安徽省六安市城区GPS控制测量技术总结
六安土地勘测院 聂永胜 胡华兵
前言
我单位作为六安地区较有实力的测绘队伍，在适应市场经济大潮下也不断的发展壮大，从引进全站仪到全套数字化成图设备，到引进全球卫星定位系统GPS 我单位的测绘实力也发生了质的飞跃。我单位今年在五月份经过多方考查选择了中翰公司所代理的加拿大SMART3100 GPS。
目前市面上的GPS比较多，选择起来也比较慎重，我们并没有盲从其它单位意见，而是从实用和经济的角度来选择。
从外业测量角度来说有几个重要的方面是我们考查的对象：
对于以上指标，SMART3100都是在同行中最好的，接下来我们就是考查其精度了，针对此我们用SMART3100对六安城区进行了一次实际测量。以下为本次测量的报告。
一、测区概况
略
二、作业依据和已有测绘资料
1.中华人民共和国建设部标准《全球定位系统城市测量技术规程》。
2.国家测绘局颁布的《全球定位系统（GPS）测量规范》（CH20##-92）。
三、坐标系的选择
测区平均高程85m，中央子午线精度为117°，测区投影分带为6°带的第20带，3°带的第39带。GPS网的平面坐标系统选用54北京坐标系，高程采用85黄海国家高程基准。
四、仪器设备和软件
GPS控制测量采用上海中翰科技有限公司合肥分公司的Smart-3100IS型GPS测量系统，为12通道单頻接收机，其静态相对定位精度为：
静态基线 ±（5mm +1ppmD）
高 程 ±（10mm+2ppmD）
Smart-3100IS型GPS测量系统配备有Planning星历预报软件（可预报30天内测区各测点一天24小时的卫星分布状况及健康状况）、Spectrum Survey 后处理解算软件（包含数据传输、基线向量处理、GPS网平差软件、多种GPS数据格式转换等功能），完全能满足GPS控制测量数据处理的要求。
GPS实测和数据处理时采用的其它设备移动电话、计算机和必要的交通工具等。
五、四等（或D级）GPS网的设计和观测
1．GPS布网
充分利用GPS测量的优点，实测GPS控制点45个，其中已知点4个，未知点41个，组成最小同步环135 个，多边形异步环8 个（计算选取）。独立基线54条，其中必要基线44条，多余基线10条，平均重复设站数为1.7/站。多于《规范》规定的1.6/站。
2．GPS观测
在实际外业观测过程中,使用7台Smart-3100IS型GPS接收机,同时在三个GPS点上进行观测, 有效观测卫星数≥7颗, 时段长度≥60分钟,如果有的点不搬站, 则不关机，以保证尽可能长的时段长度。
丈量天线高度, 均从天线的三面丈量三次, 在三次较差不大于3mm时,取平均值为最后结果。结束观测时, 再丈量一次天线高, 以作校核。
在观测过程中, 自始至终有人值守, 并经常检查有效卫星的历元数是否符合要求,否则及时通知其它两台仪器, 延长时段时间, 以保证观测精度。
实际上在观测过程中，Smart-3100IS型GPS接收机电量充足，接收信号稳定，卫星数大都保持在7-8颗，有时高达10颗以上，为后面的平差处理之顺利进行打下了良好的基础。
六、外业数据处理及检核
1.外业数据处理
外业观测后及时输入计算机, 并进行外业数据的检查。根据自动处理基线向量的结果，检查基线向量方差比(Ratio)、中误差(rms)以及天线高等, 方差比＞2 ,中误差＜20mm,参与解算的向量均符合要求。
2.外业观测质量的检核
根据《GPS规范》要求，各级GPS基线精度计算公式如下
σ=
按D级控制网精度要求，取 a≤10mm b≤10ppm D=4.65Km（平均基线边长）代入上式，经计算得：
σ=47.60mm
(1) 同步环检验
根据《GPS规程》要求，其坐标分量应分别≤6ppm(1/166666)；全长闭合差应≤10ppm(1/100000)。经检核全长闭合差最大为3.50 ppm(1/285650)(同步环2)，最小为0.10 ppm(1/9847169) (同步环20), 均符合要求。请参见附表1(同步环.txt）。
(2)异步环检验
坐标分量闭合差 Wx=Wy=Wz≤±3 σ
n=3 Wx=Wy=Wz≤±247.3mm
n=4 Wx=Wy=Wz≤±285.6mm
n=5 Wx=Wy=Wz≤±319.3m
异步环全长闭合差: W≤±3σ
n=3 W≤±428.4mm
n=4 W≤±494.7mm
n=5 W≤±553.1mm
抽取独立基线异步闭合环8个,经检查其4条基线全长闭合差最大为407mm，最小为16mm，远小于规定的494.7mm,符合要求。结果参见附表2（异步环.txt）。
七.平差计算
基线处理成功后，即可进入软件的网平差界面，进行WGS-84坐标系下的自由网平差及三维约束网平差。
1.GPS点WGS-84坐标系自由网平差
(1)GPS点WGS-84坐标系坐标平差及精度
按《GPS规程》规定，基线向量的改正数:
Vx=Vy=Vz≤3σ=142.8mm
实测基线178条，经检查最大的基线向量改正数为122mm，完全符合规程要求。参见附表84Free.prt。
基线的相对精度最高为1/164.9069万;最低为1/10.2530万(超短基线)。
(2)GPS点WGS-84坐标系大地坐标及其精度
WGS-84坐标的点位中误差最小为5.9mm;最大为8.7mm。结果参见附表543DLock.prt。
2.GPS点54系三维约束平差
以大鼓堆（3等点）和婆山岭（1等点）为平面及高程已知点，周建材厂的高程已知数据，进行三维强制约束平差。
（注：大鼓堆（3等点）和婆山岭（1等点）为不同级别的国家大地等级点，原则上是不能作为起算数据引入GPS网来推求其他未知点的数据的。但鉴于测区只有此两已知大地点，且此前有关测量单位提交的GPS控制测量成果也是以该两点为起算数据进行平差计算的。为保证成果的一致性，经过对“周建材厂”及“锅底山”（均为GPS D 级四等点）的校核，点位附和良好。）
经平差得到结果如下:
边长中误差最大为5mm，最小为2.1mm。边长的相对精度最高为1/318万；最低为1/20万，远高于规定1/5万的精度。边长及精度分别参见附表。
GPS点54坐标的点位中误差最小为±5.3mm；最大为±2mm；GPS点54坐标及点位中误差和误差椭圆参数参见附表。
4.GPS网高程平差
由于测区已知水准高程较少(只有已知平面点所提供的4个),且精度不一,给GPS水准高程测量的应用带来了限制。鉴于此，本次计算采用软件提供一次多项式高程拟和法来推求位置点高程点数据。具体步骤为：三维约束“大鼓山”和“婆山岭”，再约束“周建材厂”之水准高程，以“锅底山”的已知高程作为校核，结果相差-0.016m. 由于缺乏测区内的重力异常数据，加上过少的已知数据，所得高程值仅供参考。
附成果图表
附表1 同步环组成及其闭合差（同步环.txt）
附表2 异步环组成及其闭合差（异步环.txt）
附表3 WGS-84坐标系自由网平差报告（84Free.prt）
附表4 北京54坐标系约束网平差报告（543DLock.prt）
附表5 测区布点及观测顺概况图（bmp文件）
附表6 测区GPS测量基线网图（bmp文件）
第二篇：GPS控制测量技术总结
GPS控制测量技术总结
专 业：
姓 名：
学 号:
指导老师：
职 务：
年 月 日
河南工业职业技术学院
目录
一、测区概况
二、作业依据和已有测绘资料
三、坐标系的选择
四、仪器设备和软件
五、五等（或E级）GPS网的设计和观测
六、外业数据处理及检核
七、平差计算
八、应提交的资料有
九、心得
一、测区概况
河南工业职业技术学院内及附近区域外
二、作业依据和已有测绘资料
●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 20##-92《全球定位系统（GPS）测量规范》
● CH 1003-95《测绘产品质量评定标准》
● CJJ 8-85《城市测量规范》
三、坐标系的选择
测区平均高程85m，中央子午线精度为117°，测区投影分带为6°带的第20带，3°带的第39带。GPS网的平面坐标系统选用54北京坐标系，高程采用85黄海国家高程基准。
四、仪器设备和软件
GPS控制测量采用上海中翰科技有限公司合肥分公司的Smart-3100IS型GPS测量系统，为12通道单頻接收机，其静态相对定位精度为：
静态基线 ±（5mm +1ppmD）
高 程 ±（10mm+2ppmD）
Smart-3100IS型GPS测量系统配备有Planning星历预报软件（可预报30天内测区各测点一天24小时的卫星分布状况及健康状况）、Spectrum Survey 后处理解算软件（包含数据传输、基线向量处理、GPS网平差软件、多种GPS数据格式转换等功能），完全能满足GPS控制测量数据处理的要求。
GPS实测和数据处理时采用的其它设备移动电话、计算机和必要的交通工具等。
五、四等（或D级）GPS网的设计和观测
1．GPS布网
充分利用GPS测量的优点，实测GPS控制点11个，其中已知点1个，未知点11个，组成最小同步环 个，多边形异步环 个（计算选取）。独立基线 条，其中必要基线 条，多余基线 条，平均重复设站数为2/站。多于《规范》规定的1.6/站。
2．GPS观测
在实际外业观测过程中,使用4台风云K—9型GPS接收机,同时在4个GPS点上进行观测, 有效观测卫星数≥7颗, 时段长度≥45分钟,每台GPS配置一部对讲机，以保证尽可能同时开关机，达到同步测量的要求。
丈量天线高度, 均从天线的三面丈量三次, 在三次较差不大于3mm时,取平均值为最后结果。结束观测时, 再丈量一次天线高, 以作校核。
在观测过程中, 自始至终有人值守, 并经常检查有效卫星的历元数是否符合要求,否则及时通知其它三台仪器, 延长时段时间, 以保证观测精度。
实际上在观测过程中，风云k—9型GPS接收机电量充足，接收信号稳定，卫星数大都保持在6-8颗，有时高达10颗以上，为后面的平差处理之顺利进行打下了良好的基础 六、外业数据处理及检核
1.外业数据处理
外业观测后及时输入计算机, 并进行外业数据的检查。根据自动处理基线向量的结果，检查基线向量方差比(Ratio)、中误差(rms)以及天线高等, 方差比＞2 ,中误差＜20mm,参与解算的向量均符合要求。
2.外业观测质量的检核
根据《GPS规范》要求，各级GPS基线精度计算公式如下
按D级控制网精度要求，取 a≤10mm b≤10ppm D=4.65Km（平均基线边长）代入上式，经计算得：
σ=（ ）
(1) 同步环检验
根据《GPS规程》要求，其坐标分量应分别≤6ppm(1/166666)；全长闭合差应≤10ppm(1/100000)。经检核全长闭合差最大为3.50 ppm(1/285650)(同步环2)，最小为0.10 ppm(1/9847169) (同步环20), 均符合要求。请参见附表1(同步环.txt）。
(2)异步环检验
坐标分量闭合差 Wx=Wy=Wz≤±3 σ
n=3 Wx=Wy=Wz≤±247.3mm
n=4 Wx=Wy=Wz≤±285.6mm
n=5 Wx=Wy=Wz≤±319.3m
异步环全长闭合差: W≤±3σ
n=3 W≤±428.4mm
n=4 W≤±494.7mm
n=5 W≤±553.1mm
抽取独立基线异步闭合环8个,经检查其4条基线全长闭合差最大为407mm，最小为16mm，远小于规定的494.7mm,符合要求。结果参见附表2（异步环.txt）。
七.平差计算
基线处理成功后，即可进入软件的网平差界面，进行WGS-84坐标系下的自由网平差及三维约束网平差。
1.GPS点WGS-84坐标系自由网平差
(1)GPS点WGS-84坐标系坐标平差及精度
按《GPS规程》规定，基线向量的改正数:
Vx=Vy=Vz≤3σ=142.8mm
实测基线 条，经检查最大的基线向量改正数为 ，完全符合规程要求。参见附表84Free.prt。
基线的相对精度最高为1/164.9069万;最低为1/10.2530万(超短基线)。
(2)GPS点WGS-84坐标系大地坐标及其精度
WGS-84坐标的点位中误差最小为5.9mm;最大为8.7mm。结果参见附表543DLock.prt。
2.GPS点54系三维约束平差
以大鼓堆（3等点）和婆山岭（1等点）为平面及高程已知点，周建材厂的高程已知数据，进行三维强制约束平差。
（注：大鼓堆（3等点）和婆山岭（1等点）为不同级别的国家大地等级点，原则上是不能作为起算数据引入GPS网来推求其他未知点的数据的。但鉴于测区只有此两已知大地点，且此前有关测量单位提交的GPS控制测量成果也是以该两点为起算数据进行平差计算的。为保证成果的一致性，经过对“周建材厂”及“锅底山”（均为GPS D 级四等点）的校核，点位附和良好。）
经平差得到结果如下:
边长中误差最大为5mm，最小为2.1mm。边长的相对精度最高为1/318万；最低为1/20万，远高于规定1/5万的精度。边长及精度分别参见附表。
GPS点54坐标的点位中误差最小为±5.3mm；最大为±2mm；GPS点54坐标及点位中误差和误差椭圆参数参见附表。
4.GPS网高程平差
由于测区已知水准高程较少(只有已知平面点所提供的4个),且精度不一,给GPS水准高程测量的应用带来了限制。鉴于此，本次计算采用软件提供一次多项式高程拟和法来推求位置点高程点数据。具体步骤为：三维约束“大鼓山”和“婆山岭”，再约束“周建材厂”之水准高程，以“锅底山”的已知高程作为校核，结果相差-0.016m. 由于缺乏测区内的重力异常数据，加上过少的已知数据，所得高程值仅供参考。
八.应提交的资料有：
1、GPS控制点点之记、成果表及网图一套
2、平差计算报告一分；
2、GPS观测手簿一部；
2、技术总结一分
8、质量检查报告一份
11、相关仪器检测资料复印件一套
附成果图表
附表1 同步环组成及其闭合差（同步环.txt）
附表2 异步环组成及其闭合差（异步环.txt）
附表3 WGS-84坐标系自由网平差报告（84Free.prt）
附表4 北京54坐标系约束网平差报告（543DLock.prt）
附表5 测区布点及观测顺概况图（bmp文件）
附表6 测区GPS测量基线网图（bmp文件）
心得
通过对GPS一周的实习，我更熟练的操作GPS和手簿了，同时也认识到了自己的不足，以后要多多练习，也知道了在工作中团结的作用。团队的协调使我们在工作中做的更顺利，在以后的学习中，除了学习使用技术外，还要培养团对精神。 希望老师到实习地走走，使我们解决问题更方便。