GPS静态控制测量外业操作指南

GPS 控制测量外业技术指南 第 1 页 1 15 GPS 控制测量外业作业要求及技术指南 一 外业观测作业人员操作内容 安置接收机天线 严格对中整平 定向 量取仪器高 设置接 收机中的参数 如观测模式 截止高度角 和采样间隔等 如不设 参数 接收机一般就采用缺省值 以及开机 关机等工作 其他工 作由接收机自动完成 二 操作流程 选点与埋石 GPS 接收机的检查 观测方案 设计 观测作业 外业观测成果质量检核 1 选点准备 根据收集的测区内及周边现有平面和高程控制点以及测区地形图 等 依据项目任务书或合同书以及相关规范的要求在图上进行设 计 标绘处计划设站的区域 1 1 选点的基本要求 基本要符合规范 全球定位系统 GPS 测量规范 GB T18314 2009 的相关要求 A 测站四周视野开阔 高度角 15 以上不允许存在成片 的障碍物 B 远离大功率无线电发射源 以免损坏接收机天线 高压 GPS 控制测量外业技术指南 第 2 页 2 15 电线 50 米至少 大功率无线发射源至少 200 米 C 测站远离房屋 围墙 广告牌 山坡及大面积平静水面 湖泊 池塘 等信号反射物 以免出现严重的多路径 效应 D 点位应位于地质条件良好 点位稳定 易于保护的地方 并尽可能顾及交通条件 1 2 选点作业 A 测量人员应按照在图上选择的初步位置以及对点位的基本 要求 在实地最终选定点位 并做好相应的标记 B 利用旧点时 应对旧点的稳定性 可靠性和完好性进行检 查 符合要求时方可利用 C 点名以该点位所在地命名 无法区分时 可在点名后加注 一 二 D 新旧点重合时 应沿用旧点名 一般不应更改 E 选点工作完成后 应按规范要求的形式绘制 GPS 网选点图 可以用相机或手机拍照片 提交的资料 点之记 GPS 网选点图 1 3 埋石 C D E 及 GPS 点在满足标石稳定 易于长期保存的前提下 均可根据具体情况选用 提交的资料 标石建造的照片 GPS 控制测量外业技术指南 第 3 页 3 15 2 仪器的验检 2 1 一般视检 GPS 接收机及其天线的外观是否良好 是否有挤压摩擦造成的伤 痕 仪器 天线等设备的型号是否正确 各种零部件及附件 配件等是否齐全完好 是否与主体匹配 需紧固的部件是否有松动 2 2 通电检验 有关的信号灯工作是否正常 按键及显示系统工作是否正常 仪 器自测试结果是否正常等 2 3 实测检验 测试检验是 GPS 接收机检验的主要内容 起检验方法有 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 检验等 2 4 附件检验 电池 电缆 电源是否完好 天线或基座上的圆水准器和光学对 中期工作是否正常 补充 不同类型的接收机参加共同作业时 应在已知基线上进行比对测试 超过相应等级限差时不得使用 3 观测方案的设计 3 1 基本技术要求 GPS 控制测量外业技术指南 第 4 页 4 15 说明 1 有效卫星指连续观测不短于一定时间的卫星 对于 B C D 和 E 及 GPS 网测量 该时间为 15 分钟 2 时段长度为从开始记录数据至结束记录之间的时间段 3 观测时段数大于等于 1 6 是指采用网观测模式时 每测 站至少观测一时段 其中至少 60 的测站至少观测两个时段 4 B C D E 级可不观测气象元素 而只记录天气状况 5 实行分区观测时 相邻分区至少应有 4 个公共点 3 2 接收机数量的配置要求 静态控制测量中 应尽可能采用双频接收机 这样有利于周 跳探测 电离层折射影响的消除以及观测值质量的保证 级别 C D E 双频 观测值种类 L1 载波相位 L1 载波相位 L1 载波相位 同步观测接受 3 2 2 GPS 控制测量外业技术指南 第 5 页 5 15 及数 说明 接收机的数量最好为偶数 4 6 台 理论上 接收机数量越多 网中直接联测点的数量就越多 网的 结构就越好 3 3 接受机参数的设置 在进行外业观测期间 接收机必须设置统一的卫星截止高度 角和采样间隔参数 规范中的都是上限值 实际作业时 可适当 减小它们的设置值 如卫星截止高度角可低至 10 采样间隔可 短至 5s 3 3 设站及观测记录 对中 整平 量取仪器高 对中误差不大于 1mm 用钢卷尺 在互为 120 的三处量取天线高 当互差不大于 3mm 时 否则应 重新架设仪器 取平均数 天线高量取方法 天线高公式 天线底盘半径 R 三次量取斜高平均值 L 观测记录 每个时段始末各记录一次观测卫星号 天气状况 实时定位的 PDOP 值 即一次在时段开始时 一次在时段结束时 但当时段超过 2 小时时候 应在 UTC 整点时记录一次 每时段观 测前后应量取天线高 两次差不应大于 3mm GPS 控制测量外业技术指南 第 6 页 6 15 3 4 观测时段及观测时长的选择 最好避开中午 11 点到下午 3 点 观测时段的选择主要取决于卫星星座 可以通过专门的星历 预报软件来帮助确定合适的观测窗口 此类软件根据测区的概 略位置和 30 天以内的卫星概略星历 卫星历书 给出不同时刻 t 测站上可见卫星数以及可见卫星的高度角和方位角 同时还给 出 t 时刻由该测站及可见卫星所组成几何图形的 PDOP 值 这样 用户就能选用卫星数较多 PDOP 值较小的时间段来进行观测 3 5 布网的形式 在建立 GPS 网时 通常网中的点的数量要远远多于用来观测 的 GPS 接收机的数量 这就需要采用逐步推进方式的同步图形扩 展法来进行网测量 同步图形扩式布网形式 该中布网形式 就是多台接收机 在不同测站上进行同步观测 在完成一个时段的同步观测后 又迁移到其他测站上进 行同步观测 每次同步观测都可以形成一个同步图形 在测量过程中 不同的同步图 形间一般有若干个公共点相连 整个 GPS 网由这些同步图形构成 在该布网形式中 接收机的数量通常远少于 GPS 网的点数 所有接收机的地位是对等的 没有主次之分 会战式与同步图形扩展式在观测作业上非常相似 其主要区别是 会战式所采用的接 收机数量较多 观测时段较长 24h 同步图形扩展式是目前 GPS 控制测量中普遍采用的一种布网模式 采 用该种布网形式时 根据连接点的数量可将同步图形间的连接方 式分为点连式 边连式 网连式 A 点连式 所谓点连式 就是在观测作业时相邻的同步图形间只通过一 GPS 控制测量外业技术指南 第 7 页 7 15 个公共点相连如下图 优点 作业效率高 图形扩展迅速 缺点 图形强度低 B 边连式 所谓边连式 就是在观测作业时 相邻的同步图形间有一条 即两个公共点 相连 边连式观测作业方式具有较好的图形强 度和较高的作业效率 如下图 C 网连式 GPS 控制测量外业技术指南 第 8 页 8 15 是在作业时 相邻的同步图形间有 3 个以上 含 3 个 的公 共点相连 显然采用网连式至少需要 4 台以上 含 4 台 接收机 参与观测 网连式具有很强的图形强度 但作业效率较低 3 6 调度方案 迁站方案 迁站方案是在连续多个时段的观测作业期间 解决何组 何 时再何点进行测量 以及如何达到该点的问题 常用的迁站方案 平推式 翻转式 伸缩式 1 平推式 平推式迁站法的基本原则是在进行同步图形的推进时 各小组从一点到另一点的路线距离长度基本一致 且 每组运动的距离最短 为了满足上述要求时 在推进 时 通常是所有的小组都要迁站 每个组基本上都是 向前迁移到邻近的一个点 GPS 控制测量外业技术指南 第 9 页 9 15 从理论上看 平推式迁站法的效率很高 因为每个小组在一个共同 的时间里进行迁站 时间利用率非常高 另外 平推式也提高测量 成果的可靠性 因为在网中将会有许多的点是由不同的小组采用不 同的设备测量的 这有利于发现上站错误以及消弱对中 整平误差 的影响 但实际并非如此 效率低 所需物资多 2 翻转式 实用型 是在进行同步图形扩展时 一部分小组留在原测站 上 另一部分小组迁站到新的测站上 在进行下一次 同步图形扩展时 则上一次留在原测站上的小组迁站 而上一次迁站的小组则留在原测站上 翻转式迁站法比较简单 各作业小组在外业观测中 作业强度较小 但是 这种方式无法发现上站发生错 误的情况 另外 为了消弱仪器对中整平误差的影响 GPS 控制测量外业技术指南 第 10 页 10 15 在原测站上连续观测多个时段的小组一定要在进行每 个时段测量时 重新安置仪器 3 伸缩式 比较繁琐 4 观测作业 4 1 准备工作 GPS 接受机在正式观测前应进行预热和静置 具体要求按所 采用接收机的操作手册进行 按观测计划要求进行对中 整平 量取仪器高以及天线定向 4 2 观测作业 GPS 控制测量外业技术指南 第 11 页 11 15 各作业组必须严格遵守调度命令 按照规定时间进行作业 经检查接收机电源电缆和天线等连接无误后方可开机 只有在有 关指示灯和仪表显示正常后方可进行接收机的自我测试 输入测 站 观测单元和时段等控制信息 在观测前和作业过程中 作业 员应随时填写测量手簿中的记录项目 观测时 在接收天线 50m 以内不得使用电台 10m 以内不得使用对讲机 一定要严格对中 整平 对中前消除视觉差 天线挂盘挂上之后 应将天线盘的指示方向指向北方 GPS 观测人员应尽可能留在仪器旁 数分钟就查看一次接收 机工作状态是否正常 在一个时段观测中 不应有下列操作 1 关机后重新启动接收机 2 进行仪器自检 3 改变截止高度角和采样间隔 4 改变天线位置 5 按关闭文件或者删除文件 GPS 控制测量外业技术指南 第 12 页 12 15 GPS 测量手簿格式以及填表说明 填表说明 1 图幅编号填写点位所在的 1 50000 地形图编号 2 时段号按调度指令安排的编号填写 观测日期填 写年 月 日 并打一斜线填写年积日 3 接收机型号及编号 天线类型及编号均填写全名 如 Trimble R7 GNSS 主机及天线编号 S N P N 从主机及 其天线的标牌上查取 填写完整 4 近似经纬度填至 1 近似高程填至 100m 5 采样间隔填写接收机实际设置的数据采样率 6 点位略图按点附近地形地物绘制 7 测站作业记录 C 级每 2h 记录一次 D E 级观测开 始与结束时各记录一次 填写注意事项 1 GPS 测量时间系统为 GPS 时间系统 手簿记录采用 世界协调时 UTC 作业过程中 GPS 观测手簿 中的开 关 机时间可采用北京时间 BST 记录 两者可用 BST UTC 8h 式 进行换算 GPS 控制测量外业技术指南 第 13 页 13 15 外业观测结束后 应及时从接收机中下载数据并进行数据处 理 以便对外业数据的质量进行检核 检核的内容包括 记录的 完整性 合理性 以及观测成果的质量 1 记录的完整性及合理性检查 观测记录的完整性可由各作业小组在野外进行 也可以在完 成观测时段 或者每天在数据提交给内业数据处理时进行 包括 下列检查项目 A 记录手簿中的内容是否完整 是否按照要求量 测了天线高 天线类型及量测方式是否正确 GPS 控制测量外业技术指南 第 14 页 14 15 天线高的数值是否合理 B 通过点位略图和测量近似坐标等判定设站是否 正确 若发现与点之记或原设计坐标存在较大 差异 需与外业作业人员进行核实 2 质量检核 外业数据质量检核 A 同一时段观测值得数据剔除率不宜大于 10 B B C D E 级 GPS 网基线测量中误差 采用外业测 量时使用的 GPS 接收机的标称精度 计算时边长按实 际平均边长计算 C B C D E 级 GPS 网同步环闭合差 不宜超过下表 GPS 控制测量外业技术指南 第 15 页 15 15 D B C D E 级 GPS 网外业基线处理结果 其独立闭合 环或符合路线坐标闭合差 Ws 和各坐标分量闭合差 Wx Wy Wz 应满足下面公式