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3 2.衛(wèi)星定位測量 衛(wèi)星定位測量的主要技術(shù)要求3,2。1，衛(wèi)星定位測量控制網(wǎng)主要技術(shù)要求的確定、是從工程測量對相應(yīng)等級的大型工程控制網(wǎng)的基本技術(shù)要求出發(fā).并以三角形網(wǎng)的基本指標為依據(jù)制定的,也是為了使衛(wèi)星定位測量的應(yīng)用具有良好的可操作性而提出的 3,2，2，相鄰點的基線長度中誤差公式中的固定誤差A(yù)和比例誤差系數(shù)B。與接收機廠家給出的精度公式 σ a，bppm D、中的a b含義相似、廠家給出的公式和規(guī)范中,3,2.2,式是兩種類型的精度計算公式.應(yīng)用上各有其特點 基線長度中誤差公式主要應(yīng)用于控制網(wǎng)的設(shè)計和外業(yè)觀測數(shù)據(jù)的檢核、3、2.3、衛(wèi)星定位測量控制網(wǎng)外業(yè)觀測精度的評定.應(yīng)按異步環(huán)的實際閉合差進行統(tǒng)計計算 這里采用全中誤差的計算方法、來衡量控制網(wǎng)的實際觀測精度.網(wǎng)的全中誤差不應(yīng)超過基線長度中誤差的理論值,衛(wèi)星定位測量控制網(wǎng)的設(shè)計.選點與埋石3.2。4,衛(wèi)星定位測量控制網(wǎng)布設(shè)的技術(shù)要求，1.衛(wèi)星定位測量控制網(wǎng)的設(shè)計是一個綜合設(shè)計的過程，首先應(yīng)明確工程項目對控制網(wǎng)的基本精度要求.然后才能確定控制網(wǎng)或首級控制網(wǎng)的基本精度等級 最終精度等級的確立還應(yīng)考慮測區(qū)現(xiàn)有測繪資料的精度情況。計劃投入的接收機的類型、標稱精度和數(shù)量 定位衛(wèi)星的健康狀況和所能接收的衛(wèi)星數(shù)量,同時還應(yīng)兼顧測區(qū)的道路交通狀況和避開強烈的衛(wèi)星信號干擾源等。2 由于衛(wèi)星定位測量所獲得的是空間基線向量或三維坐標向量，屬于其相應(yīng)的空間坐標系,如GPS，WGS,84坐標系 故應(yīng)將其轉(zhuǎn)換至國家坐標系或地方獨立坐標系方能使用.為了實現(xiàn)這種轉(zhuǎn)換。要求聯(lián)測若干個舊有控制點以求得坐標轉(zhuǎn)換參數(shù),故規(guī)定聯(lián)測2個以上高等級國家平面控制點或地方坐標系的高等級控制點.對控制網(wǎng)內(nèi)的長邊.宜構(gòu)成大地四邊形或中點多邊形的規(guī)定,主要是為了保證控制網(wǎng)進行約束平差后坐標精度的均勻性、也是為了減少尺度比誤差的影響，3。規(guī)范課題組對m.n環(huán)組成的連續(xù)網(wǎng)形進行了研究，結(jié)果見表2.表2、控制網(wǎng)最簡閉合環(huán)的邊數(shù)分析 從表2中可以看出。3條邊的網(wǎng)型 4條邊n.m、2的網(wǎng)型.5條邊n,m.3的網(wǎng)型.6條邊無限大的網(wǎng)型都能達到要求、8條 10條邊的網(wǎng)型規(guī)模不管多大均無法滿足網(wǎng)的平均可靠性指標為1 3的要求 故規(guī)定衛(wèi)星定位測量控制網(wǎng)中構(gòu)成閉合環(huán)或附合路線的邊數(shù)以6條為限值.簡言之，如果異步環(huán)中獨立基線數(shù)太多、將導(dǎo)致這一局部的相關(guān)觀測基線可靠性降低。4，由于衛(wèi)星定位測量過程中，要受到各種外界因素的影響、有可能產(chǎn)生粗差和各種隨機誤差.因此.要求由非同步獨立觀測邊構(gòu)成閉合環(huán)或附合路線。就是為了對觀測成果進行質(zhì)量檢查，以保證成果可靠并恰當評定精度、在一些規(guī)范和專業(yè)教科書中，各有觀測時段數(shù)，施測時段數(shù)、重復(fù)設(shè)站數(shù),平均重復(fù)設(shè)站數(shù)，重復(fù)測量的最少基線數(shù)，重復(fù)測量的基線占獨立確定的基線總數(shù)的百分數(shù)等不同概念和技術(shù)指標的規(guī)定、且在觀測基線數(shù)的計算中均涉及GPS網(wǎng)點數(shù),接收機臺數(shù)。平均重復(fù)設(shè)站數(shù)。平均可靠性指標等四項因素 工程應(yīng)用上也顯得比較繁瑣 條理不清、規(guī)范課題組研究認為。GPS控制網(wǎng)的工作量與接收機臺數(shù)不相關(guān)、故 規(guī)定全網(wǎng)獨立觀測基線總數(shù)。不宜少于必要觀測基線數(shù)的1 5倍.必要觀測基線數(shù)為網(wǎng)點數(shù)減1。作業(yè)時、應(yīng)準確把握以保證控制網(wǎng)的可靠性.5，由于GPS，RTK測圖對參考站點位的選擇有具體要求、所以在布設(shè)首級控制網(wǎng)時 應(yīng)顧及參考站點位的分布和觀測條件的滿足,3 2 5,關(guān)于控制點點位的選定，1 衛(wèi)星定位測量控制網(wǎng)的點位之間原則上不要求通視，但考慮到在使用其他測量儀器對控制網(wǎng)進行加密或擴展時的需要 故提出控制網(wǎng)布設(shè)時。每個點至少應(yīng)與一個以上的相鄰點通視。2，衛(wèi)星高度角的限制主要是為了減弱對流層對定位精度的影響.由于隨著衛(wèi)星高度的降低,對流層影響愈顯著。測量誤差隨之增大,因此、衛(wèi)星高度角一般都規(guī)定大于15.定位衛(wèi)星信號本身是很微弱的，為了保證接收機能夠正常工作及觀測成果的可靠性，故應(yīng)注意避開周圍的電磁波干擾源、如果接收機同時接收來自衛(wèi)星的直接信號和很強的反射信號，會造成解算結(jié)果不可靠或出現(xiàn)錯誤。這種影響稱為多路徑效應(yīng)、為了減少觀測過程中的多路徑效應(yīng) 故提出控制點位要遠離強烈反射衛(wèi)星接收信號的物體，3.符合要求的舊有控制點就是指滿足衛(wèi)星定位測量的外部環(huán)境條件、滿足網(wǎng)形和點位要求的舊有控制點。3 2 6 布設(shè)在高層建筑物頂部的點位。其標石要求澆筑在樓板的混凝土面上。內(nèi)部骨架可采用在樓板上釘入3.4個鋼釘或膨脹螺栓，再綁扎鋼筋、標石底部四周要求采取防漏措施。GPS觀測3,2、7 關(guān)于GPS控制測量作業(yè)的基本技術(shù)要求.1 GPS定位有絕對定位和相對定位兩種形式 本規(guī)范所指的定位方式為相對定位.依據(jù)測距的原理，GPS定位可劃分為偽距法定位、載波相位測量定位和GPS差分定位等 本章的GPS定位特指載波相位測量定位。測地型接收機目前主要采用載波相位觀測值等進行相對定位,2 GPS定位衛(wèi)星使用兩種或兩種以上不同頻率的載波 即L1載波,L2載波等 只能接收L1載波的接收機稱為單頻接收機,能同時接收L1載波和L2載波的接收機稱為雙頻接收機，利用雙頻技術(shù)可以建立較為嚴密的電離層修正模型 通過改正計算?？梢韵驕p弱電離層折射對觀測量的影響 從而獲得很高的精度、這便是后者的優(yōu)點 對于前者。雖然可以利用導(dǎo)航電文所提供的參數(shù)。對觀測量進行電離層影響修正 但由于修正模型尚不完善，故精度較差，對一般的工程控制網(wǎng),單頻接收機便能滿足精度要求。試驗證明.當基線邊超過8km時 雙頻接收機的精度尤為顯著，故，規(guī)定二等網(wǎng)采用雙頻接收機.3.GPS衛(wèi)星有兩種星歷，即衛(wèi)星廣播星歷和精密星歷。通常我們所直接接收到的星歷便是衛(wèi)星廣播星歷.它是一種外推星歷或者說預(yù)估星歷。雖然在GPS衛(wèi)星廣播星歷中給出了衛(wèi)星鐘差的預(yù)報值,但誤差較大，可見衛(wèi)星廣播星歷的精度相對不高.但通?？蓾M足工程測量的需要.對于有特殊精度要求的工程控制網(wǎng)，例如高精度變形監(jiān)測網(wǎng)。需采用精密星歷處理觀測數(shù)據(jù),才能獲得更高的基線測量精度 4、工程控制網(wǎng)的建立?？刹捎渺o態(tài)和快速靜態(tài)兩種GPS作業(yè)模式。根據(jù)工程控制網(wǎng)的應(yīng)用特點,規(guī)定了建立四等以上工程控制網(wǎng)時.需采用靜態(tài)定位，為了快速求解整周未知數(shù)。要求每次至少觀測5顆衛(wèi)星，由于快速靜態(tài)定位對直接觀測基線不構(gòu)成閉合圖形 可靠性較差、所以。規(guī)定僅在一 二級采用.5。觀測時段的長度和數(shù)據(jù)采樣間隔的限制。是為了獲得足夠的數(shù)據(jù)量，足夠的數(shù)據(jù)量有利于整周未知數(shù)的解算。周跳的探測與修復(fù)和觀測精度的提高，由于接收機的性能和功能在不斷的提高和完善、對接收時段長度的要求也不盡相同，故本規(guī)范不做嚴格的規(guī)定，6.GPS定位的精度因子通常包括.平面位置精度因子HDOP 高程位置精度因子VDOP、空間位置精度因子PDOP.接收機鐘差精度因子TDOP。幾何精度因子GDOP等.用戶接收機普遍采用空間位置精度因子,又稱圖形強度因子。PDOP值、來直觀地計算并顯示所觀測衛(wèi)星的幾何分布狀況,其值的大小與觀測衛(wèi)星在空間的幾何分布變化有關(guān) 所測衛(wèi)星高度角越小，分布范圍越大.PDOP值越小、實際觀測中,為了減弱大氣折射的影響，衛(wèi)星高度角不能過低，在滿足15 高度角的前提下。PDOP值越小越好,為了保證觀測精度.四等及以上等級限定為PDOP、6 一、二級限定為PDOP.8 作業(yè)過程中,如受外界條件影響。持續(xù)出現(xiàn)觀測衛(wèi)星的幾何分布圖形很差。即PDOP值不能滿足規(guī)范的要求時,則要求暫時中斷觀測并做好記錄.待條件滿足要求時.可繼續(xù)觀測.如果經(jīng)過短時等待。依然無法滿足要求時、則需要考慮重新布點，7。由于工程控制網(wǎng)邊長相對較短 二等網(wǎng)的平均邊長也不超過10km。衛(wèi)星信號在傳播中所經(jīng)過的大氣狀況較為相似、即同步觀測中。經(jīng)電離層折射改正后的基線向量長度的殘差小于1.10 6。若采用雙頻接收機時 其殘差會更小,加之在測站上所測定的氣象數(shù)據(jù).有一定局限性.因此。作業(yè)時可不觀測相關(guān)氣象數(shù)據(jù) 3 2、8。GPS測量作業(yè)計劃的編制僅限于規(guī)模較大的測區(qū)。其目的是為了進行統(tǒng)一的組織協(xié)調(diào) 編制預(yù)報表時所需測區(qū)中心的概略經(jīng)緯度、可從小比例尺地圖上量取并精確至分 小測區(qū)則無需進行此項工作,3 2。9，關(guān)于GPS控制測量的測站作業(yè)、1 接收機預(yù)熱和靜置的目的、是為了讓接收機自動搜索并鎖定衛(wèi)星.并對機內(nèi)的衛(wèi)星廣播星歷進行更替，同時也是為了使機內(nèi)的電子元件運轉(zhuǎn)穩(wěn)定 隨著接收機制造技術(shù)的進一步完善，本條對預(yù)熱和靜置的時間不做統(tǒng)一規(guī)定,應(yīng)根據(jù)接收機的品牌及性能具體掌握、2。關(guān)于天線安置對中誤差和天線高量取的規(guī)定.主要是為了減少人為誤差對測量精度的影響.通常情況下都應(yīng)該滿足這一要求，本條只提供了量取天線高的限差要求、由于當前GPS接收機天線類型的多樣化 則天線高量取部位各不相同、因此.作業(yè)前應(yīng)熟悉所使用的GPS接收機的操作說明、并嚴格按其要求量取，3，由于GPS接收機數(shù)據(jù)采集的高度自動化.其記錄載體不同于常規(guī)測量,人們?nèi)菀缀鲆晹?shù)據(jù)采集過程的其他操作，如果不嚴格執(zhí)行各項操作或人工記錄有誤,如點名、點號混淆將給數(shù)據(jù)處理造成麻煩。天線高量錯也將影響成果質(zhì)量。以致造成超限返工。因此 應(yīng)認真做好測站記錄，GPS測量數(shù)據(jù)處理3。2 10,關(guān)于基線的解算。1，基線解算時.起算點在WGS。84坐標系中的坐標精度、將會影響基線解算結(jié)果的精度.單點定位是直接獲取已知點在WGS。84坐標系中已知坐標的方法。理論計算和試驗表明.用30min單點定位結(jié)果的平均值作為起算數(shù)據(jù)，可以滿足1、10，6相對定位的精度要求。2 多基線解算模式和單基線解算模式的主要區(qū)別是.前者顧及了同步觀測圖形中獨立基線之間的誤差相關(guān)性 后者沒有顧及,大多數(shù)商業(yè)化軟件基線解算只提供單基線解算模式。在精度上也能滿足工程控制網(wǎng)的要求，因此.規(guī)定兩種解算模式都是可以采用的 3 由于基線長度的不同、觀測時間長短和獲得的數(shù)據(jù)量將不同.所以.解算整周期模糊度的能力不同、能獲得全部模糊度參數(shù)整數(shù)解的結(jié)果。稱為雙差固定解.只能獲得雙差模糊度參數(shù)實數(shù)解的結(jié)果,稱為雙差浮點解,對于較長的基線，浮點解也不能得到好的結(jié)果 只能用三差分相位解.稱為三差解.基于對工程控制網(wǎng)質(zhì)量和可靠性的要求。規(guī)定基線解算結(jié)果應(yīng)采用雙差固定解。3，2，11 外業(yè)觀測數(shù)據(jù)的檢核,包括同步環(huán)。異步環(huán)和復(fù)測基線的檢核,分別說明如下,1.由同步觀測基線組成的閉合環(huán)稱為同步環(huán)、同步環(huán)閉合差理論上應(yīng)為零.但由于觀測時同步環(huán)基線間不能做到完全同步.即觀測的數(shù)據(jù)量不同。以及基線解算模型的不完善、即模型的解算精度或模型誤差而引起同步環(huán)閉合差不為零，因此 應(yīng)對同步環(huán)閉合差進行檢驗,2、由獨立基線組成的閉合環(huán)稱為異步環(huán)，異步環(huán)閉合差的檢驗是GPS控制網(wǎng)質(zhì)量檢核的主要指標。計算公式是按誤差傳播規(guī)律確定的，并取2倍中誤差作為異步環(huán)閉合差的限差、3,重復(fù)測量的基線稱為復(fù)測基線、其長度較差也是按誤差傳播規(guī)律確定的 并取2倍中誤差作為復(fù)測基線的限差，以上三項檢核計算中σ的取值、按本規(guī)范。3.2,2、式計算、3.2、12。在異步環(huán)檢核和復(fù)測基線比較檢核中.允許舍去超限基線而不予重測或補測.但舍去超限基線后，異步環(huán)中所含獨立基線邊數(shù)不宜多于6條。反之就需重測。3、2 14。關(guān)于無約束平差的說明、1 無約束平差的目的。是為了提供GPS網(wǎng)平差后的WGS 84坐標系三維坐標 同時也是為了檢驗GPS網(wǎng)本身的精度及基線向量之間有無明顯的系統(tǒng)誤差和粗差.2,無約束平差在WGS。84坐標系中進行,通常以一個控制點的三維坐標作為起算數(shù)據(jù)進行平差計算。實為單點位置約束平差或最小約束平差，它與完全無約束的虧秩自由網(wǎng)平差是等價的、因此稱之為無約束平差.起算點坐標可選用控制點30min的單點定位結(jié)果。規(guī)范第3、2 10條、或已知控制點的GPS坐標，3 基線向量改正數(shù)的絕對值限差的提出.是為了對基線觀測量進行粗差檢驗，即基線向量各坐標分量改正數(shù)的絕對值,不應(yīng)超過相應(yīng)等級的基線長度中誤差σ的3倍、超限時 認為該基線或鄰近基線含有粗差.應(yīng)采用軟件提供的自動方法或人工方法剔除含有粗差的基線，并符合規(guī)范3 2，12條的規(guī)定、3.2,15，關(guān)于約束平差的說明，1，約束平差的目的。是為了獲取GPS網(wǎng)在國家或地方坐標系的控制點坐標數(shù)據(jù)、這里的地方坐標系是指除標準國家坐標系統(tǒng)以外的其他坐標系統(tǒng).即本規(guī)范3，1、4條2.5款所采用的坐標系統(tǒng)，2 約束平差是以國家或地方坐標系的某些控制點的坐標.邊長和坐標方位角作為約束條件進行平差計算.必要時。還應(yīng)顧及GPS網(wǎng)與地面網(wǎng)之間的轉(zhuǎn)換參數(shù) 3.對已知條件的約束。可采用強制約束、也可采用加權(quán)約束，強制約束，是指所有已知條件均作為固定值參與平差計算 不需顧及起算數(shù)據(jù)的誤差、它要求起算數(shù)據(jù)應(yīng)有很好的精度且精度比較均勻，否則 將引起GPS網(wǎng)發(fā)生扭曲變形、顯著降低網(wǎng)的精度,加權(quán)約束，是指顧及所有或部分已知約束數(shù)據(jù)的起始誤差。按其不同的精度加權(quán)約束，并在平差時進行適當?shù)男拚⒍?quán)時.應(yīng)使權(quán)的大小與約束值精度相匹配，否則.也會引起GPS網(wǎng)的變形?；蚴ゼs束的意義 平差時。在約束點間的邊長相對中誤差滿足本規(guī)范表3,2 1相應(yīng)等級要求的前提下 如果約束平差后最弱邊的相對中誤差也滿足相應(yīng)的要求?？梢哉J為網(wǎng)平差結(jié)果是合格的。4.對已知條件的約束。有三維約束和二維約束兩種模式,三維約束平差的約束條件是控制點的三維大地坐標或三維直角坐標，空間邊長.大地方位角。二維約束平差的約束條件是控制點的平面坐標.水平距離和坐標方位角、