第六章GPS測量技術設計ppt課件

1、GPS測量技術設計與實施資源開發(fā)系何世斌GPS測量的技術設計概述：一、工作程序：技術設計選點埋石外業(yè)準備方案設計外業(yè)觀測成果檢核內業(yè)數(shù)據處理技術總結上交資料。二、要求：科學的技術設計、嚴謹?shù)淖鳂I(yè)管理、遵循統(tǒng)一規(guī)范GPS測量的技術設計n一、根據：測量規(guī)范和測量任務書n規(guī)范2019年按精度指標，將GPS控制網分六個等級：AA、A、B、C、D、En全球定位系統(tǒng)城市測量技術規(guī)程2019年將GPS測量劃分為二等、三等、四等和一級、二級n公路規(guī)范：分四級GPS網的精度等級nGPS定位的密度標準：n各級GPS相鄰點間平均距離應符合要求，相鄰點間最小距離可為平均距離的1/31/2，最大距離可為平均距離的2-3

2、倍。特殊情況作特殊處理GPS測量的技術設計GPS測量的技術設計nGPS測量的專用術語n觀測時段、同步觀測、同步觀測環(huán)、獨立n觀測環(huán)、數(shù)據剔除率、天線高、參考站、n流動站、GPS靜態(tài)定位測量、GPS快速靜態(tài)n定位測量、單基線解、多基線解、永久性n跟蹤站、星歷。GPS測量的技術設計nGPS控制網基準設計n定義：在技術設計階段明確GPS成果轉換時所采用的坐標系統(tǒng)和起算數(shù)據，即明確所采用的基準n內容：位置基準、方位基準、尺度基準n本質：確定網的位置基準GPS測量的技術設計nGPS網采用的坐標系和高程系：WGS-84、北京54坐標系、80國家坐標系、地方獨立坐標系；56高程、85高程、獨立高程GPS測量

3、的技術設計n本卷須知：n1、足夠起算數(shù)據數(shù)量、精度）；2、構成圖形；3、聯(lián)測已知點高程；4、盡量與原有坐標系一致；5、提高起算邊精度； 6、引入起算方位；7、平面和高程轉換GPS測量的技術設計nGPS網特征的計算nGPS觀測時段數(shù):C=mn/NnGPS網特征條件參數(shù)GPS網特征條件參數(shù)GPS網特征條件計算公式總基線數(shù)J總=CN(N-1)/2必要基線數(shù)J必=n-1獨立基線數(shù)J獨=C(N-1)多余基線數(shù)J多=C(N-1)-(n-1)GPS測量的技術設計nGPS網同步圖形及獨立邊的選擇n同步閉合環(huán)的閉合差的大小只能說明GPS基線向量的解算是否合格,并不能說明GPS基線向量的精度高低,也不能發(fā)現(xiàn)接受的

4、信號是否受到干擾而含有誤差.n異步環(huán)條件及全部基線坐標條件是衡量精度、檢驗粗差和系統(tǒng)差的重要指標GPS控制網的圖形設計及設計原則n 技術設計中應考慮的因素：測站、衛(wèi)星、儀器、后勤。n準繩：優(yōu)化設計；不應有自由基線；每個觀測至少應獨立設站觀測兩次；應構成閉合圖形；保持一定通視；聯(lián)測高級控制點，重合點數(shù)不少于3個且分布均勻；利用已有水準點聯(lián)測高程GPS控制網的圖形設計及設計原則n網的精度主要取決于觀測時衛(wèi)星與測站間的幾何圖形、觀測數(shù)據的質量、數(shù)據處理方法，與GPS網形關系不大。n網形布設取決于用戶的要求和用途。n目的：圖形強度高、精度好、可靠性強、效率高、經濟實用。GPS控制網的圖形設計及設計原則

5、nGPS網的圖形設計n類型：星形連接、點連式、邊連式、網連式及邊點混連式n選擇因素：精度要求、外業(yè)觀測條件、GPS接收機數(shù)量GPS控制網的圖形設計及設計原則n星形網：n優(yōu)點：幾何圖形簡單、n只需要兩臺接收機n缺陷：檢驗和發(fā)現(xiàn)粗差能力差。n適用范圍：快速定位；精度低的工程測量、邊界測量、地籍測量和地形測圖。GPS控制網的圖形設計及設計原則n點連式圖形：n優(yōu)點：作業(yè)效率高、n圖形擴展迅速n缺陷：幾何圖形強度弱、n抗粗差能力不強n適用范圍：與其它圖形聯(lián)合使用。GPS控制網的圖形設計及設計原則n邊連式圖形n優(yōu)點：有較多的重復基線n和獨立環(huán)、幾何強度好。n缺陷：觀測時段多，效率低，時間長n適用范圍：精度

6、要求較高的控制網GPS控制網的圖形設計及設計原則n網連式：n優(yōu)點：圖形強度好、可靠性高n缺陷：需要儀器多，效率低，時間長，成本高n適用范圍：精度要求較高的控制網GPS控制網的圖形設計及設計原則n邊點混連式圖形n優(yōu)點：幾何強度較好、精度較高，外業(yè)工作量較少，成本較低。n適用范圍：實際作業(yè)中常采用布網形式。n三角鎖連接圖形：應用帶狀地區(qū)n導線網形連接圖形：應用精度較高的網GPS控制網優(yōu)化設計nGPS控制網的基設計是實施GPS測量的基礎性工作，它是在網的精確性、可靠性和經濟性方面，尋求基準設計的最佳方案。n內容：GPS網的基準優(yōu)化設計；GPS網圖形結構強度的優(yōu)化設計。n需要提供精度較高的外部尺度基準

7、。GPS控制網優(yōu)化設計n2、GPS控制網基準設計:n（1GPS網基線的向量解算中位置基準選擇n（2GPS網轉換到地方坐標系所需的基準設計n（3GPS網尺度基準設計GPS控制網優(yōu)化設計n2.1位置基準設計n（優(yōu)先順序）n（1高級控制點為WGS-84n（2較高級控制點轉換到WGS-84n（3條件好時單點定位坐標值GPS控制網優(yōu)化設計n2.2、尺度基準設計n（1采用外部尺度基準n（2采用內部尺度基準GPS控制網優(yōu)化設計n3、GPS網的精度設計步驟）n（1圖解法獲得點的概略位置。n（2選擇獨立基線。n（3確定網中各項精度指標。n（4用增減法獲得最終網形及施測方案n例題：GPS控制網優(yōu)化設計nGPS網與

8、地面網的聯(lián)測設計n1、聯(lián)測重合點的精度要求4點）n2、平面坐標聯(lián)測點的密度和分布n3、高程聯(lián)測點的選擇和分布GPS測前準備及技術設計書的編寫n前期準備：踏勘測區(qū)、資料收集、器材準備、人員組織、外業(yè)觀測計劃擬定及技術設計書的編寫。n主要任務：作業(yè)接收機及配置、測區(qū)劃分、觀測進程日歷、可視衛(wèi)星預測、最佳觀測時段選擇、接收機調度計劃GPS測前準備及技術設計書的編寫n測踏勘及收集資料：n器材準備及人員準備n外業(yè)觀測計劃擬定：擬定觀測計劃的依據：網的在小、點位精度、幾何圖形強度、接收機、后勤GPS測前準備及技術設計書的編寫n觀測計劃的主要內容n（1編制可視衛(wèi)星預報n（2選擇衛(wèi)星的幾何圖形強度n（3最佳觀

9、測窗口與最佳觀測時段選擇n（4觀測區(qū)域的設計與劃分n（5編排作業(yè)調度表GPS測前準備及技術設計書的編寫n技術設計書的編寫n1、任務來源及工作量；n2、測區(qū)概況；3、布網方案n4、選點與埋標；5、觀測n6、數(shù)據處理n7、完成任務的措施GPS相對測量作業(yè)模式n常用的作業(yè)模式：靜態(tài)相對定位、常用的作業(yè)模式：靜態(tài)相對定位、快速靜態(tài)相對定位、準動態(tài)相對定快速靜態(tài)相對定位、準動態(tài)相對定位、動態(tài)相對定位位、動態(tài)相對定位GPS相對測量作業(yè)模式n靜態(tài)測量模式n1、作業(yè)方法：采用兩臺或以上接收機分別安置在一條或數(shù)條基線的兩端點同步觀測4顆以上衛(wèi)星，每段長45min至2h或更多。（經典靜態(tài)相對定位）n2、精度：5+

10、110-6DD單位km）GPS相對測量作業(yè)模式n靜態(tài)測量模式n3、特點：基線構成幾何圖形，檢核條件充分，提高了成果可靠性，并且通過平差，進一步提高定位精度。n4、適用范圍：AA級、A級、B級n5、本卷須知：基線應組成一系列封閉圖形。GPS相對測量作業(yè)模式n快速靜態(tài)測量模式n1、在測區(qū)中部選擇一個基準站，并安置一臺接收機連續(xù)跟蹤所有可見衛(wèi)星，另一接收機依次到各點流動設站，同步觀測4顆以上衛(wèi)星，每點觀測數(shù)分鐘。n2、精度：流動站相對于基準站基線中誤差：5+110-6DD單位km）GPS相對測量作業(yè)模式n快速靜態(tài)測量模式n3、特點：作業(yè)速度快、精度高；能耗低，兩臺接收機時不適宜構成幾何圖形，檢核條件

11、不充分，可靠性差。n4、適作范圍：C級、D級、E級n5、本卷須知：觀測時段內5以上顆衛(wèi)星、距離小于20km，不需連續(xù)跟蹤衛(wèi)星。GPS相對測量作業(yè)模式n準動態(tài)測量模式n1、作業(yè)方法n設置基準站：連續(xù)跟蹤5顆以上衛(wèi)星n初始化：初始觀測35分鐘n流動觀測：連續(xù)跟蹤不失鎖，同步觀測5顆衛(wèi)星，數(shù)秒鐘GPS相對測量作業(yè)模式n準動態(tài)測量模式n2、精度：基線的中誤差為12cmn3、特點：連續(xù)5顆衛(wèi)星；失鎖后，仍能延時1分鐘；基線不能構成幾何圖形，檢核不充分，可靠性差。n4、運用：加密控制、工程定位及碎部測量、剖面測量及路線測量。n5、本卷須知GPS相對測量作業(yè)模式n動態(tài)定位測量模式n1、作業(yè)方法：設置基準站、

12、設置流動站、初始化、流動觀測采樣率小于1秒）n2、精度：相對于基準點瞬時點位精度為12cmn3、特點：運動載體連續(xù)自動定位；定位作業(yè)速度快、基線沒有構成幾何圖形，檢核條件不充分。n4、范圍：精密測定運動目標的軌跡、測定邊界等。n5、本卷須知：GPS相對測量作業(yè)模式n實時動態(tài)定位測量模式RTK）n1、作業(yè)方法n2、精度：12cmn3、特點：實時n4、運用：n5、本卷須知：一旦失鎖，要重新初始化：n往返式重復高站n作業(yè)方法：n精度： 5+110-6DD單位km）n應用范圍：控制測量及控制網加密、導線測量及三角測量、工程測量及地籍測量n本卷須知：流動點與基準點距離不超15Km；基準點上空開闊，能正常

13、跟蹤3顆及以上衛(wèi)星。GPS測量外業(yè)實施nGPS控制點選擇的原則：n避免GPS信號被吸收或遮擋；信號被干擾；產生多路徑效應；點位要穩(wěn)定、易于保存；網形應有利于同步觀測、點聯(lián)結；進行水準聯(lián)測；利用舊點GPS測量外業(yè)實施n埋點后需提交資料n1、點的記錄。n2、GPS網的選點網圖。n3、土地占用批準文件與測量標志委托保管書。n4、選點與埋石工作技術總結。GPS測量外業(yè)實施nGPS控制點環(huán)視圖繪制：n是反映控制點周圍一定截止高度角范圍內天頂通視情況。n外業(yè)選點重要成果。n分類：圓周型；斷面型GPS測量外業(yè)實施n圓周型環(huán)視圖：以控制點為原點，南北方向線為X軸，東西方向線為Y軸，建立坐標系，X、Y坐標值取高

14、度角，并按絕對遞減方式注記，參照地形圖式由間隔相等水平角繪截止高度角內地物GPS控制點的選擇GPS測量外業(yè)實施GPS測量外業(yè)實施n觀測時依據的技術指標nGB規(guī)范、JJ規(guī)程n天線安置：安頓、偏心觀測、天線定向、風雨天氣、測量氣象參數(shù)、最后檢查n開機觀測：捕捉GPS信號n觀測記錄：觀測記錄、觀測手簿控制面板控制面板天線高測量方法示意圖如下：天線高測量方法示意圖如下： nR0：測量天線位置半徑；nh0：天線中部到相位中心高度；nh：實際作業(yè)測量點中心到天線中部長度。n華測天線參數(shù)：n半徑：半徑88.6mm ;相位中心高16.6mm ;天線底部到相位中心高 47.4mmGPS測量外業(yè)實施n目的：對數(shù)據進行平滑濾波栓驗、剔除粗差；統(tǒng)一數(shù)據文件格式，并將各類數(shù)據文件加工成標準文件；找出整周跳變點并修復觀測值；對觀測值進行各種模型改正n數(shù)據處理軟件的選擇GPS測量外業(yè)實施n基線向量解算：對于兩臺或兩臺以上接收機同步觀測值進行獨立基線向量的平差計算n內容：數(shù)據傳輸、數(shù)據分流、統(tǒng)一數(shù)據格式、標準化、探測周跳，修復相位觀測值、對觀測值進行必要模型改正n本卷須知GPS測量外業(yè)實施n3、觀測文件的標準化：