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1、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 由于校园改造，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、测区状况 测区位于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。校区经过长期建设，故行道树高大，像篮球场北侧道路。高大的树木在很大程度上给GPS测量工作带来了不便。 校园周边现有北京市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、级别和精度要求 D级GPS网相邻点基线长度精度用下列公式表示，
2、并按下表规定执行。级别固定误差比例误差系数D1010 =式中：GPS基线向量的弦长中误差（mm），亦即等效距离误差。 aGPS接收机标称精度中的固定误差（mm）。 bGPS接收机标称精度中的比例误差系数（ppm）。 dGPS网中相邻点间的距离（km）。四、布设原则 1.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。 2.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。 3.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。 4.GPS网点
3、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。 5.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。 6.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。五、埋石、仪器、选点 1.埋石 平面控制点按照工程测量规范标石规格埋设永久性标石，标石可采用现场浇筑的方法，埋石深度不小于0.6m，采用预制标石时，埋设时底部须铺设0.2m水泥，以防止标石沉降。标石面应露出地面在1cm左右， 导线点标石上宽度
4、不小于15cm15cm，下宽度不小于30cm30cm。导线点位应易于保存、寻找，便于测角、测距；并且应按照导线点位选择的特殊要求（见工程测量规范）选埋。如图 2.仪器 本次D级GPS控制网用的是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、观测方案 1.观测计划 先选择已知点紫竹桥西，西直门桥和自选点G001，G002，进行观测。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。最后把G003，G004，搬到G007，G0
5、08，进行观测。 观测次数：4次 保持每站同步观测时间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节预热。 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.需在觇标的基板上安置天线时，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。投影点示误三角形的最大边或示误四边形的长对角线不得大于5，投影方法见GB/T 17942； c.GPS点上建有寻常标时，应在安置天线前放倒觇标或采取其他措施； d.B级及以上各级GPS测量，其定向标志线应指向正北，估计当地磁偏角修正后，其定向误差应不大于5，对于定向标志不明显的接
6、收机天线，可预先设置标记，每次按此标记安置仪器 e.天线集成体上的圆水准气泡必须居中，没有圆水准气泡的天线，可调整天线基座脚螺旋，使在天线互为120方向上量取的天线高互差小于5。 3.观测作业要求 a.观测组应严格按规定的时间进行作业。 b.经检查接收机电源电缆和天线等各项连接无误，方可开机。 c.开机后经检验有关指示灯与仪表显示正常后，方可进行自测试并输入测站、观测单元和时段等控制信息。 d.接收机启动前与作业过程中，应随时逐项填写测量手簿中的记录项目，测量手簿格式、记录内容。 e.接收机开始记录数据后，观测员可使用专用功能键和选择菜单，查看测站信息、接收卫星数、卫星号、卫星健康状况、各通道
7、信噪比、相位测量残差、实时定位的结果及其变化、存储介质记录和电源情况等，如发现异常情况或未预料到的情况，应记录在测量手簿的备注栏内，并及时报告作业调度者。 f.每时段观测开始及结束前各记录一次观测卫星号、天气状况、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。时段长度超过2 h，应每当UTC整点时增加观测记录上述内容一次，夜间放宽到4 h。 g.每时段观测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，取平均值作为最后天线高。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，不宜进行偏心观测。若实施偏心观测时
8、，应测定归心元素，其方法可参考附录E或GBT l7942。 i.观测员要细心操作，观测期间防止接收设备震动，更不得移动，要防止人员和其他物体碰动天线或阻挡信号。 j.观测期间，不应在天线附近50 m以内使用电台，10 m以内使用对讲机。 k.天气太冷时，接收机应适当保暖；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.一时段观测过程中不应进行以下操作： 1.接收机重新启动； 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能键。 m.经检查，所有规定作业项目均已全面完成，并符合要求，记录与资料完整无误，方可迁
9、站。 4.外业成果记录 GPS外业观测手薄点号点名图幅编号观测员日期段号观测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开始记录时间h min结束记录时间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天气状况记录七、数据处理 1.外业数据质量检核 重复基线边较差的检验同一条GPS基线边若观测了多个时段，可得多次基线边的观测结果，同一条基线边任意两个时段结果的互差不宜超过下式的规定： 同步环各坐标分量闭合差的检
10、验采用单基线处理模式，对于采用同一种数学模型获得的基线解，由其同步时段若干基线组成的同步多边形环的坐标分量相对闭合差和全长闭合差应满足： Wx= Wy= Wz= 式中n为多边形的边数，为GPS网相应级别规定的观测精度。 异步环各坐标分量闭合差的检验 由若干条独立基线边构成的异步闭合环，其闭合差应符合下式规定： Wx=3 Wy=3 Wz=3 式中n为多边形的边数，为GPS网相应级别规定的观测精度。异步环多边形闭合差的大小，是基线向量质量检核的主要指标。如果闭合差超限，应及时分析原因，对其中部分成果进行重测。基线处理采用标准参数解算，采用其它技术参数解算的基线以文本文件说明。 相邻点间基线长度精度
11、用下式表示：式中： 标准差（基线向量的弦长中误差 mm），a 固定误差10mm ，b 比例误差系数20ppm ，d 相邻点间距离（km） 2.基线解算 基线数据按同步时段为单位进行，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的方差协方差阵；按单基线解时，须提供每条基线分量及其方差协方差阵。可以采用不同的数据处理模型。 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相应方差协方差阵作为观测信息，以一个点的 WGS-84 系三维坐标为起算依据，进行 GPS网的无约束平差。平差结果须提供各点在 WGS-84 系下的三维坐标、各基线向量及其改正数和其精度信息。 无约束平差中，各基线分
12、量改正数绝对值应满足： Vx 3；Vy 3；Vz 3 相应级别规定的精度（按网的实际平均边长计算）。 约束平差利用无约束平差后的可靠观测量，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，可以强制约束，也可以加权约束。平差结果应输出在相应坐标系中的三维或二维坐标、基线向量改正数、基线边长、方位、转换参数及其精度信息。 约束平差中，基线分量的改正数与无约束平差结果的同一基线相应改正数较差的绝对值应满足： dVx2 dVy2 dVz2 相应级别规定的精度（按网的实际平均边长计算）。 （3）精度指标 D 级 GPS 控制网平差后网中最
13、弱相邻点的相对点位中误差不大于5cm，D级 GPS 网最弱边的边长相对中误差不应大于 1/45000。八、提交成果需要提交的成果：1. 水准观测记录、平差计算手簿；2.水平角外业观测记录、平差计算手簿；3.D级GPS控制网技术设计书；2.GPS控制点的点之记；3.GPS控制网展点图及通视图；4.GPS野外观测原始数据及平差计算资料；5.GPS野外测量作业调度表，；6.GPS外业观测记录手簿，；7.GPS-D级控制点成果表；8.D级GPS控制网技术总结报告和成果检查报告；9.接收设备、气象及其它仪器的检验资料 ；10. 外业观测数据质量分析及野外检核计算资料11. 测区技术总结报告；12. 测区检查报告；13. 仪器检定报告；
