第八章GPS控制网的技术设计

1、第六章GPS控制网的设计和外业工作，贵州师范大学地理和环境科学学院崔文刚现行教材第八章，并进行适当调整。 摘要、GPS定位测量的高精度、高效、低成本基于预测科学的技术设计和测量后的准确可靠的数据处理。 GPS测量的技术设计根据GPS测量规范的要求，考虑精度、可靠性、经济性等指标，在测量前制定严格、科学、实用的网络和观测方案。 概要、GPS设计和测量的依据主要是测量任务书(定量)和GPS测量规范(定性)。 由于GPS测量技术是一种新发展的技术方法，规范中有在执行过程中可以探讨的条款。 (例如，两台接收机的单独基线解计算、GPS高程等。 但是，GPS测量标准仍然是我们进行GPS测量的主要技术标准，

2、必须根据GPS测量标准的统一标准，制定GPS网络的设计和外业工作方案。 本章重点介绍GPS控制网的设计理论和方法，以及外业测量业务的实施。 GPS测量的主要内容，1、GPS测量的主要内容是布置各种GPS控制网的放样(测量设施)，各种地形图和主题地图地理信息要素的收集辅助其他测量工作.GPS网布置工作步骤2，GPS网布置工作步骤(测量前，测量测量前立项：目的、范围、点数和分布、精度要求、成果内容、时限、经费技术设计测绘资料收集设备检定勘察、选择点、填埋石， GPS网络布局工作流程测量中-实地了解地区情况-观测期间的卫星状态预报-确定工作情况-行业外观测-行业内数据处理数据的传输、转储、备份基线的

3、计算质量评估、GPS网布局的工作流程， 测量后测量结果分析网的差距品质评价技术总结成果检查、GPS测量基准GPS测量规范的作用GPS测量规范的内容GPS测量规范的种类、GPS测量规范1、GPS测量规范的作用指导规范GPS测量业务2， GPS测量规范的内容精度等级网络的设计要求选择点和埋石的要求仪器设备类型要求检定内容外业观测和记录要求数据处理成果检查和提交资料，GPS测量规范3，GPS测量规范的种类 GBT 18314-2009全球定位系统(GPS ) 测量规范CJJ732010X全球定位系统城市测量技术规程道路全球定位系统(GPS )测量规范2007、GPS测量规范、GPS网络布局(重点)

4、GPS网等级GPS网的网络形式同步模式的连接方式GPS网工作量的计算方法GPS网的设计标准，1， GPS网的布局概要、GPS网-GPS基线向量网-同步观测： 2台以上的GPS接收机在同一时间段同时连续跟踪同一卫星组。 同步模式(循环):同步观测时各GPS点间的基线矢量顺利相接的闭合模式称为同步模式。 -同步模式封闭差：同步模式形成的坐标封闭差条件(反映野外观测的质量和条件的好坏)。 -同步观测基线和独立基线。 GPS网的布局概要、GPS网的布局概要、异步图形(环):由不同时间带的基线矢量的首尾构成的闭合图形。 -异步图形(环)封闭差：由异步图形形成的坐标封闭差条件。 -重复基线坐标封闭差：如果

5、在两个或多个时间段观测到基线，则该条件被称为重复基线坐标封闭差。 异步图形封闭条件和反复基线坐标封闭条件是测量精度、粗糙度和系统差的重要指标！ GPS网的布局概要、GPS网的布局目的提高GPS测量结果的精度和可靠性坐标系的转换、GPS网的布局概要、GPS网的形状设计的一般原则(1)GPS网不能存在自由的基线。自由基线是指不构成闭合图形的基线，由于自由基线没有发现粗差的能力，所以必须避免，也就是说GPS网一般必须用独立基线来构成闭合图形。 (2)在GPS网的关闭条件下，基线数必须很多。 为了保证检查条件、提高网络可靠性、使网络的精度、可靠性均匀，网络的各点最好有三个以上的基线分支。 (3)GPS

6、网以“每个点至少设置2次站点进行观测”的原则建立网络。 这样，由不同接收机数量测量构成的网的精度和可靠性指标相对接近。 (4)为了实现GPS网和地面网之间的坐标变换，GPS网至少有地面网和两个重复点。 研究和实践表明，GPS的成果要很好地迁移到地面网上，35个精度高、分布均匀的地面点应该是GPS网的一部分。 同时，提供地面水平的研究资料，为了实现GPS从大地高度向正常高度的转换，必须与相当数量的地面水平一致。 (5)为了便于观测，GPS点应该选择交通方便、视野开阔、容易到达的地方。 GPS网的观测不需要考虑通视的问题，但为了用传统方法容易扩大，必须至少与网络的另一点通信。 GPS网等级分类、国

7、家规范2009 (国土资源、国家基础测绘等)、建设部规程2010、城市、市政工程、相关工程测绘、交通部道路规程(98 )、等级道路(高速公路、国道、省道、县道)、GPS网的等级分类各种GPS网的用途a级网为地区或国家框架网， 区域动力学网b级网是国家大地控制网或区域框架网c级网是地方控制网和工程控制网d级网是工程控制网e级网是测量网，GPS网的等级分类美国联邦大地测量分管委员会(federalgeodeticcontrolsubcommittee-fgcs ) 在1988年公布的GPS相对定位精度标准中有a级等级，其要求为固定误差a3mm，比例误差b0.01ppm，该等级网络一般建立全球坐标框

8、架和地球动力学测量服务。 3、GPS网布网形式、跟踪站式的战斗式多基准站式(集线器点式)同步模式扩展式单基准站式、GPS网的布网形式、(1)跟踪站式的布网形式：多台接收机长期固定地设置于测量站，经年也就是说，一年365天、一天24小时进行观测的观测方式类似于跟踪站，因此这种布网形式被称为跟踪站式(实际上是跟踪站)。 数据处理通常采用精密的历书。 优点：精度极高，具有帧基准特性。 缺点：需要建设专业永久性建筑物跟踪站，观测成本高。 适用范围：一般用于建立GPS跟踪站(a级网)，永久性的监视网(监视地壳变形、大气物理参数等的永久性的监视网等)。 GPS网的网络形式，(2)战斗式的网络形式：在对GP

9、S网进行布局时，一次组织多个GPS接收机，集中在不太长的时间上进行协作。 工作时，观测是阶段性地进行的，在同一阶段，所有接收器分别在同一批中进行多天、长时间的同步观测，一批的测量完成后，所有接收器转移到另一批，以相同的方式进行另一阶段的观测，直到所有的观测完成为止。 优点：由于可以很好地消除SA等因素的影响，所以具有非常高的尺度精度。 适用范围：用于布局a、b级GPS网。 GPS网的网络形式，(3)多基站式的网络形式：观测几个接收机在某个时间点长期固定的时间，这些站称为基站，在基站观测的同时，其他接收机在这些基站周围相互同步地观测。 优点：因为各基站之间进行了长时间的观测，所以可以得到高精度的

10、定位结果，这些高精度的基线向量可以作为GPS网整体的骨架。另一方面，进行其他同步观测的接收机之间，除了自身之间连接有基线矢量之外，与各个基站之间也有同步观测，所以有时也连接有同步观测基线，能够得到更强的模式结构。 适用范围： c、d级GPS网。GPS网络的网络形式、GPS网络的网络形式、(4)同步模式扩展式的网络形式：多个接收机在不同的站进行同步观测，结束一个时间段的同步观测后，又转移到另一个站进行同步观测，可以在每个同步观测中形成同步模式GPS网的网络形式，GPS网的网络形式，(5)单一基站(星网)式的网络形式：以一台接收机为基站，在某个测量站连续地观测，剩馀的接收机在基站观测的期间，流过其

11、周围，逐点地观测，在流动的接收机之间进行同步这样，流动的接收机每隔一小时测量与基站之间的同步观测基线，这样测量的同步基线都形成了以基站为中心的明星GPS网。 优点：工作效率高。 缺点：图表的强度弱。 适用范围： d、e级GPS网。 GPS网络的网络形式，4，同步模式的连接方式，点连式边缘连接式混合式，同步模式的连接方式，(1)点连式形式：相邻的同步模式间只有一个共同点连接。 优点：工作效率高，图形扩展快。 缺点：如果图纸强度低，连接点出现问题，会影响后续同步图纸。 同步图形的连接方法，(2)边缘连接形式：相邻的同步图形之间连接了一个边缘(也就是说，两个共同点)。 优点：工作效率高，图形强度强。

12、 同步模式的连接方式，(3)网络连接形式：相邻的同步模式之间连接了3个(包括3个)以上的共同点。 优点：图形强度最强。 缺点：工作效率差。 同步模式的连接方式，(4)混连式：在实际的GPS作业中，不是单独采用上述介绍的观测作业模式中的任一个，而是根据状况，选择性地活用这些方式进行作业，这种各种观测作业方式就是所谓的混连式。 特征：混连式观测作业方式是我们实际作业中最常用的作业方式，实际上是点连式、边连式和网络连式的一种结合体。 5、GPS网工作量的计算方法、网工作量的计算、6、GPS网的设计标准、(1)选择原则(2)提高可靠性的原则(3)提高精度的原则、(1)选择原则、a、为了保证对卫星的连续跟踪观测和卫星信号的质量，观测所上空尽可能宽，1015 b .为了减少各种电磁波对GPS卫星信号的干扰，站周围约200m的范围内没有强电磁波干扰源，例如大功率无线电发射设施、高压输电线等。选择原则、c、为了避免多径效应的发生，站必须远离电磁波信号反射强的地形、地物，如高层建筑、成片水域等。 d .为了便于观测工作和今后的应用，站必须选在交通方便、方便的地方。 e、请选择容易保存工作站的地方。 (2)提高可靠性的原则、a、增加观测期间数(增加独立基线数)。 b .保证一定的重复设置次数。 c .保