任務二平面控制測量4.2.6GNSS控制網布設2025年1月13日

GNSS測量的技術設計目錄/Contents0102外業準備及技術設計書編寫01

GNSS測量的技術設計

GNSS網技術設計的依據1、GNSS測量規范（規程）

（1）《全球定位系統（GNSS）測量規范》

（2）《全球定位系統城市測量技術規程》

（3）各行業部門的其他GNSS測量規程或細則2、測量任務書/合同

測量任務書或合同是測量施工單位上級主管部門或合同甲方下達的技術要求文件。它規定了測量任務的范圍、目的、精度和密度要求，提交成果資料的項目和時間，完成任務的經濟指標等。01GNSS測量的技術設計GNSS網的精度,密度設計1、GNSS測量精度分級標準對于各類GNSS網的精度設計主要取決于網的用途分級標準可查閱相關的國標和行標01GNSS測量的技術設計GNSS測量的精度標準通常用網中相鄰點之間的距離中誤差表示，其形式為：

式中：σ--距離中誤差（毫米）；ɑ——固定誤差（mm）；b——比例誤差系數（ppm）；d——相鄰點之間的距離（km）。實際生產中，應根據測區大小、GNSS網的用途，來設計網的等級和精度標準。GNSS網的精度標準01GNSS測量的技術設計GNSS網的等級01GNSS測量的技術設計測量分類固定誤差a(mm)比例誤差b(ppm)相鄰點距離(km)用途AA≤3≤0.011000為全球性的坐標框架和地球動力學測量A≤5≤0.1300為區域或國家框架網、區域動力學網B≤8≤170為國家大地控制網或地方框架網C≤10≤510-15為地方控制網和工程控制網D≤10≤105-10為工程控制網E≤10≤200.2-5為測圖網用于城市或工程的GNSS控制網等級平均距離（km）a（mm）b（mm）最弱邊相對中誤差二9≤10≤21/12萬三5≤10≤51/8萬四2≤10≤101/4.5萬一級1≤10≤101/2萬二級＜1≤15≤201/1萬01GNSS測量的技術設計GNSS點的密度標準制定GNSS網的密度標準，主要考慮任務要求和服務對象。密度可參照下表的規定執行。表GNSS網中相鄰點間距離（單位：km）

級別項目ABCDE相鄰點最小距10015521相鄰點最大距2000250401510相鄰點平均距3007015～1010～55～201GNSS測量的技術設計GNSS網的基準設計基準設計的定義：在GNSS網的技術設計中，必須明確GNSS網的成果所采用的坐標系統和起算數據的工作，稱為GNSS網的基準設計。GNSS網的基準包括位置基準、方位基準和尺度基準。GNSS網的基準的確定：位置基準：由給定的起算點坐標確定。尺度基準：由地面的電磁波測距確定。方位基準：由給定起算方位角確定。01GNSS測量的技術設計GNSS網的基準設計基準設計應考慮的幾個問題：（1）應在地面坐標系中選定起算數據和聯測原有地方控制點若干個，用以轉換坐標。（2）對GNSS網內重合的高等級國家點或原城市等級控制點，除未知點連結圖形觀測外，對它們也要適當地構成長邊圖形。（3）聯測的高程點需均勻分布于網中，對丘陵或山區聯測高程點應按高程擬合曲面的要求進行布設。（4）新建GNSS網的坐標應盡可能與測區過去采用的坐標一致。01GNSS測量的技術設計GNSS網圖形構成的幾個基本概念觀測時段：測站上開始接收衛星信號到觀測停止，連續工作的時間段，簡稱時段。同步觀測：兩臺或兩臺以上接收機同時對同一組衛星進行的觀測。同步觀測環：三臺或三臺以上接收機同步觀測獲得的基線向量所構成的閉合環，簡稱同步環。獨立觀測環：由獨立觀測所獲得的基線向量構成的閉合環，簡稱獨立環。01GNSS測量的技術設計GNSS網構成的幾個基本概念及網特征條件GNSS網圖形構成的幾個基本概念異步觀測環：在構成多邊形環路的所有基線向量中，只要有非同步觀測基線向量，則該多邊形環路叫異步觀測環，簡稱異步環。獨立基線：對于N臺GNSS接收機的同步觀測環，獨立基線數為N-1。非獨立基線：除獨立基線外的其它基線叫非獨立基線，總基線數與獨立基線之差即為非獨立基線數。01GNSS測量的技術設計GNSS網構成的幾個基本概念及網特征條件GNSS網特征條件的計算觀測時段數：

式中：n為網點數，m為每點設站數，N為接收機數總基線數：必要基線數：獨立基線數：多余基線數：01GNSS測量的技術設計GNSS網構成的幾個基本概念及網特征條件GNSS網同步圖形構成及獨立邊的選擇對于由N臺GNSS接收機構成的同步圖形中一個時斷包含的GNSS基線數為：01GNSS測量的技術設計GNSS網構成的幾個基本概念及網特征條件但其中僅有N-1條是獨立的GNSS邊，其余為非獨立邊。當接收機數N=2～5時所構成的同步圖形為：01GNSS測量的技術設計GNSS網構成的幾個基本概念及網特征條件對應的，獨立GNSS邊可以有下圖所示的不同選擇01GNSS測量的技術設計GNSS網構成的幾個基本概念及網特征條件當同步觀測的GNSS接收機數N≥3時，同步閉合環的最少數為：N與J、T的關系見下表：N23456J1361015T01361001GNSS測量的技術設計GNSS網構成的幾個基本概念及網特征條件GNSS網的圖形設計定義

根據對所布設的GNSS網的精度要求和其它方面的要求，設計出獨立的GNSS邊構成的多邊形網，稱為GNSS網的圖形設計。01GNSS測量的技術設計GNSS網的圖形設計GNSS網的圖形布設方式1）點連式2）邊連式3）網連式4）邊點混合連接式5）三角鎖連接6）導線網形連接7）星形布設01GNSS測量的技術設計GNSS網的圖形設計（1）點連式：同步圖形之間由一條公共點連接。在觀測作業時，相鄰的同步圖形間只通過一個公共點相連。這樣，當有m臺儀器共同作業時，每觀測一個時段，就可以測得m-1個新點，當這些儀器觀測觀測s個時段后，就可以測得個點01GNSS測量的技術設計GNSS網的圖形設計點連式特點：點連式觀測作業方式的優點是作業效率高，圖形擴展迅速；它的缺點是圖形強度低，如果連接點發生問題，將影響到后面的同步圖形。01GNSS測量的技術設計GNSS網的圖形設計（2）邊連式：同步圖形之間由一條公共基線連接。在觀測作業時，相鄰的同步圖形間有一條邊（即兩個公共點）相連。這樣，當有m臺儀器共同同作業時，每觀測一個時段，就可以測得m-2個新點，當這些儀器觀測觀測了s個時段后，就可以測得個點。01GNSS測量的技術設計GNSS網的圖形設計邊連式特點：邊連式觀測作業方式具有較好的圖形強度和較高的作業效率。01GNSS測量的技術設計GNSS網的圖形設計01GNSS測量的技術設計GNSS網的圖形設計（3）網連式：在作業時，相鄰的同步圖形間有3個（含3個）以上的公共點相連。網連式特點：采用網連式觀測作業方式所測設的GNSS網具有很強的圖形強度，但網連式觀測作業方式的作業效率很低

（4）邊點混合連接式：把點連式與邊連式有機地結合起來，組成GNSS網的方式。01GNSS測量的技術設計GNSS網的圖形設計01GNSS測量的技術設計（5）三角鎖連接式：用點連式或邊連式組成連續發展的三角鎖同步圖形。GNSS網的圖形設計（6）導線網形連接

（7）星形布設01GNSS測量的技術設計GNSS網的圖形設計混連式形式：在實際的GNSS作業中，一般并不是單獨采用上面所介紹的某一種觀測作業模式，而是根據具體情況，有選擇地靈活采用這幾種方式作業，這樣一種種觀測作業方式就是所謂的混連式。

特點：混連式觀測作業方式是我們實際作業中最常用的作業方式，它實際上是點連式、邊連式和網連式的一個結合體。01GNSS測量的技術設計GNSS網的圖形設計GNSS網網形設計原則5.GNSS點應選擇在交通便利、視野開闊、容易到達的地方1.GNSS網中不應存在自由基線2.GNSS網中的閉合條件中基線數不可過多3.每個點至少獨立設站觀測兩次4.GNSS網至少應與地面網有2個重合點自由基線不構成閉合圖形，不具備發現粗差的能力。

可能導致粗差相互抵消，不利于發現粗差；為確保檢核條件，各點最好有3條以上的基線分支。

保證不同接收機觀測量構成網的精度和可靠性指標比較接近。以實現GNSS網與地面網之間的坐標轉換方便觀測，減少多路徑影響，并便以經典方法進行擴展01GNSS測量的技術設計2.GNSS網是一種非層次結構，可一次擴展到所需的密度。GNSS測量的特點1.GNSS各點之間不需通視。3.GNSS網的精度比較均勻。網中的基線向量均含有長度和方位觀測值，不存在誤差傳遞與積累問題。結論：

（1）GNSS網需要一個點的坐標為定位基準，而此點的精度高低直接影響到網中個基線向量的精度和網的最終精度。（2）由于GNSS網的尺度含有系統誤差以及與地面網的尺度匹配問題，所以有必要提供精度較高的外部尺度基準。

01GNSS測量的技術設計02外業準備及技術設計書測區踏勘測區踏勘主要了解下列情況：

1、交通情況；

2、水系分布情況；

3、植被情況；

4、控制點分布情況；

5、居民點分布情況；

6、當地風俗民情。02外業準備及技術設計書資料收集

1、各類圖件；

2、各類控制點成果；3、測區有關的地質、氣象、交通、通訊等方面的資料；

4、城市及鄉、村行政區劃表。02外業準備及技術設計書設備、器材籌備及人員組織

設備、器材籌備及人員組織包括以下內容：

1、籌備儀器、計算機及配套設備；

2、籌備機動設備及通訊設備；

3、籌備施工器材，計劃油料，材料的消耗；

4、組建施工隊伍，擬定施工人員名單及崗位；

5、進行詳細的投資預算。02外業準備及技術設計書擬定外業觀測計劃1、擬定觀測計劃的主要依據：

（1）GNSS網的規模大小；（2）點位精度要求；（3）GNSS衛星星座幾何圖形強度；（4）參加作業的接收機數量；（5）交通、通訊及后勤保障。02外業準備及技術設計書擬定外業觀測計劃2、觀測計劃的主要內容：

（1）編制GNSS衛星的可見性預報圖；（2）選擇衛星的幾何圖形強度；（3）選擇最佳觀測時斷；（4）觀測區域的設計與劃分；（5）編排作業調度表；

（6）采用規定格式GNSS測量外業觀測通知單進行調度。02外業準備及技術設計書擬定外業觀測計劃表GNSS作業調度表時斷編號觀測時間測站號測站號測站號測站號測站號測站號機號機號機號機號機號機號123402外業準備及技術設計書GNSS測量外業觀測通知單

觀測日期年月日組別：操作員：點位所在圖幅：測站編號/名：觀測時斷：1：2：

3：4：

5：6：安排人：年月日02外業準備及技術設計書擬定外業觀測計劃設計GNSS網與地面網的聯測方案

GNSS網與地面網的聯測，可根據測區地形變化和地面控制點的分布而定，一般在GNSS網中至少要重合觀測三個以上的地面控制點作為約束點。02外業準備及技術設計書GNSS接收機選型及檢驗1、接收機的選用

等級項目二三四五六單頻/雙頻單頻或雙頻單頻或雙頻單頻或雙頻單頻或雙頻單頻或雙頻標稱精度≤10mm+2ppm·D≤10mm+3ppm·D≤10mm+3ppm·D≤10mm+3ppm·D≤10mm3ppm·D觀測量載波相位載波相位載波相位載波相位載波相位同步觀測接收機數≥2≥2≥2≥2≥202外業準備及技術設計書GNSS接收機選型及檢驗接收機全面檢驗的內容，包括一般性檢視、通電檢驗和實測檢驗。（1）一般檢驗：主要檢查接收機設備各部件及其附件是否齊全、完好，緊固部分是否松動與脫落，使用手冊及資料是否齊全等。（2）通電檢驗：接收機通電后有關信號燈、按鍵、顯示系統和儀表的工作情況，以及自測試系統的工作情況，當自測正常后，按操作步驟檢驗儀器的工作情況。

2、接收機的檢驗02外業準備及技術設計書（3）實測檢驗：測試檢驗是GNSS接收機檢驗的主要內容。其檢驗方法有：用標準基線檢驗；已知坐標、邊長檢驗；零基線檢驗；相位中心偏移量檢驗等。①用零基線檢驗接收機內部噪聲水平。基線測試方法如下：●選擇周圍高度角10度以上無障礙物的地方安放天線，連接天線、功分器和接收機。●連接電源，二臺GNSS接收機同步接收四顆以上衛星1∽1.5h。●交換功分器與接收機接口，再觀察一個時段。●用隨機軟件計算基線坐標增量和基線長度。基線誤差應少于1mm。否則應送廠檢修或降低級別使用。02外業準備及技術設計書2、接收機的檢驗②天線相位中心穩定性檢驗●該項檢驗可在標準基線、比較基線或GNSS檢測場上進行。●檢測時可以將GNSS接收機帶天線兩兩配對，置于基線的兩端點。●按上述方法在與該基線垂直的基線中（不具備此條件，可將一個接收機天線固定指北，其它接收機天線繞軸順時針轉動90°，180°，270°）進行同樣觀察。●觀測結束，用隨機軟件解算各時段三維坐標。02外業準備及技術設計書2、接收機的檢驗③GNSS接收機不同測程精度指標的測試。該項測試應在標準檢定場進行。檢定場應含有短邊和中長邊。基線精度應達到1*10－5。檢驗時天線應嚴格整平對中，對中誤差小于±1mm。天線指向正北，天線高量至1mm。測試結果與基線長度比較，應優于儀器標稱精度。④儀器的高度低溫試驗：對于有特殊要求時需對GNSS接收機進行高、低溫測