GPS网形设计GNSS静态测量1课件.ppt

GNSS静态测量静态测量学习内容：学习内容： 3.1 ＧＮＳＳ测量技术设计ＧＮＳＳ测量技术设计3.2 外业观测实施外业观测实施3.3 数据处理数据处理3 GNSS静态测量静态测量GNSS静态测量静态测量以以GPS测量的方法建立控制点并进行地形图测绘测量的方法建立控制点并进行地形图测绘GNSS静态测量静态测量编写项目/工程的技术设计书外业实施内业数据处理GPS静态测量应用技术静态测量应用技术第二节第二节 建立建立GPS控制网的工作流程控制网的工作流程GPS测量测量 > 建立建立GPS控制网的工作流程控制网的工作流程GPS静态测量应用技术静态测量应用技术建立建立GPS网的三个阶段网的三个阶段①①•测前测前–项目立项项目立项–方案设计方案设计–施工设计施工设计–测绘资料收集整理测绘资料收集整理–仪器检验、检定仪器检验、检定–踏勘、选点、埋石踏勘、选点、埋石GPS测量测量 > 建立建立GPS控制网的工作流程控制网的工作流程 > 建立建立GPS网的三个阶段网的三个阶段①①GPS静态测量应用技术静态测量应用技术建立建立GPS网的三个阶段网的三个阶段②②•测中测中–作业队进驻作业队进驻–卫星状态预报卫星状态预报–观测计划制定观测计划制定–作业调度及外业观测作业调度及外业观测–数据传输、转储、备份数据传输、转储、备份–基线解算及质量控制基线解算及质量控制 GPS测量测量 > 建立建立GPS控制网的工作流程控制网的工作流程 > 建立建立GPS网的三个阶段网的三个阶段②②GPS静态测量应用技术静态测量应用技术建立建立GPS网的三个阶段网的三个阶段③③•测后测后–网平差（数据处理、分析）及质量控制网平差（数据处理、分析）及质量控制–整理成果、技术总结整理成果、技术总结–项目验收项目验收GPS测量测量 > 建立建立GPS控制网的工作流程控制网的工作流程 > 建立建立GPS网的三个阶段网的三个阶段③③GPS静态测量应用技术静态测量应用技术项目立项项目立项•实施方实施方–甲方、应用方甲方、应用方•目标目标–招标书、项目设计书招标书、项目设计书•内容内容–测区范围测区范围–项目用途、精度（等级）要求项目用途、精度（等级）要求–点位分布、数量要求点位分布、数量要求–提交成果的要求提交成果的要求–时限要求时限要求–投入经费投入经费GPS测量测量 > 建立建立GPS控制网的工作流程控制网的工作流程 > 项目立项项目立项GPS静态测量应用技术静态测量应用技术施工技术设计施工技术设计•实施方实施方–乙方乙方•目标目标–施工技术设计书施工技术设计书•内容内容–作业方案作业方案施工设计书施工设计书GPS测量测量 > 建立建立GPS控制网的工作流程控制网的工作流程 > 施工技术设计施工技术设计GPS静态测量应用技术静态测量应用技术测绘资料收集整理测绘资料收集整理•实施方实施方–乙方乙方•目标目标–控制点成果控制点成果–水准资料水准资料–测区地形图测区地形图•内容内容–控制点坐标、点之记控制点坐标、点之记–水准点坐标、点之记水准点坐标、点之记–测区地形图（测区地形图（1:5万万 ~ 1:10万）万）GPS点之记点之记GPS测量测量 > 建立建立GPS控制网的工作流程控制网的工作流程 > 测绘资料收集整理测绘资料收集整理GPS静态测量应用技术静态测量应用技术仪器检验、检定仪器检验、检定•实施方实施方–乙方、独立的权威仪器检定乙方、独立的权威仪器检定部门部门•目标目标–仪器检定证书仪器检定证书–合格的仪器设备合格的仪器设备•内容内容–GPS接收机的检定（接收机的检定（P125-126））–气象仪器的检定气象仪器的检定–其它设备的检验其它设备的检验检定证书检定证书GPS测量测量 > 建立建立GPS控制网的工作流程控制网的工作流程 > 仪器检验、检定仪器检验、检定GPS静态测量应用技术静态测量应用技术踏勘、选点、埋石踏勘、选点、埋石•实施方实施方–乙方乙方•目标目标–设置测量标志设置测量标志•内容内容–测区实地踏勘、了解测区测区实地踏勘、了解测区状况状况–选点（选点（P134））–埋设测量标志埋设测量标志–食宿、交通安排食宿、交通安排各类埋石标准各类埋石标准GPS测量测量 > 建立建立GPS控制网的工作流程控制网的工作流程 > 踏勘、选点、埋石踏勘、选点、埋石GPS静态测量应用技术静态测量应用技术作业队进驻作业队进驻•实施方实施方–乙方乙方•目标目标–整个作业队进驻测区整个作业队进驻测区•内容内容–建立营地建立营地–整个作业队进驻测区整个作业队进驻测区GPS测量测量 > 建立建立GPS控制网的工作流程控制网的工作流程 > 作业队进驻作业队进驻GPS静态测量应用技术静态测量应用技术卫星状态预报卫星状态预报•实施方实施方–乙方（作业指挥人员、技术乙方（作业指挥人员、技术人员）人员）•目标目标–确定观测时段确定观测时段•内容内容–全天卫星数量的变化（全天卫星数量的变化（P127））–全天卫星图形（全天卫星图形（DOP值、天值、天球图）状态变化球图）状态变化DOP值随时间的变化图值随时间的变化图天球图（天球图（Skyplot））GPS测量测量 > 建立建立GPS控制网的工作流程控制网的工作流程 > 卫星状态预报卫星状态预报GPS静态测量应用技术静态测量应用技术确定观测作业方案确定观测作业方案•实施方实施方–乙方（作业指挥人员、技术乙方（作业指挥人员、技术人员）人员）•目标目标–制定观测作业方案制定观测作业方案•内容内容–规划整体观测方案规划整体观测方案–组建作业组组建作业组–确定每天的外业观测计划确定每天的外业观测计划–向各作业组下达作业调度指向各作业组下达作业调度指令令作业调度表作业调度表GPS测量测量 > 建立建立GPS控制网的工作流程控制网的工作流程 > 确定观测作业方案确定观测作业方案GPS静态测量应用技术静态测量应用技术外业观测外业观测•实施方实施方–乙方（外业作业组）乙方（外业作业组）•目标目标–采集观测数据采集观测数据•内容内容–安置观测仪器设备安置观测仪器设备–读（量）取非读（量）取非GPS观测数据（包括天线高、气象数据等）观测数据（包括天线高、气象数据等）–保证仪器正常工作保证仪器正常工作–按时迁站按时迁站GPS外业观测外业观测GPS测量测量 > 建立建立GPS控制网的工作流程控制网的工作流程 > 外业观测外业观测GPS静态测量应用技术静态测量应用技术数据传输、转储、备份数据传输、转储、备份•实施方实施方–乙方（内业数据处理人员）乙方（内业数据处理人员）•目标目标–获取、保存接收机记录的观测数据获取、保存接收机记录的观测数据•内容内容–接收外业作业组上缴的观测记录接收外业作业组上缴的观测记录–下载下载GPS接收机的原始观测数据并备份接收机的原始观测数据并备份–进行必要的格式转换进行必要的格式转换GPS测量测量 > 建立建立GPS控制网的工作流程控制网的工作流程 > 数据传输、转储、备份数据传输、转储、备份GPS静态测量应用技术静态测量应用技术基线处理与质量控制基线处理与质量控制•实施方实施方–乙方（内业数据处理乙方（内业数据处理人员）人员）•目标目标–获取合格的基线向量获取合格的基线向量•内容内容–基线处理（解算）基线处理（解算）–基线质量评估基线质量评估–基线质量改善基线质量改善数据处理数据处理GPS测量测量 > 建立建立GPS控制网的工作流程控制网的工作流程 > 基线处理与质量控制基线处理与质量控制GPS静态测量应用技术静态测量应用技术结果分析（网平差与质量控制）结果分析（网平差与质量控制）•实施方实施方–乙方（内业数据处理人员）乙方（内业数据处理人员）•目标目标–获得最终数据处理结果（坐标、高程）获得最终数据处理结果（坐标、高程）•内容内容–GPS基线向量网的平差、坐标系的转换基线向量网的平差、坐标系的转换–高程拟合高程拟合–网平差结果质量评估与改善网平差结果质量评估与改善GPS测量测量 > 建立建立GPS控制网的工作流程控制网的工作流程 > 结果分析（网平差与质量控制）结果分析（网平差与质量控制）GPS静态测量应用技术静态测量应用技术整理成果、技术总结整理成果、技术总结•实施方实施方–乙方（技术负责人、内业数据处理人员）乙方（技术负责人、内业数据处理人员）•目标目标–按要求需要提交的成果、报告按要求需要提交的成果、报告•内容内容–选点图、点之记选点图、点之记–原始记录、观测数据原始记录、观测数据–基线处理结果及质量检核结果基线处理结果及质量检核结果–网平差处理成果及质量检核结果网平差处理成果及质量检核结果–其它结果其它结果–技术总结报告技术总结报告GPS测量测量 > 建立建立GPS控制网的工作流程控制网的工作流程 > 整理成果、技术总结整理成果、技术总结GPS静态测量应用技术静态测量应用技术项目验收项目验收•实施方实施方–甲方、工程监理甲方、工程监理•目标目标–对测量成果进行验收对测量成果进行验收•内容内容–对项目进行的各个环节及提交的成果、报告进对项目进行的各个环节及提交的成果、报告进行检查验收行检查验收–编写验收报告编写验收报告GPS测量测量 > 建立建立GPS控制网的工作流程控制网的工作流程 > 项目验收项目验收GNSS静态测量静态测量3.1 GNSS测量的设计与实施测量的设计与实施•3.1.1 GNSS测量的技术设计测量的技术设计•3.1.2 GNSS控制网的图形设计及设计原则控制网的图形设计及设计原则•3.1.3 GNSS控制网的优化及控制网的优化及技术设计书的编写技术设计书的编写GNSS静态测量静态测量一、一、GPS网技术设计的依据网技术设计的依据二、二、GPS网的精度、密度设计网的精度、密度设计三、三、GPS网的基准设计（重点）网的基准设计（重点）3.1.1 GNSS测量的技术设计测量的技术设计GNSS静态测量静态测量n根据根据任务书提出的测区范围、点的密度与精度、完任务书提出的测区范围、点的密度与精度、完成期限等的要求，依据成期限等的要求，依据GPS测量规范，设计出测量规范，设计出GPS网网的布设、观测与数据处理方案。

的布设、观测与数据处理方案n规范或规程规范或规程：（：（1））《《全球定位系统（全球定位系统（GPS）测量规）测量规范范》》2001.GB/T18314国家质量技术监督局国家质量技术监督局;（（2））《《全球定位系统城市测量技术规程全球定位系统城市测量技术规程》》1998. 建设部建设部一、一、 GPS网技术设计的依据网技术设计的依据GNSS静态测量静态测量二、二、GPS网的精度、密度设计网的精度、密度设计级别主要用途固定误差a（mm）比例误差b（ppm. d）AA全球地球动力学研究、地壳形变测量、卫星精密定轨等≤3≤0.01A区域性地球动力学研究、地壳形变测量≤5≤0.1B局部变形监测和各种精密工程测量≤8≤1C大中城市及工程控制网测量≤10≤5D，E中小城市测图施工控制测量≤10≤10~20 n 用于国家大地测量、地球动力学研究、地壳形变测量的用于国家大地测量、地球动力学研究、地壳形变测量的GPS网精度分级（规范）网精度分级（规范）GNSS静态测量静态测量•式中，式中， 为为GPS基线向量的等效距离误差，基线向量的等效距离误差，•a为为GPS接收机标称精度中的固定误差（接收机标称精度中的固定误差（mm）；）；•b为为GPS接收机标称精度中的比例误差；接收机标称精度中的比例误差；•d为为GPS网中相邻点间的距离（网中相邻点间的距离（mm）。

GNSS静态测量静态测量GPS点的密度标准：相邻点间的距离点的密度标准：相邻点间的距离项目及项目及等级AAABCDE相邻点最小距离相邻点最小距离（（km））30010015521相邻点最大距离相邻点最大距离（（km））20001000250401510相邻点平均距离相邻点平均距离（（km））10003007015~1010~55~2GNSS静态测量静态测量用于城市或工程测量的用于城市或工程测量的GPS网精度分级网精度分级(规程规程)等级平均距离、最弱边相对中误差固定误差a（mm）比例误差b（ppmD）二9km， 1/12万≤10≤2三5km， 1/8万≤10≤5四2km， 1/4.5万≤10≤10一级1km， 1/2万≤10≤10二级〈1km， 1/1万≤15≤20GNSS静态测量静态测量GPSGPS控制网的基准设计包括位置基准、方位基准和尺度基准控制网的基准设计包括位置基准、方位基准和尺度基准方位基准：一般由给定的起算方位角值确定方位基准：一般由给定的起算方位角值确定尺度基准：一般由地面的电磁波测距确定尺度基准：一般由地面的电磁波测距确定位置基准位置基准: :通过由给定起算点坐标确定。

通过由给定起算点坐标确定三、三、 GPS网的基准设计网的基准设计方位角方位角方位角方位角长度、距离长度、距离长度、距离长度、距离X X、、、、Y Y、、、、Z Zn什么叫基准设计？什么叫基准设计？n即明确即明确GPS成果所采用的坐标系统和起算数据成果所采用的坐标系统和起算数据GNSS静态测量静态测量（1） 为求定GPS点在国家或地方坐标系中的坐标，应联测地方控制地方点，用以坐标变换当测区有旧的地面控制点成果时，应既考虑充分利用旧资料，又要使新建的高精度GPS控制网不受旧资料精度较低的影响为此，应将新的GPS网与旧控制点进行联测，联测点一般不应少于 3个用联测的公共点的两套坐标值求解坐标转换参数 GNSS静态测量静态测量（2）GPS网的坐标系统尽量应与测区过去采用的坐标系统一致，一般应了解以下几个参数：u所采用的参考椭球体，一般是以国家坐标系的参考椭球为基础；u坐标系的中央子午线的经度值；u纵、横坐标的加常数；u坐标系的投影面高程及测区平均高程异常值；u起算点的坐标 实际工作中，有时难以找到说明以上参数的资料，此时，也可以通过分析计算的方法处理GNSS静态测量静态测量（3） GPS测量成果中高程是大地高系统高程，为了得到GPS点的正常高，应使一定数量的GPS点与水准点重合，或者对部分GPS点联测水准，以便进行高程转换。

联测的高程点需均匀的分布于网中，对丘陵或山区高程点应按照高程拟合曲面的要求进行布设4）要求GPS点的WGS84坐标，同样要联测具有WGS84坐标的高级GPS点5）联测的公共点最好位于GPS网的外围和中心均匀分布GNSS静态测量静态测量1、基本、基本概念：概念：四、四、GPS网构成的几个基本概念及网特征条件网构成的几个基本概念及网特征条件n观测时段：从开始到结束连续观测的时间段观测时段：从开始到结束连续观测的时间段n同步观测：两台或两台以上接收机对相同卫星观测同步观测：两台或两台以上接收机对相同卫星观测n同步观测环：三台以上接收机同步观测基线构成同步观测环：三台以上接收机同步观测基线构成GNSS静态测量静态测量n独立观测环：由独立观测所获得的基线向量构成的闭合环，简独立观测环：由独立观测所获得的基线向量构成的闭合环，简称独立环称独立环n独立基线：独立基线：N台接收机同步台接收机同步J条基线中的条基线中的N-1条基线n异步观测环：有非同步或独立基线构成的闭合环异步观测环：有非同步或独立基线构成的闭合环n非独立基线：除独立基线外的其他叫非独立基线，总基线数与非独立基线：除独立基线外的其他叫非独立基线，总基线数与独立基线之差为非独立基线数。

独立基线之差为非独立基线数GNSS静态测量静态测量网特征条件：网特征条件：观测时段：观测时段：C=nm/N，，n为网点数；为网点数；m为每点设站数；为每点设站数；N为接收为接收机数总总基基 线线 数数：：J=CN（（N-1））/2，，N为接收机台数为接收机台数必要基线数：必要基线数：J必必=n-1，，n为为GPS点数独立基线数：独立基线数：J独独=C（（N-1）多余基线数：多余基线数：J多多=C（（N-1））-（（n-1）GNSS静态测量静态测量对于由对于由N台台GPS接收机构成的同步图形中接收机构成的同步图形中一个时段一个时段包含的包含的基线（或简称基线（或简称GPS边）数为：边）数为： J＝＝ N*(N－－1)/2；；但其中仅有但其中仅有N－－1条是独立边，其余为非独立边条是独立边，其余为非独立边2、、 GPS网特征条件的计算网特征条件的计算 GNSS静态测量静态测量 当同步观测的当同步观测的GPS接收机数接收机数N＞＞3时，同步闭合环时，同步闭合环T的的最少个数应为最少个数应为 T＝＝J－－(N－－1)＝＝(N－－1)(N－－2)／／2GNSS静态测量静态测量同步环与独立基线同步环与独立基线•三台以上接收机构成的三台以上接收机构成的同步环个数同步环个数(N-1)(N-2)/2•N台接收机同步观测环台接收机同步观测环如右图：分别为如右图：分别为N=2，，3，，4，，5。

GNSS静态测量静态测量•N 台接收机一个观测时台接收机一个观测时段所构成的同步基线段所构成的同步基线T=N(N-1)/2中，有中，有N-1条条基线是独立的基线基线是独立的基线•独立基线的选择如右图：独立基线的选择如右图：分别为分别为N=2，，3，，4，，5同步环与独立基线同步环与独立基线GNSS静态测量静态测量（1）理论上，同步闭合环中各GPS的坐标差之和即闭合差应为零，但实际上并非如此，一般规范都规定了同步闭合差的限差但当由于某种原因，同步不是很好的，应适当放宽此项限差 对比全站仪控制测量内业概算原理对比全站仪控制测量内业概算原理对于同步环和异步环的几点说明：对于同步环和异步环的几点说明：GNSS静态测量静态测量（2）同步闭合环的闭合差较小只能说明基线向量的计算合格，并不能说明GPS边的观测精度高，也不能发现接收的信号受到干扰而产生的某些粗差 为了确保GPS观测效果的可靠性，有效地发现观测成果中的粗差，必须使GPS网中的独立边构成一定的几何图形这种几何图形可以是由数条独立边构成的非同步多边形（亦称非同步闭合环）当GPS网中有若干个起算点时，也可以是由两个起算点之间的数条GPS独立边构成的附合路线。

GPS网的图形设计，也就是根据所布设的网的精度要求和其它方面的要求，设计出由独立边构成的多边形网GNSS静态测量静态测量（3） 对于异步环的构成，一般应按所设计的网图选定，必要时在经技术负责人审定后，也可根据具体情况适当调整当接收机多于3台时，也可按软件功能自动挑选独立基线构成环路GNSS静态测量静态测量一、一、GPS网形设计网形设计二、二、GPS网设计注意事项网设计注意事项3.1.2 GPS控制网的图形设计及设计原则控制网的图形设计及设计原则GNSS静态测量静态测量（一）布网形式（一）布网形式1、、跟踪站式跟踪站式2、、会战式会战式3、、多基准站式多基准站式4、、同步图形扩展式同步图形扩展式5、、单基准站式单基准站式一、一、GPS网形设计网形设计GNSS静态测量静态测量1、、 跟踪站式的布网跟踪站式的布网•形式：形式：若干台接收机长期固定安放在测站上，进行常年、不若干台接收机长期固定安放在测站上，进行常年、不间断的观测，即一年观测间断的观测，即一年观测365天，一天观测天，一天观测24小时，这种观小时，这种观测方式的很象是跟踪站，因此，这种布网形式被称为跟踪站测方式的很象是跟踪站，因此，这种布网形式被称为跟踪站式（实际上就是跟踪站）。

式（实际上就是跟踪站）GNSS静态测量静态测量1、、跟踪跟踪站式的布网站式的布网•特点：特点：–不间断的连续观测，观测时间长、数据量大，数据处理通不间断的连续观测，观测时间长、数据量大，数据处理通常采用精密星历常采用精密星历–精度极高，具有框架基准特性精度极高，具有框架基准特性–需建立专门的永久性建筑即跟踪站，观测成本很高需建立专门的永久性建筑即跟踪站，观测成本很高•适用范围适用范围：： 一般一般用于建立用于建立GPS跟踪站（跟踪站（AA级网），永久性的的监测网（级网），永久性的的监测网（ 如用于监测地壳形变、大气物理参数等的永久性监测网络）如用于监测地壳形变、大气物理参数等的永久性监测网络）GNSS静态测量静态测量2、会战、会战式的布网式的布网•形式：形式：在布设在布设GPS网时，一次组织多台网时，一次组织多台GPS接收机，集中在一接收机，集中在一段不太长的时间内，共同作业在作业时，观测分阶段进行，段不太长的时间内，共同作业在作业时，观测分阶段进行，在同一阶段中，所有的接收机，在若干天的时间里分别各自在在同一阶段中，所有的接收机，在若干天的时间里分别各自在同一批点上进行多天、长时段的同步观测，在完成一批点的测同一批点上进行多天、长时段的同步观测，在完成一批点的测量后，所有接收机又都迁移到另外一批点上采用相同方式，进量后，所有接收机又都迁移到另外一批点上采用相同方式，进行另一阶段的观测，直至所有点观测完毕。

行另一阶段的观测，直至所有点观测完毕GNSS静态测量静态测量2、会战、会战式的布网式的布网•特点：特点：各基线均进行过较长时间、多时段的观测，所以可以各基线均进行过较长时间、多时段的观测，所以可以较好地消除各种误差的影响，因而具有特高的尺度精度较好地消除各种误差的影响，因而具有特高的尺度精度•适用范围：适用范围：用于布设用于布设A、、B级网GNSS静态测量静态测量3、多、多基准站式的布网基准站式的布网•形式形式：： 若干若干台接收机在一段时台接收机在一段时间里长期固定在某几个点上间里长期固定在某几个点上进行长时间的观测，这些测进行长时间的观测，这些测站称为基准站，在基准站进站称为基准站，在基准站进行观测的同时，另外一些接行观测的同时，另外一些接收机则在这些基准站周围相收机则在这些基准站周围相互之间进行同步观测互之间进行同步观测多基准站式的布网形式多基准站式的布网形式基准站基准站基准站基准站基准站基准站同步图形同步图形GNSS静态测量静态测量3、多、多基准站式的布网基准站式的布网•特点：各个基准站之间进行了长时间的观测，因此，可以特点：各个基准站之间进行了长时间的观测，因此，可以获得较高精度的定位结果，这些高精度的基线向量可以作获得较高精度的定位结果，这些高精度的基线向量可以作为整个为整个GPS网的骨架。

另外一方面，其余的进行了同步观网的骨架另外一方面，其余的进行了同步观测的接收机间除了自身间有基线向量相连外，它们与各个测的接收机间除了自身间有基线向量相连外，它们与各个基准站之间也存在有同步观测，因此，也有同步观测基线基准站之间也存在有同步观测，因此，也有同步观测基线相连，这样可以获得更强的图形结构相连，这样可以获得更强的图形结构•适用范围：适用范围：C，，D级网GNSS静态测量静态测量4、同步、同步图形扩展式的布网图形扩展式的布网•形式形式：多：多台接收机在不同测站上进台接收机在不同测站上进行同步观测，在完成一个时段的同行同步观测，在完成一个时段的同步观测后，又迁移到其它的测站上步观测后，又迁移到其它的测站上进行同步观测，每次同步观测都可进行同步观测，每次同步观测都可以形成一个同步图形，在测量过程以形成一个同步图形，在测量过程中，不同的同步图形间一般有若干中，不同的同步图形间一般有若干个公共点相连，整个个公共点相连，整个GPS网由这些网由这些同步图形构成同步图形构成同步图形的扩展同步图形的扩展GNSS静态测量静态测量4、同步、同步图形扩展式的布网图形扩展式的布网•特点：特点：扩展速度快，图形强度较高，且作业方法简单。

扩展速度快，图形强度较高，且作业方法简单•适用范围：适用范围：C，，D级网GNSS静态测量静态测量5、单、单基准站（星形网）式的布网基准站（星形网）式的布网•形式：以一台接收机作为基准站，在某个测站上连续开机形式：以一台接收机作为基准站，在某个测站上连续开机观测，其余的接收机在此基准站观测期间，在其周围流动，观测，其余的接收机在此基准站观测期间，在其周围流动，每到一点就进行观测，流动的接收机之间一般不要求同步，每到一点就进行观测，流动的接收机之间一般不要求同步，这样，流动的接收机每观测一个时段，就与基准站间测得这样，流动的接收机每观测一个时段，就与基准站间测得一条同步观测基线，所有这样测得的同步基线就形成了一一条同步观测基线，所有这样测得的同步基线就形成了一个以基准站为中心得星形个以基准站为中心得星形GNSS静态测量静态测量5、单、单基准站（星形网）式的布网基准站（星形网）式的布网•特点：特点：效率高图形强度弱图形强度弱•适用范围：适用范围：D，，E级网单基准站式的布网单基准站式的布网GNSS静态测量静态测量（二）同步图形的推进方式（二）同步图形的推进方式 GPS控制网布设的问题就是怎样将各同步环有机地连成控制网布设的问题就是怎样将各同步环有机地连成一个整体，构成一定数量的同步观测环和异步观测环，也可一个整体，构成一定数量的同步观测环和异步观测环，也可采用线路形式，以较好地满足精度、可靠性、经费和后勤等采用线路形式，以较好地满足精度、可靠性、经费和后勤等限制条件。

限制条件GNSS静态测量静态测量 GPS网观测时不要求点间通视，网形设计灵活网观测时不要求点间通视，网形设计灵活 根据根据不同的用途和不同的精度要求，根据以上布网原不同的用途和不同的精度要求，根据以上布网原则，则，GPS网的布设通常有四种方式：星形，点连式、边连网的布设通常有四种方式：星形，点连式、边连式和混合式式和混合式• 点连式点连式—相邻同步图形间仅有一个公共点连接相邻同步图形间仅有一个公共点连接• 边连式边连式—同步图形之间由一条公共基线连接同步图形之间由一条公共基线连接• 网连式网连式—相邻同步图形间有两个以上公共点相邻同步图形间有两个以上公共点• 混合连接形式混合连接形式—既有点连接又有边连接既有点连接又有边连接(理想理想)• 星形连接、附合导线连接、三角锁形连接等星形连接、附合导线连接、三角锁形连接等GNSS静态测量静态测量1、、 点连式点连式观测作业方式：观测作业方式：相邻的同步图形间只通过一个公共点相连这样，当相邻的同步图形间只通过一个公共点相连这样，当有有m台仪器共同作业时，每观测一个时段，就可以测得台仪器共同作业时，每观测一个时段，就可以测得m-1个新点，当这些仪器观测观测了个新点，当这些仪器观测观测了s个时段后，就可以测得个时段后，就可以测得1+s·(m-1)个点。

个点 GNSS静态测量静态测量1、、 点连式点连式特点：特点：•相邻同步图形之间只有一个公共点连接相邻同步图形之间只有一个公共点连接•作业效率高，图形扩展迅速作业效率高，图形扩展迅速•图形强度低，如果连接点发生问题，将影响到后面的同步图形图形强度低，如果连接点发生问题，将影响到后面的同步图形•这种布网方式几何强度较弱，抗粗差能力较差，一般可以加测几这种布网方式几何强度较弱，抗粗差能力较差，一般可以加测几个时段以增强网的异步图形闭合条件的个数个时段以增强网的异步图形闭合条件的个数GNSS静态测量静态测量2、边连式、边连式观测作业方式：观测作业方式：相邻的同步图形间有一条边（即两个公共点）相连相邻的同步图形间有一条边（即两个公共点）相连这样，当有这样，当有m台仪器共同同作业时，每观测一个时段，就可台仪器共同同作业时，每观测一个时段，就可以测得以测得m-2个新点，当这些仪器观测观测了个新点，当这些仪器观测观测了s个时段后，就可个时段后，就可以测得以测得2+s·(m-2)个点 GNSS静态测量静态测量2、边连式、边连式特点：特点：•相邻同步图形由一条公共基线连接相邻同步图形由一条公共基线连接。

•作业效率较高，图形强度较强作业效率较高，图形强度较强•这种布网方式几何强度较高，抗粗差能力较强，有较多的复测边这种布网方式几何强度较高，抗粗差能力较强，有较多的复测边和非同步图形闭合条件，在相同的仪器个数的条件下，观测时段和非同步图形闭合条件，在相同的仪器个数的条件下，观测时段将比点连接方式大大增加将比点连接方式大大增加GNSS静态测量静态测量点点连接、边连接连接、边连接GPS网形网形两两台以上接收机同步台以上接收机同步观测图形的点、边连观测图形的点、边连接如右图接如右图•上图为两台接收机上图为两台接收机同步观测点连接同步观测点连接•下图为三台接收机下图为三台接收机同步观测点、边连同步观测点、边连接9条基线，条基线，4个异步环个异步环5条基线，条基线，无异步环无异步环6条基线，无重复条基线，无重复9条基线，两条重复条基线，两条重复GNSS静态测量静态测量3、混连式、混连式观测作业方式：观测作业方式：在实际的在实际的GPS作业中，一般并不是单独采用上面所介作业中，一般并不是单独采用上面所介绍的某一种观测作业模式，而是根据具体情况，有选择地灵绍的某一种观测作业模式，而是根据具体情况，有选择地灵活采用这几种方式作业，这样一种种观测作业方式就是所谓活采用这几种方式作业，这样一种种观测作业方式就是所谓的混连式。

的混连式 1 2 3 4 GNSS静态测量静态测量3、混连式、混连式 特点：特点：混连式观测作业方式是我们实际作业中最常用的作业方式，混连式观测作业方式是我们实际作业中最常用的作业方式，它实际上是点连式、边连式和网连式的一个结合体它实际上是点连式、边连式和网连式的一个结合体 该方式是把点连式和边连式有机地结合在一起，这种方式该方式是把点连式和边连式有机地结合在一起，这种方式既可以提高网的几何强度和可靠性指标，有减少了外业工作量，既可以提高网的几何强度和可靠性指标，有减少了外业工作量，式一种较为理想的布网方法式一种较为理想的布网方法 1 2 3 4 GNSS静态测量静态测量三角锁形连接三角锁形连接GPS网形网形•上图，两台接收机观测上图，两台接收机观测11时段，时段，11条基线组成条基线组成5个三角形异步环个三角形异步环•下图，三台接收机观测下图，三台接收机观测四个时段，有两个重复四个时段，有两个重复边11条基线，5个异步环12条基线，2条重复边GNSS静态测量静态测量导线网式连接导线网式连接GPS网形网形•布设在高级已知点之间布设在高级已知点之间的的GPS点构成附合导线点构成附合导线网式的网式的GPS网。

已知点网已知点可以是高级可以是高级GPS点，也点，也可以是高级国家点或地可以是高级国家点或地方点GNSS静态测量静态测量二、二、GPS网设计注意事项网设计注意事项•GPS网相邻同步图形之间的连接一般采用边、点混合连接网相邻同步图形之间的连接一般采用边、点混合连接方式；方式；•网中不应存在自由基线；网中不应存在自由基线；•网中闭合条件中基线个数不可过多异步环边数小于网中闭合条件中基线个数不可过多异步环边数小于8条；条；•每个点独立设站观测次数总和除以总点数，即每个点独立设站观测次数总和除以总点数，即“重复设站重复设站点数点数”一般应在一般应在1.6以上（点连接时一般达不到）；以上（点连接时一般达不到）；GNSS静态测量静态测量•GPS网与地面网应有足够数量的重合点（即网与地面网应有足够数量的重合点（即公共点公共点），），便于实现坐标转换（平面公共点至少便于实现坐标转换（平面公共点至少2个，高程公共点最个，高程公共点最好好3个以上）；个以上）；•GPS点位应选在便于观测的地点，交通便利，视野开阔，点位应选在便于观测的地点，交通便利，视野开阔，远离高压线、无线电发射台，远离水面；远离高压线、无线电发射台，远离水面；•GPS网点最好做到网点最好做到两两通视两两通视，便于以后用全站仪观测。

便于以后用全站仪观测GNSS静态测量静态测量作业题作业题：下列图形有多少同步环、异步环、重复基线、：下列图形有多少同步环、异步环、重复基线、重复设站点（每点设站数的平均数）？重复设站点（每点设站数的平均数）？①①上图两台接收上图两台接收机同步观测了机同步观测了5 5个时段②②中图三台接收中图三台接收机同步观测了机同步观测了5 5个时段③③下图四台接收下图四台接收机同步观测了机同步观测了3 3个时段GNSS静态测量静态测量重复设站次数重复设站次数•定义：在同一测站上所进行观测的时段数定义：在同一测站上所进行观测的时段数•规范中规定了不同等级的网，每个测站的最少平均重复设规范中规定了不同等级的网，每个测站的最少平均重复设站次数全球定位系统全球定位系统GPS测量规范测量规范(GB_T18314-2001)GNSS静态测量静态测量GNSS静态测量静态测量GBT 18314-2009 全球定位系统全球定位系统(GPS)测量规范测量规范GNSS静态测量静态测量GPS网的必要独立基线网的必要独立基线•定义定义 测定测定网中所有点的坐标所需要的独立基线的最少数量网中所有点的坐标所需要的独立基线的最少数量。

•计算公式计算公式 对于对于一个只以已知点作为起算数据的网，其必要独立一个只以已知点作为起算数据的网，其必要独立基线数可采用下式计算基线数可采用下式计算必要独立必要独立基线数基线数网的总网的总点数点数已知点的已知点的数量数量GNSS静态测量静态测量•算例算例•问问某网由某网由100个点构成，计划用个点构成，计划用4台接收机进行观测，如果要台接收机进行观测，如果要求平均重复设站次数不得低于求平均重复设站次数不得低于2.0，问至少需要观测多少个，问至少需要观测多少个时段，可测得多少独立基线，必要独立基线是多少？时段，可测得多少独立基线，必要独立基线是多少？•答：答：GNSS静态测量静态测量网形设计例网形设计例：：对某工程控制点（四个已知高级点，四个对某工程控制点（四个已知高级点，四个新布设新布设GPSGPS点）设计点）设计GPSGPS观测网基准设计：四个已知点的坐基准设计：四个已知点的坐标系统和高程系统标系统和高程系统网形设计：网形设计：1 1、用两台、用两台GPSGPS接收机；接收机；2 2、用三台、用三台GPSGPS接收机；接收机；3 3、用四台、用四台GPSGPS接收机。

接收机分别设计出观测时段数，说分别设计出观测时段数，说明有几个同步环、异步环、明有几个同步环、异步环、重复基线、重复设站数重复基线、重复设站数ACBD1324GNSS静态测量静态测量用两台接收机进行相对定位的网形设计用两台接收机进行相对定位的网形设计观测时段数：观测时段数：8 8同步环个数：同步环个数：0 0异步环个数：异步环个数：1 1重复边个数：重复边个数：0 0独立基线数：独立基线数：8 8必要基线数：必要基线数：4 4多余基线数：多余基线数：4 4重复设站数：重复设站数：2.02.0ABCD1234异步环异步环GNSS静态测量静态测量用四台接收机进行相对定位的网形设计用四台接收机进行相对定位的网形设计观测时段数：观测时段数：4 4重复边个数：重复边个数：4 4独立基线数：独立基线数：1212ABCD1234异步环异步环异步环异步环异步环GNSS静态测量静态测量用四台接收机进行相对定位的网形设计用四台接收机进行相对定位的网形设计观测时段数：观测时段数：4 4同步环个数：同步环个数：1212异步环个数：异步环个数：5 5重复边个数：重复边个数：4 4独立基线数：独立基线数：1212必要基线数：必要基线数：4 4多余基线数：多余基线数：8 8重复设站数：重复设站数：2.02.0ABCD1234异步环异步环异步环异步环异步环GNSS静态测量静态测量思考作业思考作业•用三台接收机进行用三台接收机进行相对定位的网形设相对定位的网形设计图形计图形观测时段数：观测时段数：同步环个数：同步环个数：异步环个数：异步环个数：重复边个数：重复边个数：独立基线数：独立基线数：必要基线数：必要基线数：多余基线数：多余基线数：重复设站数：重复设站数：GNSS静态测量静态测量3.1.3GPS控制网的优化及控制网的优化及技术设计书的编写技术设计书的编写主要了解测区以下情况主要了解测区以下情况•（（1）交通情况）交通情况•（（2）水系分布情况）水系分布情况•（（3）植被情况）植被情况•（（4）控制点分布情况）控制点分布情况•（（5）居民点分布情况）居民点分布情况•（（6）当地风俗民情）当地风俗民情一、一、 测区踏勘测区踏勘GNSS静态测量静态测量收集以下资料收集以下资料•（（1）各类图件）各类图件•（（2）各类控制点成果以及各种参数。

各类控制点成果以及各种参数•（（3）测区有关的地质、气象、交通、通讯）测区有关的地质、气象、交通、通讯•（（4）城市及乡、村行政区划表）城市及乡、村行政区划表二、二、 资料收集资料收集GNSS静态测量静态测量•（（1）筹备仪器、计算机及配套设备筹备仪器、计算机及配套设备•（（2）筹备机动设什及通讯设备）筹备机动设什及通讯设备•（（3）） 筹备施工器材，计划油料、材料的消耗筹备施工器材，计划油料、材料的消耗•（（4）组建施工队伍．拟定施工人员名单及岗位组建施工队伍．拟定施工人员名单及岗位•（（5）进行详细的投资预算）进行详细的投资预算 三、三、 仪器准备、人员组织仪器准备、人员组织GNSS静态测量静态测量 观测工作是观测工作是GPS测量的主耍外业工作观测开始之前，测量的主耍外业工作观测开始之前，外业观测计划的拟定对于顺利完成数据采集任务，保证测量外业观测计划的拟定对于顺利完成数据采集任务，保证测量精度度．提高工作效益都是极为重要的依据精度度．提高工作效益都是极为重要的依据•（（1））GPS网规模的大小网规模的大小•（（2）点位精度及密度的要求点位精度及密度的要求•（（3））GPS卫星星座分布的几何图形强度。

卫星星座分布的几何图形强度•（（4）参加作业的）参加作业的GPS接收机类型数量接收机类型数量•（（5）测区交通、通讯及后勤保障测区交通、通讯及后勤保障四四 、、 外业观测计划的拟定外业观测计划的拟定GNSS静态测量静态测量观测计划的主要内容观测计划的主要内容 ：：（（1）编制）编制GPS卫星的可见性预报图；在高度角＞卫星的可见性预报图；在高度角＞15度的限度的限制下，输入测区中心某一测站的概略坐标，输入日期和时间制下，输入测区中心某一测站的概略坐标，输入日期和时间．应使用不超过．应使用不超过20天的星历文件，即可编制天的星历文件，即可编制GPS卫星的可见卫星的可见性预报图性预报图2）卫星的几何图形强度；在）卫星的几何图形强度；在GPS定位中，所测卫星与观定位中，所测卫星与观测站所组成的几何图形，其强度因子可用空问位置因子测站所组成的几何图形，其强度因子可用空问位置因子（（PDOP）来代表，无论是绝对定位还是相对定位，）来代表，无论是绝对定位还是相对定位， PDOP值不应大于值不应大于6GNSS静态测量静态测量（（3）选择最佳的观测时段：卫星＞）选择最佳的观测时段：卫星＞4颗且分布均匀，颗且分布均匀，PDOP值小于值小于6的时段就是最佳时段。

的时段就是最佳时段4）观测区域设计与划分：当）观测区域设计与划分：当GPS网的点数较多，网的规网的点数较多，网的规模较大．而参加观测的接收机数量有限，交通和通讯不便模较大．而参加观测的接收机数量有限，交通和通讯不便时，可实行分区观测为了增强网的整体性提高网的精度时，可实行分区观测为了增强网的整体性提高网的精度．相邻分区应设置公共观测点，且公共点数量不得少干．相邻分区应设置公共观测点，且公共点数量不得少干3个GNSS静态测量静态测量（（5）编排作业调度表：作业组在观测前应根据测区的地形、交）编排作业调度表：作业组在观测前应根据测区的地形、交通状况、网的大小、精度的高低、仪器的数量、通状况、网的大小、精度的高低、仪器的数量、GPS网设计、网设计、卫星预报表和测区的天时、地理环境等编制作业调度表，以提卫星预报表和测区的天时、地理环境等编制作业调度表，以提高工作效益作业调度表包括观测时段、测站号、测站名称及高工作效益作业调度表包括观测时段、测站号、测站名称及接收机号等接收机号等GNSS静态测量静态测量五、五、 GPS接收机选型及检验接收机选型及检验1、接收机的选用可参考下表：、接收机的选用可参考下表： GNSS静态测量静态测量2、接收机的检验、接收机的检验 接收机全面检验的内容，包括一般性检视、通电检验和实测检验。

接收机全面检验的内容，包括一般性检视、通电检验和实测检验1）一般检验：主要检查接收机设备各部件及其附件是否齐全、完好，）一般检验：主要检查接收机设备各部件及其附件是否齐全、完好，紧固部分是否松动与脱落，使用手册及资料是否齐全等紧固部分是否松动与脱落，使用手册及资料是否齐全等2）通电检验：接收机通电后有关信号灯、按键、显示系统和仪表的工）通电检验：接收机通电后有关信号灯、按键、显示系统和仪表的工作情况，以及自测试系统的工作情况，当自测正常后，按键作步骤检验仪作情况，以及自测试系统的工作情况，当自测正常后，按键作步骤检验仪器的工作情况器的工作情况（（3）实测检验：测试检验是）实测检验：测试检验是GPS接收机检验的主要内容其检验方法有：接收机检验的主要内容其检验方法有：用标准基线检验；已知坐标、边长检验；零基线检验；相位中心偏移量检用标准基线检验；已知坐标、边长检验；零基线检验；相位中心偏移量检验等GNSS静态测量静态测量①①用零基线检验接收机内部噪声水平用零基线检验接收机内部噪声水平基线测试方法如下：基线测试方法如下：•选择周围高度角选择周围高度角10°以上无障碍物的地方安放天线，按连天线、功以上无障碍物的地方安放天线，按连天线、功分器和接收机。

分器和接收机•连接电源，二台连接电源，二台GPS接收机同步接收四颗以上卫星接收机同步接收四颗以上卫星1～～1.5h•交换功分器与接收机接口，再观察一个时段交换功分器与接收机接口，再观察一个时段•用随机软件计算基线坐标增量和基线长度基线误差应少于用随机软件计算基线坐标增量和基线长度基线误差应少于1mm否则应送厂检修或降低级别使用否则应送厂检修或降低级别使用GNSS静态测量静态测量②②天线相位中心稳定性检验天线相位中心稳定性检验•该项检验可在标准基线、比较基线或该项检验可在标准基线、比较基线或GPS检测场上进行检测场上进行•检测时可以将检测时可以将GPS接收机带天线两两配对，置于基线的两端点接收机带天线两两配对，置于基线的两端点•按上述方法在与该基线垂直的基线中（不具备此条件，可将一个按上述方法在与该基线垂直的基线中（不具备此条件，可将一个接收机天线固定指北，其它接收机天线绕轴顺时针转动接收机天线固定指北，其它接收机天线绕轴顺时针转动90°，，180°，，270°）进行同样观察进行同样观察•观测结束，用随机软件解算各时段三维坐标观测结束，用随机软件解算各时段三维坐标GNSS静态测量静态测量③③GPS接收机不同测程精度指标的测试。

接收机不同测程精度指标的测试•该项测试应在标准检定场进行检定场应含有短边和中长边基线该项测试应在标准检定场进行检定场应含有短边和中长边基线精度应达到精度应达到1*10－－5•检验时天线应严格整平对中，对中误差小于检验时天线应严格整平对中，对中误差小于±1mm天线指向正北，天线指向正北，天线高量至天线高量至1mm测试结果与基线长度比较，应优于仪器标称精度测试结果与基线长度比较，应优于仪器标称精度GNSS静态测量静态测量④④仪器的高度低温试验：对于有特殊要求时需对仪器的高度低温试验：对于有特殊要求时需对GPS接收机进行接收机进行高、低温测试高、低温测试⑤⑤对于双频对于双频GPS接收机应通过野外测试，检查在美国执行接收机应通过野外测试，检查在美国执行SA技术技术时其定位精度时其定位精度⑥⑥用于天线基座的光学对点器在作业中应经常检验，确保对中的用于天线基座的光学对点器在作业中应经常检验，确保对中的准确性，其检校参照控制测量中光学对点器核校方法准确性，其检校参照控制测量中光学对点器核校方法GNSS静态测量静态测量六、技术设计书编写六、技术设计书编写 资料收集全后，编写技术设计，主要编写内容如下：资料收集全后，编写技术设计，主要编写内容如下：1、任务来源及工作量、任务来源及工作量 包括包括GPS项目的来源、下达任务的项目、用途及意义；项目的来源、下达任务的项目、用途及意义；GPS测量点的数量（包括新定点数、约束点数、水准点数、检查点数）测量点的数量（包括新定点数、约束点数、水准点数、检查点数）；；GPS点的精度指标及坐标、高程系统。

点的精度指标及坐标、高程系统GNSS静态测量静态测量2、测区概况、测区概况测区隶属的行政管辖；测区范围的地理坐标，控制面积；测测区隶属的行政管辖；测区范围的地理坐标，控制面积；测区的交通状况和人文地理；测区的地形及气候状况；测区控制点区的交通状况和人文地理；测区的地形及气候状况；测区控制点的分布及对控制点分析、利用和评价的分布及对控制点分析、利用和评价3、布网方案、布网方案GPS网点的图形及基本连接方法；网点的图形及基本连接方法；GPS网结构特征的测算；网结构特征的测算；点位布设图的绘制点位布设图的绘制4、选点与埋标、选点与埋标GPS点位的基本要求；点位标志的选用及埋设方法；点位的点位的基本要求；点位标志的选用及埋设方法；点位的编号等GNSS静态测量静态测量5、观测、观测对观测工作的基本要求；观测纲要的制定；对数据采集提出注意的对观测工作的基本要求；观测纲要的制定；对数据采集提出注意的问题问题6、数据处理、数据处理数据处理的基本方法及使用的软件；起算点坐标的决定方法，闭合数据处理的基本方法及使用的软件；起算点坐标的决定方法，闭合差检验及点位精度的评定指标差检验及点位精度的评定指标7、完成任务的措施、完成任务的措施要求措施具体，方法可靠，能在实际工作中贯彻执行。

要求措施具体，方法可靠，能在实际工作中贯彻执行GNSS静态测量静态测量六、六、GPS卫星可见性预报示例卫星可见性预报示例 各类型各类型GPS接收机的随机软件都有接收机的随机软件都有GPS卫星的可见卫星的可见性预报功能，只要输入测区的概略经纬度及观测时间，性预报功能，只要输入测区的概略经纬度及观测时间，即可进行卫星预报，以便选择有利的观测时机即可进行卫星预报，以便选择有利的观测时机GNSS静态测量静态测量GPSGPS卫星的可见性预报图卫星的可见性预报图 卫星高度卫星高度角大角大于于15度，输入测区度，输入测区某点概略坐标和观某点概略坐标和观测日期时间，使用测日期时间，使用不超过不超过20天的星历天的星历文件，由专用软件文件，由专用软件作出作出GPS卫星可见卫星可见性预报图性预报图GNSS静态测量静态测量GPSGPS卫星的可见性预报图卫星的可见性预报图 卫星高度卫星高度角大角大于于15度，输入测区度，输入测区某点概略坐标和观某点概略坐标和观测日期时间，使用测日期时间，使用不超过不超过20天的星历天的星历文件，由专用软件文件，由专用软件包作出包作出GPS卫星可卫星可见性预报图。