D级GPS控制网设计项目说明书.docx

北京建筑大学西城校区D级GPS控制网
技 术 设 计 书

班级：
姓名：
学号：

一、任务概述
因为校园改造，校园实习场原有控制点被破坏，为了保障测绘实践教学，需要重新建立校园控制网。校园首级平面控制拟布设D级GPS控制网，首级高程控制拟布设二等水准网。

二、测区情况
测区在北京市西城区展览馆路1号，占地12.3公顷，总建筑面积为20.2万平方米。校区经过长久建设，故行道树高大，像篮球场北侧道路。高大树木在很大程度上给GPS测量工作带来了不便。
校园周围现有北京市C级GPS控制点4个，分别为：西直门桥、紫竹桥西、公主坟、复兴门桥。

三、等级和精度要求
D级GPS网相邻点基线长度精度用下列公式表示，并按下表要求实施。
等级
固定误差
百分比误差系数
D
≤10
≤10
δ=
式中：δ—GPS基线向量弦长中误差（mm），亦即等效距离误差。
a—GPS接收机标称精度中固定误差（mm）。
b—GPS接收机标称精度中百分比误差系数（ppm）。
d—GPS网中相邻点间距离（km）。

四、布设标准
1.GPS网通常应采取独立观察边组成闭合图形，如三角形、多边形或附合线路，以增加检核条件，提升网可靠性。
2.GPS网作为测量控制网，其相邻点间基线向量精度，应分布均匀。
3.GPS网点应尽可能和原有地面控制点相结合。重合点通常不少于3个（不足时应联测），且在网中分布均匀，以可靠地确定GPS网和地面之间转换参数。
4.GPS网点应考虑和水准点重合，而非重合点，通常应依据要求以水准测量（或相当精度测量方法）进行联测，或在网中布设一定密度水准联测点。
5.为了便于GPS测量观察和水准联测，降低多路径影响，GPS网点通常应设在视野开阔和交通便利地方。
6.为了便于用经典方法联测或扩展，可在GPS网点周围布设一通视良好方位点以建立联测方向，方向点和观察站距离通常应大于300米。

五、埋石、仪器、选点
1.埋石
平面控制点根据《工程测量规范》标石规格埋设永久性标石，标石可采取现场浇筑方法，埋石深度大于0.6m，采取预制标石时，埋设时底部须铺设0.2m水泥，以预防标石沉降。标石面应露出地面在1cm左右， 导线点标石上宽度大于15cm×15cm，下宽度大于30cm×30cm。导线点位应易于保留、寻求，便于测角、测距；而且应根据导线点位选择特殊要求（见《工程测量规范》）选埋。图

2.仪器
此次D级GPS控制网用是Trimble R8 GPS四台，对讲机四台。
二等水准网使用Leika Dna03。

3.选点

选择北京市C级GPS控制点：紫竹桥西，西直门桥，为已知点进行联测。
六、观察方案
1.观察计划
先选择已知点紫竹桥西，西直门桥和自选点G001，G002，进行观察。再把俩个已知点搬到G003，G004进行联测。再把G001，G002，搬到G005，G006，进行联测。最终把G003，G004，搬到G007，G008，进行观察。
观察次数：4次 保持每站同时观察时间45分钟。

2.测前准备工作
组长进行任务分配，按接收机操作手册进行进行调整预热。
安置天线要求
a用三脚架安置天线时，其对中误差不应大于3㎜；B级不应在高标上安置天线；
b.需在觇标基板上安置天线时，应先卸去觇标顶部，将标志中心投影至基板上，然后以投影点安置天线。投影点示误三角形最大边或示误四边形长对角线不得大于5㎜，投影方法见GB/T 17942；
c.GPS点上建有平常标时，应在安置天线前放倒觇标或采取其它方法；
d.B级及以上各级GPS测量，其定向标志线应指向正北，估量当地磁偏角修正后，其定向误差应小于±5°，对于定向标志不显著接收机天线，可预先设置标识，每次按此标识安置仪器．
e.天线集成体上圆水准气泡必需居中，没有圆水准气泡天线，可调整天线基座脚螺旋，使在天线互为120°方向上量取天线高互差小于5㎜。

3.观察作业要求
a.观察组应严格按要求时间进行作业。
b.经检验接收机电源电缆和天线等各项连接无误，方可开机。
c.开机后经检验相关指示灯和仪表显示正常后，方可进行自测试并输入测站、观察单元和时段等控制信息。
d.接收机开启前和作业过程中，应随时逐项填写测量手簿中统计项目，测量手簿格式、统计内容。
e.接收机开始统计数据后，观察员可使用专用功效键和选择菜单，查看测站信息、接收卫星数、卫星号、卫星健康情况、各通道信噪比、相位测量残差、实时定位结果及其改变、存放介质统计和电源情况等，如发觉异常情况或未预料到情况，应统计在测量手簿备注栏内，并立即汇报作业调度者。
f.每时段观察开始及结束前各统计一次观察卫星号、天气情况、实时定位经纬度和大地高、PDOP值等。一次在时段开始时，一次在时段结束时。时段长度超出2 h，应每当UTC整点时增加观察统计上述内容一次，夜间放宽到4 h。
g.每时段观察前后应各量取天线高一次，其测量方法及要求见附录D。两次量高之差不应大于3 mm，取平均值作为最终天线高。若互差超限，应查明原因，提出处理意见记人测量手簿记事栏。
h.除特殊情况外，不宜进行偏心观察。若实施偏心观察时，应测定归心元素，其方法可参考附录E或GB／T l7942。
i.观察员要细心操作，观察期间预防接收设备震动，更不得移动，要预防人员和其它物体碰动天线或阻挡信号。
j.观察期间，不应在天线周围50 m以内使用电台，10 m以内使用对讲机。
k.天气太冷时，接收机应合适保暖；天气很热时，接收机应避免阳光直接照晒，确保接收机正常工作。
l.一时段观察过程中不应进行以下操作：
1.接收机重新开启；
2.进行自测试；
3.改变卫星截止高度角；
4.改变数据采样间隔；
5.改变天线位置；
6.按动关闭文件和删除文件等功效键。
m.经检验，全部要求作业项目均已全方面完成，并符合要求，统计和资料完整无误，方可迁站。

4.外业结果统计

GPS外业观察手薄
点号

点名

图幅编号

观察员

日期段号

观察日期

接收机名称及编号

天线类型机器编号

储存介质编号
数据文件名

近似纬度
°′″N
近似经度
°′″E
近似高程
m
采样间隔
S
开始统计时间
h min
结束统计时间
h min
天线高测定
天线高测定方法及略图
点位略图
测前： 测后：
测定值_____ ______m
修正值_____ ______m
天线高_____ ______m
平均值_____ ______m

时间（UTC）
跟踪卫星信号（PRN）及信噪比
纬度
°′″
经度
°′″
大地高
m
天气情况

记
录

七、数据处理
1.外业数据质量检核
①反复基线边较差检验
同一条GPS基线边若观察了多个时段，可得数次基线边观察结果，同一条基线边任意两个时段结果互差不宜超出下式要求：
②同时环各坐标分量闭合差检验
采取单基线处理模式，对于采取同一个数学模型取得基线解，由其同时时段若干基线组成同时多边形环坐标分量相对闭合差和全长闭合差应满足：
Wx<=δ
Wy<=δ
Wz<=δ
式中n为多边形边数，σ为GPS网对应等级要求观察精度。
③异步环各坐标分量闭合差检验
由若干条独立基线边组成异步闭合环，其闭合差应符合下式要求：
Wx<=3δ
Wy<=3δ
Wz<=3δ
式中n为多边形边数，σ为GPS网对应等级要求观察精度。
异步环多边形闭合差大小，是基线向量质量检核关键指标。假如闭合差超限，应立即分析原因，对其中部分结果进行重测。
基线处理采取标准参数解算，采取其它技术参数解算基线以文本文件说明。
④相邻点间基线长度精度用下式表示：

式中： σ —标准差（基线向量弦长中误差 mm），a —固定误差10mm ，b —百分比误差系数20ppm ，d —相邻点间距离（km）

2.基线解算
基线数据按同时时段为单位进行，按多基线解时，每个时段需提供一组独立基线向量及其完全方差——协方差阵；按单基线解时，须提供每条基线分量及其方差——协方差阵。能够采取不一样数据处理模型。

3.控制网平差
无约束平差
无约束平差以三维基线向量及其对应方差—协方差阵作为观察信息，以一个点 WGS-84 系三维坐标为起算依据，进行 GPS 网无约束平差。平差结果须提供各点在 WGS-84 系下三维坐标、各基线向量及其更正数和其精度信息。 无约束平差中，各基线分量更正数绝对值应满足： V△x≤ 3σ；V△y≤ 3σ；V△z≤ 3σ σ—对应等级要求精度（按网实际平均边长计算）。
约束平差
利用无约束平差后可靠观察量，在 1980 西安坐标系和市城市坐标系下进行三维约束平差或二维约束平差。平差中，对已知点坐标、已知距离和已知方位，能够强制约束，也能够加权约束。平差结果应输出在对应坐标系中三维或二维坐标、基线向量更正数、基线边长、方位、转换参数及其精度信息。 约束平差中，基线分量更正数和无约束平差结果同一基线对应更正数较差绝对值应满足： dV⊿x≤2σ dV⊿y≤2σ dV⊿z≤2σ σ—对应等级要求精度（按网实际平均边长计算）。 （3）精度指标 D 级 GPS 控制网平差后网中最弱相邻点相对点位中误差小于±5cm，D级 GPS 网最弱边边长相对中误差不应大于 1/45000。

八、提交结果
需要提交结果：
1. 水准观察统计、平差计算手簿；
2.水平角外业观察统计、平差计算手簿；
3.D级GPS控制网技术设计书；
2.GPS控制点点之记；
3.GPS控制网展点图及通视图；
4.GPS野外观察原始数据及平差计算资料；
5.GPS野外测量作业调度表，；
6.GPS外业观察统计手簿，；
7.GPS-D级控制点结果表；
8.D级GPS控制网技术总结汇报和结果检验汇报；
9.接收设备、气象及其它仪器检验资料 ；
10. 外业观察数据质量分析及野外检核计算资料
11. 测区技术总结汇报；
12. 测区检验汇报；
13. 仪器检定汇报；