第十章GPS测量技术设计与外业观测ppt课件

1、 第十章 GPS丈量技术设计与外业观测一 GPS丈量的技术设计GPS丈量的技术设计主要根据GPS丈量规范及丈量义务书1 GPS丈量规范2 丈量义务书GPS控制网的精度、密度设计在国标中GPS丈量按精度共分为AA、A、B、C、D、E六个等级，常用的是B、C、D、E。 式中， 为GPS基线向量的等效间隔误差，a为GPS接纳机标称精度中的固定误差mm；b为GPS接纳机标称精度中的比例误差；d为GPS网中相邻点间的间隔mm。GPS控制网的精度、密度设计根据国标，各级GPS相邻点间平均间隔应符合下表的要求，而且相邻点最小间隔可为平均间隔的1/31/2倍；最大间隔可为平均间隔的23倍。 GPS控制网的基准

2、设计控制网的基准设计GPS控制网的基准设计包括位置基准、方位基准和控制网的基准设计包括位置基准、方位基准和尺度基准。尺度基准。方位基准：普通由给定的起算方位角值确定。方位基准：普通由给定的起算方位角值确定。尺度基准：普通由地面的电磁波测距确定。尺度基准：普通由地面的电磁波测距确定。位置基准；位置基准；1 为求定为求定GPS点在国家或地方坐标系中的坐标，点在国家或地方坐标系中的坐标，应联测地方控制地方点，用以坐标变换。当测区应联测地方控制地方点，用以坐标变换。当测区有旧的地面控制点成果时，应既思索充分利用旧有旧的地面控制点成果时，应既思索充分利用旧资料，又要使新建的高精度资料，又要使新建的高精度

3、GPS控制网不受旧资控制网不受旧资料精度较低的影响。为此，应将新的料精度较低的影响。为此，应将新的GPS网与旧网与旧控制点进展联测，联测点普通不应少于控制点进展联测，联测点普通不应少于 3个。个。 2GPS网的坐标系统尽量应与测区过去采用的坐标系一致致，普通应了解以下几个参数： l：所采用的参考椭球体，普通是以国家坐标系的参考椭球为根底； 2：坐标系的中央子午线的经度值； 3：纵、横坐标的加常数； 4：坐标系的投影面高程及测区平均高程异常值； 5：起算点的坐标。 实践任务中，有时难以找到阐明以上参数的资料，此时，也可以经过分析计算的方祛处置。3 GPS网平差后得到的是大地高，为了得到GPS点的

4、正常高，应使一定数量的GPS点与水准点重合，或者对部分GPS点联测水准。联测的高程点需均匀的分布于网中，对丘陵或山区高程点应按照高程拟合曲面的要求进展布设。GPS控制网图形设计控制网图形设计观测时段：测站上开场接纳卫星信号到观测停顿，延观测时段：测站上开场接纳卫星信号到观测停顿，延续任务的时问段简称时段。续任务的时问段简称时段。同步观测：两台或两台以上接纳机同时对同一组卫星同步观测：两台或两台以上接纳机同时对同一组卫星进展的观测。进展的观测。同步观测环：三台或三台以上接纳机同步观测获得的同步观测环：三台或三台以上接纳机同步观测获得的基线向量所构成的闭合环，简称同步环。基线向量所构成的闭合环，简

5、称同步环。独立基线：对干独立基线：对干N台台GPS接纳机构成的同步观测环，有接纳机构成的同步观测环，有J条同步观测基线，其中独立基线数为条同步观测基线，其中独立基线数为N一一1。独立基。独立基线之间没有相关性。线之间没有相关性。独立观测环：由独立观测所获得的基线向量构成的闭独立观测环：由独立观测所获得的基线向量构成的闭合环，简称独立环。合环，简称独立环。异步观测环：在构成多边形环路的一切基线向量中，异步观测环：在构成多边形环路的一切基线向量中，只需有非同步观测基线向量，那么该多边形环路叫异只需有非同步观测基线向量，那么该多边形环路叫异步观侧环，简称异步环。步观侧环，简称异步环。非独立基线：除独

6、立基线外的其他叫非独立基线，总非独立基线：除独立基线外的其他叫非独立基线，总基线数与独立基线之差为非独立基线数。基线数与独立基线之差为非独立基线数。GPS网特征条件的计算网特征条件的计算 对于由对于由N台台GPS接纳机构成的同步图形中一个时段接纳机构成的同步图形中一个时段包含包含的基线或简称的基线或简称GPS边数为：边数为： J N*(N1)/2；但其中仅有但其中仅有N1条是独立边，其他为非独立边。条是独立边，其他为非独立边。当同步观测的当同步观测的GPS接纳机数接纳机数N3时，同步闭合环时，同步闭合环T的最少个数应为的最少个数应为 TJ(N1)(N1)(N2)2观测时段数计算公式：观测时段数

7、计算公式： Cn m/N 式中式中C为观测时段数；为观测时段数；n为网点数；为网点数；m为每点平为每点平均设站次数；均设站次数；N为接纳机数。故在为接纳机数。故在GPS网中网中总基线数：总基线数：J总总 C NN一一1/2必要基线数：必要基线数：J必必n1独立基线数：独立基线数：J独独C(N1多余基线数：多余基线数：J多多 CN1n1根据以上公式，就可以确定出一个详细根据以上公式，就可以确定出一个详细GPS网图形网图形构造的主要特征。构造的主要特征。对于同步环和异步环的几点阐明：对于同步环和异步环的几点阐明：1实际上，同步闭合环中各实际上，同步闭合环中各GPS 的坐标差之和即闭的坐标差之和即闭

8、合差应为零，但实践上并非如此，普通规范都规定了合差应为零，但实践上并非如此，普通规范都规定了同步闭合差的限差。但当由于某种缘由，同步不是很同步闭合差的限差。但当由于某种缘由，同步不是很好的，应适当放宽此项限差。好的，应适当放宽此项限差。2同步闭合环的闭合差较小只能阐明基线向量的计同步闭合环的闭合差较小只能阐明基线向量的计算合格，并不能阐明算合格，并不能阐明GPS边的观测精厦高，也不能发边的观测精厦高，也不能发现接纳的信号遭到干扰而产生的某些粗差。现接纳的信号遭到干扰而产生的某些粗差。 为了确保为了确保GPS观测效果的可靠性，有效地发现观测成果中的粗观测效果的可靠性，有效地发现观测成果中的粗差，

9、必需使差，必需使GPS网中的独立边构成一定的几何图形。网中的独立边构成一定的几何图形。这种几何图形可以是由数条独立边构成的非同步多边这种几何图形可以是由数条独立边构成的非同步多边形亦称非同步闭合环当形亦称非同步闭合环当GPS网中有假设干个起算网中有假设干个起算点时，也可以是由两个起算点之间的数条点时，也可以是由两个起算点之间的数条GPS独立边独立边构成的附合道路。构成的附合道路。GPS网的图形设计，也就是根据所网的图形设计，也就是根据所布设的网的精度要求和其它方面的要求，设计出由独布设的网的精度要求和其它方面的要求，设计出由独立边构成的多边形网立边构成的多边形网 3 对于异步环的构成，普通应按

10、所设计的网图选定，对于异步环的构成，普通应按所设计的网图选定，必要时在经技术担任人审定后，也可根据详细情况适必要时在经技术担任人审定后，也可根据详细情况适当调整。当接纳机多于当调整。当接纳机多于3台时，也可按软件功能自动台时，也可按软件功能自动挑选独立基线构成环路。挑选独立基线构成环路。 GPS网的技术设计网的技术设计 GPS控制网布设的问题就是怎样将各同步环有机控制网布设的问题就是怎样将各同步环有机地连成一个整体，构成一定数量的同步观测环和地连成一个整体，构成一定数量的同步观测环和异步观测环，也可采用线路方式，以较好地满足异步观测环，也可采用线路方式，以较好地满足精度、可靠性、经费和后勤等限

11、制条件。精度、可靠性、经费和后勤等限制条件。 根据以上布网原那么，根据以上布网原那么，GPS网的布设通常有四种网的布设通常有四种方式：星形，点连式、边连式和混合式。方式：星形，点连式、边连式和混合式。 1：星形网特点：几何图形简单，只需两台GPS接纳机，是一种快速定位作业方式，但是，由于基线间不构成任何同步闭合图形因此抗粗差的才干差，普通适用于精度较低的工程丈量。 2：点连式相邻同步图形之间只需一个公共点衔接。这种布网方式几何强度较弱，抗粗差才干较差，普通可以加测几个时段以加强网的异步图形闭合条件的个数。 2：边连式相邻同步图形由一条公共基线衔接。这种布网方式几何强度较高，抗粗差才干较强，有较多的复测边和非同步图形闭合条件，在一样的仪器个数的条件下，观测时段将比点衔接方式大大添加。 3：混连式该方式是把点连式和边连式有机地结合在一同，这种方式既可以提高网的几何强度和可靠性目的，有减少了外业任务量，式一种较为理想的布网方法。三种衔接方式主要特征统计项目点连接边连接混合连接总点数666同步图形个数354总基线向量数91512独立基线向量数6108必要基线向量数555多余基线向量数153项目点连接边连接混合连接重复基线向量数042非同步图形个数111一次设站数300二次设站数336三次设站数030总体可靠性指标0.170.500.38注：总体可靠性