《卫星定位系统城市测量技术规范》

《卫星定位系统城市测量技术规范》卫星定位系统（GNSS）在城市测量中的应用已成为现代测绘技术的核心手段，其技术规范的制定需全面覆盖测量全流程，确保成果精度与可靠性。以下从术语定义、基本要求、作业流程、精度指标、质量控制、数据处理及成果要求等方面展开具体技术内容。一、术语与定义卫星定位系统城市测量涉及以下关键术语：1.卫星定位系统（GNSS）：通过接收多系统（如GPS、北斗、GLONASS、Galileo）卫星信号，实现空间定位的技术体系。2.城市测量：以城市规划、建设、管理为目标，开展的控制测量、地形测量、工程测量、地籍测量等工作。3.基准站：固定或临时设置的GNSS观测点，提供差分改正数据或作为控制网起算点。4.流动站：在测区移动作业的GNSS接收设备，通过与基准站数据链连接实现实时定位。5.静态测量：接收机在固定点长时间观测（≥40分钟），通过载波相位观测值解算高精度坐标的方法。6.快速静态测量：在小范围测区，利用短基线（≤10km）和较短观测时间（10-20分钟）获取厘米级精度的测量模式。7.实时动态测量（RTK）：通过基准站与流动站的实时数据传输，实现厘米级实时定位的差分测量技术。8.网络RTK：基于连续运行基准站（CORS）网络，利用虚拟参考站（VRS）或主辅站技术（FKP）扩展定位覆盖范围的测量方法。二、基本要求（一）测量基准城市测量应采用2000国家大地坐标系（CGCS2000），当测区与国家坐标系存在系统性偏差时，可建立地方独立坐标系，但需明确与CGCS2000的转换关系。高程基准采用1985国家高程基准，或地方高程系统（需说明与国家高程基准的转换参数）。控制网起算点应选用经检验合格的高等级GNSS控制点或水准点，起算点数量不少于3个（平面）或2个（高程），且分布均匀，确保控制网约束平差的可靠性。（二）仪器设备GNSS接收机需满足以下要求：-静态测量：双频接收机（L1/L2或B1/B2），标称精度平面≤5mm+1ppm，高程≤10mm+1ppm。-快速静态测量：双频接收机，标称精度平面≤8mm+1ppm，高程≤15mm+1ppm。-RTK测量：支持多系统多频接收（≥3系统），标称精度平面≤10mm+1ppm，高程≤20mm+1ppm。仪器需定期（≤1年）进行检定，检定项目包括天线相位中心偏差（≤2mm）、接收机内部噪声（≤1mm）、数据采样率（≥1Hz）、信号跟踪能力（≥7颗卫星连续跟踪）。作业前需检查接收机电池电量（≥50%）、存储容量（剩余空间≥2GB）、天线对中误差（≤2mm）及基座气泡整平情况。（三）作业环境GNSS测量需选择卫星可见性良好的时段，观测期间卫星数≥5颗（RTK≥6颗），平面位置精度因子（PDOP）≤6（静态/快速静态≤4）。测站周围应避免高度角15°以上的遮挡（如建筑物、树木），远离强电磁干扰源（如高压输电线、通信基站，距离≥200m）和大面积水面（距离≥100m），以减少多路径效应。RTK作业时，基准站与流动站距离应≤10km（单基准站）或≤30km（网络RTK），数据链传输（UHF电台或移动网络）需稳定，丢包率≤5%。（四）人员资质测量作业人员需持有测绘作业证，项目负责人应具备中级及以上测绘专业技术职称，作业组至少配备2名持证人员（1名操作接收机，1名记录与检核）。外业前需开展技术培训，内容包括仪器操作、规范要求、应急处理（如信号失锁、数据中断）等，培训记录需存档备查。三、作业流程（一）准备阶段1.资料收集：收集测区已有控制成果（坐标、高程、精度）、地形图（≥1:10000）、规划文件（如红线范围）及气象资料（避免暴雨、强风天气作业）。2.方案设计：根据测量任务（如1:500地形测图、建筑工程放样）确定控制网等级（首级控制、加密控制）、测量模式（静态/RTK）、观测时段（卫星几何分布最佳时段，如上午9:00-11:00，下午14:00-16:00）。控制网布设应遵循“由高级到低级、整体到局部”原则，首级控制网边长≥500m，加密控制网边长100-500m，网形采用三角形或四边形，避免过长基线（≤20km）。3.仪器检校：作业前1-2天进行接收机校准，包括天线高量测（三次量测取平均，误差≤2mm）、卫星信号跟踪测试（连续观测30分钟，统计失锁次数≤2次）、数据质量检查（观测数据中周跳数≤3个/小时）。（二）外业实施1.控制测量：-静态测量：测站对中整平后，量取天线高（从测站标志面至天线相位中心标志的垂直距离），记录初始、结束天线高（两次量测差值≤3mm）；观测时间根据基线长度调整（≤10km时≥40分钟，10-20km时≥60分钟）；每时段记录气象参数（温度、湿度、气压）及卫星可见数、PDOP值。-快速静态测量：观测时间≥10分钟，流动站与基准站同步观测，每站需独立观测2个时段（时段间隔≥30分钟），或与相邻点形成同步环（边数≤6）。-RTK控制测量：采用网络RTK模式，初始化成功后（固定解状态持续≥5分钟），每点观测2次（间隔≥30秒），平面坐标较差≤2cm，高程较差≤3cm，取均值作为最终成果。2.碎部测量：-RTK碎部点采集时，流动站需垂直对中（倾斜角≤5°），天线高输入准确（与量测值一致）；每个碎部点观测1-2秒（采样率1Hz），特征点（如房角、道路拐点）需独立观测2次，坐标较差≤5cm（1:500测图）或≤7cm（1:1000测图）。-隐蔽区域（如室内、地下车库）无法接收卫星信号时，需采用全站仪支站补测，支站数≤2个，定向边长度≥50m，定向角较差≤20″。3.界址点测量：-地籍测量中，界址点精度需满足《地籍调查规程》要求（解析界址点平面中误差≤±5cm）。RTK测量时，每点观测3次（间隔≥10秒），坐标较差≤3cm，取均值；静态测量时，采用短基线快速静态模式，观测时间≥20分钟，基线解算后平面中误差≤±3cm。（三）内业处理1.数据下载与预处理：使用专用软件（如TBC、南方测绘GPS数据处理系统）下载原始观测数据（RINEX格式），检查文件完整性（无缺星、断档）；进行周跳探测（采用电离层残差法或多项式拟合法），修复或剔除含大周跳（≥5周）的观测值；剔除信噪比（C/N0）≤35dB-Hz的卫星数据。2.基线解算：-静态测量：设置截止高度角15°，采用双差固定解模式，卫星轨道选择精密星历（如IGS最终星历），电离层改正使用双频消电离层组合，对流层改正采用萨斯特莫宁模型（Saastamoinen）并进行随机参数估计。-快速静态测量：基线长度≤10km时，可采用单历元解算或短基线优化模型，模糊度固定成功率需≥95%；基线解算后，检查基线向量残差（ΔX、ΔY、ΔZ的绝对值≤3σ，σ为基线中误差），同步环闭合差（WX、WY、WZ≤√3σ），异步环闭合差（W≤3√nσ，n为环边数）。3.网平差：-无约束平差：以三维基线向量为观测值，解算各点的三维坐标，检查基线向量改正数（VΔX、VΔY、VΔZ的绝对值≤3σ），确认控制网内部符合精度（平面中误差≤±5mm，高程中误差≤±10mm）。-约束平差：引入起算点坐标（CGCS2000或地方坐标系），采用最小二乘法进行二维或三维约束平差，检查约束点残差（平面≤±2cm，高程≤±3cm），平差后最弱边相对中误差（首级控制≤1/100000，加密控制≤1/50000）。四、精度指标城市测量中GNSS定位的精度需满足不同任务需求，具体指标如下：|测量类型|测量模式|平面中误差（mm）|高程中误差（mm）|适用场景||-|-|||||首级控制测量|静态测量|≤±5|≤±10|城市首级控制网（1:500测图）||加密控制测量|快速静态测量|≤±8|≤±15|图根控制、工程加密网||碎部测量|RTK测量|≤±50（1:500）|≤±70（1:500）|地形测图、竣工测量||界址点测量|RTK/静态测量|≤±50|—（平面）|地籍调查、土地确权||变形监测|静态测量|≤±3|≤±5|高层建筑、桥梁监测|注：1:1000及以下比例尺测图时，碎部点平面中误差可放宽至±70mm（平面）、±100mm（高程）。五、质量控制（一）过程控制1.作业前检查：核对仪器检定证书（在有效期内）、起算点坐标（与最新成果一致）、方案设计（符合任务要求）。2.中间环节抽查：每完成10%工作量，随机抽取5%的控制点（≥3个）进行重复观测，比较坐标差值（平面≤±2cm，高程≤±3cm）；RTK作业时，每2小时检查1次基准站坐标（与已知坐标较差≤±2cm）。3.数据同步检核：外业观测时，实时查看接收机状态（固定解比例≥90%）、卫星数（≥6颗）、PDOP值（≤6）；内业处理前，检查观测手簿与电子数据的一致性（时间、天线高、测站编号）。（二）成果检验1.内业复核：检查平差报告中的中误差、闭合差是否符合规范；核对成果表（坐标、高程）与原始记录的一致性；图件（控制点分布图、测量成果图）需标注坐标系统、比例尺、测图时间。2.外业检测：按5%的比例抽取成果点（≥10个），采用不同仪器（如全站仪）或不同测量模式（静态复测）进行检测，平面较差≤2倍中误差，高程较差≤2.5倍中误差。（三）质量评定成果质量分为优、良、合格、不合格四级，评定指标包括：-控制网精度：95%以上控制点满足中误差要求；-数据完整性：观测手簿、电子数据无缺失；-图件质量：地物表示清晰，符号使用正确，注记完整；-缺陷分类：严重缺陷（如起算点错误、成果大面积超限）、重缺陷（如闭合差超2倍限差）、轻缺陷（如手簿记录潦草）。六、数据处理与成果要求（一）数据格式原始观测数据需保存为RINEX3.0格式（包含O文件、N文件、G文件等），手簿记录采用电子表格（Excel）或标准化手簿（含测站编号、时间、天线高、卫星数、PDOP值）。处理后数据包括基线解算文件（.pos）、平差报告（.pdf）、成果表（.csv），图件采用CAD（.dwg）或GIS（.shp）格式。（二）成果内容最终提交的成果应包括：1.测量手簿（电子扫描件+纸质原件）；2.原始观测数据文件（RINEX格式，存储于移动硬盘或云盘，备份2份）；3.基线解算报告（含同步环、异步环闭合差统计）；4.平差报告（含无约束平差、约束平差结果，精度统计表）；5.成果表（控制点坐标、高程，碎部点坐标列表）；6.图件（控制点分布图、地形原图、地籍图，比例尺与任务要求一致）；7.技术总结报告（含任务概况、作业方法、质量分析、存在问题及建议）。（三）归档要求成果需按《测绘成果管理