1、GPS 靜態(tài)控制測量實施指南一、 綜述GPS網(wǎng)建立過程分 3 個階段：設(shè)計準(zhǔn)備、施工作業(yè)、數(shù)據(jù)處理 1 設(shè)計準(zhǔn)備該階段的主要工作項目： 項目規(guī)劃、方案設(shè)計、施工設(shè)計、測 繪資料收集、選點埋石、儀器檢測 。1.1 項目規(guī)劃 位置及范圍 ：測區(qū)的地理位置、覆蓋范圍及控制網(wǎng)的控制 面積 用途及精度等級 ：控制網(wǎng)的具體用途、所要求達(dá)到的精度或等級。（各級 GPS網(wǎng)采用中誤差作為精度指標(biāo)，以 2 倍中誤差作為 極限誤差。）C級網(wǎng)用途：三等大地控制網(wǎng)、 區(qū)域、城市及工程測量的基本控制網(wǎng)； D 級網(wǎng)用途：四等大地控制網(wǎng)；E 級網(wǎng)用途：中小城市、城鎮(zhèn)及測圖、地籍、土地信息、建筑施工由于本基坑工程跨距較長，基坑

2、深距大，暫定 C、D 級測量精度GPS測量相鄰點間基線長度的精度用下面公式表示：為基線向量的弦長中誤差，單位 mm，a 為固定誤差，單位 mm，b 為比例誤差系數(shù)，單位 1 X 10-6 ，d 為相鄰點間距離， 單位為 km 。城市 GPS測量精度指標(biāo)：（本工程選用四等 ）GPS高程擬合板塊：D、E級網(wǎng)點按四等水準(zhǔn)測量方法進(jìn)行高程聯(lián)測，GPS 點需要高程聯(lián)測時，可采用使 GPS點與水準(zhǔn)點重合，平原、微丘地形聯(lián)測點的數(shù)量不宜少于 6 個，必須大于 3個，聯(lián)測點的間距不宜大于 20km，且均勻分布；重丘、山嶺地形聯(lián)測點的數(shù)量不宜少于10 個。各級 GPS控制網(wǎng)的高程聯(lián)測應(yīng)不低于四等水準(zhǔn)測量的精度。

3、當(dāng) GPS控制網(wǎng)點間距離小于 20km 時，可不考慮對流層和電離層的修 正；當(dāng)大于 20KM時，每時段應(yīng)于始、中、終個觀測一次氣象元素，并采 用標(biāo)準(zhǔn)模型加入對流層和電離層的修正。為 GPS控制網(wǎng)點的正常高，先利用已聯(lián)測高程的 GPS點正常高和經(jīng) GPS控制網(wǎng)平差得到的大地高，求其高程異常值，然后采用擬合或插值等 方法求其他高程異常值和正常高。 點位分布及數(shù)量： 控制網(wǎng)點的分布、數(shù)量及密度要求。GPS網(wǎng)點應(yīng)均勻分布，相鄰點間距離最大不宜超過該網(wǎng)平均點間距的 2 倍。依據(jù)城市測量規(guī)范三等基線平均距離為5km，四等為 2km，鑒于平時土方開挖收方測量需要 5km左右設(shè)置一控制觀測點 成果形式及內(nèi)容：

4、需要提交成果的內(nèi)容，提交成果所采用的坐標(biāo)參照系，提交高程成果所屬的高程系統(tǒng) 時限要求：提交成果時間期限。 投資經(jīng)費：項目投入經(jīng)費的數(shù)額。1.2 技術(shù)設(shè)計依據(jù)項目要求和相關(guān)技術(shù)規(guī)范進(jìn)行項目的技術(shù)設(shè)計，完成項目技術(shù)設(shè)計書的編寫。技術(shù)設(shè)計的內(nèi)容： 依據(jù)業(yè)主的要求和相關(guān)規(guī)范， 對基準(zhǔn)、 精度、 密度、網(wǎng)形及作業(yè)綱要（如觀測時段數(shù)、每個時段的長度、采 樣間隔、截止高度角、 接受機的類型及數(shù)量、 數(shù)據(jù)處理的方案） 等所作出的具體規(guī)定和要求。 技術(shù)設(shè)計的依據(jù)：1：GPS測量規(guī)范及規(guī)程全球定位系統(tǒng)（ GPS）測量規(guī)范 GB/T 18314-2009全球定位系統(tǒng)（ GPS）測量型接收機檢定規(guī)程 CH 8016-

5、1995 公路全球定位系統(tǒng)（ GPS）測量規(guī)范2 ：測量任務(wù)書或合同書 GPS 網(wǎng)的精度和密度設(shè)計（參考前幾頁所述） GPS 網(wǎng)的基準(zhǔn)設(shè)計GPS網(wǎng)的基準(zhǔn)包括位置基準(zhǔn)、尺度基準(zhǔn)、方位基準(zhǔn)。 基準(zhǔn)設(shè)計的定義：指定 GPS網(wǎng)所采用的坐標(biāo)參照系，并確定 所采用的起算數(shù)據(jù)的工作。坐標(biāo)參照系設(shè)計：通過與測站附近的高等級GPS點（ 2000國家大地坐標(biāo)系的點）聯(lián)測來獲得起始坐標(biāo)。（ GPS的 WGS-84大地坐標(biāo)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換到所選平面坐標(biāo)系時， 應(yīng) 使測區(qū)內(nèi)投影長度變形值不大于 2.5cm/Km，當(dāng)投影長度變形 符合規(guī)定時，采用高斯正形投影 3°帶平面直角坐標(biāo)系。當(dāng) 投影長度大于 2.5 時，一般是投

6、影于抵償高程面上的高斯正 形投影 3°帶平面直角坐標(biāo)系。位置基準(zhǔn)一般采用下列方法確定： 在網(wǎng)中選取若干個點的坐標(biāo)， 并加以固定或給予適當(dāng)?shù)?權(quán)。尺度基準(zhǔn)的確定方法：利用舊網(wǎng)中高等級的控制點對 GPS網(wǎng)進(jìn)行附合網(wǎng)平差， 這些已知點的邊長就成為尺度基準(zhǔn)。方位基準(zhǔn)的確定方法：利用已知控制點進(jìn)行約束平差時， 方位基準(zhǔn)就由這些已 知點的方位角提供。在進(jìn)行網(wǎng)平差時， 引入起算數(shù)據(jù)是為 GPS網(wǎng)引入基準(zhǔn)的主要 方法。在網(wǎng)平差過程中，如果只給出了必要的起算數(shù)據(jù)（一 個起算點的三維坐標(biāo)） ，這種平差就稱為最小約束平差；如 果給出的起算數(shù)據(jù)多于必要的起算數(shù)據(jù)， 這種平差就稱為約 束平差。 GPS 的布網(wǎng)

7、形式是指建立 GPS網(wǎng)時觀測作業(yè)的方式， 包括網(wǎng)的點數(shù)與參與觀 測的接收機數(shù)的比例關(guān)系，觀測時段的長短、觀測時段數(shù)。現(xiàn)在普遍采用同步圖形擴展式，起特點是擴展速度快、圖形 強度較高、且作業(yè)方法簡單，適宜建立 B、C、D和 E 級網(wǎng)。 GPS 網(wǎng)圖形設(shè)計依據(jù) GPS網(wǎng)的精度指標(biāo)及完成任務(wù)的時間和經(jīng)費等因素， GPS 網(wǎng)可由三角形、多邊形、符合導(dǎo)線、支導(dǎo)線、符合導(dǎo)線等。A） 三角網(wǎng) 優(yōu)點：幾何強度好，抗粗差能力強，可靠性高； 缺點：工作量大使用范圍：對 GPS網(wǎng)的可靠性和精度有極高的要求時才采用這種圖形B) 多邊形多邊形的幾何強度不如三角網(wǎng)強，但只要對多邊形的邊數(shù) n加以適當(dāng)?shù)南拗疲?多邊形網(wǎng)任會有

8、足夠的強度面規(guī)范規(guī)定最簡獨立環(huán)邊數(shù)確定： 提高 GPS網(wǎng)質(zhì)量的方法 提高可靠性的辦法：A 增加觀測期數(shù) （增加獨立基線數(shù)） 。適當(dāng)增加觀測 期數(shù)（時段數(shù)），對于提高 GPS網(wǎng)的可靠性非常有 效。B保證一定的重復(fù)設(shè)站次數(shù)。 一方面，通過在同一測站上多次觀測，可以有效的發(fā)現(xiàn)設(shè)站、對中、整平、量測天線高等環(huán)節(jié)中的人為錯誤；另一方面，重復(fù)設(shè)站次數(shù)的增加也意味著觀測期數(shù)的增加，不過需要注意的是，當(dāng)同一臺接收機在同一 測站上連續(xù)進(jìn)行多個時段的觀測時，各個時段必 須重新安置儀器，以更好的消除各種人為操作誤 差和錯誤。保證每個測站至少與三條以上的獨立基線相連。 這樣就是得測站具有較高的可靠性，建立的 GPS網(wǎng)

9、，各個點的可靠性與點位無直接關(guān)系，而與該點上所連接的基線數(shù)有關(guān)，點上所連接的基線數(shù) 越多，點的可靠性則越高D 在布網(wǎng)時，一定注意使網(wǎng)中最有最簡異步環(huán)的邊 數(shù)不多于 6條。 在建立 GPS網(wǎng)時，檢查 GPS觀測 值（基線向量） 質(zhì)量的最佳方法是異步環(huán)閉合差； 而隨著異步環(huán)的基線數(shù)量增加，其檢驗質(zhì)量也將 下降。提高 GPS網(wǎng)精度的辦法：A 網(wǎng)中距離較近的點一定要進(jìn)行同步觀測，獲得它們 的直接觀測基線，B 可以再全面網(wǎng)之上建立框架網(wǎng)；C 在建立 GPS網(wǎng)時，引入高精度激光測距邊；D 采用高程擬合時，測定網(wǎng)中各點的正常高或正高， 則在布網(wǎng)時選擇一定數(shù)量的水準(zhǔn)點， 水準(zhǔn)點數(shù)量應(yīng) 盡可能多， 且應(yīng)均勻分布

10、在網(wǎng)中， 還要保證部分點 分布在網(wǎng)的四周。 起算數(shù)據(jù)的選取與分布A 起算點的選取與分布要求如下：一般選取 3-5 個起算點，用于實現(xiàn)基準(zhǔn)的 轉(zhuǎn)換盒必要的檢核這樣既可以保證新老坐標(biāo)成果的一 致性，也可保持 GPS網(wǎng)原有的精度。起算應(yīng)均勻分布網(wǎng)的四周和中間。在進(jìn)行 GPS網(wǎng)技術(shù)設(shè)計時 ，除遵循上述的設(shè)計原則外，可通過下面的定量指標(biāo)來指導(dǎo)設(shè)計工作，包括：效率指標(biāo)、可靠性指標(biāo)、精度指基礎(chǔ)知識： GPS網(wǎng)的特征值A(chǔ) 理論上最少觀測時段數(shù)理論最少觀測時段數(shù)是在滿足重復(fù)設(shè)站次數(shù)要求的前提下，完成 GPS外業(yè)觀測理論上所需的最少觀測時段數(shù)。（例子：若某 GPS網(wǎng)由 n 個點組成，要求每個點重復(fù)設(shè)站觀測 m次，

11、 采用 N臺接收機觀測，則該網(wǎng)理論上最好觀測時段數(shù)：Ceil 是向上取整函數(shù)。單位分鐘數(shù)注意：由于在測量規(guī)范中，對于不同精度等 的網(wǎng)絡(luò)的重復(fù)設(shè)站次數(shù)由明確規(guī)定，因此在進(jìn)行 GPS網(wǎng)的設(shè)計時， 依據(jù)網(wǎng)的精度等級、規(guī)模及作業(yè)單位計劃投入的接收機數(shù)量，就可 計算出完成 GPS網(wǎng)的外業(yè)觀測所需的理論最少觀測時段數(shù)。B 設(shè)計時段數(shù)SD 表示，C 基線總數(shù)在一個時段中，用 N 臺接收機進(jìn)行同步觀測時刻獲得同步觀測基線 N（N-1）/2 條，若完成觀測用了 S 個時段，則總基線數(shù)（含非獨立基線數(shù)） BA：D 必要基線數(shù)所有點只需 n-1 個基線；面是一個算例：效率指標(biāo)：理論最少觀測時段數(shù)與實際觀測時段數(shù)之比

12、：效率之比：（該值越接近 1，設(shè)計精度越高）S min 理論最少 S D 實際觀測時段數(shù)（即設(shè)計觀測時段數(shù)）可靠性指標(biāo)：指整網(wǎng)的多于基線數(shù)與獨立基線總數(shù)的比值， 稱為整網(wǎng)的平均可靠性指標(biāo)（ ），即該值越大，可靠性越高精度指標(biāo)：依據(jù)已經(jīng)確定的 GPS網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，得到該網(wǎng)的設(shè)計矩陣 B，從而得到該網(wǎng)的協(xié)因數(shù)陣 ，該值越小，精度越高。2. 施工作業(yè)詳細(xì)見 GPS測量外業(yè)技術(shù)指南手冊。3. 數(shù)據(jù)處理1：同一邊任意兩個時段的成果互差，應(yīng)小于GPS接收機的標(biāo)稱精度的 2 22：平差時應(yīng)首先以一個點的 WGS-84系坐標(biāo)作為起算依據(jù)進(jìn)行無約束平差， 檢查3：GPS基線向量網(wǎng)本身的內(nèi)符合精度、基線向量間有無明顯的系統(tǒng)誤差，并剔 除含有粗差的基線邊。4：當(dāng)用 M臺接收機同步觀測時，應(yīng)從計算出的 M（M-1）/2 條 GPS觀測邊中選取 （ M-1）條邊參加 GPS網(wǎng)平差計算。選取的原則：獨立觀測邊 網(wǎng)形構(gòu)成非同步閉合環(huán)，不應(yīng)存在自由基線， 必須不含明顯的系統(tǒng)誤差； 組成的閉合環(huán)基線數(shù)和異步環(huán)長度應(yīng)盡量小。5：當(dāng) GPS控制網(wǎng)分為多個投影帶