卫星定位与导航系统设计说明书

1 卫星定位与导航 系统设计说明书 一、测区概况与任务的提出 1、 任务来源 为了维护土地的社会主义公有制，保护土地使用者的合法权益，加强土地管理，建立健 全地籍管理制度，使土地管理向规范化、科学化迈进，满足飞速发展的社会主义市场经济的需要，受灌云县国土管理局委托，由淮海工学院空间信息科学系实测伊山镇城区和全县 25个乡镇约 1000 平方公里、 100 个点的 础控制网，以满足城区和全县各乡镇地籍调查工作的需要。 2、 测区概况 灌云县地处苏北平原，属连云港市管辖，处于连云港市南部，灌南县北部。测区内有宁连高速公路、 204国 道贯通，交通十分便利，测区内地势平坦，大伊山最高海拔 227米，东南部最低 均海拔高程约 区属季风特点的海洋性气候，四季分明，寒暑适宜，光照充足，雨量适中。气候温和湿润，常年平均气温 14度左右，年平均降水量约 910雨期集中在 7区包括灌云县全乡镇政府所在地，测区为从西至东直线距离约 60 公里的带形区域。 其地理坐标： 东经 119 08 119 29 北纬 34 34 34 46 测区现有的平面控制网系国家测绘局于 1954 年完成 国家一、二等三角网。坐标系统采用新 54 系坐标系。一、二等三角点多个，根据实际情况和本设计书的要求采用了三个一等三角点和一个二等点。测区现有高程控制网系统由国家测绘局完成的二、三等水准网（ 56 黄海高程系和 85 基准面高程）。利用原三等水准点 4个。该控制网工程实施计划从 2004年 6 月开始收集资料、踏勘找点， 2004年 7 月开始选定点位、埋设标石，进入全面施工， 2004 年 8 月开始外业观测。2004 年 3 季度进行内业平差计算，整理资料， 2004 年 12 月底检查完毕提请验收。 若利用常规测量技术进行这项工作，一方面是施工周 期太长，少则 3年，多则好几年；另一方面，平面控制点间要求通视，这就需要建造高标，无疑需要耗费大量的经费。水准观测虽然具有较高的精度，但野外观测劳动强度大，观测周期长，费用高。 而卫星全球定位系统（ 有定位精度高、全天候、高效率、经费省等优点，用于建立平面和高程控制网，是当代最先进的技术手段。采用双频和单频度可达 5+1 10全可以用于建立灌云县控制网。用常规测量技术花费时间较长，而用 费则为常规测量的 1/5。 2 为此，需用 立接测出全县内各平面点坐标，精度达到三、四等三角点的要求；直接测求出全县内各高程点的 85 系高程，精度达到四等水准的要求。 试根据上述任务需求与全球定位系统城市测量技术规程 (3成四等 计。 二、已有大地成果资料 测区内有各等级的三角点和水准点。 1、可利用的三角点 点 名 等 级 图 幅 号 位 置 备 注 大伊山 灌云县城 完好 广兴村 界圩乡合兴村 完好 永丰（基东） 王集乡光春村 完好 基西 王集乡前河 完好 大有晋六圩闸口 燕尾港 完好 2、水准成果： A、以上三角点均有高程 B、以下水准点均有高程 以下成果均可根据布网需要进行选取。 三、采用基准 1、坐标系 后成果转化为 1954北京坐标系。 有点乡镇 点名 备注 南岗 沭灌 11 完好 陡沟 苏 完好 龙苴 苏 完好 杨集 临无 43 完好 侍庄 灌淮段第 3号 完好 伊芦 苏板圩 3 完好 伊芦 苏板圩 4 完好 穆圩 苏 完好 板浦 临无 33 完好 同兴 苏 2） 完好 同兴 苏 完好 四队 苏 1） 完好 圩丰 苏 1） 完好 3 2、高程基准 采用 1956年黄海高程基准。 图示：连云港市地图灌云县 四、 设计及作业技术依据 程）和测量任务书。 1、 量规范 A、 2001年国家质量技术监督局发布的全 球定位系统（ 量规范；B、 1998年建设部发布的行业标准全球定位系统城市测量技术规程； C、其他 1998年版全球定位系统城市测量技术规程： 等级 相邻点平均 a（ b() 空间位置精度因 最弱边相对中 4 距离 (子 差 10 10 10000小时 大容量存储 ; 强大的数据处理软件 高自动化、自智化 抗恶劣环境封装 ; 支持动态软升级 抗多路径效应 低功耗 高集成度 开放的组件结构 抗干扰性好 15 接收机全面检验的内容，包括一般性检视、通电检验和实测检验。 （ 1）一般检验：主要检查接收机设备各部件及其附件是否齐全、完好，紧固部分是否松动与脱落，使用手册及资料是否齐全等。 （ 2）通电检验：接收机通电后有关信号灯、按键、显示系统和仪表的工作情况，以及自测试系统的工作情况，当自测正常后，按键作步骤检验仪器的工作情况。 （ 3）实测 检验：测试检验是 收机检验的主要内容。其检验方法有：用标准基线检验；已知坐标、边长检验；零基线检验；相位中心偏移量检验等。 5、 天线安置 在正常点位，天线应架设在三脚架上，并安置在标志中心的上方直接对中，天线基座上的圆水准气泡必须整平。 殊点位，当天线需要安置在三角点觇标的观测台或回光台上时应先将觇顶拆除，防止对 天线的定向标志应指向正北，并顾及当地磁偏角的影响，以减弱相位中心偏差的影响。天线定向误差依定位精度不同而异，一般不应超过 3 5。 刮风天气安置天线时，应将天线进 行三向固定，以防倒地碰坏。雷雨天气安置时，应该注意将其底盘接地，以防雷击天线。 架设天线不宜过低，一般应距地 1m 以上。天线架设好后，在圆盘天线间隔 120度 的三个方向分别量取天线高，三次测量结果之差不应超过 3其三次结果的平均值记入测量手薄中，天线高记录取值 测量气象参数：在高精度 求测定气象元素。每时段气象观测应不少于 3次（时段开始、中间、结束。）气压读至 温读至 一般城市及工程测量只记录天气状况。 复查点名并记入测量手薄中，将天线电缆与仪 器进行联接，经检查无误后，方能通电启动仪器。 6、 开机观测 观测作业的主要目的是捕获 对其进行跟踪、处理和量测，以获得所需要的定位信息和观测数据。 天线安置完成后，在离开天线适当位置的地面上安放 通接收机与电源、天线、控制器的联接电缆，并经过预热和静置，即可启动接收机进行观测。 通常来说，在外业观测工作中，仪器操作人员应注意以下事项： 当确认外接电源电缆及天线等各项连接完全无误后，方可接通电源，启动接收机。 开机后接收机有关指示显示正常并通过自测后，方能输入有关测站和时段控 制信息。 接收机在开始记录数据后，应注意查看有关观测卫星数量、卫星号、相位 16 测量残差、实时定位结果及其变化、存储介质记录等情况。 一个时段观测过程中，不允许进行以下操作：关闭又重新启动；进行自测试（发现故障除外）；改变卫星高度角；改变天线位置；改变数据采样间隔；按动关闭文件和删除文件等功能键。 每一观测时段中，气象元素一般应在始、中、末各观测记录一次，当时段较长时可适当增加观测次数。 在观测过程中要特别注意供电情况，除在出测前认真检查电池容量是否充足外，作业中观测人员不要远离接收机，听到仪器的低电报警 要及时予以处理，否则可能会造成仪器内部数据的破坏或丢失。对观测时段较长的观测工作，建议尽量采用太阳能电池或汽车瓶进行供电。 仪器高一定要按规定始、末各测一次，并及时输入及记入测量手薄之中。 接收机在观测过程中不要靠近接收机使用对讲机；雷雨季节架设天线要防止雷击，雷雨过境时应关机停测，并卸下天线。 观测站的全部预定作业项目，经检查均已按规定完成，且记录与资料完整无误后方可迁站。 观测过程中要随时查看仪器内存或硬盘容量，每日观测结束后，应及时将数据转存至计算机硬、软盘上，确保观测数据不丢失。 八、 高程联测 1、高程控制网应布设成附合路线，环线或结点网。 2、高程控制网的等级要求满足国家四级水准测量精度。 等级 仪器型号 视线长度（ m） 前后视较差（ m） 前后视累积差（ m） 黑红面读数差（ 黑红面所测高差之差（ 三 5(80) 0（ 100） 、数据处理 1、 数据处理软件及选择 阶段数据处理软件可采用随机软件或者经正式鉴定的软件，对于高精度的 2、基线解算（数据预处理） 17 基线解算一般采用差分观测值，较为常用的差分观测值为双差观测值，即由两个测站的原始观测值分别在测站和卫星间求差后所得到的观测值。 在基线解算时，平差要分三个阶段进行，第一阶段进行初始平差，解算出整周未知数参数 1的和基线向量的实数解（浮动解）；在第二阶段，将整周未知数固定成整数；在第三阶段，将确定了的整周未知数作为已知值，仅将待定的测站坐标作为未知参数，再次进行平差解算，解求出基线向量 的最终解 定解）。 基线数据解算采用 线解算采用消电离层的双差浮点解或加点离层改正的双差整数解（固定解），其主要技术参数如下： 卫星截止高度角 15度；电离层模型为： 型；对流层模型为 历为广播星历或精密星历；采用 1 3、解算时一定要注意影响 线解算结果的几个因素： A、基线解算时所设定的起点坐标不准确 B、起点坐标不准确，会导致基线出现尺度和方向上的偏差。 C、少数卫星的观测 时间太短，导致这些卫星的整周未知数无法准确确定 当卫星的观测时间太短时，会导致与该颗卫星有关的整周未知数无法准确确定，而对与基线解算来讲，对于参与计算的卫星，如果与其相关的整周未知数没有准确确定的话，就将影响整个 D、 在整个观测时段里，有个别时间段里周跳太多，致使周跳修复不完善 E、 在观测时段内，多路径效应比较严重，观测值的改正数普遍较大 F、 对流层或电离层折射影响过大。 4、基线解算质量检核 A、同一时段观测值的数据剔除率 10%。 B、由完全的独立基线构成的独立环，各独立环的坐标分量闭合差和全长闭合差应符合下 式规定： n n n C、预期精度 18 当基线长度 3于 3 当基线长度 3，优于 1/100万。 数据处理后，应写出技术总结，要求按 范。 十、成果验收 1、技术总结 按要求编写技术总结报告，其内容为： A、 测区范围与位置，自然地理条件，气候特点，交通及电信、电源等情况； B、 任务来源，测区已有测量情况，项目名称，施测目的和基本精度要求； C、 施测单位，施测起讫时间，技术依据，作业人员情况； D、 接收设备 类型与数量以及检验情况； E、 选点所遇障碍物和环境影响的评价，埋石与重合点情况； F、 观测方法要点与补测、重测情况； G、 野外数据检核，起算数据情况和数据预处理内容、方法及软件情况； H、 工作量、工作日及定额计算； I、 方案实施与规范执行情况； J、 上交成果存在问题和需说明的其它问题； K、 各种附表与附图。 2、 量任务完成后，需上交的资料： 1、测量任务书，技术设计书； 2、点之记，环视图，测量标志委托保管书，选点资料和