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燕郊经济技术开发区
GPS控制测量技术设计书
一、任务概述
1.任务情况
本次GPS控制测量任务和作业内容是位于环京津、环渤海经济圈核心的河北省三河市燕郊经济技术开发区，为配合开发区的城市总体规划，需要在燕郊经济技术开发区测绘大比例尺地形图。需要在燕郊约20km2的测区范围内建立D级GPS网。
2.测区概况
测区位于河北省三河市，西距天安门35公里、东距唐山144公里、距秦皇岛260公里、南距天津120公里、北距首都国际机场25公里，是北京、天津、唐山“金三角”经济区域的腹地，市场广阔，腹地深远。
测区面积约为42平方公里，以平原为主，平均海拔18.7米，燕郊开发区位于海河下游，属暖温带季风性气候，四季分明，光照充足，积温较高，雨量充沛，无霜期200天左右，年平均气温11.5℃-11.7℃，常年平均降水量650.9毫米，历年平均无霜期183天,最大冻土深度77cm,最大降雪厚度26cm。
3.测区范围
测区地理坐标为东径161°51′，北纬39°53′—39°57′。
测区位置及面积
X:718.0km—724.0km； Y: 20483995.600—62.5km。
施测范围呈不规则形状，范围面积约22.0km2。
4.测量技术设计依据
（1）CH 2001-92《全球定位系统（GPS）测量规范》
（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）CJJ 8-85《城市测量规范》
5.测区已有资料成果情况
测区有1996年12月1：43500燕郊开发区总体规划图1幅，该资料采用1954北京坐标系，采用克拉索夫斯基参数。该测区的中央子午线经度117°。图中包括地形、地物点。由于该图测绘时间久，同时图中无控制点、导线点，因此改图仅供参考。
测区有国家三角点数个，其数据如下表：
点 名
X坐标
Y坐标
备注
点 将 台
4421650.600
20483995.600
一等三角点
有 色 院
4422665.054
20485530.457
四等三角点
核 工 部
4424282.087
20484072.213
四等三角点
设 计 院
4423271.536
20484072.213
四等三角点
交 干 院
4423596.223
20482518.181
四等三角点
华 科 院
4424528.396
20482681.173
四等三角点
京 哈 大 桥
4423045.500
20481620.261
四等三角点
本数据采用中央子午线经度117°，1954年大地北京坐标系，采用克拉索夫斯基椭球。
二、GPS控制网设计方案
1.技术要求与布网原则
根据中华人民共和国测绘行业标准《全球定位系统城市测量技术规程》和燕郊经济技术开发区的具体情况，确定该测区可建立D级GPS网，GPS网中相邻点之间的距离满足下表要求：

根据规程规范，D级GPS网的精度要求如下表：
项目
技术要求
平均边长(km)
5～10
固定误差a(mm)
≤10
比例误差b(mm)
≤10
最弱边相对中误差
1/45000
在实际布网设计时遵循以下几个原则：
Ⅰ GPS网一般应采用独立观测边构成闭合图形，如三角形、多边形或附合线路，以增加检核条件，提高网的可靠性。
Ⅱ GPS网作为测量控制网，其相邻点间基线向量的精度，应分布均匀。
Ⅲ GPS网点应尽量与原有地面控制点相结合。重合点一般不少于3个（不足时应联测），且在网中分布均匀，以可靠地确定GPS网与地面之间的转换参数。
Ⅳ GPS网点应考虑与水准点重合，而非重合点，一般应根据要求以水准测量（或相当精度的测量方法）进行联测，或在网中布设一定密度的水准联测点。
Ⅴ 为了便于GPS的测量观测和水准联测，减少多路径影响，GPS网点一般应设在视野开阔和交通便利的地方。
Ⅵ 为了便于用经典方法联测或扩展，可在GPS网点附近布设一通视良好的方位点以建立联测方向，方向点与观测站距离一般应大于300米。
Ⅶ GPS网必须由非同步独立观测边构成若干个闭合环或附和线路。各级GPS网中每个闭合环或附和线路中的边数应符合的规定如下表：
级别
A
B
C
D
E
闭合环或附和线路的边数
≤5
≤6
≤6
≤8
≤10
2.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YJ01、YJ02、YJ03、YJ04、YJ06、
YJ07，采用边点混合连接式。

2、选点与埋标
①选点
由于GPS测量观测站之间不一定要求相互通视,而且网的图形结构也比较灵活,所以选点工作比常规控制测量的选点要简便。但由于点位的选择对于保证观测工作的顺利进行和保证测量结果的可靠性有着重要的意义,所以选点工作还应遵守以下原则:
Ⅰ 应设在易于安装接受设备、视野开阔的较高点上;
Ⅱ 目标要显著,视场周围15?以上不应有障碍物,以减小GPS信号被遮挡或被障碍物吸收;
Ⅲ 应远离大功率无线电发射源(如电台、微波站等),其距离不小于200m;远离高压输电线和微波无线电信号传送通道,其距离不得小于50m。以避免电磁场对GPS信号的干扰;
Ⅳ 附近不应有大面积水域或不应有强烈干扰卫星信号接受的物体,以减弱多路径效应的影响;
Ⅴ 应选在交通方便,有利于其他观测手段扩展与联测的地方;
Ⅵ 基础稳定,易于点的保存;
Ⅶ 人员应按技术设计进行踏勘;在实地按要求选定点位。当利用旧点时,应对旧点的稳定性、完好性,以及觇标是否安全、可用性进行检查,符合要求方可利用。
②标志埋设
GPS点应埋设具有中心标志的标石，以精确确定点位，点的标石和标志必须稳定、坚固长久保存和利用。本测区采用下图所示的埋石方式。

每个点位标石埋设结束后，应按下表填写点的记录, 并提交以下资料：
(1)点的记录。
(2)GPS网的选点网图。
(3)土地占用批准文件与测量标志委托保管书。
(4)选点与埋石工作技术总结。
GPS点之记
日期： 年 月 日 记录者： 绘图者： 校对者：
点
名
及
种
类
GPS点
名

土质

号

相邻点（名,号，通视否）

表示说明（单、双层、类型）旧点

所在地

旧点名

交通路线

所在图幅号

该略位置
X
Y
L
B
（略图）
备注

三、GPS作业
1.仪器类型选择
根据观测级别的不同选用不同类型的仪器，仪器的选择要符合下表要求：
级 别
AA
A
B
C
D,E
单频/双频
双频/全波长
双频/全波长
双频
双频/单频
双频/单频
观测量至少有
L1L2载波相位
L1L2载波相位
L1L2载波相位
L1载波相位
L1载波相位
同步观测接收机
≧5
≧4
≧3
≧3
≧2
本测区的GPS网的级别为D级，并且采用边连式，所以可以选用单频L1载
波相位的接收机至少三台。
2.作业原则与要求
GPS外业工作一方面，要有较多的多余观测，以提高观测成果的精度和可靠性，另一方面，还要考虑各待测点的点位精度的均匀性和各观测时段的独立性。因此，GPS外业工作的原则是：
① GPS网中各待测点的设站次数应相同；
② 优先测量点间距离较近的点，同时沿最短距离欠站；
③ 应该联测相距较远的高等级已知点；
④ GPS网中各待测点每次重复设站都使用不同的接受机。
确定观测时段时，需要分析最新的星历预报并与实地结合的原理选定，选择合适的PDOP值以保证观测精度，确保工作顺利进行，减少作业返工量。
各级GPS外业测量均有技术要求，本次控制测量采用D级GPS网,按照规程规范，其基本技术要求按下表中相应规定执行：
四等GPS相对定位测量的主要技术规定
同时观测有效卫星数
≥4
卫星截止高度角
15?
有效观测卫星总数
≥4
观测时间段
≥1.6
观测时段长度/min
≥10
数据采样间隔
5～15
时段中任一卫星有效观测时间/min
≥3
点位几何图形强度因子/PDOP
<8
3.GPS观测及数据记录
天线安置完成后，在离开天线适当位置的地面上安放GPS接收机，接通接收机与电源、天线、控制器的连接电缆，即可启动接收机进行观测。
接收机锁定卫星并开始记录数据后，观测员可按照仪器随机提供的操作手册进行输入和查询操作。
通常来说，在外业观测工作中，仪器操作人员应注意以下事项：
Ⅰ 当确认外接电源电缆及天线等各项连接完全无误后，方可接通电源，启动接收机。
Ⅱ 开机后接收机有关指示显示正常并通过自检后，方能输入有关测站和时段控制信息。
Ⅲ 接收机在开始记录数据后，应注意查看有关观测卫星数量、卫星号、相位测量残差、实时定位结果及其变化、存储介质记录等情况。
Ⅳ 一个时段观测过程中，不允许进行以下操作：关闭又重新启动；进行自测试(发现故障除外)；改变卫星高度角；改变天线位置；改变数据采样间隔；按动关闭文件和删除文件等功能键。
Ⅴ 每一观测时段中，气象元素一般应在始、中、末各观测记录一次，当时段较长时可适当增加观测次数。
Ⅵ 在观测过程中要特别注意供电情况，除在出测前认真检查电池容量是否充足外，作业中观测人员不要远离接收机，听到仪器的低电压报警要及时予以处理，否则可能会造成仪器内部数据的破坏或丢失。对观测时段较长的观测工作，建议尽量采用太阳能电池板或汽车电瓶进行供电。
Ⅶ 仪器高一定要按规定始、末各量测一次，并及时输入仪器及记入测量手簿之中。
Ⅷ 接收机在观测过程中不要靠近接收机使用对讲机；雷雨季节架设天线要防止雷击，雷雨过境时应关机停测，并卸下天线。
Ⅸ 观测站的全部预定作业项目，经检查均已按规定完成，且记录与资料完整无误后方可迁站。
Ⅹ 观测过程中要随时查看仪器内存或硬盘容量，每日观测结束后，应及时将数据转存至计算机硬、软盘上，确保观测数据不丢失。
观测所需填写的记录手簿表格如下：
GPS作业调度表
时段编号
观测时间
测站号/名
测站号/名
测站号/名
测站号/名
测站号/名
测站号/名
机号
机号
机号
机号
机号
机号
1

2

GPS测量外业观测通知单
观测日期 年 月 日
组别： 操作员： 接收机号：
点位所在图幅：
测站编号/名：
观测时段：1： 2：
3： 4：
5： 6：
安排人： 年 月 日

四、数据处理方案
GPS测量数据处理需要经过如下图所示的基本步骤：

1.数据预处理
为了获得GPS观测基线向量并对观测成果进行质量检核，首先要进行GPS数据的预处理，根据预处理结果对观测数据的质量进行分析并做出评价，以确保观测成果和定位结果的预期精度。GPS网数据处理分基线向量解算和网平差两个阶段。各阶段数据处理软件均采用随机所带软件。处理的主要内容有：GPS卫星轨道方程的标准化、时钟多项式的拟合和标准化。
2.基线解算及GPS网平差
Ⅰ 基线解算
基线数据解算采用随机软件包GPPS（Ver 5.2）或S olution(Ver 2.1)软件求解，基线解算采用消电离层的双差浮点解或加点离层改正的双差整数解（固定解），其主要技术参数如下：
卫星截止高度角≥150
电离层模型为：Standard模型
对流层模型为Hopfiled或Computed模型。
星历为广播星历或精密星历
采用L1频率或L1L2两个频率
Ⅱ GPS网平差
GPS网的平差计算应用Solution2.6软件在WGS-84空间直角坐标系下 进行三维无约束平差，以检查本次GPS网的内符合精度。同时为将WGS-84坐标系 下的GPS基线观测值投影到高斯平面上，并转换到 1980西安坐标系或1954北京坐标系中（或地方独立坐标系），采用GPSADJ（Ver 2.0）软件包或Solution(ver 2.1)软件包进行二维约束平差。
五、提交的成果资料
GPS测量任务完成后，上交如下资料：
⒈ 测量任务书与专业设计书；
⒉ 点之记、环视图和测量标志委托保管书；
⒊ 外业观测记录（包括原始记录的存储介质及其备份）、测量手簿及其它记录（包括偏心观测）；
⒋ 接收设备、气象及其它仪器的检验资料；
⒌ 外业观测数据质量分析及野外检核计算资料；
⒍ 数据加工处理中生成的文件（含磁盘文件）、资料和成果表；
⒎ GPS网展点图；
⒏ 技术总结和成果检查报告。