GPS控制網布設主要內容1GPS控制網的技術設計2GPS接收機的檢定3GPS的測量工作4GPS基線向量計算5高精度GPS測控網的施測技術§6-1概述GPS控制網：應用GPS衛星定位技術建立的控制網。一、GPS控制網的分類根據用途劃分：框架基準網大地控制網工程控制網測圖控制網連續運行的參考站網（另類）1）覆蓋范圍：全球、大陸或次大陸2）基準：地心基準3）用途：建立、維持位置參考框架進行大范圍的地殼運動監測4）特點：精度、可靠性要求高反復或連續觀測5）例：

IGS全球跟蹤站網、中國地殼運動監測站網絡、中國AA級網，等1、框架基準網：全球的GPS永久跟蹤站中國地殼運動觀測網絡全國GPS跟蹤站1）覆蓋范圍：國家、地區2）基準：參心系3）用途：大地控制區域大地水準面精化4）特點：精度、可靠性要求較高復測周期長5）例：中國國家高精度GPS網、各省市地方的控制網，等2、大地控制網國家高精度GPS網包括A、B級高精度GPS網。相鄰點間距離為數百公里至數千公里。

其主要任務是：作為高精度國家大地測量控制網，以求定國家大地坐標系與世界大地坐標系的轉換參數，為地學和空間科學等方面的科學研究工作服務；或對GPS網進行重復觀測，用于研究地區性的板塊運動或地殼形變規律等問題。（1）國家或區域性的高精度GPS網：已建立永久性跟蹤站AA級8個；A級網點33個，B級網點818個。

國家高精度GPS網國家高精度GPS網的布設：建立了我國新一代的基于空間技術的地心三維大地控制框架，改善了我國似大地水準面的精度和分辨率，為基礎測繪、資源勘探、環境變化監測、國防工程及多種經濟的需要提供了新的大地控制基礎。國家高精度GPS網33個點

818個點

（2）國家加密GPS網和局部性的GPS網：

國家C、D、E等級和城市二、三、四等級、一級、二級

包括國家加密GPS網、GPS城市控制網等相鄰點間距離為數公里至數十公里。

其主要任務是：

直接為基礎建設、城市建設和工程建設服務。GPS城市控制網1）覆蓋范圍：工程施工區域2）用途：工程放樣、施工變形監測

GPS高程測量3）基準：獨立基準4）特點：精度、可靠性要求隨工程要求差別較大變形監測網需多次復測5）例：各類工程控制網、滑坡監測網，等 3、工程控制網翠谷山石子溝綜合點廖家包葛3葛2葛1葛4葛洲壩水利樞紐控制網南京地鐵控制網DT30紫金山DT04DT03DT02DT01小行郵校DT28韓府山DT29土山DT27棉花堤DT21DT05中華門DT06DT07

DT08DT25中山門DT09DT10DT22河海大學DT11玄武飯店DT17DT12DT16DT13DT23八字山DT18DT15塑料廠DT31勞山南京長江第二大橋控制網長江1）覆蓋范圍：測圖區域2）用途：圖根控制、航測像控點3）基準:

參心基準或獨立基準4）特點:

精度、可靠性要求低5）例：各類圖根控制網、像控點網，等4、測圖控制網測圖控制網ContinuousOperationReferenceStationSystem1）覆蓋范圍：國家、地區2）用途：多用途3）基準：多基準4）特點：連續運行5）例：江蘇、北京、四川、深圳等連續運行衛星定位服務系統，等5、連續運行的參考站網（CORS，另類）網絡參考站網江蘇JSCORS瑞士GPS網絡差分系統—基準站分布圖MuttenzStettenBourrignonMartignyGenèveMendrisioSt.MoritzSulzHohtennLocarnoMessocoSargansEngelburgZürichPayerneLausanneBern(L+T)LuzernAarburgPf?nderScoulNeuchatelDavosAndermattUznachJungfraujochZimmerwald丹麥GPS網絡差分系統—基準站分布圖二、GPS差分網建設概況

GPS差分定位技術可分為：---單基準站差分（微型網，RTKGPS）---具有多個基準站的局域差分（局域網，LADGPS）---廣域差分（廣域網，WADGPS）---廣域外部增強系統（EGNOS、WAAS、MASAS、GDGPS）局域網針對某一特定的應用環境和地理區域，直接提供最有效的GPS導航定位服務，得到了廣泛的應用，如測繪、國土規劃、地籍管理、工程建設、交通監控、公共安全、工程與地殼形變監測等等。

廣域增強系統地球同步衛星GPS衛星WAAS主站臺(西站)LocalAreaSystem(LAAS)WAAS主站臺(東站)1、GPS差分網應用領域需求分析

領域主要用途精度需求可用性需求實時性需求測繪工程測圖、施工控制±0.01m～±0.1m12h/365d準實時/事后地表及建筑物形變監測安全監測±0.001m～±0.005m24h/365d準實時/事后工程施工施工、放樣、管理±0.01m～±0.1m24h/365d準實時地理信息更新城市規劃、管理±0.01m～±0.1m12h/365d準實時線路施工及測繪通信、電力、石油、化工、溝渠、施工及竣工測繪±0.01m～±0.1m24h/365d準實時地面交通監控車、船行程管理、自主導航±0.01m～±0.1m24h/365d延時≤3s空中交通監控飛機進港與著陸±0.01m～±0.1m24h/365d延時≤1s公共安全特種車輛監控、事態應急±0.01m～±0.1m24h/365d延時≤3s農業管理精細農業、土地平整±0.01m～±0.1m24h/365d延時≤5s海、空、港管理船只、車輛、飛機、進港后調度±0.01m～±0.1m24h/365d延時≤3s2、國內外GPS差分網建設狀況

利用GPS精密定位技術，在一個國家、一個地區或一個城市布設分布密度各不相同的、長年運行的GPS衛星永久性跟蹤站。通過數據通信網絡把這些站的精確坐標和GPS衛星跟蹤數據發播給用戶，用戶只需用一臺不同類型的GPS接收機，采用不盡相同的軟件和作業延時，就可以進行毫米級、厘米級、分米級乃至米級、十米級、數十米級的實時、準實時、快速或事后定位。衛星跟蹤站構成一個基準站網絡，利用現代化自動控制技術對這些基準站實現無人值守的連續運行，通過有線無線數字通信網絡，使系統的數據實現局部或全球性的共享。根據用途，開展公益性和有償性的服務。這類系統具有全自動、全天候、實時的定位導航功能外還可以進行天氣預報、災害監測、電網及通信網絡的時間同步等多種功能。

由美國國家大地測量局（NGS）牽頭，包括NGS的跟蹤網、美國海岸警備隊（USCG）差分網、美國聯邦航空局（FAA）的WAAS網、美國工程兵團（USACE）的跟蹤網等137個GPS基準站組成。系統計劃準備發展到250個基準站左右，平均站距為100~200km（個別400km），覆蓋全美，構成美國新一代動態國家參考系統。系統的所有基準站都配置雙頻全波型GPS接收機和抑徑圈天線。每一天卸載當天的數據，數據記錄格式為30sRINEX格式，通過因特網向全美和全球用戶提供基準站坐標和GPS衛星跟蹤觀測站數據。此外，還提供其它如大地水準面、坐標系轉換等服務。1）美國的連續運行參考站網系統（CORS）用戶用一臺GPS接收機在美國任一位置觀測，然后通過因特網卸載CORS若干基準站數據，即可進行事后精密定位。目前，NGS地學實驗室正在研究長距離動態定位軟件，其目標是100~200km距離上的GPS相對定位，幾分鐘或更短的時間即可達到1cm級的相對定位精度水平。CORS是一個多功能網，除滿足用戶精密定位要求外，還可滿足氣象、地球動力學、地震監測、實時廣域差分等多項服務。其服務方式原則上是公益性的。美國國家差分GPS狀況黃色區域為全部覆蓋，灰色區域為限制性覆蓋，綠色區域幾乎沒有被覆蓋。CUE和ACCQPOINT是美國、加拿大地區的兩個衛星無線網絡通信公司，也是最早在北美開展商業廣域差分導航服務的公司，利用調頻副載波（FM）廣播廣域差分修正信號。在美國和加拿大有20余個GPS永久跟蹤站，通過FM提供亞米級到十米級的廣域差分有償服務，近來又開發了利用FM副載波發送GPS載波相位觀測修正數據進行實時動態精密定位副（RTKFMTM）技術，有效作用距離可達70km，在20~40km的多條實驗基線上，2~4min的初始化時間，十個歷元左右，動態定位精度可達±1cm左右。利用這一技術，可以實現GPS廣域差分和廣域RTK技術的集成，使過去分設的定位與導航系統完全有機地統一成一個系統。2）CUE、ACCQPOINT廣域定位導航服務網絡此外，美國Satlog等組織也有實時廣域差分服務。該機構有14個在美國沿邊境分布的永久跟蹤站，構成服務網絡系統。加拿大大地測量局將該國目前以建成的十幾個永久GPS衛星跟蹤站構成一個主動控制網（CACS），作為簡單大地測量的動態參考框架。通過因特網提供網絡地心坐標和相應GPS衛星跟蹤觀測數據，供測量、地球物理和其他用戶采用GPS單機即可進行事后精密定位。系統提供精密星歷、衛星鐘差、電離層模型等廣域差分修正，其實際定位精度從1m到10m是可變的，取決于用戶采用的GPS接收機的抗干擾和抗多路徑效應的性能。此外，加拿大一些公司目前采用FM廣播和中波信標廣播網開展實時定位服務。3）加拿大的主動控制網系統（CACS）把當前德國各部門的差分GPS計劃協調統一，建立一個長期運行的、覆蓋全國的多功能差分GPS定位導航服務體系，作為國家的空間數據基礎設施。德國的差分GPS服務按精度、時間響應和目的分成四個級別：實時定位服務（EPS）、高精度實時定位服務（HPS）、精密大地定位服務（GPPS）、高精度大地定位服務（GHPS）。服務方式時間特性數據通信方式定位精度用戶數量數據格式應用領域EPS實時長波1m～3m∞RTCM2.0車船導航、管理、海測、環保、農林HEPS實時超短波2m波1cm～5cm∞RTCM2.1精密工程、趁勢管線、航空GPPS準實時電話系統1cmn≤∞RINEX精密工程、城市監控、測量、航測GHPS事后INTERNET<1cm∞RINEX地球動力學、精密工程、動態坐標框架4）德國的衛星定位導航服務計劃（SAPOS）四種服務的精度、時間特性、通信方式、數據格式及用途：§6-2GPS控制網的技術設計一、GPS控制網設計1、GPS網設計的目的：1）質量的要求

–保證成果質量

–便于質量控制2）應用的要求

–利于成果的應用3）觀測的要求

–保證觀測質量

–保證觀測效率

–便于觀測施工1）充分考慮建立GPS控制網的應用范圍2）采用分級布網的建設方案3）確定GPS測量精度標準4）GPS網的基準設計：位置基準、方位基準、尺度基準5）GPS高程基準6）確定選點原則2、GPS控制網設計一般原則1）基準設計–起算條件、數量及分布2）網形設計–同步觀測圖形的設置3）觀測設計–儀器要求–觀測要求–觀測時間及時段長度、觀測參數設置等4）處理設計–數據處理方法3、GPS網設計內容位置基準： 與測區的坐標系統一致，通常由給定的起算點坐標確定。方位基準：通過給定的起算方位角確定，或直接選用GPS基線向量的方位角。尺度基準：由地面電磁波測距邊確定，或由給定的起算點坐標確定，或直接選用GPS基線向量的距離。GPS網的基準：1）依據設計指標（定量分析）2）依據設計準則（定性分析）4、GPS網設計方法1）GPS網的設計指標–是指導GPS網設計量化因子，是評價GPS網設計優劣的數值標準。2）如何評價GPS網設計的優劣？–質量：精度、可靠性–效率–費用5、GPS網的設計指標（1）GPS網設計的精度指標3）GPS網設計的質量指標：精度、可靠性（2）GPS網設計的可靠性指標①GPS網的必要獨立基線數–定義：測定網中所有點的坐標所需要的獨立基線的最少數量。–計算公式：對于一個只以已知點作為起算據的網，其必要獨立基線數，可采用下式計算：②網的可靠性指標–定義：多余獨立基線數與總獨立基線數的比值。–計算公式：（1）重復設站次數–在同一測站上所進行的觀測時段數–規范中規定了不同等級的網，每個測站的最少平均重復設站次數。4）GPS網設計的效率指標（2）最少觀測期數–定義：根據規范要求，布設一GPS網需要觀測的最少時段數。–特性：最少觀測期數與網的等級、點的數量和用于觀測的接收機的數量有關。–計算公式：–指導作用用于估算工程進度：最少觀測期數/單天觀測期數+機動天數用于估算外業觀測作業成本：觀測天數×單天成本（3）效率指標–定義：效率指標是理論最少觀測期數與設計最少觀測期數的比值。–計算公式：–特性：

e≤1；

e越接近1，效率越高。算例：–問：某網由100個點構成，計劃用4臺接收機進行觀測，如果要求平均重復設站次數不得低于2.0，問至少需要觀測多少個時段，可測得多少獨立基線，可靠性指標是多少？–答：5）GPS網設計的費用指標很簡單，不再累贅1）GPS網設計的特點：（1）設計內容多

–基準、網形、觀測和處理設計（2）設計目的多

–效率、費用、精度、可靠性和滿足應用要求（3）設計內容間具有關聯性（4）設計目的間的關聯性較強

–效率與費用正相關

–精度與可靠性正相關

–效率、費用與精度、可靠性負相關（5）設計內容與目的間的關聯性錯綜復雜

–每一設計內容都與多項設計內容相關聯（6）不同類型的網設計重點有所不同6、GPS網的設計準則：（1）框架基準網

–精度(絕對)、可靠性要求高

–效率、費用要求很低（2）大地控制網

–精度(絕對)、可靠性、效率、費用要求較為均衡（3）工程控制網

–精度(相對)、可靠性、效率、費用、分布均有要求

–由于子類型多，要求各有不同（4）測圖控制網

–精度、可靠性要求低

–效率、費用、分布要求較高2）不同類型網的設計目的要求：（1）設計內容對精度的影響---基準設計已知點對精度有直接影響已知邊長對相對精度有直接影響已知方位對相對精度有直接影響---網形設計基線的數量及質量對網的整體精度有直接影響基線的分布對網的局部精度有直接影響---觀測設計觀測方法直接影響基線的質量---處理設計處理方法直接影響處理結果的精度3）精度設計準則（2）提高精度的設計方法---基準設計①適當數量和均勻分布的已知點

–當已知點質量較高時，數量越多越好

–當已知點質量較差時，數量要適當

–在使用已知點時，需對已知點的質量進行檢驗②引入已知邊長

–為工程網提供準確的長度基準

–確保工程網成果投影到所需的高程面上③引入已知方位

–為城市網或工程網提供方位基準---網形設計①網規模較大時，采用高一等級要求建立框架網②對同一網，基線越多，精度越高，對重復設站數、復測邊數量的最低要求以及最簡異步環的最大邊數的要求，都是為了這一目的③相鄰點距離較近時，要保證進行同步觀測---觀測設計①選擇合適的測站②選擇合適觀測時段和時段長度③采用高性能的接收機、抗多路徑效果好的天線④采用合適的觀測參數

–截止高度角：該值越小，可觀測衛星越多，但低高度角衛星的觀測值數量較差

–歷元間隔：歷元間隔越小，越有利于周跳的探測修復⑤采集氣象數據---處理設計①基線

–選擇合適的軟件－商用軟件、高精度定位軟件（GAMIT，Bernese，GIPSY等）

–采用合適的觀測值－L1、Iono-free等

–采用適當的解－固定解、浮動解

–處理方法－估算對流層參數、軌道松弛

–質量控制指標②網

–選擇合適的軟件－商用軟件、高精度軟件（GLOBK等）

–網平差方案

–粗差應對方法

–質量控制指標---具體盡量做到：網中距離較近的點一定要進行同步觀測，以獲得它們間的直接觀測基線建立框架網最小異步環邊數不大于6適當引入高精度測距邊若要進行高程擬合，水準點密度要高，分布要均勻，且要將擬合區域包圍起來適當延長觀測時間，增加觀測時段選取適當數量的已知點，已知點分布均勻（1）設計內容對可靠性的影響---基準設計①已知點對可靠性有直接影響②已知邊長對可靠性有直接影響---網形設計①基線的數量及質量對網的整體可靠性有直接影響②基線的分布對網的局部可靠性有直接影響---觀測設計觀測方案直接影響網的可靠性---處理設計處理方法直接影響處理結果的可靠性4）可靠性設計準則：（2）提高可靠性的設計方法---基準設計①數量多及均勻分布的已知點②引入已知邊長---網形設計①網規模較大時，采用高一等級要求建立框架網②對同一網，基線越多，精度越高，對重復設站數、復測邊數量的最低要求以及最簡異步環的最大邊數的要求，都是為了這一目的③相鄰點距離較近時，要保證進行同步觀測④某一特定點的可靠性與該點所連接的基線成正比（重復設站次數越多，連接基線越多，點的可靠性越高）例：右上圖中如果所有基線均只觀測了一個時段，則所有點的可靠性相同。---觀測設計①選擇合適的測站②選擇合適觀測時段和時段長度③采用高性能的接收機、抗多路徑效果好的天線④采用合適的觀測參數

–截止高度角：該值越小，可觀測衛星越多，但低高度角衛星的觀測值數量較差

–歷元間隔：歷元間隔越小，越有利于周跳的探測修復⑤采集氣象數據---處理設計①基線–選擇合適的軟件－商用軟件、高精度定位軟件（GAMIT，Bernese，GIPSY等）–采用合適的觀測值－L1、Iono-free等–采用適當的解－固定解、浮動解–處理方法－估算對流層參數、軌道松弛–質量控制指標②網–選擇合適的軟件－商用軟件、高精度軟件（GLOBK等）–網平差方案–粗差應對方法–質量控制指標---具體盡量做到：增加觀測期數（增加獨立基線數）保證一定的重復設站次數保證每點與三條以上的獨立基線相連最小異步環邊數不大于65）確定選點原則：為保證對衛星的連續跟蹤觀測和衛星信號的質量，要求測站上空應盡可能的開闊，在10°~15°高度角以上不能有成片的障礙物；為減少各種電磁波對GPS衛星信號的干擾，在測站周圍約200m的范圍內不能有強電磁波干擾源，如大功率無線電發射設施、高壓輸電線等；為避免或減少多路徑效應的發生，測站應遠離對電磁波信號反射強烈的地形、地物，如高層建筑、成片水域等；為便于觀測作業和今后的應用，測站應選在交通便利，上點方便的地方，并且便于用其它測量手段聯測和擴展；對于基線較長的GPS網，還應考慮觀測站附近，應有良好的通信設施和電力供應，以供觀測站之間的聯絡和設備用電；測站應選擇在易于保存的地方，點位選定后（包括方位點），均應按規定繪制點之記，包括點位及點位略圖、點位的交通情況以及選點情況等。二、GPS定位精度標準確定亞毫米毫米亞厘米厘米亞分米分米亞米級米級0.5~0.9mm1~4mm5~9mm1~4cm5~9cm1~4dm5~9dm1~4m5~9m>10m精密工程監控地殼形變工程監控精密大地定位工程與大地定位地理信息更新地理信息更新精密交通監控交通監控近海交通控制移動測圖精密定軌衛星定軌航空航天器移動測圖精密農業自引導導航1、GPS定位精度與用戶需求關系2、GPS相對定位精度指標測量分級常量誤差（mm）比例誤差（ppm）相鄰點距離（km）AA30.01500~5000A50.1100~2000B8115~250C1055~40D10102~15E10201~10國家等級GPS控制網我國規范要求全球定位系統（GPS）測量規范（GB/T18314–2001）全球定位系統（GPS）測量規范（GB/T18314–2001）精度分級點位精度和基線長度年變化率精度規定城市等級GPS控制網等級平均距離(km)常量誤差(mm)比例誤差(ppm)最弱邊相對中誤差二等9≤10≤21/120000三等5≤10≤51/80000四等2≤10≤101/45000一級1≤10≤101/20000二級﹤1≤15≤201/100003、美國GPS相對定位精度指標測量類型等/級基線誤差（cm）距離相對誤差（ppm）全球和區域地球動力學測量、變形測量AA0.30.01國家大地參考系一等網測量、區域和地方地球動力學測量、變形測量A0.50.1國家大地參考系二等網測量、與一等網的聯測、局部地球動力學測量、變形測量、高精度工程測量B0.81國家大地參考系（地面測量）、為滿足測圖、土地信息、地籍和工程要求進行的有關控制測量C一等二等/一級二等/二級三等1.01.02.03.05.051020501001、基本網形：1）三角形網2）環形網（多邊形或符合導線）3）星形網三、GPS控制網圖形設計控制網形式輻射支導線網

純導線型網純點連式網混連式網2、GPS網的布網形式跟蹤站式會戰式多基準站式同步圖形擴展式單基準站式1）跟蹤站式的布網（1）形式：若干臺接收機長期固定安放在測站上，進行常年、不間斷的觀測，即一年觀測365天，一天觀測24小時，觀測方式很象是跟蹤站，這種布網形式被稱為跟蹤站式，數據處理通常采用精密星歷。（2）優點：精度極高，具有框架基準特性。（3）缺點：需建立專門的永久性建筑即跟蹤站，觀測成本很高。（4）適用范圍：一般用于建立GPS跟蹤站（AA級網），永久性的的監測網（如用于監測地殼形變、大氣物理參數等的永久性監測網絡）。2）會戰式的布網（1）形式：在布設GPS網時，一次組織多臺GPS接收機，集中在一段不太長的時間內，共同作業。在作業時，觀測分階段進行，在同一階段中，所有的接收機，在若干天的時間里分別各自在同一批點上進行多天、長時段的同步觀測，在完成一批點的測量后，所有接收機又都遷移到另外一批點上采用相同方式，進行另一階段的觀測，直至所有點觀測完畢。（2）優點：可以較好地消除SA等因素的影響，因而具有特高的尺度精度。（3）適用范圍：用于布設A、B級網。3）多基準站式的布網（1）形式：若干臺接收機在一段時間里長期固定在某幾個點上進行長時間的觀測，這些測站稱為基準站，在基準站進行觀測的同時，另外一些接收機則在這些基準站周圍相互之間進行同步觀測。（2）優點：各個基準站之間進行了長時間的觀測，可以獲得較高精度的定位結果，這些高精度的基線向量可以作為整個GPS網的骨架。其余的進行同步觀測的接收機間除了自身間有基線向量相連外，它們與各個基準站之間也存在有同步觀測，因此，也有同步觀測基線相連，這樣可以獲得更強的圖形結構。（3）適用范圍：用于布設C、D級網。4）同步圖形擴展式的布網（1）形式：多臺接收機在不同測站上進行同步觀測，在完成一個時段的同步觀測后，又遷移到其它的測站上進行同步觀測，每次同步觀測都可以形成一個同步圖形，在測量過程中，不同的同步圖形間一般有若干個公共點相連，整個GPS網由這些同步圖形構成。一個由n臺儀器測定的同步圖形中：獨立基線的數量為：n-1條總的基線數量為：n(n-1)/2條（2）優點：擴展速度快，圖形強度較高，且作業方法簡單。（3）適用范圍：用于布設C、D級網。同步圖形連接方式：（1）點連式（2）邊連式點連式邊連式網連式（3）網連式（4）混合式5）單基準站（星形網）式的布網（1）形式：以一臺接收機作為基準站，在某個測站上連續開機觀測，其余的接收機在此基準站觀測期間，在其周圍流動，每到一點就進行觀測，流動的接收機之間一般不要求同步，這樣，流動的接收機每觀測一個時段，就與基準站間測得一條同步觀測基線，所有這樣測得的同步基線就形成了一個以基準站為中心得星形。（2）優點：效率高（3）缺點：圖形強度弱（4）適用范圍：用于布設D、E級網N=4N=2N=3儀器臺數同步圖形獨立基線N=53、GPS控制網的網形構造1）GPS同步觀測（1）單基線數：

同步圖形：二臺接收機

nk=2三臺接收機

nk=3四臺接收機

nk=4五臺接收機

nk=5（3）同步觀測環數：（2）獨立基線數：2）GPS非同步觀測3）舉例：（1）nk=4時，ng=6，np=3，nr=3

三邊形個數：?

多時段觀測時，獨立基線應以構成閉合圖形為優。（2）nk=6時，ng=15，np=5，nr=10§6-3GPS測量工作一、GPS相對定位作業模式1、靜態相對定位2、快速靜態相對定位3、準動態相對定位4、動態相對定位二、GPS測量技術規定AAABCDE衛星截止高度角(?)101015151515同時觀測有效衛星數≥4≥4≥4≥4≥4≥4觀測時段數≥10≥6≥4≥2≥1.6≥1.6時段長度min(靜態)≥720≥540≥240≥60≥45≥40快速靜態(雙頻全波)≥15≥10≥10快速靜態(單頻)≥30≥20≥15采樣間隔s(靜態)30303010～3010～3010～30采樣間隔s(快速靜態)5～155～155～151、國家等級GPS測量基本技術規定2、城市等級GPS測量技術規定項目等級

觀測方法二等三等四等一級二級衛星高度角(°)靜態快速靜態≥15≥15≥15≥15≥15有效觀測衛星數靜態快速靜態≥4—≥4≥5≥4≥5≥4≥5≥4≥5平均重復設站數靜態快速靜態≥2—≥2≥2≥1.6≥1.6≥1.6≥1.6≥1.6≥1.6時段長度(min)靜態快速靜態≥90—≥60≥20≥45≥15≥45≥15≥45≥15數據采樣間隔(S)靜態快速靜態10～6010～6010～6010～6010～60三、建立GPS網的三個階段1、測前－－－設計、準備階段

2、測中－－－外業作業階段3、測后－－－數據處理、分析，成果整理、驗收階段1、測前階段1）項目規劃2）施工技術設計3）測繪資料收集整理4）儀器檢驗、檢定5）實地踏勘、選點、埋石2、測中階段1）實地了解測區情況2）作業隊進駐3）衛星狀態預報4）確定觀測作業方案5）外業觀測6）數據傳輸、轉儲、備份7）基線處理與質量控制GPS衛星預報和觀測調度計劃GPS可視衛星GPS靜態外業觀測（1）觀測儀器：采用3臺美國AshtechZ12型GPS雙頻接收機進行觀測，其標稱精度為5mm+1ppm×D，配備有可抑止多路徑效應的扼流圈天線。（2）作業模式：采用靜態相對定位模式，以同步三角形連接，擴展成空間GPS網。（3）觀測前的準備工作：利用AshtechGPS隨機軟件(Winprism軟件)，編制測區衛星可見性預報表、衛星出現的方位等，合理選擇最佳觀測時段。（4）觀測要求：衛星高度切割角15°，有效觀測衛星個數4，采樣間隔為20″，時段觀測時間45分鐘，PDOP4。3、測后階段1）結果分析（網平差與質量控制）2）整理成果、技術總結3）項目驗收四、歸心改正對于雙維標或復合標等，必須進行偏心觀測歸心元素測定歸心計算方法§6-4GPS基線向量計算一、GPS數據處理數據傳輸數據采集成果輸出GPS網平差起算點兼容性分析數據預處理1、數據處理流程：2、數據下載：“download”GPS接收機采集的數據是記錄在接收機的PC卡上。數據傳輸的同時進行數據分流，生成四個數據文件：載波相位和偽距觀測值文件、星歷參數文件、電離層參數和UTC參數文件、測站信息文件。具體為：（1）A*.day---衛星可見性預報文件：衛星狀態、DOP值（2）B*.day---接收機位置數據文件：衛星個數、高度角、位置、信噪比等（3）E*.day---衛星星歷數據文件：衛星軌道參數等（4）S*.day---測站信息數據文件：測站號、天線高、天線半徑、氣象元素等二、空間基線解算

采用Ashtech接收機隨機提供的商用軟件Winprism進行及時處理。對解算結果不好的基線進行單獨解算，通過增刪衛星、重選基星、改變時段和高度角等方法改善基線解算結果，對于單獨解算不滿意的基線作重測或刪除處理。基線解算成果中有五種文件，具體為：1）I*.*---輸入信號文件2）L*.*---基線向量文件3）O*.*---基線向量數據文件4）P*.*---衛星殘差分布文件5）Summary.out---基線解算向量文件1、基線解算的軟件操作流程：2、基線解算結果的內容1）解的類型（三差解、雙差解、固定解、浮動解等）2）不同系統下的輸入、輸出坐標3）接收機的相關信息（如序列號等）4）坐標分量估值的標準偏差5）所有坐標參數（包括整周未知數參數等）的相關矩陣或方差-協方差陣6）衛星幾何形狀的信息（如RDOP值等）7）信號跟蹤記錄（數據記錄時間、衛星、通道、信號質量等）8）數據刪除率、采樣率、數據剔除準則9）星歷內容綜述，健康標志信息10）進行的數據預處理措施（如對流層模型）11）觀測值改正數（殘差Residual）12）結果統計檢驗結果13）整周未知數的確定結果14）解的質量綜述3、基線解算結果的作用1）是后續數據處理（GPS基線向量網平差的觀測值）2）為進行基線向量解算結果質量控制提供素材三、基線解算階段的質量控制1、基線解算階段質量控制的目的：–為后續的數據處理分析提供合格的基線向量結果。2、基線解算階段質量控制的內容：1）質量評定：通過一系列的指標，對基線向量結果的質量進行評估，發現質量差（不合格的基線）。2）質量改善：通過數據處理手段，提高基線向量結果的質量。1）原則（1）全面性：多角度、多方面（2）精度、可靠性（3）科學性：具有嚴格的理論根據（4）可操作性：易于使用（5）指導性：對工作具有指導作用2）評定指標（1）相對指標：無法確切判定質量合格與否（2）半相對半絕對指標：可確切判定質量是否不合格，卻無法確切判定質量是否合格（3）絕對指標：可確切判定質量合格與否3、衡量基線向量結果質量的方法3）相對質量指標（1）單位權方差因子–定義：–實質：又稱為參考因子一定程度地反映了觀測值質量的優劣（2）觀測值的RMS–定義：觀測值殘差的均方根（RootofMeanSquare）–實質：一定程度地反映了觀測值質量的優劣一般認為，RMS越小越好（3）數據刪除率–定義：在基線解算時，如果觀測值的改正數大于某一個閾值時，則認為該觀測值含有粗差，則需要將其刪除。被刪除觀測值的數量與觀測值的總數的比值，就是所謂的數據刪除率。–實質：數據刪除率從某一方面反映除了GPS原始觀測值的質量。數據刪除率越高，說明觀測值的質量越差。（4）RATIO–定義：

RATIO=RMS次最小/RMS最小–實質：反映了所確定出的整周未知數參數的可靠性，該值總大于等于1，值越大，可靠性越高。這一指標取決于多種因素，既與觀測值的質量有關，也與觀測條件的好壞有關。（5）RDOP–定義：是指在基線解算時待定參數的協因數陣的跡（tr(Q)）的平方根，即：RDOP=(tr(Q))1/2RDOP值的大小與基線位置和衛星在空間的幾何分布及運行軌跡（即觀測條件）有關，當基線位置確定后，RDOP值就只與觀測條件有關了，而觀測條件又是時間的函數，因此，實際上對與某條基線向量來講，其RDOP值的大小與觀測時間段有關。–實質：RDOP表明了GPS衛星的狀態對相對定位的影響，即取決于觀測條件的好壞，它不受觀測值質量好壞的影響。4）半相對半絕對質量指標同步環閉合差：–定義：由同步觀測基線所組成的閉合環的閉合差。–特點：理論上：由于同步觀測基線間具有一定的內在聯系，同步環閉合差在理論上應總是為零。實踐中：只要數學模型正確、數據處理無誤，即使觀測值質量不好，同步環閉合差將非常小。–實質：若同步環閉合差超限，則說明組成同步環基線中至少存在一條基線向量是錯誤的若同步環閉合差沒有超限，還不能說明組成同步環的所有基線在質量上均合格。5）絕對質量指標（1）異步環閉合差：–定義：由相互獨立的基線所組成的閉合環的閉合差。–實質：異步環閉合差滿足限差要求時，則表明組成異步環的基線向量的質量是合格的。當異步環閉合差不滿足限差要求時，則表明組成異步環的基線向量中至少有一條基線向量的質量不合格。要確定出哪些基線向量的質量不合格，可以通過多個相鄰的異步環或重復基線來判定。（2）復測基線較差（重復基線互差）–定義：不同觀測時段，對同一條基線的觀測結果，就是所謂重復基線。這些觀測結果之間的差異，就是復測基線較差。–實質：復測基線較差滿足限差要求時，則表明基線向量的質量是合格的。復測基線較差不滿足限差要求時，則表明復測基線中至少有一條基線向量的質量不合格。要確定出哪些基線向量的質量不合格，可以通過多條復測基線來判定。4、規范要求1）全球定位系統（GPS）測量規范GB/T18314–2001全球定位系統（GPS）測量規范GB/T18314–2001四、GPS基線解算結果1、影響GPS基線解算結果的幾個因素：1）基線解算時所設定的起點坐標不準確，會導致基線出現尺度和方向上的偏差。2）少數衛星的觀測時間太短，會導致與該顆衛星有關的整周未知數無法正確確定，而對于基線解算來講，對于參與計算的衛星，如果與其相關的整周未知數沒有準確確定的話，就影響整個基線解算結果。3）在整個觀測時段里，有個別時間段里周調太多，致使周跳修復不完善。4）在觀測時段內，多路徑效應比較嚴重，觀測值的改正數普遍較大。5）對流層或電離層折射影響過大。2、影響GPS基線解算結果因素的判別：1）基線起點坐標不準確的判別：–無明確的方法2）衛星觀測時間短的判別：–通過衛星可見性圖3）周跳：–通過殘差圖（殘差跳躍）雙差殘差圖表明：SV12存在周跳4）多路徑效應嚴重：–通過殘差圖（殘差中部分區間成系統性變化，且呈現周日特征）5）對流層或電離層折射影響過大：

–通過殘差圖（殘差中部分區間成系統性變化，但無周日特征）受多路徑效應影響的殘差圖3、改善GPS基線解算結果質量的方法1）基線起點坐標不準確的應對方法–使用坐標精度高的點作為起算點2）如何獲取較為準確的坐標：與已知點聯測，長時間單點定位–所有基線從一點或由該點衍生出的點起算3）其他提高精度的方法–刪衛星、截時段、改變截止高度角–改變其它控制參數4）數據刪除標準–編輯因子5）RATIO之閾值6）大氣折射延遲改正方法或模型…五、空間基線向量的質量檢核

為提高GPS測量的精度與可靠度，需要對基線解算質量進行檢核。

同步環閉合差是檢驗一個時段觀測質量好壞的標志。同步環閉合差超限，可能是因為同步環上各測站沒有完全同步，或是各測站周跳修復不同，也可能是軟件本身的缺陷所至。

異步環閉合差超限，可能因各種觀測條件較差（如多路徑誤差影響、強輻射、電離層、對流層的影響）。基線解算后，必須進行數據預處理，計算同步環閉合差、非同步環閉合差以及重復基線的檢查，各環閉合差符合規范要求。1、基線解分析：1）觀測值殘差分析2）基線長度的精度3）基線向量環閉合差檢核4）雙差固定解和雙差實數解AshtechSolutions數據后處理軟件3、非同步環坐標分量及全長相對閉合差4、重復基線的長度較差：坐標分量閉合差限差：坐標分量閉合差限差：2、同步環坐標分量及全長相對閉合差全長相對閉合差限差：全長相對閉合差差：§6-5GPS接收機的檢定一、一般性檢視主機、天線、附件、處理軟件的完好性。二、通電檢視鍵盤按鍵、顯示系統和儀器自檢工作的正常性。三、接收機內部噪聲水平測試1、接收機內部噪聲：接收機鐘差、信號通道時延、延遲鎖相環誤差及機內噪聲所引起的定位誤差的綜合反映。2、測試方法

1）零基線測試法：

基本原理：采用“功率分配器”將同一天線輸出的信號分成功率、相位相同的兩路或多路信號送到不同的GPS接收機中，然后對觀測數據進行雙差處理，求解三維坐標差，以檢驗接收機的固定誤差。

2）超短基線測試法：基本原理：在平坦地區選擇長度為5~10m的已知基線（或用鑒定后的鋼尺量距），同步觀測進行靜態定位，解算基線值與已知基線值比較，求定儀器的固定誤差。四、天線相位穩定性測試1、天線相位中心穩定性：天線在不同方位下的實際相位中心位置與廠家提供的天線幾何中心位置的重合程度。2、相對定位法測試：旋轉天線位置：90°、180°、270°。五、GPS接收機野外作業性能和精度指標測試1、短基線直接比較法檢驗標準檢定場儀器標稱中誤差：GPS觀測中誤差：2、野外檢定網上檢驗1）解算邊長與相應已知邊長之差：2）多邊形閉合環坐標分量閉合差：3）不同時段觀測得到的重復邊的邊長和坐標分量互差：六、接收機頻標穩定性和數據測量評價

接收機頻標穩定性：主要是短周期頻率穩定特性，考核接收機性能和潛在的可能達到的精度水平的一項重要指標。

檢驗方法：通過對不同測程、分別連續觀測較長時間段的觀測數據結果進行殘差統計分析，確定數據的平均噪聲水平、周跳出現頻率以及低高度角情況下觀測數據質量變化和多路徑效應的影響等。七、接收機附件的檢驗電池、電纜、接頭、基座、氣象儀表等轉到§6-6高精度GPS測控網的施測技術一、工程概況南京地鐵1#線工程南起小行，北至邁皋橋，西延至奧體中心，線路總長度21.72公里，其中地下線14.43km，地上線7.02km，過渡段0.27km，線路貫穿主城區的中心腹地，把城市中心區商業、金融、文化、綜合服務等繁華區及對外交通口等客流集散點連接起來，形成主城區中軸線的快速軌道交通走廊。GPS控制網是地鐵工程施工的全線總控制網，其網點的穩定、準確直接關系到工程施工的質量和隧道的貫通。因此，必須對全線控制網統一規劃，并進行定期復測，以滿足工程建設的需要。南京市快速軌道線網規劃圖二、網形優化分析1、GPS控制網測區：位于東經118°42′~118°50′，北緯31°57″~32°07′，東起紫金山、土山，西至棉花堤、水佐崗，南起韓府山，北至勞山。2、測區中心線自南向北貫穿繁華市區，居民密集，高樓林立，大氣能見度差，各種電磁波干擾嚴重，對控制測量工作極為不利。3、GPS控制網的覆蓋范圍廣，精度要求特殊，網形設計時必須做到網點位布設合理、精度高且有很高的可靠性。4、GPS控制網既要考慮與原城市二等網的聯系，又要考慮地鐵網的獨立性，充分體現GPS控制網的高精度。5、GPS控制網選取在測區范圍內可供選擇的高級聯測點城市二等三角點有6個：DT22DT27DT28DT29DT30DT31DT30紫金山DT04DT03DT02DT01小行郵校DT28韓府山DT29土山DT27棉花堤DT21DT05中華門DT06DT07

DT08DT25中山門DT09DT10DT22河海大學DT11玄武飯店DT17DT12DT16DT13DT23八字山DT18DT15塑料廠DT31勞山6、GPS控制網設計要求按設計要求將地鐵GPS網沿地鐵線路布設城市二等網：南起DT28，北至DT31，中間與DT29、DT27、DT22、DT30等三角點相連。DT30紫金山DT04DT03DT02DT01小行郵校DT28韓府山DT29土山DT27棉花堤DT21DT05中華門DT06DT07

DT08DT25中山門DT09DT10DT22河海大學DT11玄武飯店DT17DT12DT16DT13DT23八字山DT18DT15塑料廠DT31勞山地鐵GPS控制網共有26個控制點，全網包括起算點2個，檢查點4個（根據平差結果分析可以任選起算點），選取待定點20個，以同步三角形連接、用邊連式擴展成空間GPS鎖網。