第6章 GPS测量的实施

1、测绘工程系主讲：刘辉主要内容主要内容6.1 GPS6.1 GPS测量的技术设计测量的技术设计6.2 6.2 选点与建立标志选点与建立标志6.3 GPS6.3 GPS测量的观测工作测量的观测工作6.4 GPS6.4 GPS相对定位的作业模式相对定位的作业模式6.5 6.5 观测成果的外业检核观测成果的外业检核6.6 6.6 观测数据的测后处理过程观测数据的测后处理过程 前面几章已经介绍了前面几章已经介绍了有关有关GPSGPS测量的基本概念测量的基本概念及定位原理，这一章将介及定位原理，这一章将介绍绍GPSGPS测量工作的实施问测量工作的实施问题。因为题。因为GPSGPS测量工作的测量工作的实施方

2、法，与用户的要求实施方法，与用户的要求和所用接收系统硬件与软和所用接收系统硬件与软件的发展水平密切相关，件的发展水平密切相关，所以，这里将介绍所以，这里将介绍GPSGPS测测量实施的主要过程，作业量实施的主要过程，作业的基本方法和原则。关于的基本方法和原则。关于作业的细节，用户还须按作业的细节，用户还须按国家有关部门颁发的国家有关部门颁发的GPSGPS测量现范以及所用测量现范以及所用GPSGPS接收系统的操作说明接收系统的操作说明书执行。书执行。 GPSGPS测量工作与经典大地测量工作相类似，按其测量工作与经典大地测量工作相类似，按其性质可分为外性质可分为外业和内业两大部分业和内业两大部分。其

3、中：外业工作主要包括选点。其中：外业工作主要包括选点( (即观测站址的即观测站址的选择选择) )、建立观测标志、野外观测作业以及成果质量检核等，内业、建立观测标志、野外观测作业以及成果质量检核等，内业工作主要包括工作主要包括GPSGPS测量的技术设计、测后数据处理以及技术总结等。测量的技术设计、测后数据处理以及技术总结等。如果如果按照按照GPSGPS测量实施的工作程序，则大体可分为这样几个阶段：测量实施的工作程序，则大体可分为这样几个阶段：技术设计；选点与建立标志；外业观测；成果检核与处理。技术设计；选点与建立标志；外业观测；成果检核与处理。 GPSGPS测量是一项技术复杂、要求严格、耗费较大

4、的工作，对这测量是一项技术复杂、要求严格、耗费较大的工作，对这项工作项工作总的原则是，在满足用户要求的情足下，尽可能地减少经费、总的原则是，在满足用户要求的情足下，尽可能地减少经费、时间和人力的消耗。时间和人力的消耗。因此，对其各阶段的工作都要精心设计和实施。因此，对其各阶段的工作都要精心设计和实施。为了保障观测成果的可靠性和满足用户的要求，为了保障观测成果的可靠性和满足用户的要求，GPSGPS测量作业应遵测量作业应遵守统一的规范和细则。但是，测量工作的实施与用户接收系统的发守统一的规范和细则。但是，测量工作的实施与用户接收系统的发展水平密切相关。展水平密切相关。GPSGPS接收系统硬件与软件

5、的不断改善，将直接影接收系统硬件与软件的不断改善，将直接影响测量工作的实施方法、观测时间、作业的要求和成果的处理方法。响测量工作的实施方法、观测时间、作业的要求和成果的处理方法。 近年来，虽然一些国家为了实际工作的需要，已制定一些适用近年来，虽然一些国家为了实际工作的需要，已制定一些适用于不同任务的作业规范或细则，但一般也只能对于不同任务的作业规范或细则，但一般也只能对GPSGPS测量工作的实测量工作的实施提出一些原则性的规定与要求。因此，这里我们将以这些主要规施提出一些原则性的规定与要求。因此，这里我们将以这些主要规范为参考，主要介绍一下有关范为参考，主要介绍一下有关GPSGPS测量作业的基

6、本方法和原则。测量作业的基本方法和原则。 考虑到以载波相位观测量为根据的相对定位法，是目前考虑到以载波相位观测量为根据的相对定位法，是目前GPSGPS测测量中普遍采用的精密定位方法，所以下边将主要讨论实施高精度量中普遍采用的精密定位方法，所以下边将主要讨论实施高精度GPSGPS相对测量的工作程序与方法。相对测量的工作程序与方法。6.1 GPS6.1 GPS测量的技术设计测量的技术设计 GPSGPS网的技术设计网的技术设计是是GPSGPS测量工作实施的第一步，是一项基础性测量工作实施的第一步，是一项基础性工作。这项工作应根据网的用途和用户的要求来进行，其工作。这项工作应根据网的用途和用户的要求来

7、进行，其主要内容主要内容包括精度指标的确定，网的图形设计和网的基准设计包括精度指标的确定，网的图形设计和网的基准设计。6.1.1 GPS6.1.1 GPS网技术设计的依据网技术设计的依据 GPS GPS网技术设计的主要依据是网技术设计的主要依据是GPSGPS测量规范测量规范( (规程规程) )和测量任务书。和测量任务书。 GPSGPS测量规范测量规范( (规程规程) ) GPS GPS测量规范测量规范( (规程规程) )是国家测绘管理部门或行业部门制定的技术是国家测绘管理部门或行业部门制定的技术法规。目前法规。目前GPSGPS网设计依据的规范网设计依据的规范( (规程规程) )有有: : 20

8、092009年国家质量监督检验检疫总局：年国家质量监督检验检疫总局：全球定位系统全球定位系统(GPS)(GPS)测测量规范量规范以下简称以下简称规范规范； 19991999年国家质量技术监督局发布的年国家质量技术监督局发布的差分全球定位系统差分全球定位系统(DGPS) (DGPS) 技术要求技术要求； 19981998年建设部发布的行业标准年建设部发布的行业标准全球定位系统城市测量技术规全球定位系统城市测量技术规程程，况以下简称，况以下简称规程规程； 各部委根据本部门各部委根据本部门GPSGPS工作的实际情况制定的其他工作的实际情况制定的其他GPSGPS测量规程测量规程或细则。或细则。 测量任

9、务书测量任务书 测量任务书或测量合同是测量施工单位上级主管部门测量任务书或测量合同是测量施工单位上级主管部门或合同甲方下达的技术要求文件。这种技术文件是指令性或合同甲方下达的技术要求文件。这种技术文件是指令性的，它规定了测量任务的范围、目的、精度和密度要求，的，它规定了测量任务的范围、目的、精度和密度要求，提交成果资料的项目和时间要求，完成任务的经济指标等提交成果资料的项目和时间要求，完成任务的经济指标等。 在在GPSGPS方案设计时，一般首先依据测量任务书提出的方案设计时，一般首先依据测量任务书提出的GPSGPS网的精度、密度和经济指标，再结合规范网的精度、密度和经济指标，再结合规范( (规

10、程规程) )规定规定并现场踏勘具体确定各点间的连接方法，各点设站观测的并现场踏勘具体确定各点间的连接方法，各点设站观测的次数、时段长短等布网观测方案。次数、时段长短等布网观测方案。6.1.2 GPS6.1.2 GPS网的精度、密度设计网的精度、密度设计 GPSGPS测量精度标准及其分类测量精度标准及其分类 对于各类对于各类GPSGPS网的精度设计主要取决于网的用途。用网的精度设计主要取决于网的用途。用于全球性地球动力学、地壳形变及国家基本大地测量的于全球性地球动力学、地壳形变及国家基本大地测量的GPSGPS网可参照网可参照规范规范中中AAAA、A A、B B级的精度分级，见表级的精度分级，见表

11、6-16-1。 用于城市或工程的用于城市或工程的GPSGPS控制网可根据相邻点的平均距控制网可根据相邻点的平均距离和精度参照离和精度参照规程规程中的二、三、四等和一、二级，中的二、三、四等和一、二级，见表见表6-26-2。) 1 . 6()(22dba各等级各等级GPSGPS相邻点间弦长精度估算相邻点间弦长精度估算式中：式中： GPSGPS基线向量的弦长中误差基线向量的弦长中误差( (mm) )，亦即等效距离误差，亦即等效距离误差; ; a GPSGPS接收机标称精度中的固定误差接收机标称精度中的固定误差（mm）; ; b GPSGPS接收机标称精度中的比例误差系数接收机标称精度中的比例误差系

12、数( (ppm);); dGPSGPS网中相邻点间的距离网中相邻点间的距离( (km) )。 在实际工作中，精度标准的确定要根据用户的实际在实际工作中，精度标准的确定要根据用户的实际需要及人力、物力、财力情况合理设计，也可参照本部门需要及人力、物力、财力情况合理设计，也可参照本部门已有的生产规程和作业经验适当掌握。已有的生产规程和作业经验适当掌握。在具体布设中，可在具体布设中，可以分级布设，也可以越级布设，或布设同级全面网。以分级布设，也可以越级布设，或布设同级全面网。 GPSGPS点的密度标准点的密度标准 各种不同的任务要求和服务对象，对各种不同的任务要求和服务对象，对GPSGPS点的分布要

13、求也不同。点的分布要求也不同。对于国家特级对于国家特级(AA(AA、A A级级) )基准点及大陆地球动力学研究监测所布设基准点及大陆地球动力学研究监测所布设的的GPSGPS点，主要用于提供国家级基准、精密定轨、星历计划及高精点，主要用于提供国家级基准、精密定轨、星历计划及高精度形变信息，所以布设时平均距离可达数百公里。而一般城市和工度形变信息，所以布设时平均距离可达数百公里。而一般城市和工程测量布设点的密度主要满足测图加密和工程测量的需要，平均边程测量布设点的密度主要满足测图加密和工程测量的需要，平均边长往往在几公里以内。因此，现行长往往在几公里以内。因此，现行规范规范、规程规程对对GPSGP

14、S网中网中两相邻点间距离视其需要作出了如表两相邻点间距离视其需要作出了如表6-36-3的规定。的规定。6.1.3 GPS6.1.3 GPS网的基准设计网的基准设计 GPSGPS测量获得的是测量获得的是GPSGPS基线向量，它属于基线向量，它属于WGS-84WGS-84坐标系坐标系的三维坐标差，而实际我们需要的是国家坐标系或地方独的三维坐标差，而实际我们需要的是国家坐标系或地方独立坐标系的坐标。所以在立坐标系的坐标。所以在GPSGPS网的技术设计时，必须明确网的技术设计时，必须明确GPSGPS成果所采用的坐标系统和起算数据，即明确成果所采用的坐标系统和起算数据，即明确GPSGPS网所采网所采用的

15、基准。我们将这项工作称之为用的基准。我们将这项工作称之为GPSGPS网的基准设计。网的基准设计。 GPSGPS网的基准包括位置基准、方位基准和尺度基准。网的基准包括位置基准、方位基准和尺度基准。方位基准方位基准一般以给定的起算方位角值确定，也可以由一般以给定的起算方位角值确定，也可以由GPSGPS基线向量的方位作基线向量的方位作为方位基准。尺度基准一般由地面的电磁波测距确定，也可由两个为方位基准。尺度基准一般由地面的电磁波测距确定，也可由两个以上的起算点间的距离确定，同时也可由以上的起算点间的距离确定，同时也可由GPSGPS基线向量的距离确定基线向量的距离确定。GPSGPS网的位置基准，一般都

16、是由给定的起算点坐标确定。因此，网的位置基准，一般都是由给定的起算点坐标确定。因此，GPSGPS网的基准设计，实质上主要是指确定网的位置基准问题网的基准设计，实质上主要是指确定网的位置基准问题。 基准设计时应基准设计时应注意注意的的问题问题 为求定为求定GPSGPS点在地面坐标系的坐标，应在地面坐标系点在地面坐标系的坐标，应在地面坐标系中选定起算数据和联测原有地方控制点若干个，用以坐标中选定起算数据和联测原有地方控制点若干个，用以坐标转换。在选择转换。在选择联测点联测点时既要考虑充分利用旧资料，又要使时既要考虑充分利用旧资料，又要使新建的高精度新建的高精度GPSGPS网不受旧资料精度较低的影响

17、，因此，网不受旧资料精度较低的影响，因此，大、中城市大、中城市GPSGPS控制网应与附近的国家控制点联测控制网应与附近的国家控制点联测3 3个以上个以上。小城市或工程控制可以联测。小城市或工程控制可以联测2 23 3个点。个点。 为保证为保证GPSGPS网进行约束平差后坐标精度的均匀性以及减网进行约束平差后坐标精度的均匀性以及减少尺度比误差影响，对少尺度比误差影响，对GPSGPS网内重合的高等级国家点或原网内重合的高等级国家点或原城市等级控制网点，除未知点联结图形观测外，对它们也城市等级控制网点，除未知点联结图形观测外，对它们也要适当地构成要适当地构成长边图形长边图形。 GPSGPS网经平差计

18、算后，可以得到网经平差计算后，可以得到GPSGPS点在地面参照坐标系中的点在地面参照坐标系中的大地高，为求得大地高，为求得GPSGPS点的正常高，可据具体情况点的正常高，可据具体情况联测高程点联测高程点，联测，联测的高程点需均匀分布于网中，对丘陵或山区联测的高程点应按高程的高程点需均匀分布于网中，对丘陵或山区联测的高程点应按高程拟合曲面的要求进行布设。具体联测宜采用不低于四等水准或与其拟合曲面的要求进行布设。具体联测宜采用不低于四等水准或与其精度相当的方法进行。精度相当的方法进行。GPSGPS点高程在经过精度分析后可供测图或其点高程在经过精度分析后可供测图或其它方面使用。关于它方面使用。关于G

19、PSGPS高程问题将在以后的高程问题将在以后的GPSGPS网数据处理中讨论。网数据处理中讨论。 新建新建GPSGPS网的坐标系统应尽量与测区过去采用的坐标系统一致，网的坐标系统应尽量与测区过去采用的坐标系统一致，如果采用的是地方独立或工程坐标系，一般还应该了解以下如果采用的是地方独立或工程坐标系，一般还应该了解以下参数参数: : 所采用的参考椭球所采用的参考椭球 坐标系的中央子午线经度；坐标系的中央子午线经度； 纵、横坐标加常数纵、横坐标加常数 坐标投影面高程及测区平均高程异常值；坐标投影面高程及测区平均高程异常值； 起算点的坐标值。起算点的坐标值。 观测时段观测时段: :测站上开始接收卫星信

20、号到观测停止，连续工作的测站上开始接收卫星信号到观测停止，连续工作的时间段，简称时段。时间段，简称时段。 同步观测同步观测: :两台或两台以上接收机同时对同一组卫星进行的观两台或两台以上接收机同时对同一组卫星进行的观测。测。 同步观测环同步观测环: :三台或三台以上接收机同步观测获得的基线向量三台或三台以上接收机同步观测获得的基线向量所构成的闭合环，简称同步环。所构成的闭合环，简称同步环。 独立观测环独立观测环: :由独立观测所获得的基线向量构成的闭合环，简由独立观测所获得的基线向量构成的闭合环，简称独立环。称独立环。 异步观测环异步观测环: :在构成多边形环路的所有基线向量中，只要有非在构成

21、多边形环路的所有基线向量中，只要有非同步观测基线向量，则该多边形环路叫异步观测环，简称异步环。同步观测基线向量，则该多边形环路叫异步观测环，简称异步环。 在进行在进行GPSGPS网图形设计前，必须明确有关网图形设计前，必须明确有关GPSGPS网构成的几个概网构成的几个概念，掌握网的特征条件计算方法。念，掌握网的特征条件计算方法。 6.1.4 GPS6.1.4 GPS网构成的几个基本概念及网的特征条件网构成的几个基本概念及网的特征条件 GPSGPS网图形构成的几个基本概念网图形构成的几个基本概念 独立基线独立基线: :对于对于N台台GPSGPS接收机构成的同步观测环，有接收机构成的同步观测环，有

22、J条同步条同步观测基线，其中独立基线数为观测基线，其中独立基线数为N-1-1； GPSGPS网特征条件的计算网特征条件的计算)2 . 6(NmnC按按R.A SanyR.A Sany提出的观测时段数计算公式提出的观测时段数计算公式式中，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为每点设站次数；为每点设站次数；N为为接收接收机台数。故在机台数。故在GPS网中：网中：) 3 . 6 (2/ ) 1( NNCJ总总基线数：总基线数：)4.6(1 nJ必必要基线数：必要基线数：独立基线数：独立基线数：)5 . 6() 1(NCJ独 非独立基线非独立基线: :除独立基线外的其他基线叫非

23、独立基线，总基除独立基线外的其他基线叫非独立基线，总基线数与独立基线数之差即为非独立基线线数与独立基线数之差即为非独立基线数。数。多余基线数：多余基线数：) 6 . 6() 1() 1(nNCJ多 根据以上公式，就可以确定出一个具体根据以上公式，就可以确定出一个具体GPSGPS网图形结构的主要网图形结构的主要特征。特征。GPSGPS网同步图形的构成及独立边的计算网同步图形的构成及独立边的计算 BACKBACK 根据根据(6.3)(6.3)式，对于由式，对于由N台台GPSGPS接收机构成的同步图形中接收机构成的同步图形中, ,一个时一个时段包含的段包含的GPSGPS基线基线( (或简称或简称GP

24、SGPS边边) )数为数为: :)7 . 6(2/) 1(NNJ但其中仅有但其中仅有N-1-1条是独立的条是独立的GPSGPS边，其余为非独立的边，其余为非独立的GPSGPS边。当同步边。当同步观测的观测的GPSGPS接收机数接收机数N33时，同步闭合环的最少个数为时，同步闭合环的最少个数为)8 . 6(2/ )2() 1() 1(NNNJT 接收机数接收机数N与与GPSGPS边数边数J和同步闭合环和同步闭合环数数T（最少个数）的（最少个数）的对应关系如表对应关系如表6-46-4所所示。示。 设某一城市设某一城市D D级级GPSGPS控制网，由控制网，由3232个个GPSGPS点组成，准备采用

25、点组成，准备采用6 6台接台接收机进行观测，每点观测收机进行观测，每点观测2 2个时段，试完成下述内容：个时段，试完成下述内容：1 1）一个时段的同步基线数和独立基线数；）一个时段的同步基线数和独立基线数；2 2）该）该GPSGPS网总的观测时段数；网总的观测时段数；3 3）该）该GPSGPS网的总基线数、必要基线数、独立基线数、多余基线网的总基线数、必要基线数、独立基线数、多余基线数。数。 GPSGPS网特征条件计算示例网特征条件计算示例解：解： 1）一个时段的同步基线数和独立基线数）一个时段的同步基线数和独立基线数一个时段的同步基线数：一个时段的同步基线数：一个时段的独立基线数：一个时段的

26、独立基线数：152/562/ ) 1(NNJ同516) 1( NJ独2）该）该GPS网总的观测时段数网总的观测时段数式中，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为每点设站次数为每点设站次数；N为为接收接收机台数。时段数不能为小数，且不能小于计算的数字，故该机台数。时段数不能为小数，且不能小于计算的数字，故该GPSGPS网网总的观测时段数为总的观测时段数为11时段。时段。67.106/232NmnC3 3）该）该GPSGPS网总基线数、必要基线数、独立基线数、多余基线数网总基线数、必要基线数、独立基线数、多余基线数 总基线数：总基线数： 必要基线数：必要基线数： 独立基线数

27、：独立基线数： 多余基线数：多余基线数：1652/56112/ ) 1(NNCJ总311321 nJ必55) 16(11) 1(NCJ独233255) 1() 1(nNCJ多OKOK 从理论上来说，同步闭合环中各从理论上来说，同步闭合环中各GPSGPS边的坐标差之和边的坐标差之和( (即闭合差即闭合差) )应为应为0 0，但由于有时各台，但由于有时各台GPSGPS接收机并不是严格接收机并不是严格同步，同步闭合环的闭合差并不等于零。有的同步，同步闭合环的闭合差并不等于零。有的GPSGPS规范规规范规定了同步闭合差的限差。对于同步较好的情况，应遵守此定了同步闭合差的限差。对于同步较好的情况，应遵守

28、此限差的要求；但当由于某种原因，同步不是很好的，应适限差的要求；但当由于某种原因，同步不是很好的，应适当放宽此项限差。当放宽此项限差。 值得注意的是，当同步闭合环的闭合差较小时，通常值得注意的是，当同步闭合环的闭合差较小时，通常只能说明只能说明GPSGPS基线向量的计算合格，并不能说明基线向量的计算合格，并不能说明GPSGPS边的观边的观测精度高，也不能发现接收的信号受到干扰而产生的某些测精度高，也不能发现接收的信号受到干扰而产生的某些粗差。粗差。 为了确保为了确保GPSGPS观测成果的可靠性，有效地发现观测成观测成果的可靠性，有效地发现观测成果中的粗差，必须使果中的粗差，必须使GPSGPS网

29、中的独立边构成一定的几何图网中的独立边构成一定的几何图形。这种几何图形，可以是由数条形。这种几何图形，可以是由数条GPSGPS独立边构成的非同独立边构成的非同步多边形步多边形( (亦称非同步闭合环亦称非同步闭合环) )，如三边形、四边形、五边，如三边形、四边形、五边形等。当形等。当GPSGPS网中有若干个起算点时，也可以是由两个起网中有若干个起算点时，也可以是由两个起算点之间的数条算点之间的数条GPSGPS独立边构成的附合路线。独立边构成的附合路线。GPSGPS网的图形网的图形设计，也就是根据对所布设的设计，也就是根据对所布设的GPSGPS网的精度要求和其他方网的精度要求和其他方面的要求，设计

30、出面的要求，设计出由独立由独立GPSGPS边构成边构成的多边形网的多边形网( (或称为环或称为环形网形网) )。 对于异步环的构成，一般应按所设计的网图选定，必对于异步环的构成，一般应按所设计的网图选定，必要时在经技术负责人审定后，也可根据具体情况适当调整要时在经技术负责人审定后，也可根据具体情况适当调整。当接收机多于。当接收机多于3 3台时，也可按软件功能自动挑选独立基台时，也可按软件功能自动挑选独立基线构成环路。线构成环路。 6.1.5 GPS6.1.5 GPS网的图形设计网的图形设计 常规测量中对控制网的图形设计是一项非常重要的工作。而在常规测量中对控制网的图形设计是一项非常重要的工作。

31、而在GPSGPS图形设计时，因图形设计时，因GPSGPS同步观测不要求通视，所以其图形设计具有同步观测不要求通视，所以其图形设计具有较大的灵活性。较大的灵活性。GPSGPS网的图形设计主要取决于用户的要求、经费、网的图形设计主要取决于用户的要求、经费、时间、人力以及所投入接收机的类型、数量和后勤保障条件等。时间、人力以及所投入接收机的类型、数量和后勤保障条件等。 GPSGPS网一般应通过独立观测边构成闭合图形，例如三角形、多网一般应通过独立观测边构成闭合图形，例如三角形、多边形或附合线路，以增加检核条件，提高网的可靠性。边形或附合线路，以增加检核条件，提高网的可靠性。 GPS GPS网图形设计

32、的一般原则网图形设计的一般原则 GPSGPS网点应尽量与原有地面控制网点相重合。重合点一般不应网点应尽量与原有地面控制网点相重合。重合点一般不应少于少于3 3个个( (不足时应联测不足时应联测) )且在网中应分布均匀，以便可靠地确定且在网中应分布均匀，以便可靠地确定GPSGPS网与地面网之间的转换参数。网与地面网之间的转换参数。 GPSGPS网点应考虑与水准点相重合，而非重合点一般应根据要求网点应考虑与水准点相重合，而非重合点一般应根据要求以水准测量方法以水准测量方法( (或相当精度的方法或相当精度的方法) )进行联测，或在网中布设一定进行联测，或在网中布设一定密度的水准联测点，以便为大地水准

33、面的研究提供资料。密度的水准联测点，以便为大地水准面的研究提供资料。 为了便于观测和水准联测，为了便于观测和水准联测，GPSGPS网点一般应设在视野开阔和容网点一般应设在视野开阔和容易到达的地方。易到达的地方。 为了便于用经典方法联测或扩展，可在网点附近布设一通视良为了便于用经典方法联测或扩展，可在网点附近布设一通视良好的方位点，以建立联测方向。方位点与观测站的距离，一般应大好的方位点，以建立联测方向。方位点与观测站的距离，一般应大于于300m300m。 GPS GPS网图形的基本类型网图形的基本类型 根据不同的用途，根据不同的用途，GPSGPS网的图形布设通常有点连式、边连式、网的图形布设通

34、常有点连式、边连式、网连式及边点混合连接四种基本方式。网连式及边点混合连接四种基本方式。 点连式点连式 点连式是指相邻同步图形之间仅有一个公共点的连接。以这种点连式是指相邻同步图形之间仅有一个公共点的连接。以这种方式布点所构成的图形几何强度很弱，没有或极少有非同步图形闭方式布点所构成的图形几何强度很弱，没有或极少有非同步图形闭合条件，一般不单独使用。合条件，一般不单独使用。 边连式边连式 边连式是指同步图形之间由一条公共基线连接。这种布网方案，边连式是指同步图形之间由一条公共基线连接。这种布网方案，网的几何强度较高有较多的复测边和非同步图形闭合条件。在相同网的几何强度较高有较多的复测边和非同步

35、图形闭合条件。在相同的仪器台数条件下，观测时段数将比点连式大大增加。的仪器台数条件下，观测时段数将比点连式大大增加。 网连式网连式 网连式是指相邻同步图形之间有两个以上的公共点相连接，这网连式是指相邻同步图形之间有两个以上的公共点相连接，这种方法需要种方法需要4 4台以上的接收机。显然，这种密集的布图方法，它的台以上的接收机。显然，这种密集的布图方法，它的几何强度和可靠性指标是相当高的，但花费的经费和时间较多，一几何强度和可靠性指标是相当高的，但花费的经费和时间较多，一般仅适于较高精度的控制测量。般仅适于较高精度的控制测量。 边点混合连接式边点混合连接式 边点混合连接式是指把点连式与边连式有机

36、地结合起来，组成边点混合连接式是指把点连式与边连式有机地结合起来，组成GPSGPS网，既能保证网的几何强度，提高网的可靠指标，又能减少外网，既能保证网的几何强度，提高网的可靠指标，又能减少外业工作量，降低成本，是一种较为理想的布网方法。业工作量，降低成本，是一种较为理想的布网方法。 图形的基本形式主要有三角形网、环形网和星形网。图形的基本形式主要有三角形网、环形网和星形网。三角形网三角形网 GPSGPS网中的三角形由独立观测边网中的三角形由独立观测边组成。根据经典大地测量的经验已组成。根据经典大地测量的经验已知，这种图形的几何结构强，具有知，这种图形的几何结构强，具有良好的自检能力，能够有效的

37、发现良好的自检能力，能够有效的发现观测成果的粗差，以保障网的可靠观测成果的粗差，以保障网的可靠性。同时经平差后网中相邻点间基性。同时经平差后网中相邻点间基线向量的精度分布均匀。线向量的精度分布均匀。 这种网形的主要缺点是观测工这种网形的主要缺点是观测工作量较大，尤其当接收机的数量较作量较大，尤其当接收机的数量较少时，将使观测工作的总时间大为少时，将使观测工作的总时间大为 延延长。因此通常只有当网的可靠长。因此通常只有当网的可靠性和精度要求较高时，才单独采用这种图形。性和精度要求较高时，才单独采用这种图形。环形网环形网 由若干含有多条独立观测边的闭合环由若干含有多条独立观测边的闭合环所组成的网，

38、称为环形网。这种网形与所组成的网，称为环形网。这种网形与经典大地测量中的导线网相似，其图形经典大地测量中的导线网相似，其图形的结构强度比三角网为差。不难理解，的结构强度比三角网为差。不难理解，由于这时网的自检能力和可靠性与闭合由于这时网的自检能力和可靠性与闭合环中所含基线边的数量有关，所以，一环中所含基线边的数量有关，所以，一般根据网的不同精度要求，一般规定闭般根据网的不同精度要求，一般规定闭合环中包含的基线边，不超过一定的数合环中包含的基线边，不超过一定的数量。例如，对于一、二、三等网，基线量。例如，对于一、二、三等网，基线边数分别不超过边数分别不超过4、5、6条。条。 环形网的优点是观测工

39、作量较小，且具有较好的自检性和可环形网的优点是观测工作量较小，且具有较好的自检性和可靠性，其缺点主要是非直接观测的基线边靠性，其缺点主要是非直接观测的基线边( (或间接边或间接边) )精度较直接观精度较直接观测边低，相邻点间的基线精度分布不均匀。测边低，相邻点间的基线精度分布不均匀。 作为环形网的特例，在实际工作中还可按照网的用途和实际情作为环形网的特例，在实际工作中还可按照网的用途和实际情况，采用所谓况，采用所谓附合线路附合线路。这种附合线路与经典大地测量中的附合导。这种附合线路与经典大地测量中的附合导线相类似。采用这种图形的条件是，附合线路两端点间的已知基线线相类似。采用这种图形的条件是，

40、附合线路两端点间的已知基线向量，必须具有较高的精度，另外附合线路所包含的基线边数也不向量，必须具有较高的精度，另外附合线路所包含的基线边数也不能超过一定的限制。能超过一定的限制。 星形网星形网 星形网的几何图形简单，但其直接星形网的几何图形简单，但其直接观测边之间不构成任何闭合图形，所以观测边之间不构成任何闭合图形，所以其检验与发现粗差的能力差。其检验与发现粗差的能力差。 三角形网和环形网是大地测量和精密工程测量中普通采用的两三角形网和环形网是大地测量和精密工程测量中普通采用的两种基本图形。通常，根据情况往往采用上述两种图形的混合网形。种基本图形。通常，根据情况往往采用上述两种图形的混合网形。

41、 这种网形的主要优点，是观测中只这种网形的主要优点，是观测中只需要两台需要两台GPSGPS接收机，作业简单。因此接收机，作业简单。因此在快速静态定位和准动态定位等快速作在快速静态定位和准动态定位等快速作业模式中，均采用这种网形。它广泛地业模式中，均采用这种网形。它广泛地应用于工程测量、边界测量、地籍测量应用于工程测量、边界测量、地籍测量和碎部测量等。和碎部测量等。6.2.1 6.2.1 选点工作选点工作 由于由于GPSGPS测量观测站之间不需要相互通视，而且网的图形结构测量观测站之间不需要相互通视，而且网的图形结构也比较灵活，所以选点工作远较经典控制测量的选点工作简便。但也比较灵活，所以选点工

42、作远较经典控制测量的选点工作简便。但由于点位的选择对于保证观测工作的顺利进行和测量结果的可靠性由于点位的选择对于保证观测工作的顺利进行和测量结果的可靠性具有重要意义，所以，在选点工作开始之前，应充分收集和了解有具有重要意义，所以，在选点工作开始之前，应充分收集和了解有关测区的地理情况以及原有测量标志点的分布及保持情况，以便确关测区的地理情况以及原有测量标志点的分布及保持情况，以便确定适宜的观测站位置。定适宜的观测站位置。6.2 6.2 选点与建立标志选点与建立标志选点工作通常应遵守的原则是：选点工作通常应遵守的原则是： 观测站观测站( (即接收天线安置点即接收天线安置点) )应远离大功率的无线

43、电发射台和应远离大功率的无线电发射台和高压输电线，以避免其周围磁场对高压输电线，以避免其周围磁场对GPSGPS卫星信号的干扰。接收机天卫星信号的干扰。接收机天线与其距离一般不得小于线与其距离一般不得小于200m200m； 观测站附近不应有大面积的水域或对电磁波反射观测站附近不应有大面积的水域或对电磁波反射( (或吸收或吸收) )强强烈的物体，以减弱多路径效应的影响；烈的物体，以减弱多路径效应的影响； 观测站应设在易于安置接收设备的地方，且视场开阔。在视观测站应设在易于安置接收设备的地方，且视场开阔。在视场内周围障碍物的高度角，根据情况一般不应大于场内周围障碍物的高度角，根据情况一般不应大于10

44、101515 ，以减弱多路径效应的影响；以减弱多路径效应的影响； 观测站应选在交通方便的地方，并且便于用其它测量手段联观测站应选在交通方便的地方，并且便于用其它测量手段联测和扩展测和扩展。 对于基线较长的对于基线较长的GPSGPS网，还应考虑观测站附近具有良好的通网，还应考虑观测站附近具有良好的通讯设施讯设施( (电话与电报、邮电电话与电报、邮电) )和电力供应，以供观测站之间的联络和和电力供应，以供观测站之间的联络和设备用电。设备用电。 点位选定后点位选定后( (包括方位点包括方位点) )，均应按规定绘制，均应按规定绘制点之记点之记，其主要，其主要内容包括点位及点位略图，点位的交通情况以及选

45、点情况等。内容包括点位及点位略图，点位的交通情况以及选点情况等。选点工作结束后应提交的技术资料主要包括：选点工作结束后应提交的技术资料主要包括： 点之记及点的点之记及点的环视图环视图； GPSGPS网选点图；网选点图； 选点工作技术总结。选点工作技术总结。6.2.2 6.2.2 点位标志的建立点位标志的建立 为了保持点位，以便长期利用为了保持点位，以便长期利用GPSGPS测量结果和进行重测量结果和进行重复观测，复观测，GPSGPS网点一般应设置具有中心标志的标石，以精网点一般应设置具有中心标志的标石，以精确标志点位，点的标石和标志必须稳定、坚固以利长久保确标志点位，点的标石和标志必须稳定、坚固

46、以利长久保存和利用。尤其对于为研究地球动力学现象和工程变形而存和利用。尤其对于为研究地球动力学现象和工程变形而建立的各种监测网，以及大范围的高精度建立的各种监测网，以及大范围的高精度GPSGPS网，其网点网，其网点的位置必须可靠地加以标志。的位置必须可靠地加以标志。 目前，目前，GPSGPS网点的标石类型及其近用范围，如表网点的标石类型及其近用范围，如表5 5所列，所列，关于各种关于各种标石的构造标石的构造可参阅有关规程。可参阅有关规程。 观测工作的内容观测工作的内容主要包括：观测计划的拟定、仪器的主要包括：观测计划的拟定、仪器的选择与检验和观测工作的实施等。选择与检验和观测工作的实施等。6.

47、3 GPS6.3 GPS测量的观测工作测量的观测工作 6.3.1 6.3.1 观测计划的拟定观测计划的拟定 因为观测工作是因为观测工作是GPSGPS测量的主要外业工作，所以，在观测工作测量的主要外业工作，所以，在观测工作开始之前，仔细地拟定观测计划，对于顺利地完成观测任务，保障开始之前，仔细地拟定观测计划，对于顺利地完成观测任务，保障测量成果的精度，提高效益是极为重要的。测量成果的精度，提高效益是极为重要的。 拟定观测计划的依据拟定观测计划的依据主要是：主要是：GPSGPS网的规模大小，精度要求，网的规模大小，精度要求，GPSGPS卫星星座，参加作业的卫星星座，参加作业的GPSGPS接收机数量

48、，测区交通和地形条件以接收机数量，测区交通和地形条件以及后勤保障条件及后勤保障条件( (运输、通讯运输、通讯) )等。等。观测计划的主要内容观测计划的主要内容应包括：应包括：GPSGPS卫星的可见性图及最佳观测时间的选择，采用的接收机数量，卫星的可见性图及最佳观测时间的选择，采用的接收机数量，观测区的划分和观测工作的进程及接收机的调度计划等。观测区的划分和观测工作的进程及接收机的调度计划等。观测观测工作量的设计与计算工作量的设计与计算 外业观测的工作量与用户的要求精度和采用的接收机数量等因外业观测的工作量与用户的要求精度和采用的接收机数量等因素有关。素有关。GPSGPS网观测工作量的设计，除要

49、考虑观测工作的效率外，网观测工作量的设计，除要考虑观测工作的效率外，还必须保证网的可靠性。还必须保证网的可靠性。（GPSGPS网特征条件的计算网特征条件的计算）关于关于分区观测分区观测 当当GPSGPS网的点数较多，而参加观测的接收机数量有限时，网的网的点数较多，而参加观测的接收机数量有限时，网的观测工作需分区进行。当实行分区观测时，为了增加网的整体性，观测工作需分区进行。当实行分区观测时，为了增加网的整体性，提高网的精度，相邻分区应设置公共点，且公共点的数量不得少于提高网的精度，相邻分区应设置公共点，且公共点的数量不得少于3 3个。个。 相邻分区间的公共点数过少，将使网的整体性变差，影响网的

50、相邻分区间的公共点数过少，将使网的整体性变差，影响网的精度，而增加公共点数又会延缓测量工作的进程，这在实际工作中精度，而增加公共点数又会延缓测量工作的进程，这在实际工作中应根据网的用途慎重考虑。应根据网的用途慎重考虑。关于关于GPSGPS卫星卫星的可见性预报的可见性预报及观测时段的及观测时段的选择选择 因为观测因为观测卫星的几何分卫星的几何分布对布对GPSGPS定位的定位的精度具有重要精度具有重要影响，所以，影响，所以，为了选择最佳为了选择最佳的观测时段，的观测时段，拟定观测计划，拟定观测计划，应首先编制应首先编制GPSGPS卫星可见性图。卫星可见性图。 编制可见性图所用的概略星历，其龄期也不

51、能过编制可见性图所用的概略星历，其龄期也不能过长，一般不应超过长，一般不应超过9090天，超过时应重新观测一组天，超过时应重新观测一组新的概赂星历。新的概赂星历。关于关于GPSGPS卫星卫星的可见性预报的可见性预报及观测时段的及观测时段的选择选择 目前目前GPSGPS卫卫星数量足够，星数量足够，可见性预报意可见性预报意义已不再重大！义已不再重大！20122012年年2 2月月2525日某测站一个小时的观测时段内同时日某测站一个小时的观测时段内同时观测到观测到1919颗卫星。颗卫星。 GPSGPS定位中，所测卫星与观测站所组成的几何图形，其强度因定位中，所测卫星与观测站所组成的几何图形，其强度因

52、子可取空间位置精度因子子可取空间位置精度因子(PDOP)(PDOP)为代表，无论是绝对定位或相对定为代表，无论是绝对定位或相对定位，其值均不应超过一定的要求。不同精度的位，其值均不应超过一定的要求。不同精度的GPSGPS网，网，PDOPPDOP值应不值应不超过下表所列限值。超过下表所列限值。观测进程及调度计划观测进程及调度计划 最佳观测时间确定后，在观测之前须拟定观测工作的进程表及最佳观测时间确定后，在观测之前须拟定观测工作的进程表及接收机的调度计划。尤其当接收机的调度计划。尤其当GPSGPS网规模较大，参加作业的仪器较多网规模较大，参加作业的仪器较多时，仔细地拟定这些计划，对于顺利地实现预定

53、的观测任务极为重时，仔细地拟定这些计划，对于顺利地实现预定的观测任务极为重要。要。 观测工作的进程计划涉及到网的规模、精度要求、作业的接收机数观测工作的进程计划涉及到网的规模、精度要求、作业的接收机数量和后勤保障条件等，在实际工作中应根据最优化的原则合理拟定。量和后勤保障条件等，在实际工作中应根据最优化的原则合理拟定。6.3.2 6.3.2 仪器的选择与检验仪器的选择与检验 观测中所有采用的接收设备，都必须对其性能与可靠性进行检观测中所有采用的接收设备，都必须对其性能与可靠性进行检验，合格后方能参加作业。尤其对于新购置的没备，应按规定进行验，合格后方能参加作业。尤其对于新购置的没备，应按规定进

54、行全面的检验。全面的检验。接收机全面检验的内容，包括一般性检视、通电检验接收机全面检验的内容，包括一般性检视、通电检验和试测检验。和试测检验。具体检验内容参见具体检验内容参见全球定位系统全球定位系统(GPS)(GPS)测量规范测量规范。一般性检视一般性检视 主要检查接收设备的各部件及其附件是否齐全、完好，紧固部主要检查接收设备的各部件及其附件是否齐全、完好，紧固部件有否松动与脱落，设备的使用手册及资料是否齐全等件有否松动与脱落，设备的使用手册及资料是否齐全等。 GPS GPS接收机是完成测量任务的关键设备，其性能要求和所需的接收机是完成测量任务的关键设备，其性能要求和所需的接收机数量与测量的精

55、度有关。接收机数量与测量的精度有关。试测检验试测检验 试测检验应在不同长度的标准基线上或专门的试测检验应在不同长度的标准基线上或专门的GPSGPS测量检验场测量检验场上进行。标准基线的相对精度应不低于被检验接收设备的标称精度。上进行。标准基线的相对精度应不低于被检验接收设备的标称精度。试测检验是接收设备检验的主要内容，凡是用于精密定位的接收设试测检验是接收设备检验的主要内容，凡是用于精密定位的接收设备，都应按作业时间的长短至少在每年出测前进行一次。备，都应按作业时间的长短至少在每年出测前进行一次。 GPS GPS接收机属贵重的精密电子仪器，为了确保设备的安全和正接收机属贵重的精密电子仪器，为了

56、确保设备的安全和正常工作，用户必须制定严格的使用、运输与保管办法。常工作，用户必须制定严格的使用、运输与保管办法。 另外，天线底座的圆水准器和光学对中器，也都要在每年出测另外，天线底座的圆水准器和光学对中器，也都要在每年出测前进行检验和校正。对于作业中所使用的气象测量仪表前进行检验和校正。对于作业中所使用的气象测量仪表( (通风干湿通风干湿表、气压表、温度计表、气压表、温度计) )，也应定期送气象部门检验，以保障其正常，也应定期送气象部门检验，以保障其正常工作。工作。 检验的主要项目包括：设备通电后有关信号灯、按键、显示系检验的主要项目包括：设备通电后有关信号灯、按键、显示系统和仪表的工作情况

57、，以及自测试系统的工作情况。当日测试正常统和仪表的工作情况，以及自测试系统的工作情况。当日测试正常后，按操作步骤进行卫星的捕获与跟踪，以检验其工作情况。后，按操作步骤进行卫星的捕获与跟踪，以检验其工作情况。通电检验通电检验6.3.3 6.3.3 观测工作观测工作 观测工作主要包括：天线安置，观测作业，观测记录和观测数观测工作主要包括：天线安置，观测作业，观测记录和观测数据的质量判定等。据的质量判定等。 天线安置天线安置 天线的妥善安置是实现精密定位的重要条件之一。其安置工作一天线的妥善安置是实现精密定位的重要条件之一。其安置工作一般应满足以下般应满足以下要求要求： 静态相对定位时，天线应尽可能

58、利用三脚架，并安置在标志静态相对定位时，天线应尽可能利用三脚架，并安置在标志中心的上方直接对中观测。在特殊情况下，方可进行偏心观测，但中心的上方直接对中观测。在特殊情况下，方可进行偏心观测，但归心元素应以解析法精密测定。归心元素应以解析法精密测定。 当天线需安置在三角点觇标的基板上时，应先将觇标顶部拆当天线需安置在三角点觇标的基板上时，应先将觇标顶部拆除，以防止对信号的干扰。这时可将标石中心投影到基板上作为安除，以防止对信号的干扰。这时可将标石中心投影到基板上作为安置天线的依据。置天线的依据。 天线底板上的圆水准器气泡必须居中。天线底板上的圆水准器气泡必须居中。 天线的定向标志线应指向正北，并

59、顾及当地磁偏角影响，以天线的定向标志线应指向正北，并顾及当地磁偏角影响，以减弱相位中心偏差的影响。定向的误差以定位的精度不同而异，一减弱相位中心偏差的影响。定向的误差以定位的精度不同而异，一般应不超过般应不超过3 35 5。 雷雨天气安置天线时，应注意将其底盘接地，以防止雷击。雷雨天气安置天线时，应注意将其底盘接地，以防止雷击。 所谓天线高，系指天线的相位中心至观测点标志中心顶面的垂所谓天线高，系指天线的相位中心至观测点标志中心顶面的垂直距离。直距离。一般分为上、下两段：上段是从相位中心至天线底面的距一般分为上、下两段：上段是从相位中心至天线底面的距离，这一段的数值由厂家给出，并作为常数；下段

60、是从天线底面至离，这一段的数值由厂家给出，并作为常数；下段是从天线底面至观测点标志中心顶面的距离，这一段由用户测定。天线高的量测值观测点标志中心顶面的距离，这一段由用户测定。天线高的量测值应为上下两段距离之和。应为上下两段距离之和。 天线安置后，应在各观测时段的前后各量测天线高一次。两次天线安置后，应在各观测时段的前后各量测天线高一次。两次量测结果之差不应超过量测结果之差不应超过3mm3mm，并取其均值采用。，并取其均值采用。 观测作业观测作业 在开机实施观测工作之前，接收机一般需按规定经过预热和静在开机实施观测工作之前，接收机一般需按规定经过预热和静置。观测作业的主要任务是捕获置。观测作业的