学生手册：测量外业准备和技术设计书的编写及测量外业实施

1、测量外业准备和技术设计书的编写及测量外业实施【工作任务】为了制定切实可行的技术方案，保证测绘成果符合技术标准和满足客户的要求。每个测绘项目作业前应进行技术设计。技术设计完成后要形成技术设计文件，技术设计文件是测绘生产的主要技术依据，也是影响测绘成果能否满足顾客要求和技术标准的关键性因素。为了确保技术设计文件满足规定要求的适宜性、充分性和有效性。本任务主要学习掌握如何完成控制技术方案设计及如何编写技术设计书。【教学目的与要求】1掌握GPS控制点的选择原则2GPS外业观测的基本步骤【教学重点、难点】重点：GPS外业观测的基本步骤难点：GPS控制点的选取原则更新、补充、删节内容 课前回顾（5分钟）：

2、1、GPS 测量技术设计概念2、GPS 测量技术设计的主要内容。GPS 静态控制测量一静态控制测量基础（1）静态测量概念:多台接收机再不同的测站上进行静止同步观测。（2）方法：将几台GPS 接收机安置在基线端点上，保持固定不动，同步观测4 颗以上卫星。可观测数个时段，每时段观测十几分钟至1小时左右。最后将观测数据输入计算机，经软件解算得各点坐标。（3）用途：静态控制测量是精度最高的作业模式。主要用于大地测量、控制测量、变形测量、工程测量。（4）精度：可达到（5mm+1ppm）（5）GPS网：是由GPS基线向量所形成的一种网络。布设GPS 网的目的：易于引入外部基准：基线向量无法提供位置基准，必

3、须从外部引入；构成网络，易于基准的传递。评定测量成果的质量:提供检核条件（闭合环、重复基线、附和路线）提高测量成果的质量:探测、剔除粗差；分配误差二、建立GPS 网的三个阶段1、测前：项目立项；方案设计；施工设计；测绘资料收集整理；仪器检验、检定；踏勘、选点、埋石2、测中：作业队进驻；卫星状态预报；观测计划制定；作业调度及外业观测；数据传输、转储、备份；基线解算及质量控制3、测后：网平差（数据处理、分析）及质量控制；整理成果、技术总结；项目验收四、测前（1） GPS 接收机的选用（2）GPS接收机的检定Ø 实施方§ 乙方、独立的权威仪器检定部门Ø 目标§

4、 仪器检定证书§ 合格的仪器设备Ø 内容§ GPS 接收机的检定§ 气象仪器的检定§ 其它设备的检验Ø 一般检验§ GPS 接收机及天线的外观应良好，型号应正确；§ 各种部件及其附件应匹配、齐全和完好；§ 需紧固的部件应不得松动和脱落；§ 设备使用手册和后处理软件操作手册及磁（光）盘应齐全。Ø 通电检验§ 有关信号灯工作应正常；§ 按键和显示系统工作应正常；§ 利用自测试命令进行测试；§ 检验接收机锁定卫星时间的快慢，接收信号强弱及信号失锁情况。

5、Ø 测试检验前还应检验§ 天线或基座圆水准器和光学对中器是否正确；§ 天线高量尺是否完好，尺长精度是否正确；§ 数据传录设备及软件是否齐全，数据传输性能是否完好；§ 通过实例计算，测试和评估数据后处理软件。Ø 接收机内部躁声水平的测试§ 零基线法§ 超短基线法（3）选点a 准备：Ø 选点人员在实地选点前，应收集有关布网任务与测区的资料，包括测区1：5000 或更大比例尺地形图，已有各类控制点、卫星跟踪站的资料等。选点人员应充分了解和研究测区情况，特别是交通、通讯、供电、气象及大地点等情况。b 选点要求：&

6、#216; 周围应便于安置接收设备和操作，视野开阔，视场内障碍物的高度角不宜超过15；Ø 远离大功率无线电发射源（如电视台、电台、微波站等），其距离不小于200m；远离高压输电线和微波无线电信号传送通道，其距离不得小于50m；Ø 附近不应有强烈反射卫星信号的物件（如大型建筑物等）；Ø 交通方便，并有利于其他测量手段扩展和联测；Ø 地面基础稳定，易于点的保存；Ø AA、A、B级GPS 点，应选在能长期保存的地点；Ø 充分利用符合要求的旧有控制点；Ø 选站时应尽可能使测站附近的小环境（地形、地貌、植被等）与周围的大环境保持一致，

7、以减少气象元素的代表性误差。五、测中（1）观测计划制定外业观测工作是GPS 测量的主要工作。为了保证外业观测工作能按计划、按质、按量顺利完成，必须制定严密的观测计划。拟订观测计划的依据 根据GPS网的精度要求确定所需的观测时间、观测时段数。 GPS网规模的大小、点位精度及密度。 观测期间GPS卫星星历分布状况、卫星的几何图形强度。 参加作业的GPS 接收机类型数量。 测区交通、通讯及后勤保障等。可视卫星预测在作业组进入测区观测前，应事先编制GPS 卫星可见性预报图。可视卫星预测是预报将来某一个观测时间段内，某个测站点上能观测到的卫星数及卫星号。GPS 卫星可见性可利用GPS 的数据处理软件进行

8、预测，通过可视卫星分布图和可视卫星数分布图展示，如图所示。编制预报图所用的概略坐标应采用测区中心位置的经、纬度。预报时间应选用作业期的中间时间。当测区较大时，作业时间较长时，应按不同时间和地区分段预报，编制预报图所用的概略星历龄期不超过20 天。测区中心位置的概略坐标可通过设计图纸获取，也可利用GPS 接收机进行单测量获取。概略星历可以将接收机安置到室外观测一段时间即可获得。编制GPS 卫星的可见性预报图时：在高度角>15°的限制下，根据数据处理软件的提示，输入测区中心位置的概略经、纬度值，输入将要预报日期和时间，星历龄期不超过20天的星历卫星文件，即可编制GPS 卫星的可见性

9、预报图。下图是用Ashtech Solution软件编制的卫星可见性预报图。 最佳观测窗口与最佳观测时段的选择GPS 定位精度同卫星与测站构成的图形强度有关，所测卫星与观测站所组成的几何图形，其强度因子可用空间位置因子（PDOP）来代表，无论是绝对定位还是相对定位，PDOP 值不应大于6。此时，可视卫星几何分布对应的观测窗口称为最佳观测窗口。当在进行GPS 观测时，可观测到卫星数大于4颗时，且分布均匀，PDOP值小于6 的时段就是最佳时段。当卫星高度角大于等于15°时，某测站上可视卫星的PDOP 随时间变化曲线的例子下图所示，它是使用Ashtech Solution 软件，用测站的概

10、略经、纬度和星历龄期不大于20d 的星历所做出的PDOP 值预报，用以选择最佳观测时段。由图可知，在整个作业期间，除10:1511:00期间，可见卫星数有5颗，PDOP6 外，其余时段的可见卫星数5颗，PDOP6，均可进行观测。 观测区域的设计与划分当 GPS网的点数较多，网的规模较大，而参与观测的接收机数量有限，交通和通讯不便时，可实行分区观测。为了增强网的整体性，提高网的精度，相邻分区应设置公共观测点，且公共点数不得少于3 个。接收机调度计划拟定作业组在观测前应根据测区的地形、交通状况、控制网的大小、精度的高低、仪器的数量、GPS 网的设计、卫星预报表和测区的天气、地理环境等拟定接收机调度

11、计划和编制作业的调度表，以提高工作效益。调度计划制定遵循以下原则：（1）保证同步观测（2）保证足够重复基线（3）设计最优接收机调度路径（4）保证最佳观测窗口。作业调度表包括观测时段、测站号、测站名称及接收机号等。其作业调度表见下表。（2） GPS 外业观测Ø 准备工作a) 对中b) 定向c) 整平d) 量天线高i. 用专用量高设备或钢尺在互为120o的3处量取天线高Ø 观测a) 接收机电源电缆和天线的正确连接b) 开机c) 记录气象元素（温度、气压）d) 观测过程中检查接收机的工作状态Ø 记录内容a) 测站名b) 接收机编号和天线编号c) 观测日期和起止观测时间d) 采样间隔、截至高度角总结归纳（