GPS道路控制测量

1、GPS道路捽制测量目录 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark5 o Current Document 摘要 HYPERLINK l bookmark7 o Current Document ABSTRACT II HYPERLINK l bookmark9 o Current Document 1项目概述1 HYPERLINK l bookmark11 o Current Document 项目来源1 HYPERLINK l bookmark13 o Current Document 测区概况12设计依据、测量基准和作业软件错误！未定义书签。设计依据错误！未定义

2、书签。测量基准错误！未定义书签。平面坐标系统错误！未定义书签。高程坐标系统错误！未定义书签。作业软件错误！未定义书签。3相关资料的收集错误！未定义书签。图件资料错误！未定义书签。平面控制资料错误！未定义书签。高程控制资料错误！未定义书签。GPS控制测量错误！未定义书签。选点错误！未定义书签。埋石错误！未定义书签。GPS网的建立错误！未定义书签。GPS网精度要求错误！未定义书签。GPS网布设形式错误！未定义书签。GPS道路捽制测量GPS网的图形设计错误！未定义书签。GPS平面控制测量错误！未定义书签。平面控制测量方法错误！未定义书签。外业测量技术要求错误！未定义书签。外业测量记录错误！未定义书签

3、。高程控制测量方法错误！未定义书签。高程控制测量系统错误！未定义书签。高程控制测量技术规范错误！未定义书签。GPS内业数据处理错误！未定义书签。GPS基线解算错误！未定义书签。GPS网平差错误！未定义书签。6提交成果资料及成果验收错误！未定义书签。致谢错误！未定义书签。参考文献错误！未定义书签。GPS道路捽制测量GPS道路控制测量摘要Global Positioning System全球定位系统，也就是我们所说的GPS。它是 由美国研制并且在1994年开始使用的卫星导航定位系统。随着社会科学技术水 平的不断发展，该技术也取得了令人满意的进步，并且逐渐变的成熟和完善。现 在它已遍布在我国国民经济

4、及社会生活的军事、交通运输、测绘、资源调查等各 个领域。在测量领域，GPS定位系统已广泛应用于大地测量、工程测量、航空摄 影测量以及地形、地籍测量等各个方面。本设计主要是有关GPS道路施工测量方面的设计，本文针对公路测量的特点 及过程，论述了公路测量采用的方法，并阐述了公路测量技术的应用原理。关键词GPS /控制测量/道路工程GPS道路控制测量PATH OF GPS CONTROL SURVEYABSTRACTThe Global Positioning System is known as GPS as we known. It is developed by the United Stat

5、es and in 1994 began using a satellite navigation and positioning system. With the continuous development of social science and technology level, the technology also has made satisfactory progress, and gradually become mature and perfect. Now it has spread in our country national economy and social

6、life of the military, transportation, surveying and mapping, resource investigation and other fields. GPS has been widely used in geodesy, engineering surveying, aerial survey and topographic and cadastral survey.This design is mainly about the design aspects of GPS road construction survey, this pa

7、per, the characteristics of highway and process measurement, discusses the methods used to measure the road, and described the application of measurement principles of highway.KEY WORDS: gps/control survey/road engineeringGPS道路捽制测量1项目概述项目来源近年来，随着社会经济的迅速发展，人们的交往变的更加密集频繁，城镇的 建设也在日夜不停的进行中，人们出行离不开道路，同时经

8、济的发展，经济的往 来，运输业等也时时刻刻受到道路条件的制约，所以更多公路道路的修建势在必 行。为了更好的促进城镇之间社会经济和人文的相互交流，平顶山市及长葛市公 路局联合委托我们小组对两市之间进行一条公路的施工设计。项目工作内容包 括：现场勘测，选点、埋石，建立GPS控制网，平面控制测量，高程控制测量， 数据处理解算，网平差。平顶山市至长葛市公路施工建立D级GPS控制网，由平 顶山出发，途经襄城、禹州地区，穿过汝河、颖河等多条河流，全长共99.8公 里。测区概况第一：平顶山位于河南省中部，因建于“山顶平坦如削”的平顶山下而得 名，属暖温带大陆性季风气候，四季分明，气候温和，雨量充沛，境内有沙

9、河、 汝河、澧河、甘江河等31条河流。建市50多年来，平顶山以其得天独厚的地理 位置、丰富的自然资源、雄厚的经济实力以及源远流长的灿烂文化，越来越为中 外所瞩目，是中国优秀旅游城市、国家园林城市、中国曲艺城和中国书法城，中 原城市群九个中心城市之一。第二：长葛市位于河南省中部，许昌市北部、北纬34 09, 34 20,，东 纬113 34, 114 08,。长葛处于豫西山区向豫东平原过渡地带，西北高，东 南低，呈缓倾斜状。地貌现状大体可分为浅山区、岗丘区、平原区。市区北距郑 州62公里。市境南北21.4公里，东西51.9公里。京广铁路、京珠高速公路、 107国道纵贯南北彭（店）一花（石）公路横

10、穿东西，境内市乡公路四通八达。第三:平顶山市至襄城路段地势起伏较大，多为山地，其中也经过数条河流； 襄城至禹州路段大部分地势较为平坦，但部分地区起伏较大，为山地中间还间隔 有一个矿区；禹州至长葛路段地势较为平坦，起伏不大，多为平原。GPS道路捽制测量第四：全区路段位于东经113 177 35.60至113 367 15.68，北纬33 447 24.84至33 26 12.9。总体线路较为复杂，高山、丘陵和平地交替出现， 线路基本为西南一东北走向。2设计依据、测量基准和作业软件设计依据CH 2001-92全球定位系统(GPS)测量规范CJJ 73-97全球定位系统城市测量技术规程CH 1002

11、-95测绘产品检查验收规定CH 1003-95测绘产品质量评定标准CJJ 8-85城市测量规范GB 50026-93工程测量规范GB 12898-91国家三、四等水准测量规范测量基准平面坐标系统综合测区整个路段，平面控制网采用D级GPS网为首级控制网，通过加密1 级(5)导线来实现。高程坐标系统高程控制测量采用四等水准测量。各种等级的水准测量技术要求如下表：GPS道路捽制测量表4.2.1水准测量的主要技术要求等级每千米高 差全中误 差（mm）附合路 线长度 （km）水准仪 型号水准尺观测次数往返较差、附合或环形 闭合差（mm）与已知点联 测附合或环形平地山地二等2DS1锢瓦往返各一次往返各一次

12、4三等650DS1锢瓦往返各一次往一次124DS3双面往返各一次四等1020DS3双面往返各一次往一次206五等15DS3单面往返各一次往一次30数据来源：水准测量的主要技术要求作业软件瑞士徕卡 LeicaGPS500 系统、Leica TC1610C 全站仪。3相关资料的收集图件资料在进行测量施工作业之前，了解测区基本情况，收集测区内相关资料和交通 道路路线图作为参考。另外也可以借阅相邻乡县之间的县级公路施工设计图作为 当时路段的设计参考。平面控制资料测量路段及其附近地区有09年布设施测的GPS控制点，点位数据来源可靠， 精度较高，经现场勘察点位保存完好。可以作为该路线施测的平面控制网的起算

13、 点。控制点坐标：K1 x=3738317.231y=38424237.8703GPS道路捽制测量K2 x=3738599.669y=38424298.116高程控制资料施测路段及其附近地区保存有四等水准点，数据精度可靠，经现场勘察点 位保存完好。可以作为该路线施测的水准控制测量的起算数据。DS01h=123.510DS02h=131.199GPS控制测量选点通过实地勘测以及测区资料的研究，长葛到平顶山该段公路全长大约 99.8卜0,按照精度级别测网要求，每25km布设一个测站点，该路段以每2km 布设一个测站点进行埋石，全线共布设出50个测站点。其中在进行选点、埋石的作业过程中，我们需要注意

14、按照以下要求进行：第一：每个测站四周应该视野宽阔，高度角15以上不能出现成片的障碍 物。测站点信号要好，并且还要便于安置GPS接收机和天线，这样才方便进行观 测。第二：各个测站要远离围墙、房屋、山坡、广告牌以及大面积水面等信号反 射物，以防止出现严重的多路径效应。第三：各测站要远离大功率的无线电信号发射器，以免破坏接收机天线。GPS 接收机要与变压器、高压输电线等物体保持一定的距离以避免干扰。具体需要保 持的距离可以参阅接收机的说明书。第四：要尽量的利用符合要求的原有控制点和标石。第五：各测站应选择地势条件好的，容易保存并且稳定的地方，并最大程度 的顾及交通等条件。第六：A级GPS点的点位需要

15、符合CH/T2008的相关规定。GPS道路捽制测量第七：应该选择测站周围环境与外侧大环境相互一致的地方，以避免或者减 小环境因素带来的误差。埋石埋石的过程中，我们同样需要注意一些问题：第一：标石的类型。GPS各级网所需要的标石类型不同，其具体情况如下：标石类型适用级别a.基岩天线墩AA、Ab.岩层天线墩AA、Ac.基岩标石Bd.岩层普通标石BEe. 土层天线墩AA、Af.普通基本标石BEg.冻土基本标石Bh.固定沙丘基本标石Bi.普通标石BEj.建筑物上的标石BE图2.2-3 GPS点标石类型其中C级以下临时性工程网点，可以做简易标志。各种不同类型的标石都应设有各自的中心标志，一般基本标石和基

16、岩标石的 中心标志应为不锈钢或铜制作。而其他普通标石的中心标志可以用坚硬的复合材 料或铁制作。标志中心应该嵌入有不同颜色的金属（如不锈钢或铜）或者精细的并 且清晰的十字型线制作的半径小于 0.25 mm的中心点。并应在标志面上画有 “GPS”及施测单位名称。GPS道路捽制测量第二：方位点上只需埋设普通标石，但需要加以注记。第三：在有能够利用的旧点是，需要确定该点上的标石是完好的，并且符合 同一级别GPS点埋石的要求。如果标石被破坏了，可以在下标石的基础上重新埋 设新的标石。第四：埋设标石时，各层标志的中线应该严格的在同一条铅垂线上，其偏差 最多不能大于2mm。对于强制对中装置的对中误差不能大于

17、1mm。第五：不论哪个级别的GPS的标石，一般都需要用混凝土灌制。条件好的可 以用整块的青石、花岗岩等石头凿制而成，但其规格同样不能小于同类的混凝土 标石。在埋设标石时，应该现场浇灌混凝土；而普通标石则可以制作后运往站点 埋设。第六：B、C级别点的标石埋设好以后至少需要经过一次大雨或一次解冻期， 而岩层或者基岩的标石至少需要一个月后才能用于观测。第七：进行GPS点埋石之前，需要先经过当地土地管理局或者土地使用者的 同意，并办理相关的手续后才能进行埋石工作。新埋的天线墩或者标石都应办理 测绘标志委托保管书，共需要三份，保管标石的单位一份，上交和存档各一份。 利用旧点需要核实委托保管书，如果没有，

18、需要重新办理。第八：现场浇灌混凝土标石的同时，需要在上面刻上GPS点的埋设时间、类 别、“国家设施勿动”等字，以防止其他人故意进行毁坏。对于平原、荒漠等不 易寻找GPS点的地区需要在点的附近埋设指示碑，指示碑的规格需要参照规范认 真制作。埋点工作完成后，需要交上一份资料，其中资料内容包括：土地使用批准和 测量标志委托书；标石制造时的照片；埋石时候点的情况；埋石工作总结。GPS网的建立GPS控制测量首先要布设GPS控制网。GPS控制网的布设形式有会战式、同 步图形扩展式、多基准站式、单基准站式、跟踪站式多种形式。本设计自平顶山出发，经过襄城、禹州，最后到达长葛的一条公路，其所 采用的布网形式为同

19、步图形扩展式。通过该布网形式建立D级网。GPS道路捽制测量GPS网精度要求根据规程规范，D级GPS网的精度要求如下：项目 技术要求平均边长(km) 510固定误差a(mm) 10比例误差b(mm) 10最弱边相对中误差1/45000GPS网布设形式同步图形扩展式就是有多台接收机在不同的测站进行相同的同步观测，在 完成该同步观测后，又继续在其他测站上进行同步观测，每次观测都会在接收机 中形成一个图形，各个图形之间有若干个交点，而整个GPS网就由这些图形组成。 该种布网形式不仅图形强度高，扩展速度快，而且作业的方法简单，适用于建立 B、C、D、E 级网。会战式布网形式需要在一段时间内有多台GPS接

20、收机同时作业。顾名思义 该布网形式在进行作业时，全部的接收机需要在所测的这一批点上进行多天的长 时间观测，就如同两军会战一般，持续时间很长，而完成一批点的测量工作之后， 所有的接收机需要搬到另一批点上继续观测，直至所有的点被测量完。该种布网 形式有缺点也有优点，因为测量的时间长，所以观测的精度高，得出的数据准确 度高，但是它所需要的时间长并且成本高。该布网形式适用于建立B级网。多基准站式就是把若干台接收机固定在某几个点上进行长时间的观测，而 其他接收机在这些点周围进行观测的测量。该布网形式既可以获得精确的基线向 量和可靠的测量结果，又能够形成高强度的图形结构，比较适用于建立B、C、D、 E级网

21、。单基准站式又称为星形网形式，它就是以一台接收机为基准站，在其中某 一站点上进行连续观测，其他的接收机在其周围流动，每当到达一个观测点时就 进行观测。该布网形式简单且效率高，但是图形强度很弱，为弥补该缺点，需要 在测站中至少进行两次有效观测。该布网形式由于图形强度低，所以不适合进行 等级GPS控制网测量。GPS道路捽制测量跟踪站式布网所用的接收机数量与网的数量通常相同，这些接收机数年都 被固定在一个测站上进行不间断的观测。该布网形式具有很高的准确度和可靠 性。但是所耗时间大，费用高，只适用于建总 级网。其他级别的GPS网由于成 本太高的缘故，所以一般不被采用。GPS网的图形设计GPS网中的各种

22、图形都是有独立基线向量组成的。根据这些图形可以发现，GPS网大致都是由附合导线、支导线、多边形、三角形等基本图形构成的。本文所设计公路采用附合导线网，具体布设情况如图所示：图4.3-1附合导线布设根据各种精度级别的不同，各导线网相邻基点的距离需要参照GPS规范认 真执行2.2-1 GPS网精度分级级别固定误差比例误差系数AAW30.01GPS道路捽制测量AW50.1BW81C105D1010E1020数据来源GPS网精度分级规范a =J a2+(b X d”；式中：a 一标准差，mm；a固定误差，m；b-比例误差系数，d-相邻点间距离，m。GPS测量大地高差的精度、比例误差系数b和固定误差a按

23、表2.2-1放宽1 倍执行。AA、A级平差后在ITRF YY地心参考框架中的点位精度及对连续观测站经多 次观测后计算的相邻站间基线长度年变化率测定精度，按表2.2-2规定执行图表2.2-2点位精度和基线长度年变化率精度规定级别点位地心坐标精度，m基线长度年变化率精度，mm/年AA0.052A0.13来源数据：点位精度和基线长度年变化率精度规范在进行GPS网布测前需要先进行技术设计，这样才能得到最优方案。这些过 程包括项目规划、技术设计、资料收集整理、仪器检验、踏勘、选点、埋石等作 业。这些作业过程都需要参照GPS规范严格认真操作。GPS平面控制测量平面控制测量方法GPS平面控制测量采用静态模式

24、测量。根据布设的GPS平面控制网，测出各 个测站点的点位平面坐标。9GPS道路捽制测量外业测量技术要求外业进行测量作业时要严格按照操作要求操纵仪器，具体注意事项有以下要 求：.接收机天线利用脚架和光学对点器安置在标志中心的垂线方向线上，其 偏差不大于3mm；圆气泡必须居中，定向标志线指向正北，误差不大于5, 观测前对点器必须经过检验和校正。.作业人员需严格遵守操作要求和调度安排，按规范对同一组卫星进行同 步观测，在观测过程中，应坚守工作岗位，不能擅自离开，以便及时发现问题， 并采取相应的处理措施解决问题。.外业记录手册必须当场填写，保证数据准确、内容齐全。每时段前后应 各量一次天线高，两次较差

25、不大于3mm,取其中数填入记录手薄中。.接收机记录数据后，应查看测站信息、信噪比、相位残差及存储介质记 录等，根据采集数据的质量，采取相应的措施。.外业观测应严格按照操作手册进行，存储在仪器上的数据文件应及时拷 贝到计算机中；接收机内存储的数据文件在转录时，不得轻易进行任何剔除和删 改，不得进行认为的编造和加工。.一时段观测过程中，不允许进行以下操作：A.接收机关闭又重新启动；B.进行自测试；C.改变卫星仰角限；D.改变数据采样间隔；E.改变天线位置；F.按动关闭文件和删除文件等功能键；对于迁站的形式我们采用翻转式迁站。迁站过程中需要考虑以下几种因素： 第一：每点的观测次数。第二：一天内观测时

26、段的测量。第三：可提供使用的车辆。第四：迁站及仪器安装和拆卸的时间。第五：各点之间的交通路况。10GPS道路捽制测量第六：观测小组成员对路况的熟悉程度。外业测量记录外业测量观测作业时，应严格按照规范要求进行，严格服从调度命令，在规 定的时间内进行测量作业。测量过程中，一人对测量手簿进行记录（手簿格式如 下表所示），需要画出大体的测量路线草图，以便与GPS接收机中存储的测量记 录进行对照，以确保测量过程无误进行。点号点名图幅号观测记录员日期段号观测日期接收机名称及编号天线类型及其编号存储介质编号数据文件名近似纬度 N近似经度 E近似高程m采样间隔s开始记录h min结束h min时间记录时间天线

27、高测定天线高测定方法及略图点位略图测前：测后：测定值m修正值m天线高11GPS道路捽制测量m平均值m时间（UTC ）跟踪卫星号（PRN）及信嘈比纬度经度大地高m天气状况记事图2.3-1记录手簿格式测量过程应严格遵守规范，其中GPS测量技术要求如下:图2.3-2 GPS测量技术要求项目级别AAABCDE卫星截止高度角101015151515同时观测有效卫星总数三4三4三4三4三4三4有效观测卫星总数三20三20三9三6三4三4观测时段数三10三6三4三2三1.6三1.6时段长度min静态三720三540三240三60三45快速静态双频+P（Y）三10三5双频全波三15三10三1012GPS道路捽

28、制测量单频或双频半波三30三20三15采样间隔s静态30303010 3010 3010 30快速静态515515515时段中任意卫星有效观测时间min静态三15三15三15三15三15三15快速静态双频+P(Y)三1三1三1双频全波三3三3三3单频或双频半波三5三5三5数据来源：GPS测量技术要求规范其中还有其他注意事项：在时段中观测时间符合表中第七项规定的卫星为有 效观测卫星。计算有效观测卫星的总数时，应将各个时段的有效观测卫星数扣除 其中的重复卫星数。观测时段的长度应为开始记录数据到结束纪录的时间段长 度。观测时段数三1.6表示每站观测一时段，至少60%测站需要再观测一个时段。高程控制测

29、量方法高程控制测量系统GPS高程控制测量常常采用大地高、正高和正常高系统。我们采用的正高系 统是以大地水准面为基准面的高程系统。采用GPS的方法测出点的空间直角坐标 (x, y, z),再通过坐标转换将其转换成大地经纬度和大地高(b, l, h),而要 确定出点的正高或正常高，需要在基于椭球和大地水准面或似大地水准面的高程 系统间进行转换。高程控制测量技术规范水准高程测量的主要技术要求应符合下表内容：表4.5.2-1水准测量技术要求等级每千米高附合路水准仪水准尺观测次数往返较差、附合或环形13GPS道路捽制测量差全中误差(mm)线长度(km)型号闭合差(mm)与已知点联测附合或环形平地山地二等

30、2DS1锢瓦往返各一次往返各一次4二室三等650DS1锢瓦往返各一次往一次124DS3双面往返各一次四等1020DS3双面往返各一次往一次206五等15DS3单面往返各一次往一次30表4.5.2-1水准测量技术要求GPS内业数据处理数据传输获得GPS接收机中的原始观测数据，利用数据传输软件记录在计算 机中，然后用格式转换软件对数据进行格式转换，使之化成标准格式的数据，然 后进行基线解算，生成GPS基线解算向量，检查是否完成所有的观测和基线解算， 确定的话就进行网平差，得出最终的所需数据。如果没有全部完成的话，需要从 头进行数据处理。GPS基线解算GPS控制网基线解算需要采用卫星广播星历坐标值来

31、当做基线解的起算数 据,利用解算软件进行。数据预处理基线都采用双差固定解作为最终结果,它的结 果中基线长度中误差输出值不应超过2o。所有的外业观测数据都应该经过独立 环、同步环及复测基线检核。O =qa2+ (bXd) 2Wx 2、，脸、Wy 2，脸、Wz 21n3W 2 a5、W = WVx 2 + Wy 2 + Wz 2AS 2 v;2514GPS道路捽制测量式中：。一一标准差，即基线向量的弦长中误差（m m ）；a固定误差（m m ）；b比例误差系数（1X10-6；d相邻点间的距离（km ）。根据软件的功能和精度、外业施测的精度要求和实际情况，可采用单基线解 或多基线解；每个同步观测图形

32、都只能选择一个起算点。GPS网平差进行GPS网平差，首先确定独立基线和其精度统计信息，接着进行无约束平 差，然后在地心坐标系的参照下解算出坐标和基线的向量估值，然后算出基线向 量改正数，经过调整后的基线向量观测值的权阵，一级各类精度统计的信息来决 定是否引入地面常规观测值，如果不引入，就利用起算数据进行约束平差，进而 得出最终结果；如果引入的话利用地面的常规观测量和起算数据进行联合平差得 出最终结果。6提交成果资料及成果验收GPS测量任务完成后，上交如下资料：.测量任务书与专业设计书；.点之记、环视图和测量标志委托保管书；.外业观测记录（包括原始记录的存储介质及其备份）、测量手簿及其它记录 （包括偏心观测）；.接收设备、气象及其它仪器的检验资料；.外业观测数据质量分析及野外检核计算资料.数据加工处理中生成的文件（含磁盘文件）、资料和成果表；. GPS网展点图；.技术总结和成果检查报告。成果验收的重点对象主要有：15GPS道路捽制测量第一：实施方案是否严格遵守规范和技术设计要求;第二：重测、补测和数据去除是否合理;第三：数据处理的软件是否符合要求，起算数据是否正确，处理的