GPS測(cè)量技術(shù)設(shè)計(jì)課件

GPS測(cè)量技術(shù)設(shè)計(jì)與實(shí)施資源開(kāi)發(fā)系3/23/20231GPS測(cè)量的技術(shù)設(shè)計(jì)概述：一、工作程序：技術(shù)設(shè)計(jì)—選點(diǎn)—埋石—外業(yè)準(zhǔn)備—方案設(shè)計(jì)—外業(yè)觀測(cè)—成果檢核—內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理—技術(shù)總結(jié)—上交資料。二、要求：科學(xué)的技術(shù)設(shè)計(jì)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)淖鳂I(yè)管理、遵循統(tǒng)一規(guī)范3/23/20232安徽工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院GPS測(cè)量的技術(shù)設(shè)計(jì)一、依據(jù)：測(cè)量規(guī)范和測(cè)量任務(wù)書(shū)規(guī)范《全球定位系統(tǒng)（GPS）測(cè)量規(guī)范》、《全球定位系統(tǒng)城市測(cè)量技術(shù)規(guī)程》、《公路全球定位系統(tǒng)測(cè)量規(guī)范》任務(wù)書(shū)：范圍、目的、精度、密度、成果資料、時(shí)間、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)3/23/20233安徽工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院GPS測(cè)量的技術(shù)設(shè)計(jì)《全球定位系統(tǒng)（GPS）測(cè)量規(guī)范》2001年按精度指標(biāo)，將GPS控制網(wǎng)分六個(gè)等級(jí)：AA、A、B、C、D、E《全球定位系統(tǒng)城市測(cè)量技術(shù)規(guī)程》1997年將GPS測(cè)量劃分為二等、三等、四等和一級(jí)、二級(jí)公路規(guī)范：分四級(jí)3/23/20235安徽工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院GPS網(wǎng)的精度等級(jí)3/23/20236安徽工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院GPS定位的密度標(biāo)準(zhǔn)：各級(jí)GPS相鄰點(diǎn)間平均距離應(yīng)符合要求，相鄰點(diǎn)間最小距離可為平均距離的1/3—1/2，最大距離可為平均距離的2-3倍。特殊情況作特殊處理GPS測(cè)量的技術(shù)設(shè)計(jì)3/23/20237安徽工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院GPS測(cè)量的技術(shù)設(shè)計(jì)GPS控制網(wǎng)基準(zhǔn)設(shè)計(jì)定義：在技術(shù)設(shè)計(jì)階段明確GPS成果轉(zhuǎn)換時(shí)所采用的坐標(biāo)系統(tǒng)和起算數(shù)據(jù)，即明確所采用的基準(zhǔn)內(nèi)容：位置基準(zhǔn)、方位基準(zhǔn)、尺度基準(zhǔn)實(shí)質(zhì)：確定網(wǎng)的位置基準(zhǔn)3/23/20239安徽工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院GPS測(cè)量的技術(shù)設(shè)計(jì)GPS網(wǎng)采用的坐標(biāo)系和高程系：WGS-84、北京54坐標(biāo)系、80國(guó)家坐標(biāo)系、地方獨(dú)立坐標(biāo)系；56高程、85高程、獨(dú)立高程3/23/202310安徽工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院GPS測(cè)量的技術(shù)設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)：1、足夠起算數(shù)據(jù)（數(shù)量、精度）；2、構(gòu)成圖形；3、聯(lián)測(cè)已知點(diǎn)高程；4、盡量與原有坐標(biāo)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(zhuǎn)換3/23/202311安徽工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院GPS測(cè)量的技術(shù)設(shè)計(jì)GPS網(wǎng)同步圖形及獨(dú)立邊的選擇同步閉合環(huán)的閉合差的大小只能說(shuō)明GPS基線向量的解算是否合格,并不能說(shuō)明GPS基線向量的精度高低,也不能發(fā)現(xiàn)接受的信號(hào)是否受到干擾而含有誤差.異步環(huán)條件及全部基線坐標(biāo)條件是衡量精度、檢驗(yàn)粗差和系統(tǒng)差的重要指標(biāo)3/23/202313安徽工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院GPS控制網(wǎng)的圖形設(shè)計(jì)及設(shè)計(jì)原則技術(shù)設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮的因素：測(cè)站、衛(wèi)星、儀器、后勤。原則：優(yōu)化設(shè)計(jì)；不應(yīng)有自由基線；每個(gè)觀測(cè)至少應(yīng)獨(dú)立設(shè)站觀測(cè)兩次；應(yīng)構(gòu)成閉合圖形；保持一定通視；聯(lián)測(cè)高級(jí)控制點(diǎn)，重合點(diǎn)數(shù)不少于3個(gè)且分布均勻；利用已有水準(zhǔn)點(diǎn)聯(lián)測(cè)高程3/23/202314安徽工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院GPS控制網(wǎng)的圖形設(shè)計(jì)及設(shè)計(jì)原則網(wǎng)的精度主要取決于觀測(cè)時(shí)衛(wèi)星與測(cè)站間的幾何圖形、觀測(cè)數(shù)據(jù)的質(zhì)量、數(shù)據(jù)處理方法，與GPS網(wǎng)形關(guān)系不大。網(wǎng)形布設(shè)取決于用戶的要求和用途。目的：圖形強(qiáng)度高、精度好、可靠性強(qiáng)、效率高、經(jīng)濟(jì)實(shí)用。3/23/202315安徽工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院GPS控制網(wǎng)的圖形設(shè)計(jì)及設(shè)計(jì)原則星形網(wǎng)：優(yōu)點(diǎn)：幾何圖形簡(jiǎn)單、只需要兩臺(tái)接收機(jī)缺點(diǎn)：檢驗(yàn)和發(fā)現(xiàn)粗差能力差。適用范圍：快速定位；精度低的工程測(cè)量、邊界測(cè)量、地籍測(cè)量和地形測(cè)圖。3/23/202317安徽工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院GPS控制網(wǎng)的圖形設(shè)計(jì)及設(shè)計(jì)原則點(diǎn)連式圖形：優(yōu)點(diǎn)：作業(yè)效率高、圖形擴(kuò)展迅速缺點(diǎn)：幾何圖形強(qiáng)度弱、抗粗差能力不強(qiáng)適用范圍：與其它圖形聯(lián)合使用。3/23/202318安徽工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院GPS控制網(wǎng)的圖形設(shè)計(jì)及設(shè)計(jì)原則邊連式圖形優(yōu)點(diǎn)：有較多的重復(fù)基線和獨(dú)立環(huán)、幾何強(qiáng)度好。缺點(diǎn)：觀測(cè)時(shí)段多，效率低，時(shí)間長(zhǎng)適用范圍：精度要求較高的控制網(wǎng)3/23/202319安徽工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院GPS控制網(wǎng)的圖形設(shè)計(jì)及設(shè)計(jì)原則邊點(diǎn)混連式圖形優(yōu)點(diǎn)：幾何強(qiáng)度較好、精度較高，外業(yè)工作量較少，成本較低。適用范圍：實(shí)際作業(yè)中常采用布網(wǎng)形式。三角鎖連接圖形：應(yīng)用帶狀地區(qū)導(dǎo)線網(wǎng)形連接圖形：應(yīng)用精度較高的網(wǎng)3/23/202321安徽工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院GPS控制網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)GPS控制網(wǎng)的基設(shè)計(jì)是實(shí)施GPS測(cè)量的基礎(chǔ)性工作，它是在網(wǎng)的精確性、可靠性和經(jīng)濟(jì)性方面，尋求基準(zhǔn)設(shè)計(jì)的最佳方案。內(nèi)容：GPS網(wǎng)的基準(zhǔn)優(yōu)化設(shè)計(jì)；GPS網(wǎng)圖形結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的優(yōu)化設(shè)計(jì)。需要提供精度較高的外部尺度基準(zhǔn)。3/23/202322安徽工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院GPS控制網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)2、GPS控制網(wǎng)基準(zhǔn)設(shè)計(jì):（1）GPS網(wǎng)基線的向量解算中位置基準(zhǔn)選擇（2）GPS網(wǎng)轉(zhuǎn)換到地方坐標(biāo)系所需的基準(zhǔn)設(shè)計(jì)（3）GPS網(wǎng)尺度基準(zhǔn)設(shè)計(jì)3/23/202323安徽工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院GPS控制網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)2.2、尺度基準(zhǔn)設(shè)計(jì)（1）采用外部尺度基準(zhǔn)（2）采用內(nèi)部尺度基準(zhǔn)3/23/202325安徽工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院GPS控制網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)3、GPS網(wǎng)的精度設(shè)計(jì)（步驟）（1）圖解法獲得點(diǎn)的概略位置。（2）選擇獨(dú)立基線。（3）確定網(wǎng)中各項(xiàng)精度指標(biāo)。（4）用增減法獲得最終網(wǎng)形及施測(cè)方案例題：3/23/202326安徽工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院GPS測(cè)前準(zhǔn)備及技術(shù)設(shè)計(jì)書(shū)的編寫(xiě)前期準(zhǔn)備：踏勘測(cè)區(qū)、資料收集、器材準(zhǔn)備、人員組織、外業(yè)觀測(cè)計(jì)劃擬定及技術(shù)設(shè)計(jì)書(shū)的編寫(xiě)。主要任務(wù)：作業(yè)接收機(jī)及配置、測(cè)區(qū)劃分、觀測(cè)進(jìn)程日歷、可視衛(wèi)星預(yù)測(cè)、最佳觀測(cè)時(shí)段選擇、接收機(jī)調(diào)度計(jì)劃3/23/202329安徽工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院GPS測(cè)前準(zhǔn)備及技術(shù)設(shè)計(jì)書(shū)的編寫(xiě)測(cè)踏勘及收集資料：器材準(zhǔn)備及人員準(zhǔn)備外業(yè)觀測(cè)計(jì)劃擬定：擬定觀測(cè)計(jì)劃的依據(jù)：網(wǎng)的在小、點(diǎn)位精度、幾何圖形強(qiáng)度、接收機(jī)、后勤3/23/202330安徽工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院GPS測(cè)前準(zhǔn)備及技術(shù)設(shè)計(jì)書(shū)的編寫(xiě)觀測(cè)計(jì)劃的主要內(nèi)容（1）編制可視衛(wèi)星預(yù)報(bào)（2）選擇衛(wèi)星的幾何圖形強(qiáng)度（3）最佳觀測(cè)窗口與最佳觀測(cè)時(shí)段選擇（4）觀測(cè)區(qū)域的設(shè)計(jì)與劃分（5）編排作業(yè)調(diào)度表3/23/202331安徽工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院3/23/202332安徽工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院GPS測(cè)前準(zhǔn)備及技術(shù)設(shè)計(jì)書(shū)的編寫(xiě)技術(shù)設(shè)計(jì)書(shū)的編寫(xiě)1、任務(wù)來(lái)源及工作量；2、測(cè)區(qū)概況；3、布網(wǎng)方案4、選點(diǎn)與埋標(biāo)；5、觀測(cè)6、數(shù)據(jù)處理7、完成任務(wù)的措施3/23/202333安徽工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院GPS相對(duì)測(cè)量作業(yè)模式常用的作業(yè)模式：靜態(tài)相對(duì)定位、快速靜態(tài)相對(duì)定位、準(zhǔn)動(dòng)態(tài)相對(duì)定位、動(dòng)態(tài)相對(duì)定位3/23/202334安徽工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院GPS相對(duì)測(cè)量作業(yè)模式靜態(tài)測(cè)量模式1、作業(yè)方法：采用兩臺(tái)（或以上）接收機(jī)分別安置在一條或數(shù)條基線的兩端點(diǎn)同步觀測(cè)4顆以上衛(wèi)星，每段長(zhǎng)45min至2h或更多。（經(jīng)典靜態(tài)相對(duì)定位）2、精度：5㎜+1×10-6·D（D單位km）3/23/202335安徽工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院GPS相對(duì)測(cè)量作業(yè)模式靜態(tài)測(cè)量模式3、特點(diǎn)：基線構(gòu)成幾何圖形，檢核條件充分，提高了成果可靠性，并且通過(guò)平差，進(jìn)一步提高定位精度。4、適用范圍：AA級(jí)、A級(jí)、B級(jí)5、注意事項(xiàng)：基線應(yīng)組成一系列封閉圖形。3/23/202336安徽工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院GPS相對(duì)測(cè)量作業(yè)模式快速靜態(tài)測(cè)量模式1、在測(cè)區(qū)中部選擇一個(gè)基準(zhǔn)站，并安置一臺(tái)接收機(jī)連續(xù)跟蹤所有可見(jiàn)衛(wèi)星，另一接收機(jī)依次到各點(diǎn)流動(dòng)設(shè)站，同步觀測(cè)4顆以上衛(wèi)星，每點(diǎn)觀測(cè)數(shù)分鐘。2、精度：流動(dòng)站相對(duì)于基準(zhǔn)站基線中誤差：5㎜+1×10-6·D（D單位km）3/23/202337安徽工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院GPS相對(duì)測(cè)量作業(yè)模式快速靜態(tài)測(cè)量模式3、特點(diǎn)：作業(yè)速度快、精度高；能耗低，兩臺(tái)接收機(jī)時(shí)不適宜構(gòu)成幾何圖形，檢核條件不充分，可靠性差。4、適作范圍：C級(jí)、D級(jí)、E級(jí)5、注意事項(xiàng)：觀測(cè)時(shí)段內(nèi)5以上顆衛(wèi)星、距離小于20km，不需連續(xù)跟蹤衛(wèi)星。3/23/202338安徽工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院GPS相對(duì)測(cè)量作業(yè)模式準(zhǔn)動(dòng)態(tài)測(cè)量模式1、作業(yè)方法設(shè)置基準(zhǔn)站：連續(xù)跟蹤5顆以上衛(wèi)星初始化：初始觀測(cè)3—5分鐘流動(dòng)觀測(cè)：連續(xù)跟蹤不失鎖，同步觀測(cè)5顆衛(wèi)星，數(shù)秒鐘3/23/202339安徽工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院GPS相對(duì)測(cè)量作業(yè)模式準(zhǔn)動(dòng)態(tài)測(cè)量模式2、精度：基線的中誤差為1—2cm3、特點(diǎn)：連續(xù)5顆衛(wèi)星；失鎖后，仍能延時(shí)1—分鐘；基線不能構(gòu)成幾何圖形，檢核不充分，可靠性差。4、應(yīng)用：加密控制、工程定位及碎部測(cè)量、剖面測(cè)量及路線測(cè)量。5、注意事項(xiàng)3/23/202340安徽工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院GPS相對(duì)測(cè)量作業(yè)模式動(dòng)態(tài)定位測(cè)量模式1、作業(yè)方法：設(shè)置基準(zhǔn)站、設(shè)置流動(dòng)站、初始化、流動(dòng)觀測(cè)（采樣率小于1秒）2、精度：相對(duì)于基準(zhǔn)點(diǎn)瞬時(shí)點(diǎn)位精度為1—2cm3、特點(diǎn)：運(yùn)動(dòng)載體連續(xù)自動(dòng)定位；定位作業(yè)速度快、基線沒(méi)有構(gòu)成幾何圖形，檢核條件不充分。4、范圍：精密測(cè)定運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的軌跡、測(cè)定邊界等。5、注意事項(xiàng)：3/23/202341安徽工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院GPS相對(duì)測(cè)量作業(yè)模式實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位測(cè)量模式（RTK）1、作業(yè)方法2、精度：1—2cm3、特點(diǎn)：實(shí)時(shí)4、應(yīng)用：5、注意事項(xiàng)：一旦失鎖，要重新初始化3/23/202342安徽工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院：

往返式重復(fù)高站作業(yè)方法：精度：5㎜+1×10-6·D（D單位km）應(yīng)用范圍：控制測(cè)量及控制網(wǎng)加密、導(dǎo)線測(cè)量及三角測(cè)量、工程測(cè)量及地籍測(cè)量注意事項(xiàng)：流動(dòng)點(diǎn)與基準(zhǔn)點(diǎn)距離不超15Km；基準(zhǔn)點(diǎn)上空開(kāi)闊，能正常跟蹤3顆及以上衛(wèi)星。3/23/202343安徽工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院GPS測(cè)量外業(yè)實(shí)施GPS控制點(diǎn)選擇的原則：避免GPS信號(hào)被吸收或遮擋；信號(hào)被干擾；產(chǎn)生多路徑效應(yīng)；點(diǎn)位要穩(wěn)定、易于保存；網(wǎng)形應(yīng)有利于同步觀測(cè)、點(diǎn)聯(lián)結(jié)；進(jìn)行水準(zhǔn)聯(lián)測(cè)；利用舊點(diǎn)3/23/202344安徽工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院GPS測(cè)量外業(yè)實(shí)施埋點(diǎn)后需提交資料1、點(diǎn)的記錄。2、GPS網(wǎng)的選點(diǎn)網(wǎng)圖。3、土地占用批準(zhǔn)文件與測(cè)量標(biāo)志委托保管書(shū)。4、選點(diǎn)與埋石工作技術(shù)總結(jié)。3/23/202345安徽工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院GPS測(cè)量外業(yè)實(shí)施GPS控制點(diǎn)環(huán)視圖繪制：是反映控制點(diǎn)周?chē)欢ń刂垢叨冉欠秶鷥?nèi)天頂通視情況。外業(yè)選點(diǎn)重要成果。分類(lèi)：圓周型；斷面型3/23/202346安徽工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院GPS測(cè)量外業(yè)實(shí)施圓周型環(huán)視圖：以控制點(diǎn)為原點(diǎn)，南北方向線為X軸，東西方向線為Y軸，建立坐標(biāo)系，X、Y坐標(biāo)值取高度角，并按絕對(duì)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(nèi)地物3/23/202347安徽工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院GPS控制點(diǎn)的選擇3/23/202348安徽工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院GPS測(cè)量外業(yè)實(shí)施3/23/202349安徽工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院GPS測(cè)量外業(yè)實(shí)施觀測(cè)時(shí)依據(jù)的技術(shù)指標(biāo)GB規(guī)范、JJ規(guī)程天線安置：安置、偏心觀測(cè)、天線定向、風(fēng)雨天氣、測(cè)量氣象參數(shù)、最后檢查開(kāi)機(jī)觀測(cè)：捕捉GPS信號(hào)觀測(cè)記錄：觀測(cè)記錄、觀測(cè)手簿3/23/202350安徽工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院3/23/202351安徽工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院控制面板

3/23/202352安徽工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院天線高測(cè)量方法示意圖如下：

R0：測(cè)量天線位置半徑；h0：天線中部到相位中心高度；h：實(shí)際作業(yè)測(cè)量點(diǎn)中心到天線中部長(zhǎng)度。華測(cè)Ｘ２０天線參數(shù)：半徑：半徑88.6mm;相位中心高16.6mm;天線底部到相位中心高47.4mm3/23/202353安徽工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院3/23/202354安徽工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院GPS測(cè)量外業(yè)實(shí)施目的：對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行平滑濾波栓驗(yàn)、剔除粗差；統(tǒng)一數(shù)據(jù)文件格式，并將各類(lèi)數(shù)據(jù)文件加工成標(biāo)準(zhǔn)文件；找出整周跳變點(diǎn)并修復(fù)觀測(cè)值；對(duì)觀測(cè)值進(jìn)行各種模型改正數(shù)據(jù)處理軟件的選擇3/23/202355安徽工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院GPS測(cè)量外業(yè)實(shí)施基線向量解算：對(duì)于兩臺(tái)或兩臺(tái)以上接收機(jī)同步觀測(cè)值進(jìn)行獨(dú)立基線向量的平差計(jì)算內(nèi)容：數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)分流、統(tǒng)一數(shù)據(jù)格式、標(biāo)準(zhǔn)化、探測(cè)周跳，修復(fù)相位觀測(cè)值、對(duì)觀測(cè)值進(jìn)行必要模型改正注意事項(xiàng)3/23/202356安徽工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院GPS測(cè)量外業(yè)實(shí)施3、觀測(cè)文件的標(biāo)準(zhǔn)化：（1）記錄格式標(biāo)準(zhǔn)化（2）記錄項(xiàng)目標(biāo)準(zhǔn)化（3）采樣密度標(biāo)準(zhǔn)化（4）數(shù)據(jù)單位標(biāo)準(zhǔn)化3/23/202357安徽工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院GPS測(cè)量外業(yè)實(shí)施外業(yè)觀測(cè)成果的