GPS控制测量技术设计书

一、任务概述

 1.任务情况

本次GPS控制测量任务和作业内容是湖南省长沙市湖南工程职业技术学院，为了实习要求进行的GPS控制测量。需要在该地区建立E级GPS网。

2.测区概况

测区位于长沙县附近的湖南工程职院，学校占地430余亩。北以水渡河为界，东南至工程兵学院，西南到世景华亭附近，通视条件良好。

校园建筑群周围，测区交通方便，道路交综复杂，并且有众多的建筑物，因此在布设控制网时应避开建筑物，并且有可能影响GPS的信号，给测量工作带来不便
        本测区内四季分明，年平均气温20－25℃。11月平均气温22－25℃。地势平坦，便于测量作业

3.测区范围

    测区地理坐标为东径126°38′—126°39′，北纬45°48′—45°49′。 

测区总长3530.09米。施测范围呈不规则形状。

4.测量技术设计依据

（1）CH 20##-92《全球定位系统（GPS）测量规范》

（2）CJJ 73-97《全球定位系统城市测量技术规程》

（3）CH 1002-95《测绘产品检查验收规定》

（4）CH 1003-95《测绘产品质量评定标准》

（5）CJJ 8-85《城市测量规范》

（6）JTJ/T066—98《公路全球定位系统（GPS）测量规范》

5.测区已有资料成果情况

测区有建校时的工程竣工图和学校学生测过的地形图，图中有点注记的控制点注记，其数据如下表：

对两个已知点进行利用，以两个已知点为基点进行GPS观测。

二、GPS控制网设计方案

1.技术要求与布网原则

  根据中华人民共和国测绘行业标准《全球定位系统城市测量技术规程》和湖南工程职业技术的具体情况，确定该测区可建立E级GPS网，本测区E级GPS网测量接收机选用：华测X90双频卫星接收机（标称精度为3mm+0.5ppm）和南方测绘公司的北极星9600单频载波相位卫星接收机（标称精度为5mm+1ppm）。GPS网测量观测方法采用快速静态测量，作业的基本技术要求：卫星截止高度角≥15°，同时观测有效卫星数≥4，有效观测卫星总数≥4，观测时段数≥1.6（即60%的测站应再观测一个时段），时段长度≥60min，数据采样间隔10～30s，时段中任一卫星有效观测时间≥15min。每个时段观测前后各量取一次天线高，两次丈量值之差不应大于3mm，并取平均值作为最后的天线高。
在实际布网设计时遵循以下几个原则：

Ⅰ GPS网一般应采用独立观测边构成闭合图形，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。

  Ⅱ GPS网作为测量控制网，其相邻点间基线向量的精度，应分布均匀。

  Ⅲ GPS网点应尽量与原有地面控制点相结合。重合点一般不少于3个（不足时应联测），且在网中分布均匀，以可靠地确定GPS网与地面之间的转换参数。

  Ⅳ GPS网点应考虑与水准点重合，而非重合点，一般应根据要求以水准测量（或相当精度的测量方法）进行联测，或在网中布设一定密度的水准联测点。

  Ⅴ 为了便于GPS的测量观测和水准联测，减少多路径影响，GPS网点一般应设在视野开阔和交通便利的地方。

  Ⅵ 为了便于用经典方法联测或扩展，可在GPS网点附近布设一通视良好的方位点以建立联测方向，方向点与观测站距离一般应大于300米。

  Ⅶ GPS网必须由非同步独立观测边构成若干个闭合环或附和线路。各级GPS网中每个闭合环或附和线路中的边数应符合的规定如下表：

2.GPS网型网型方案设计  

GPS网的图形布设通常有点连式、边连式、网连式及边点混合连接、三角锁连接、导线网连接、星形连接等几种基本方式。本次主要采用边连接式，每次用至少三台接收机，组成GPS网，能保证网的几何强度，提高网的可靠指标。

 

    三、GPS作业

1.仪器类型选择

根据观测级别的不同选用不同类型的仪器，仪器的选择要符合下表要求：

    本测区的GPS网的级别为E级，并且采用边连式，所以可以选用单频L1载

波相位的接收机至少三台。 

2.作业原则与要求

GPS外业工作一方面，要有较多的多余观测，以提高观测成果的精度和可靠性，另一方面，还要考虑各待测点的点位精度的均匀性和各观测时段的独立性。因此，GPS外业工作的原则是：

① GPS网中各待测点的设站次数应相同；

② 优先测量点间距离较近的点，同时沿最短距离欠站；

③ 应该联测相距较远的高等级已知点；

④ GPS网中各待测点每次重复设站都使用不同的接受机。

   确定观测时段时，需要分析最新的星历预报并与实地结合的原理选定，选择合适的PDOP值以保证观测精度，确保工作顺利进行，减少作业返工量。

3.GPS观测及数据记录

天线安置完成后，在离开天线适当位置的地面上安放GPS接收机，接通接收机与电源、天线、控制器的连接电缆，即可启动接收机进行观测。

    接收机锁定卫星并开始记录数据后，观测员可按照仪器随机提供的操作手册进行输入和查询操作。

    通常来说，在外业观测工作中，仪器操作人员应注意以下事项：

    Ⅰ  当确认外接电源电缆及天线等各项连接完全无误后，方可接通电源，启动接收机。

    Ⅱ  开机后接收机有关指示显示正常并通过自检后，方能输入有关测站和时段控制信息。            

Ⅲ  接收机在开始记录数据后，应注意查看有关观测卫星数量、卫星号、相位测量残差、实时定位结果及其变化、存储介质记录等情况。

    Ⅳ  一个时段观测过程中，不允许进行以下操作：关闭又重新启动；进行自测试(发现故障除外)；改变卫星高度角；改变天线位置；改变数据采样间隔；按动关闭文件和删除文件等功能键。

    Ⅴ  每一观测时段中，气象元素一般应在始、中、末各观测记录一次，当时段较长时可适当增加观测次数。

    Ⅵ  在观测过程中要特别注意供电情况，除在出测前认真检查电池容量是否充足外，作业中观测人员不要远离接收机，听到仪器的低电压报警要及时予以处理，否则可能会造成仪器内部数据的破坏或丢失。对观测时段较长的观测工作，建议尽量采用太阳能电池板或汽车电瓶进行供电。   

    Ⅶ  仪器高一定要按规定始、末各量测一次，并及时输入仪器及记入测量手簿之中。

    Ⅷ  接收机在观测过程中不要靠近接收机使用对讲机；雷雨季节架设天线要防止雷击，雷雨过境时应关机停测，并卸下天线。

    Ⅸ  观测站的全部预定作业项目，经检查均已按规定完成，且记录与资料完整无误后方可迁站。

Ⅹ  观测过程中要随时查看仪器内存或硬盘容量，每日观测结束后，应及时将数据转存至计算机硬、软盘上，确保观测数据不丢失。

观测所需填写的记录手簿表格如下：

GPS作业调度表

GPS测量外业观测通知单

 四、数据处理方案

1.数据预处理

为了获得GPS观测基线向量并对观测成果进行质量检核，首先要进行GPS数据的预处理，根据预处理结果对观测数据的质量进行分析并做出评价，以确保观测成果和定位结果的预期精度。GPS网数据处理分基线向量解算和网平差两个阶段。各阶段数据处理软件均采用随机所带软件。处理的主要内容有：GPS卫星轨道方程的标准化、时钟多项式的拟合和标准化。

2.基线解算及GPS网平差

Ⅰ  基线解算

    基线数据解算采用随机软件包GPPS（Ver 5.2）或S olution(Ver 2.1)软件求解，基线解算采用消电离层的双差浮点解或加点离层改正的双差整数解（固定解），其主要技术参数如下：

卫星截止高度角≥150

电离层模型为：Standard模型

对流层模型为Hopfiled或Computed模型。

星历为广播星历或精密星历

采用L1频率或L1L2两个频率

Ⅱ  GPS网平差

 GPS网的平差计算应用Solution2.6软件在WGS-84空间直角坐标系下 进行三维无约束平差，以检查本次GPS网的内符合精度。同时为将WGS-84坐标系 下的GPS基线观测值投影到高斯平面上，并转换到 1980西安坐标系或1954北京坐标系中（或地方独立坐标系），采用GPSADJ（Ver 2.0）软件包或Solution(ver 2.1)软件包进行二维约束平差。

五、提交的成果资料

GPS测量任务完成后，上交如下资料：

⒈  测量任务书与专业设计书；

⒉  点之记、环视图和测量标志委托保管书；

⒊  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）；

⒋  接收设备、气象及其它仪器的检验资料；

⒌  外业观测数据质量分析及野外检核计算资料；

⒍  数据加工处理中生成的文件（含磁盘文件）、资料和成果表；

⒎  GPS网展点图；

⒏  技术总结和成果检查报告。

六、进度安排和经费预算

6.1进度安排

用六台GPS全天候观测，用两天时间把所有点观测完成，然后用两天时间平差。

6.2经费预算

4天22人的伙食每人每天15元，共计440元，防止意外事件还要有100元活动资金，共计540元RMB.

七、附录

GPS网的主要技术要求

注：当边长小于200m时，边长中误差应小于20mm。

　闭合环或附合线路边数的规定

E级GPS测量作业的基本技术要求

注：1、观测时段长度应视点位周围障碍物情况、基线长短而作调整，

2、可不观测气象要素，但应记录雨、晴、阴、云等天气状况。

　静态GPS基线固定解可靠性判别表

第二篇：GPS控制测量技术设计书第四组

GPS控制测量（E级）技术设计书 1 实习的目的、任务

了解GPS控制测量作业的全过程，掌握GPS静态测量,数据处理的基本知识和GPS接收机的操作，巩固课堂学习的理论知识，将理论与实践有机结合，提高理论水平与外业操作能力。

2.测区情况

根据学校实际情况，本次实习共选用8个GPS控制点，构建一个E级控制网，让我们掌握外业用GPS做控制的全过程，满足实习需要。

3 作业根据及参考资料

GB/T 18314-2009《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 1002-95《测绘产品检查验收规定》

CH 1003-95《测绘产品质量评定标准》

CJJ 8-99《城市测量规范》

4.静态测量实习方案

4.1布网方案

本组实习采用4台华测GPS接收机按边连式和

点连式的布网形式布设GPS控制网，等级为E级。

4.2 坐标系统、高程系统和时间系统 GPS基线向量为WGS-84坐标系，GPS网平面平差成果为西安1980坐标系坐标，并转换为测区相应的独立坐标系坐标。

高程系统采用WGS-84大地高系统、1985国家高程基准。

时间系统采用北京时间系统。

4.3 控制网的起算数据

本次实习采用测区中任意两点的独立坐标作为本次实习GPS控制网的起算数据，分别为G05，G06，这两点坐标是自己建立的独立坐标作为本次实习的起算数据。

4.4 要求：

熟练GPS接收机的操作，掌握接收机动态与静态的切换方法，熟悉静态测量的操作流程。

掌握华测静态数据处理理软件和数据传输的使用方法，理解GPS基线解算和GPS网平差的基本原理，如若有不懂之处，可随时向指导老师请教。本次实习，每天都有指导老师负责指导实习。

各组长要协调好本组的外业观测，做好外业观测记录，确保观测数据质量。确保仪器和人身安全，不

怕吃苦，团结协作，互帮互助。

5 GPS静态测量外业观测及观测数据资料的处理

5．1 GPS外业观测

本次实习的GPS控制网采用GPS技术静态观测方法施测。

● 采用的主要仪器设备：

本次实习主要采用4台上海华测测地型GPS接收机,型号：X90 。

E级GPS网对GPS接收机的技术指标要求见下表：

5.2 外业观测数据的检核

各组外业观测后，应及时对野外观测数据进行质

量分析。检核软件为上海华测公司提供的静态数据处理软件。

6.GPS控制网的数据处理

6.1 基线解算

基线数据解算采用华测静态数据处理软件求解。基线解算采用的主要技术参数如下：

卫星截止高度角 ≥ 15°

星历采用GPS接收机接收到的广播星历 基线解算结果采用L1单频解

删除的卫星或禁止作为参考卫星的数目不得超过卫星总数的20%

6.2 网平差

GPS网的平差计算应用上海华测GPS数据处理软件在WGS-84空间直角坐标系下进行三维无约束平差，以检查本次GPS网的内符合精度。同时，为将WGS-84空间直角坐标系下的GPS基线观测值投影到高斯平面上，并转换到国家西安1980坐标系，应采用上述软件进行GPS控制网的二维约束平差。

6.3 网平差后的精度指标

GPS基线精度优于10—6；控制点的平面位置精度优于10mm,高程精度优于±15mm.。