《不动产测绘》课件-项目3 3.3GNSS控制测量

不动产测绘项目三不动产控制测量河南测绘职业学院LOGO不动产控制测量概述01导线测量02GNSS控制测量03目录一、GNSS静态相对定位测量

GNSS静态相对定位测量主要应用于四等和四等以上的大地控制测量或一级不动产平面控制测量,也可用于房角点和界址点等不动产要素的测定。目前,不动产测绘中应用的GNSS静态相对定位测量作业方式主要有经典静态相对定位测量和快速静态定位测量。由于城区建筑物密集、树木较多，因此二、三级的不动产平面控制测量的主要手段仍然是测距导线。因为导线测量穿街串巷，不受建筑物密集、高楼大厦和树木等影响；设备简单、速度快、效果好、问题也少，为广大不动产测绘所常用。但GNSS定位技术速度快、效率高、技术先进，在城市中使用也很多。

任务三GNSS控制测量在应用GNSS快速静态相对定位技术时需注意以下各点：（一）要求GNSS点布设在没有障碍物阻挡信号的位置，以及不应有大面积水域或电磁波反射或吸收强烈的物体。GNSS点还应远离大功率的无线电发射台、微波站和高压输电线，接收机天线与其距离不得小于200m。（二）在寻常标下观测时，应当适当延长观测时间，在复合标或双锥标的观测台上观测时，应将可能阻挡或影响信号接收的部分卸下，不允许在复合标或双锥标下观测。（三）注意准确量取天线高。由于当前GNSS接收机天线类型的多样化，各种类型接收机天线高量取部位各不相同，因此作业前应熟悉和掌握GNSS所使用接收机的使用说明，按照说明量取。在应用GNSS快速静态相对定位技术时需注意以下各点：（四）采集高质量的载波相位观测值是解决周跳问题的根本途径。适当地增加其采集密度，也是诊断和修复周跳的措施。因此，必要时也可将数据采样间隔缩短至10s。当接收机有较高的内部采样率，且有较强的周跳处理功能时，可将数据采样间隔放宽。（五）快速静态相对定位法，其优点在于观测速度快，工效高；流动站之间移动时，不必保持对所测卫星的连续跟踪。但由于快速静态相对定位方法对直接观测基线一般不构成闭合图形，其可靠性缺乏更有效的检核条件，所以只能在二等控制点以下使用。二、GNSS静态相对定位测量实施

用GNSS卫星定位技术建立的测量控制网称为GNSS控制网。GNSS控制网的建立与常规测量相类似，在实际工作中也可划分为方案设计、外业实施及内业数据处理三个阶段。本节主要介绍GNSS测量的技术设计、外业实施各阶段工作以及内业数据处理的介绍。（一）GNSS定位的基本观测量

由卫星定位的几何原理可知，若同时观测三颗卫星至测站的距离，便可交会出地面点的位置。所以GNSS观测，就是通过GNSS信号测定卫星至测站的距离。GNSS卫星信号含有多种定位信息，根据不同的要求可以从中获得不同的观测量，主要有：（1）根据码相位观测得出的伪距；（2）根据载波相位观测得出的伪距；（3）由积分多普勒计数得出的伪距差；（4）由干涉法测量得出的时间延迟。其中最广泛采用的基本观测量是码相位观测量和载波相位观测量。（二）GNSS定位的误差影响GNSS定位中出现的各种误差，按误差性质分为系统误差和偶然误差，其中系统误差无论从误差的大小还是定位结果的危害性都比偶然误差大得多，因此系统误差是GNSS定位中的主要误差来源。GNSS定位中出现的各种误差大体上可分为：（1）与卫星有关的误差，如卫星星历误差、卫星钟的钟误差、相对论效应等；（2）与信号传播有关的误差，如电离层折射、对流层折射、多路径误差；（3）与接收机有关的误差，如接收机的钟差、接收机的位置误差。

对于这些误差影响的消除措施，一是加改正，建立合适的改正模型；二是利用其相关性，在观测值中间求差，削弱其影响；三是选择较好的硬件（如好的天线）和较好的观测条件。（三）GNSS定位测量设计1.影响GNSS测量技术设计的因素GNSS外业涉及面很广，因而外业阶段的技术设计是一个复杂的技术管理问题，经综合大致有以下一些因素应加以考虑：（1）同测站有关的因素：网点密度；布网方案；时段分配、重复设站和重合点的设计；（2）同观测卫星有关的因素：观测卫星数；卫星信号质量；图形强度因子；卫星高度角；星历来源。（3）同仪器有关的因素：接收机，用于精密相对定位时至少为两台；天线，若天线设计质量和稳定性欠佳，会带来一系列的误差；记录设备，可以是盒式数据磁带或软磁盘。（4）后勤方面的因素：动用接收机台数及其来源和使用期间；测区内各时段，机组的调度；其他外业装备，主要是效能工具和通讯设备。

3.GNSS网的图形设计GNSS网的图形布设通常有点连式、边连式、混连式三种基本方式。在此基础上可布设经典控制测量图形。具体布设主要取决于项目所要求的精度、野外条件及GNSS接收机台数等因素。

点连式是指相邻同步图形之间仅有一个公共点的连接，在公共点上设站二次，其余点只设站一次，其工作量最小，但几何强度弱，无复测基线检核（图3-2a）；边连式是指同步图形之间由一条公共基线连接，其工作量最大，检核条件亦最多，几何强度和可靠性均优于点连式（图3-2b）；混连式是指把点连式与边连式有机地结合起来，组成GNSS网，既能保证网的几何强度，提高网的可靠性，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（图3-2c）。图3-2GNSS网图形布设4.GNSS接收机的选择：对于不同的GNSS网的类级和控制等级，精度要求不一，此处提出选用接收机的基本要求，见表3—9。

等级项目二等三等四等一级二级接收机类型双频双频双频或单频双频或单频双频或单频标称精度≤（5mm＋2×10－6d）≤（5mm＋2×10－6d）≤（10mm＋2×10－6d）≤（10mm＋5×10－6d）≤（10mm＋5×10－6d）观测量载波相位载波相位载波相位载波相位载波相位同步观测接收机数≥4≥4≥3≥3≥3表3—9GNSS接收机的选用注：《卫星定位城市测量技术规范》（CJJ/T73-2010）5.GNSS不动产平面控制网的布设

不动产平面控制网为满足不动产测绘控制的需要而布设，一般在国家或城市一、二、三、四等控制网下加密一、二、三级不动产控制点。当测区内没有高级控制网或原有控制网不符合规范规定的相应等级的精度要求时，则另行布设相应等级的全面网或对原有的老网进行全面改造。目前GNSS测量能满足各等级不动产平面控制网的精度要求，故完全可以应用GNSS技术进行不动产控制测量。各等级GNSS观测技术要求应符合表3—10的规定。项

目

等级观测方法二等三等四等一级二级卫星高度角（º）静

态≥15≥15≥15≥15≥15快速静态有效观测同类卫星数静

态≥4≥4≥4≥4≥4快速静态－≥5≥5≥5≥5平均重复设站数静

态≥2≥2≥2≥1.6≥1.6快速静态－≥2≥2≥1.6≥1.6时段长度（min）静

态≥90≥60≥60≥45≥45快速静态－≥20≥20≥15≥15数据采样间隔（s）静

态10～6010～6010～6010～6010～60快速静态表3-10GNSS测量各级的作业的基本技术要求注：《卫星定位城市测量技术规范》（CJJ/T73-2010）（四）GNSS测量的外业工作GNSS测量外业工作包括GNSS点的选埋、观测及成果检核等。（一）选点和建立标志由于GNSS观测站之间不要求通视，所以选点工作较常规测量简便得多。在选点工作开始前，除收集和了解有关测区的地理情况和原有测量控制点分布及完好状况，决定适宜的点位外，选点工作还应遵守以下原则：1.点位周围应便于安置天线和GNSS接收机。视野开阔，视场内周围障碍物的高度角一般应小于。2.点位应远离大功率无线电发射源（如电视台、微波站等）其距离不小于200m；远离高压输电线，其距离不得小于50m。以避免电磁场对GNSS信号的干扰。3.点位附近不应有大面积水域或不应有强烈干扰卫星信号接收的物体，以减弱多路径效应的影响。4.地面基础稳定，易于点的保存。5.网形应有利于同步观测边、点联结。点位选定后，应按要求埋置标石，以便保存，并绘制点之记、测站环视图和GNSS网选点图，编写选点技术总结等。2.外业观测GNSS数据采集就是通常所说的野外测量作业工作。对于GNSS野外作业一般分为以下几个步骤：（1）准备工作（2）天线安置与量测天线高（3）开机观测（4）观测记录3.观测成果的检核

观测成果的外业检核是确保外业观测质量，实现预期定位精度的重要环节。所以，在外业观测结束后，必须在测区检核数据质量，以便及时发现不合格的成果，并根据情况采取补测或重测措施。

在解算出GNSS基线向量的基础上，对外业观测成果进行质量检核，主要内容包括：每个时段同步边观测数据的检核、重复观测边的检核、同步观测环的检核、异步观测环的检核，具体内容详见有关GNSS测量规范和教材。

当发现边或环闭合数据超出规定时，应分析原因并对其中部分或全部成果重测。需要重测的边，应尽量安排在一起进行同步观测。(五)GNSS测量数据处理GNSS接收机采集的数据是接收天线至卫星的距离和卫星星历等数据，而不是常规测量技术所得到的角度、距离和高差等。因此要得到有实际意义的定位信息，还必须进行一系列的处理。

GNSS测量数据处理可以分为观测值的粗加工、预处理、基线向量解算（相对定位处理）和GNSS基线向量网与地面网数据的联合处理等基本步骤。粗加工是将接收机采集的数据通过传输、分流、解译成相应的数据文件，并通过预处理将各类接收机的数据文件标准化，形成平差计算所需的文件。粗加工和预处理的主要目的是净化观测值，提高观测值的精度。基线向量解算是利用预处理后的数据求解接收机所在测站之间的坐标差，提供GNSS基线向量网平差的观测值。经过一系列处理，各类数据文件化后就可以调用平差程序进行计算。平差计算完毕后，还应对成果进行分析，剔除一些粗差，对成果进行比较、检核，各项分析数据均满足网的设计精度要求时，平差成果可以交付使用。数据采集数据传输预处理基线结算GNSS网平差图3-4GNSS数据处理的基本流程1.数据传输数据传输是用专用电缆将接收机与计算机连接，并在后处理软件的菜单中选择传输数据选项，将观测数据由接收机的内存模块传输至计算机。数据传输的同时进行数据分流，生成四个数据文件：载波相位和伪观测值文件、星历参数文件、电离层参数和UTC参数文件、测站信息文件。2.数据预处理

包括对分流后的数据进行平滑滤波检验，剔除粗差；统一数据文件格式并将各类数据文件加工成标准化文件（如GNSS卫星轨道方程的标准化，卫星时钟钟差标准化，观测值文件标准化等），找出整周跳变点并修复观测值；对观测值进行各种模型改正等。3.基线向量的解算由GNSS向量可得到两点间的空间距离以及它们之间的方位和高差信息。基线解算一般由双差相位观测值列出误差方程式，然后利用最小二乘平差原理求解基线。解算时，可采用多基线模式，对多点的同步相位观测值进行统一的平差计算，直接求得其中全部独立的GNSS基线向量及其方差与协方差，其他的向量可由它们推算出来；也可采用单基线模式，每次只取两点，根据在两点的同步相位观测值计算两点间的三维坐标差和它们的方差与协方差。基线处理完成后应对其进行精度分析。4.GNSS网平差1）GNSS基线向量网的平差

为了提高定位结果的可靠性，通常将不同时段观测的基线向量联结成网，称为GNSS基线向量网。网中含有许多图形闭合条件（如三角形、多边形或导线环）。GNSS基线向量网的平差是以GNSS基线向量为观测值，以其方差阵的逆阵为权，进行平差计算，消除图形闭合条件不符值，求定各GNSS网点的坐标并进行精度评定。对GNSS网可进行三维或二维平差，当进行二维平差时，应首先将三维GNSS基线向量坐标及其方差阵转换至二维平差计算面（椭球面或高斯投影平面等）。2）定位成果的坐标转换

将GNSS定位成果由WGS-84坐标系转换至国家大地坐标系或地方独立坐标系通常有两种方法。一种方法是进行GNSS基线向量网的约束平差（约束条件为地面网坐标、边长和方位角）或进行GNSS基线向量网与地面网常规观测值的联合平差。另一种方法是利用若干具有精密国家大地坐标和WGS—84地心坐标的公共点，精确求出一WGS-84坐标系与国家大地坐标系之间的转换参数，将WGS-84坐标化算到国家坐标系中去。转换参数有7个：3个平移参数、3个旋转参数、1个尺度参数，一般来说，有3个公共点就可以求得7个转换参数。三、GNSS-RTK控制测量GNSS作为一种新兴的高精度的定位工具，随着我国不动产测量工作的全面开展，已普遍用于建立不动产平面控制网，也用于测定不动产界址点、房角点和某些不动产要素的位置。GNSS在不动产测量方面的应用与一般GNSS控制网测量在主要技术上没有什么不同，都是采用载波相位测量相对定位，但二者又各有其特点。（一）常规GNSS-RTK控制测量GNSS-RTK实时动态测量技术，是集计算机技术、数字通讯技术、无线电技术和GNSS测量技术为一体的组合系统，它是以载波相位测量为依据的实时差分测量技术。1.RTK控制测量等级划分与本网原则2.

RTK控制测量技术要求及规定3.测区坐标系统转换参数的获取4.

RTK控制测量基准站技术要求5.

RTK平面控制点测量流动站技术要求6.

RTK高程控制点测量流动站技术要求及规定7.成果数据处理与检查（二）基于CORS系统的网络RTK技术网络RTK测量突破了常规GNSS-RTK的作业距离与作业模式,具有作业距离更长、覆盖范围更广,精度和可靠性更高、应用范围更广、效率更高、操作更方便等特点,是目前GNSS作业测量的主要手段。1.CORS系统概述连续运行参考站系统可以定义为一个或若干个固定的、连续运行的GNSS参考站，利用现代计算机、数据通信和互联网技术组成的网络，实时地向不同类型、不同需求、不同层次的用户自动地提供经过检验的不同类型的GNSS观测值（载波相位、伪距），各种改正数、状态信息，以及其他相关的GNSS服务项目的系统。主要分为：单基站CORS、多基站CORS、网络CORS(二)CORS应用系统CORS系统彻底改变了传统RTK测量作业方式，其主要优势体现在：（1）改进了初始化时间、扩大了有效工作的范围；（2）采用连续基站，用户随时可以观测，使用方便，提高了工作效率；（3）拥有完善的数据监控系统，可以有效地消除系统误差和周跳，增强差分作业的可靠性；（4）用户不需架设参考站，真正实现单机作业，减少了费用；（5）使用固定可靠的数据链通讯方式，减少了噪声干扰；（6）提供远程INTERNET服务，实现了数据的共享；（7）扩大了GNSS在动态领域的应用范围，更有利于车辆、飞机和船舶的精密导航；（8）为建设数字化城市提供了新的契机。(三)网络RTK的概念

网络RTK技术就是利用CORS各个参考站的观测信息，以CORS网络体系结构为基础，建立精确的差分信息解算模型，解算出高精度的差分数据，然后通过无线通信数据链路将各种差分改正数发送给用户。网络RTK技术集Internet技