E级GPS平面控制网技术设计书

E级GPS平面控制网技术设

计书

1、概述

本次gps平面控制测量任务和作业容是位于北部松花江主航道北侧，为配合本次控制测量课程设计任务，需在江心岛开发区约4.2平方公里的测区围建立E级GPS平面控制网。

2、测区自然地理概况和已有资料

2.１、测区自然地理概况

测区位于省市北部松花江主航道北侧，是松花江泛洪区自然形成的梭形岛，为河漫滩湿地。该岛地理位置优越,南北与市区相望,西隔宾洲铁路桥与太阳岛相望。

测区东西长约4.5公里，南北最宽约1.3公里，面积达4.2平方公里，平均海拔115米，位于松花江中游，属中温带大陆性季风气候，冬长夏短，全年平均降水量569.1毫米，降水主要集中在6-9月，夏季占全年降水量的60%。四季分明，冬季1月平均气温约零下19度；夏季7月的平均气温约23度。

测区围：

测区地理坐标为东经：126度37分—126度40分北纬：45度48分

实测围呈不规则形状，围面积约4.2平方公里。

2.2、测区已有资料成果情况

测区有google earth卫星遥感图一幅，该图可供图上选点。此外，测区有校区控制三角点2个，其数据如下：

3、测量技术设计依据

（1）GB-T-18314-2009《全球定位系统(GPS)测量规》

（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）CH / T1004《测绘技术设计规定》

（5）CJJ -8-99《城市测量规》

4、使用仪器

本次测量采用的GPS接收机型号是南方北极星GPS 9600，该GPS仪接受的信号是L1-C/A

码。其平面精度：5mm+1ppm ，高程精度：10mm+2ppm 。

5、布网方案

5.1、布网要求

GPS 网相邻点间基线中误差按下式计算：

式中(mm)为固定误差；(ppm)为比例误差系数；(km)为相邻点间的距离。GPS-E 级网的主要技术要求应符合表1规定。相邻点最小距离应为平均距离的1/2～1/3；最大距离应为平均距离的2～3倍。

表1 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 。

5.2、布网原则与网形设计

（1）各级GPS 网一般逐级布设，在保证精度、密度等技术要求时可跨级布设。

（2）各级GPS 网的布设应根据其布设目的、精度要求、卫星状况、接收机类型和数量、测区已有的资料、测区地形和交通状况以及作业效率等综合因素考虑，按照优化设计原则进行。

（3）各级GPS 网最简单异步观测环或附合路线的边数应不大于表2的规定。 级别

A B C Ｄ Ｅ 闭合环或附和环

路线的边数 5 6 6 8 10

（４）各级GPS 网点位应均匀分布，相邻点间距最大不宜超过该网点平均点间距的2倍。

（5）新布设的GPS 网应与附近已有的国家高等GPS 点进行联测，联测点数不应少于3点。

（6）GPS 网的点与点间不要求每点通视，但考虑常规测量方法加密时的应用，每点应有1～2个通视方向。

（7）为了求得GPS 网点正常高，应进行水准测量的高程联测，高程联测采用等级水准测量方法进行，联测的GPS-E 级控制点且应均匀分布于网中。

（8）在布网设计中应顾及原有测绘成果资料以及各种大比例尺地形图的沿用，对凡符合GPS-E 级网布点要求的旧有控制点，应充分利用其标石。

5.3、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。

GPS 网的图形布设如下图，布设点1、2、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ，采用边点混合连接式。

6、选点与标石埋设

6.1、选点

级 别

平均距离(km) (mm) (1×10-6) 最弱边相对中误差 E 级 0.2～5 ≤10 ≤20 1/45000

在了解任务、目的、要求和测区自然地理条件的基础上，进行现场踏勘，最后进行选点。选点应符合下列要求：

（1）点位的选择应符合技术设计要求，并有利于其它测量手段进行扩展与联测；

（2）点位的基础应坚实稳定，易于长期保存，并应有利于安全作业；

（3）点位应便于安置接收设备和操作，视野应开阔，视场周围障碍物的高度角一般应小于15°；

（4）点位应远离大功率无线电发射源（如电视台、微波站等），其距离不得小于200m，并应远离高压输电线其距离不得小于50m，以避免周围磁场对卫星信号的干扰；

（5）点位附近不应有对电磁波反射（或吸收）强烈的物体，以减少多路径效应的影响；

（6）交通应便于作业，以提高作业效率；

（7）应充分利用符合上述要求原有的控制点及其标石，但利用旧点时应检查旧点的稳定性、完好性，符合要求方可利用；

（8）选好点后应按合理的方法给GPS点编号。

此外，有时还需考虑测区的通讯设施、电力供应等情况，以便于各点之间的联络和设备用电或充电。

综上所述，结合测区的实际情况， GPS控制点宜布设在较高的永久性建筑物、山顶及其它符合要求的地方，或已成型的较宽的城市主干道、路口或其它较开阔而又稳固的建（构）筑物上。

6.2、标石埋设

（1）E级GPS点的标石及标志规格参见附录D，标石的中心标志用铜材料制作，标志中心应刻有清晰、精细的十字丝；本测区采用下图所示的埋石方式：

（2）地面E级GPS点标石可用混凝土预先制作，然后运往各点埋设，埋设时坑底填以沙石，捣固夯实或浇灌混凝土底层，楼顶E级GPS点标石应现场浇灌，浇灌前应将楼面磨出新层、打毛，钉上3～4颗钢钉，再套模浇灌；

（3）埋石结束后应填写GPS点之记；

（4）待标石埋设稳定，没有下沉，或现场浇灌的标石凝固后2～3天方可观测。

7、作业要求

7.1、基本技术要求

为保证GPS测量精度，采用载波相位静态相对定位作业模式，E级GPS测量作业的基本技术要求应符合表3的规定。

级别卫星截止高

度角(°)

有效观

测卫星

数

平均重

复设站

数

时段长度

(min)

数据采样

间隔(s)

PDOP

值

E级≥15≥4≥1.6≥4015 ＜10

2、可不观测气象要素，但应记录雨、晴、阴、云等天气状况。

7.2、GPS卫星预报和观测调度计划

（1）保证GPS作业观测工作顺利进行，保障观测成果达到预定的精度，提高作业工效，在进行GPS外业观测之前，应事先编制GPS卫星可见性预报表。预报表应包括可见卫星号、卫星高度角和方位角、最佳观测卫星组、最佳观测时间、点位图形几何强度因子等容。

（2）编制预报表所用概略位置应采用测区中心位置的经、纬度。

（3）作业组在观测前应根据参加作业的GPS接收机台数、网形及卫星预报表编制作业调度表，其容应包括观测时间、测站号、测站名称以及接收机号等项容。

7.3、观测准备

（1）每天出发工作前应检查电池容量是否充足，仪器及其附件是否携带齐全。

（2）作业前应检查接收机存是否充足。

（3）天线安置应符合下列要求：

①作业员到测站后应先安置好接收机使其处于静置状态，然后再安置天线；

②天线可用脚架直接安置在测量标志中心的铅垂线方向上，对中误差应小于3mm。天线应整平，天线基座上的圆水准所泡应居中；

③天线定向标志应指向正北，定向误差不宜超过±5°。

7.4、观测作业要求

（1）观测组应严格按调度表规定的时间进行作业，以保证同步观测同一卫星组。当情况有变化需修改调度计划时，应经作业队负责人同意，观测组不得擅自更改计划。

（2）接收机电源电缆和天线应连接无误，接收机预置状态应正确，然后方可启动接收机进行观测。

（3）各观测时段的前后各量取天线高一次，两次量高之差不大于3mm。取平均值作为最后天线高，记录在手簿。若互差超限，应查明原因，提出处理意见记入手簿备注栏中。

天线高是指观测时天线平均相位中心至测站中心标志面的高度，分为上、下两段：上段是指相位中心至天线底面的高度，这是常数hc，由厂家给出；下段是从天线底面至测站中心标志面的高度，由观测员在现场采用倾斜测量方法直接量取。具体方法是：

从三脚架三个空档（互成120°）测量天线底盘下表面至测站中心标志面的距离，互差应小于3mm，取平均值为L，天线底盘半径为R，再利用厂家提供的

hc，按天线高求出。

（4）接收机开始记录数据后，作业人员可使用专用功能键选择菜单，查看测站信息、接收卫星数、卫星号、各通道信噪比、实时定位结果及存贮介质记录情况等。

（5）仪器工作正常后，作业员及时（每隔15min）逐项填写测量手簿中各项容。

（6）一个时段观测过程中不得进行以下操作：关闭接收机以重新启动；进行自测试（发现故障除外）；改变卫星截止高度角；改变数据采样间隔；改变天线位置；按动关闭文件和删除文件等功能。

（7）观测员在作业期间不得擅自离开测站，并防止仪器受震动和被移动，防止人和其它物体靠近天线，遮挡卫星信号。

（8）接收机在观测过程中不应在接收机近旁使用对讲机和手机等通讯设备；雷雨过境时应关机停测，并卸下天线以防雷击。

（9）观测中应保证接收机工作正常，数据记录正确，每日观测结束后，应及时将数据下载到计算机硬、软盘上，确保观测数据不丢失。

7.5、外业观测记录

（1）录项目应包括下列容：

①测站名、测站号；

②观测月、日/年积日、天气状况、时段号；

③观测时间应包括开始与结束记录时间，宜采用协调世界时UTC，填写至时、分；

④接收机设备应包括接收机类型及，天线；

⑤近似位置应包括测站的近似经、纬度和近似高程，经、纬度应取至1′，高程应取至0.1m；

⑥天线高应包括测前、测后量得的高度及其平均值，均取至0.001m；

⑦观测状况应包括电池电压、接收卫星号及其信噪比（SNR）、故障情况等。

（2）记录应符合下列要求：

①原始观测值和记事项目应按规格现场记录，字迹要清楚、整齐、美观，不得涂改、转抄；

②外业观测记录各时段结束后，应及时将每天外业观测记录结果录入计算机硬、软盘；

③接收机存数据文件在下载到存贮介质上时，不得进行任何剔除与删改，不得调用任何对数据实施重新加工组合的操作指令。

8、数据处理方案

8.1、基线解算及其质量检验

（1）基线解算以双差固定解作为最终结果，双差固定解的可靠性由以下两项指标来判别，即固定解的单位权中误差（Rms）和整周模糊度检验倍率（Ratio），其检验值见表4。根据表4判别时，Rms必须首先符合要求，而Ratio值越大表示固定值越可靠。

基线长度（km）≤55～10 ＞10 Rms(m) ≤0.≤0.012≤0.015

Ratio ≥2.5≥2.1≥2.0

对于采用同一种数学模型的基线解，其同步时段中任一三边同步环的坐标分量相对闭合差和全长相对闭合差不宜超过表5的规定。

对于采用不同数学模型的基线解，其同步时段中任一三边同步环的坐标分量闭合差和全长相对闭合差按独立环闭合差要求检核。同步时段中的多边形同步环，可不重复检核。

-6

等级

E 级

限差类型

坐标分量相对闭合差 6.0

环线全长相对闭合差10.0

重复基线的长度较差不宜超过下式的规定：

式中：为E级GPS控制网规定的精度（按实际平均边长计算）