎng)與舊控制點進展聯(lián)測，聯(lián)測點普通不應少于控制點進展聯(lián)測，聯(lián)測點普通不應少于 3個。個。 2GPS網(wǎng)的坐標系統(tǒng)盡量應與測區(qū)過去采用的坐標系一致致，普通應了解以下幾個參數(shù)： l：所采用的參考橢球體，普通是以國家坐標系的參考橢球為根底； 2：坐標系的中央子午線的經(jīng)度值； 3：縱、橫坐標的加常數(shù)； 4：坐標系的投影面高程及測區(qū)平均高程異常值； 5：起算點的坐標。 實踐任務中，有時難以找到闡明以上參數(shù)的資料，此時，也可以經(jīng)過分析計算的方祛處置。3 GPS網(wǎng)平差后得到的是大地高，為了

4、得到GPS點的正常高，應使一定數(shù)量的GPS點與水準點重合，或者對部分GPS點聯(lián)測水準。聯(lián)測的高程點需均勻的分布于網(wǎng)中，對丘陵或山區(qū)高程點應按照高程擬合曲面的要求進展布設。GPS控制網(wǎng)圖形設計控制網(wǎng)圖形設計觀測時段：測站上開場接納衛(wèi)星信號到觀測停頓，延觀測時段：測站上開場接納衛(wèi)星信號到觀測停頓，延續(xù)任務的時問段簡稱時段。續(xù)任務的時問段簡稱時段。同步觀測：兩臺或兩臺以上接納機同時對同一組衛(wèi)星同步觀測：兩臺或兩臺以上接納機同時對同一組衛(wèi)星進展的觀測。進展的觀測。同步觀測環(huán)：三臺或三臺以上接納機同步觀測獲得的同步觀測環(huán)：三臺或三臺以上接納機同步觀測獲得的基線向量所構成的閉合環(huán)，簡稱同步環(huán)?；€向量所構

5、成的閉合環(huán)，簡稱同步環(huán)。獨立基線：對干獨立基線：對干N臺臺GPS接納機構成的同步觀測環(huán)，有接納機構成的同步觀測環(huán)，有J條同步觀測基線，其中獨立基線數(shù)為條同步觀測基線，其中獨立基線數(shù)為N一一1。獨立基。獨立基線之間沒有相關性。線之間沒有相關性。獨立觀測環(huán)：由獨立觀測所獲得的基線向量構成的閉獨立觀測環(huán)：由獨立觀測所獲得的基線向量構成的閉合環(huán)，簡稱獨立環(huán)。合環(huán)，簡稱獨立環(huán)。異步觀測環(huán)：在構成多邊形環(huán)路的一切基線向量中，異步觀測環(huán)：在構成多邊形環(huán)路的一切基線向量中，只需有非同步觀測基線向量，那么該多邊形環(huán)路叫異只需有非同步觀測基線向量，那么該多邊形環(huán)路叫異步觀側環(huán)，簡稱異步環(huán)。步觀側環(huán)，簡稱異步環(huán)。非

6、獨立基線：除獨立基線外的其他叫非獨立基線，總非獨立基線：除獨立基線外的其他叫非獨立基線，總基線數(shù)與獨立基線之差為非獨立基線數(shù)。基線數(shù)與獨立基線之差為非獨立基線數(shù)。GPS網(wǎng)特征條件的計算網(wǎng)特征條件的計算 對于由對于由N臺臺GPS接納機構成的同步圖形中一個時段接納機構成的同步圖形中一個時段包含包含的基線或簡稱的基線或簡稱GPS邊數(shù)為：邊數(shù)為： J N*N1/2；但其中僅有；但其中僅有N1條是獨立邊，其他為非獨條是獨立邊，其他為非獨立邊。立邊。當同步觀測的當同步觀測的GPS接納機數(shù)接納機數(shù)N3時，同步閉合環(huán)時，同步閉合環(huán)T的最少個數(shù)應為的最少個數(shù)應為 TJN1N1N22觀測時段數(shù)計算公式：觀測時段數(shù)

7、計算公式： Cn m/N 式中式中C為觀測時段數(shù)；為觀測時段數(shù)；n為網(wǎng)點數(shù)；為網(wǎng)點數(shù)；m為每點平為每點平均設站次數(shù)；均設站次數(shù)；N為接納機數(shù)。故在為接納機數(shù)。故在GPS網(wǎng)中網(wǎng)中總基線數(shù)：總基線數(shù)：J總總 C NN一一1/2必要基線數(shù)：必要基線數(shù)：J必必n1獨立基線數(shù)：獨立基線數(shù)：J獨獨CN1多余基線數(shù)：多余基線數(shù)：J多多 CN1n1根據(jù)以上公式，就可以確定出一個詳細根據(jù)以上公式，就可以確定出一個詳細GPS網(wǎng)圖形網(wǎng)圖形構造的主要特征。構造的主要特征。對于同步環(huán)和異步環(huán)的幾點闡明：對于同步環(huán)和異步環(huán)的幾點闡明：1實際上，同步閉合環(huán)中各實際上，同步閉合環(huán)中各GPS 的坐標差之和即閉的坐標差之和即閉合

8、差應為零，但實踐上并非如此，普通規(guī)范都規(guī)定了合差應為零，但實踐上并非如此，普通規(guī)范都規(guī)定了同步閉合差的限差。但當由于某種緣由，同步不是很同步閉合差的限差。但當由于某種緣由，同步不是很好的，應適當放寬此項限差。好的，應適當放寬此項限差。2同步閉合環(huán)的閉合差較小只能闡明基線向量的計同步閉合環(huán)的閉合差較小只能闡明基線向量的計算合格，并不能闡明算合格，并不能闡明GPS邊的觀測精廈高，也不能發(fā)邊的觀測精廈高，也不能發(fā)現(xiàn)接納的信號遭到干擾而產(chǎn)生的某些粗差。現(xiàn)接納的信號遭到干擾而產(chǎn)生的某些粗差。 為了確保為了確保GPS觀測效果的可靠性，有效地發(fā)現(xiàn)觀測成果中的粗觀測效果的可靠性，有效地發(fā)現(xiàn)觀測成果中的粗差，必

9、需使差，必需使GPS網(wǎng)中的獨立邊構成一定的幾何圖形。網(wǎng)中的獨立邊構成一定的幾何圖形。這種幾何圖形可以是由數(shù)條獨立邊構成的非同步多邊這種幾何圖形可以是由數(shù)條獨立邊構成的非同步多邊形亦稱非同步閉合環(huán)當形亦稱非同步閉合環(huán)當GPS網(wǎng)中有假設干個起算網(wǎng)中有假設干個起算點時，也可以是由兩個起算點之間的數(shù)條點時，也可以是由兩個起算點之間的數(shù)條GPS獨立邊獨立邊構成的附合道路。構成的附合道路。GPS網(wǎng)的圖形設計，也就是根據(jù)所網(wǎng)的圖形設計，也就是根據(jù)所布設的網(wǎng)的精度要求和其它方面的要求，設計出由獨布設的網(wǎng)的精度要求和其它方面的要求，設計出由獨立邊構成的多邊形網(wǎng)立邊構成的多邊形網(wǎng) 3 對于異步環(huán)的構成，普通應按所

10、設計的網(wǎng)圖選定，對于異步環(huán)的構成，普通應按所設計的網(wǎng)圖選定，必要時在經(jīng)技術擔任人審定后，也可根據(jù)詳細情況適必要時在經(jīng)技術擔任人審定后，也可根據(jù)詳細情況適當調(diào)整。當接納機多于當調(diào)整。當接納機多于3臺時，也可按軟件功能自動臺時，也可按軟件功能自動挑選獨立基線構成環(huán)路。挑選獨立基線構成環(huán)路。 GPS網(wǎng)的技術設計網(wǎng)的技術設計 GPS控制網(wǎng)布設的問題就是怎樣將各同步環(huán)有機控制網(wǎng)布設的問題就是怎樣將各同步環(huán)有機地連成一個整體，構成一定數(shù)量的同步觀測環(huán)和地連成一個整體，構成一定數(shù)量的同步觀測環(huán)和異步觀測環(huán)，也可采用線路方式，以較好地滿足異步觀測環(huán)，也可采用線路方式，以較好地滿足精度、可靠性、經(jīng)費和后勤等限制

11、條件。精度、可靠性、經(jīng)費和后勤等限制條件。 根據(jù)以上布網(wǎng)原那么，根據(jù)以上布網(wǎng)原那么，GPS網(wǎng)的布設通常有四種網(wǎng)的布設通常有四種方式：星形，點連式、邊連式和混合式。方式：星形，點連式、邊連式和混合式。 1：星形網(wǎng)特點：幾何圖形簡單，只需兩臺GPS接納機，是一種快速定位作業(yè)方式，但是，由于基線間不構成任何同步閉合圖形因此抗粗差的才干差，普通適用于精度較低的工程丈量。 2：點連式相鄰同步圖形之間只需一個公共點銜接。這種布網(wǎng)方式幾何強度較弱，抗粗差才干較差，普通可以加測幾個時段以加強網(wǎng)的異步圖形閉合條件的個數(shù)。 2：邊連式相鄰同步圖形由一條公共基線銜接。這種布網(wǎng)方式幾何強度較高，抗粗差才干較強，有較多的復測邊和非同步圖形閉合條件，在一樣的儀器個數(shù)的條件下，觀測時段將比點銜接方式大大添加。 3：混連式該方式是把點連式和邊連式有機地結合在一同，這種方式既可以提高網(wǎng)的幾何強度和可靠性目的，有減少了外業(yè)任務量，式一種較為理想的布網(wǎng)方法。三種銜接方式主要特征統(tǒng)計工程點連接邊連接混合連接總點數(shù)666同步圖形個數(shù)354總基線向量數(shù)91512獨立基線向量數(shù)6108必要基線向量數(shù)555多余基線向量數(shù)153工程點連接邊連接混合連接反復基線向量數(shù)042非同步圖形個數(shù)111一次設站數(shù)300二次設站數(shù)336三次設站數(shù)030總體可靠性指標0.170.500.38注：總體可靠性