E級GPS測量技術(shù)設計書..

1、章貢區(qū) E 級 GPS 空制網(wǎng)設計書江西理工大學應用科學學院2016年6月23日一、 任務概述為了滿足章貢區(qū)第二次土地資源詳查工作的需要， 章貢區(qū)人民 政府委托我校在中心城區(qū)進行測量，測制 1： 500 數(shù)字化地籍圖近 50 平方公里，具體范圍由章貢區(qū)土管局圈定；雙方于 2016 年 6 月 20 日 簽訂了測繪合同，要求在 2016 年 8 月底完成。為完成本次測圖任務 需要布設一控制網(wǎng)，要求2 個月內(nèi)完成。二、測區(qū)概況章貢區(qū)位于江西省南部、贛州市中偏西北部，北緯25 4016 25 58 56、東經(jīng) 114 46 44 115 3 40 間。東、 南、北與贛縣接壤，西與南康市、贛州經(jīng)濟技術(shù)

2、開發(fā)區(qū)相鄰，總面 積375.52 平方千米。2009 年底，轄水東、水南、水西、沙石、沙河 5 個鎮(zhèn)和贛江、解放、南外、東外 4 個街道辦事處，共 57 個行政村， 48 個街道社區(qū)居民委員會和 10 個鎮(zhèn)轄居民委員會。章貢區(qū)屬低山丘陵區(qū)。地勢由東南、西北向中部傾斜，略呈馬鞍 形。東南、西北高，為丘陵山地，中部平緩，為河谷平原。最高點為 峰山，海拔1016.4 米；最低點在水西鎮(zhèn)白田村西部田塅， 海拔 93 米。 境內(nèi)河流有章江、貢江，交匯合流為贛江而北去。美麗的贛州古城正 處于低山、丘陵的環(huán)抱，章、貢、贛江的環(huán)繞之中，構(gòu)成“山為翠浪 涌，水作玉虹流”的靚麗風光，有“千里贛江第一城”譽稱。境內(nèi)

3、山 脈被章、貢、贛三江截為東、東南、西北三部分，分屬武夷山脈、九 連山脈、羅霄山脈余脈。全境有群山作屏障，中部有三江滋潤土地， 盡奪山川之靈氣。章貢區(qū)屬亞熱帶季風濕潤氣候區(qū)，氣候溫和，四季分明，雨量充 沛，光照充足。年均氣溫 194C，無霜期 286 日，年均降水量 1494.8 毫米，年均日照 1888.5 小時；冬盛行偏北風，夏盛行偏南風，年均風 速 1.9 米/秒，適宜各種生物繁衍生長。三、測量依據(jù)1、全球定位系統(tǒng)(GPS 測量規(guī)范(GB/T18314-2009);2、 全球定位系統(tǒng)城市測量技術(shù)規(guī)程(CJJ7 99);3、 公路全球定位系統(tǒng)(GPS 測量規(guī)范(JTJ/T066 98);4

4、、 數(shù)字產(chǎn)品質(zhì)量要求(GB17491.1);四、已有資料利用情況1、 有等級控制點：測區(qū)附近有國家二等三角點： 3 個，經(jīng)檢測精 度符合要求后可做為四等平面控制的起算點使用。測區(qū)附近有國家H等水準點 2 個，經(jīng)檢測精度符合要求后可做為四等水準的起算點使 用。2、 2010 年衛(wèi)星遙感圖可作為測區(qū)的設計、工作計劃用圖。五、布網(wǎng)方案1、GPS 測量主要技術(shù)要求(1)平均邊長平均距離10003007010155100.25(2)外業(yè)觀測要求表 2 各級 GPSM量基本技術(shù)要求規(guī)定級項目*JAAABCDE衛(wèi)星截止高度一角()101015151515同時觀測有效衛(wèi)星數(shù) 4 4 4 4 44有效觀測衛(wèi)星總

5、數(shù)2020 9 2 44觀測時段數(shù)10 6 4 21.61.6表 3 觀測技術(shù)要求- 一項目一級-一 別一_AAABCDE靜態(tài)nn720540240604540時段長度快速靜態(tài)雙頻+P(Y)碼1105n2nmin雙頻全波155n2n單頻或雙-nn頻半波3052采樣間隔S靜態(tài)033003103010301030快速靜態(tài)55155155時間中任 一衛(wèi)星 有效觀 測時間min靜態(tài)1515152152152：15快速靜態(tài)雙頻+P(Y)碼11211雙頻全波3233單頻或雙頻半波5255注：1、在時段中觀測時間符合表 7 中第七項規(guī)定的衛(wèi)星，為有效觀測衛(wèi)星；2、計算有效觀測衛(wèi)星總數(shù)時，應將各時段的有效觀測

6、衛(wèi)星數(shù)扣除其間的重 復衛(wèi)星數(shù)；3、觀測時段長度，應為開始記錄數(shù)據(jù)到結(jié)束記錄的時間段；4、 觀測時段數(shù)1.6，指每站觀測一時段，至少 60%測站再觀測一時段。5、所做 E 級 GPS 控制網(wǎng)還應符合以下要求： 相對中誤差 1/45000 ；cpop 值 6；閉合環(huán)或附合路線邊數(shù)8。工具：水泥釘、1 臺能夠正常使用的計算機及中海達 GPS 靜態(tài)接收機 4臺套/組、聯(lián)機使用的 HDS2003 數(shù)據(jù)處理軟件。2、布網(wǎng)要求GPS 網(wǎng)相鄰點間基線中誤差二按下式計算：L2 2二二a (b d)式中 a (mm)為固定誤差；b (ppm)為比例誤差系數(shù)；d (km)為相鄰點間的距 離。GPS-E 級網(wǎng)的主要技

7、術(shù)要求應符合表 1 規(guī)定。相鄰點最小距離應為平均距離 的 1/21/3 ;最大距離應為平均距離的 23 倍。表 1 GPS 網(wǎng)的主要技術(shù)要求級別平均距離(km)a(mm)b(1x10-6)最弱邊相對中誤差E 級0.2 5 10 201/45000注：當邊長小于 200m 時，邊長中誤差應小于 20mm3、布網(wǎng)原則與網(wǎng)形設計(1)GPS 網(wǎng)應根據(jù)測區(qū)實際需要和交通狀況進行設計。GPS 網(wǎng)的點與點間不 要求每點通視，但考慮常規(guī)測量方法加密時的應用， 每點應有 12 個通視方向。(2) 在布網(wǎng)設計中應顧及原有測繪成果資料以及各種大比例尺地形圖的沿用，對凡符合 GPS-E 級網(wǎng)布點要求的舊有控制點，應

8、充分利用其標石。(3)GPS 網(wǎng)應由若干個獨立觀測環(huán)構(gòu)成，也可采用附合線路構(gòu)成。E 級 GPS 網(wǎng)中每個閉合環(huán)或附合線路中的邊數(shù)應符合表 2 的規(guī)定。非同步觀測的 GPS 基線向量邊，應按所設計的網(wǎng)圖選定，也可按軟件功能自 動挑選獨立基線構(gòu)成環(huán)路。表 2 閉合環(huán)或附合線路邊數(shù)的規(guī)定級別E級閉合環(huán)或附合線路邊數(shù)(條) 10(4)為求定 GPS 點在 80 西安坐標系中的坐標，應與當?shù)?80 西安坐標系中 的原有控制點聯(lián)測，聯(lián)測總點數(shù)不得少于 3 個。(5) 為了求得 GPS 網(wǎng)點正常高，應進行水準測量的高程聯(lián)測，高程聯(lián)測采 用等級水準測量方法進行，聯(lián)測的 GPS-E 級控制點且應均勻分布于網(wǎng)中。

9、六、作業(yè)要求1、選點在了解任務、目的、要求和測區(qū)自然地理條件的基礎上，進行現(xiàn)場踏勘，最 后進行選點。選點應符合下列要求：(1) 點位的選擇應符合技術(shù)設計要求，并有利于其它測量手段進行擴展與 聯(lián)測；(2) 點位的基礎應堅實穩(wěn)定，易于長期保存，并應有利于安全作業(yè)；(3) 點位應便于安置接收設備和操作，視野應開闊，視場內(nèi)周圍障礙物的 高度角一般應小于 15;(4) 點位應遠離大功率無線電發(fā)射源(如電視臺、微波站等)，其距離不得 小于200m 并應遠離高壓輸電線其距離不得小于 50m，以避免周圍磁場對衛(wèi)星信 號的干擾；(5)點位附近不應有對電磁波反射(或吸收)強烈的物體，以減少多路徑效應的影響；(6)

10、 交通應便于作業(yè)，以提高作業(yè)效率；(7) 應充分利用符合上述要求原有的控制點及其標石，但利用舊點時應檢查舊點的穩(wěn)定性、完好性，符合要求方可利用；(8) 選好點后應按合理的方法給 GPS 點編號。此外，有時還需考慮測區(qū)內(nèi)的通訊設施、 電力供應等情況，以便于各點之間 的聯(lián)絡和設備用電或充電。綜上所述，結(jié)合測區(qū)的實際情況， GPS 控制點宜布設在較高的永久性建筑 物、山頂及其它符合要求的地方，或已成型的較寬的城市主干道、路口或其它較 開闊而又穩(wěn)固的建(構(gòu))筑物上。2、 標石埋設(1) E 級 GPS 點的標石及標志規(guī)格參見附錄 D,標石的中心標志用銅材料制 作，標志中心應刻有清晰、精細的十字絲；(2

11、) 地面 E 級 GPS 點標石可用混凝土預先制作，然后運往各點埋設，埋設 時坑底填以沙石，搗固夯實或澆灌混凝土底層，樓頂 E 級 GPS 點標石應現(xiàn)場澆灌， 澆灌前應將樓面磨出新層、打毛，釘上 34 顆鋼釘，再套模澆灌；(3) 埋石結(jié)束后應填寫 GPS 點之記；(4) 待標石埋設穩(wěn)定，沒有下沉，或現(xiàn)場澆灌的標石凝固后 23 天方可觀 測。3、 觀測準備(1) 每天出發(fā)工作前應檢查電池容量是否充足，儀器及其附件是否攜帶齊 全。(2) 作業(yè)前應檢查接收機內(nèi)存是否充足。(3) 天線安置應符合下列要求：1作業(yè)員到測站后應先安置好接收機使其處于靜置狀態(tài)，然后再安置天線；2天線可用腳架直接安置在測量標志

12、中心的鉛垂線方向上，對中誤差應小于 3mm 天線應整平，天線基座上的圓水準所泡應居中；3天線定向標志應指向正北，定向誤差不宜超過土 5。4、 觀測作業(yè)要求(1)觀測組應嚴格按調(diào)度表規(guī)定的時間進行作業(yè)，以保證同步觀測同一衛(wèi)星組。當情況有變化需修改調(diào)度計劃時，應經(jīng)作業(yè)隊負責人同意，觀測組不得擅 自更改計劃。（2） 接收機電源電纜和天線應連接無誤，接收機預置狀態(tài)應正確，然后方 可啟動接收機進行觀測。（3） 各觀測時段的前后各量取天線高一次，兩次量高之差不大于3mm取 平均值作為最后天線高，記錄在手簿。若互差超限，應查明原因，提出處理意見 記入手簿備注欄中。天線高是指觀測時天線平均相位中心至測站中心標

13、志面的高度，分為上、下兩段：上段是指相位中心至天線底面的高度，這是常數(shù)he,由廠家給出；下段是從天線底面至測站中心標志面的高度，由觀測員在現(xiàn)場采用傾斜測量方法直接 量取。具體方法是：從三腳架三個空檔（互成 120）測量天線底盤下表面至測站中心標志面的 距離，互差應小于 3mm 取平均值為 L,天線底盤半徑為 R,再利用廠家提供的 he， 按天線高 h= . L2-R he求出。（4） 接收機開始記錄數(shù)據(jù)后，作業(yè)人員可使用專用功能鍵選擇菜單，查看 測站信息、接收衛(wèi)星數(shù)、衛(wèi)星號、各通道信噪比、實時定位結(jié)果及存貯介質(zhì)記錄 情況等。（5） 儀器工作正常后，作業(yè)員及時（每隔 15mi n）逐項填寫測量手

14、簿中各 項內(nèi)容。（6） 個時段觀測過程中不得進行以下操作：關(guān)閉接收機以重新啟動；進 行自測試（發(fā)現(xiàn)故障除外）；改變衛(wèi)星截止高度角；改變數(shù)據(jù)采樣間隔；改變天 線位置；按動關(guān)閉文件和刪除文件等功能。（7） 觀測員在作業(yè)期間不得擅自離開測站，并防止儀器受震動和被移動， 防止人和其它物體靠近天線，遮擋衛(wèi)星信號。（8） 接收機在觀測過程中不應在接收機近旁使用對講機和手機等通訊設備； 雷雨過境時應關(guān)機停測，并卸下天線以防雷擊。（9） 觀測中應保證接收機工作正常，數(shù)據(jù)記錄正確，每日觀測結(jié)束后，應 及時將數(shù)據(jù)下載到計算機硬、軟盤上，確保觀測數(shù)據(jù)不丟失。5、外業(yè)觀測記錄（1） 錄項目應包括下列內(nèi)容：1測站名、測

15、站號；2觀測月、日/年積日、天氣狀況、時段號；3觀測時間應包括開始與結(jié)束記錄時間，宜采用協(xié)調(diào)世界時UTC 填寫至時、分；4接收機設備應包括接收機類型及號碼，天線號碼；5近似位置應包括測站的近似經(jīng)、緯度和近似高程，經(jīng)、緯度應取至T,高程應取至 0.1m；6天線高應包括測前、測后量得的高度及其平均值，均取至 0.001m；7觀測狀況應包括電池電壓、接收衛(wèi)星號及其信噪比（SNR、故障情況等。（2） 記錄應符合下列要求：1原始觀測值和記事項目應按規(guī)格現(xiàn)場記錄，字跡要清楚、整齊、美觀， 不得涂改、轉(zhuǎn)抄；2外業(yè)觀測記錄各時段結(jié)束后，應及時將每天外業(yè)觀測記錄結(jié)果錄入計算 機硬、軟盤；3接收機內(nèi)存數(shù)據(jù)文件在下

16、載到存貯介質(zhì)上時， 不得進行任何剔除與刪改， 不得調(diào)用任何對數(shù)據(jù)實施重新加工組合的操作指令。六、數(shù)據(jù)處理方案1、基線解算及其質(zhì)量檢驗（1、基線解算以雙差固定解作為最終結(jié)果，雙差固定解的可靠性由以下兩 項指標來判別，即固定解的單位權(quán)中誤差（RmS 和整周模糊度檢驗倍率（Ratio ）， 其檢驗值見表 4。根據(jù)表 4 判別時，Rms 必須首先符合要求，而 Ratio 值越大表 示固定值越可靠。表 4 靜態(tài) GPS 基線固定解可靠性判別表基線長度（km） 10Rms(m) 0.010 0.012 2.5 2.1 2.0(2)同步多邊形閉合差檢驗對于采用同一種數(shù)學模型的基線解， 其同步時段中任一三邊同

17、步環(huán)的坐標分 量相對閉合差和全長相對閉合差不宜超過表 5 的規(guī)定。對于采用不同數(shù)學模型的基線解，其同步時段中任一三邊同步環(huán)的坐標分量 閉合差和全長相對閉合差按獨立環(huán)閉合差要求檢核。同步時段中的多邊形同步 環(huán)，可不重復檢核。表 5 同步環(huán)坐標分量及環(huán)線全長相對閉合差的規(guī)定(1X10-6)限差類型E級坐標分量相對閉合差6.0環(huán)線全長相對閉合差10.0(3) 重復基線邊檢驗重復基線的長度較差不宜超過下式的規(guī)定：ds _ 2.2-式中：匚為 E 級 GPS 空制網(wǎng)規(guī)定的精度(按實際平均邊長計算)(4) 獨立環(huán)閉合差檢驗無論采用單基線模式或多基線模式解算基線， 都應在整個 GPS 網(wǎng)中選取的獨立基線構(gòu)成

18、獨立環(huán)，各獨立環(huán)的坐標分量閉合差和全長閉合差應符合下式的規(guī)定:X空 3 n 二y- 3 - n 二z 3、n；s乞 3、3n -式中：n：為閉合環(huán)邊數(shù)；、:為 E 級 GPS 空制網(wǎng)規(guī)定的精度(按實際平均邊長計算)時s二J/+國2+時2s _Xy z2、補測與重測(1)無論何種原因造成一個控制點不能與兩條合格的獨立基線相連接，則在該點上應補測或重測不得少于一條獨立基線。(2) 可以舍棄在重復基線較差、同步環(huán)閉合差、獨立環(huán)閉合差中超限的基線，但應保證舍棄基線后的獨立環(huán)所含基線數(shù)不超過表2 的規(guī)定，否則應重測該基線或者有關(guān)的同步圖形。(3) 由于點位不符合GPS測量要求而造成一個測站多次重測仍不能

19、滿足各 項技術(shù)規(guī)定時，可按技術(shù)設計要求另增選新點進行重測。3、GPS 網(wǎng)平差(1) 起算數(shù)據(jù)與坐標系統(tǒng)首先要了解測區(qū)中央子午線經(jīng)度，起算數(shù)據(jù)的帶號，采用的坐標系等。如岳 麓山校區(qū)的起算數(shù)據(jù)為 3 度帶的 1954 北京坐標，則中央子午線經(jīng)度為 114， 故采用 1954北京坐標系，取中央子午線經(jīng)度 Lo= 114的 3帶高斯投影。即有: 參考橢球為克拉索夫斯基橢球，長半徑a=6378245m 扁率a=1/298.3 ;中央子午線經(jīng)度 L= 114 00 00。高程系統(tǒng)采用 1985 國家高程基準。(2) 三維無約束平差當 GPSS線各項質(zhì)量檢驗符合要求時，應以所有獨立基線組成閉合圖形，以 三維

20、基線向量及其協(xié)方差陣作為觀測信息，以一個點的 WGS84 系三維坐標作為起算依據(jù)，進行 GPS 網(wǎng)的三維無約束平差。以提供各 GPS 空制點在 WGS84 坐標 系下的三維坐標，各基線向量三個坐標差觀測值的改正數(shù)，基線邊長以及點位和邊長的精度信息，并生成 GPS 高程擬合的數(shù)據(jù)文件。在三維無約束平差中，基線向量的改正數(shù)( Vx、Vy、Vz)絕對值應滿足下 式要求：WxW3cVSy 3cVs z 3r式中：二為 E 級 GPS 空制網(wǎng)規(guī)定的基線的精度。當超限時，可認為該基線或其附近存在粗差基線，應采用軟件提供的方法或 人工方法剔除粗差基線，直至符合上式要求。(3) 二維約束平差在無約束平差確定的有效觀測量基礎上，以起算數(shù)據(jù)中提供的已知點作為強 制約束的固定值，進行二維約束平差。平差結(jié)果就輸出各 GPS 空制點在前述的坐 標系統(tǒng)中的二維平面坐標，基線向量改正數(shù)，基線邊長、方位以及坐標、基線邊 長、方位的精度信息，轉(zhuǎn)換參數(shù)及其