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1、南京市江北地区四等 GPS 控制网测量技术设计 一、 概况由于南京市江北地区市政建设的高速发展，上个世纪八十年代在江北地区布设的三、四等三角网、一级 GPS 网以及 I 级导线网遭到了严重的破坏，致使该地区的各项测量工作难以开展。根据市委、市政府要求，对江北地区加大规划监管力度的同时，在江北地区尽快全面布设、建立四等 GPS 控制网，为江北地区的基础测绘提供测量依据。1.地理位置东经：118 度 30 分至 119 度 00 分；北纬：31 度 50 分至 32 度 37 分 。2.测区范围汤泉镇、桥林镇一线以东，浦口区行政区域；十二里茶棚、八百里桥一线，以南六合区行政区域。面积约 1400
2、平方公里，行政隶属南京市。 3.测区状况测区内主要城镇有大厂、浦口、东门、珠江、汤泉、桥林、雄洲、程桥、八百里桥、新篁、横梁、新集、东沟、瓜埠、葛塘、龙袍、长芦，其余多为散列式农庄；大型厂矿有南化公司、南京钢铁集团、南京热电厂、南京高新技术产业开发区、扬子石化公司；高等学校有陆军指挥学院、南京工业大学、南京大学等；浦口测区内有海拔高度在 280 米至 350 米之间的二顶山、黄山岭等低山，它们顺着浦口测区的走向，由东北向西南排列位于浦口测区的中央，国家级老山森林公园、珍珠泉公园就位于这个区域，这里植被茂盛，树木参天，覆盖面积约 15 平方公里；六合测区有方山、灵岩山、马头山、龙王山，海拔高度最
3、高为180 米。测区内其余地势较为平坦，多在 10 到 20 米之间。主要道路有宁合高速公路、宁连一级公路、浦珠路、浦泗路，宁扬公路，其它区级道路四通八达。测区位于长江中下游，属亚热带温湿气候，年平均降雨量约 1024 毫升，年平均气温在 22 度左右，东夏气温相差较大，一般在零下 10 度至 40 度之间。二、测区已有控制点及其利用1、平面控制：测区内现有二等三角控制网（见附图 1）是由南京市测绘勘察研究院有限公司 1992 年布设的，每个二等三角点都拥有 54 北京坐标系成果、80 西安坐标系成果和 92 南京地方坐标系成果。54 北京坐标系和 80 西安坐标系成果的计算，分别采用克拉索夫
4、斯基椭球参数和 IAG-75 椭球参数，是在高斯平面上进行的。平差后的网的精度：方向中误差为 0.65 秒，最弱边相对中误差为 1/19.8 万；92 南京地方坐标系成果的计算，采用 IAG-75 椭球参数，是在高斯平面上进行的。平差后的网的精度：方向中误差为 0.6秒，最弱边相对中误差为 1/16.3 万。测区内尚有 2003 年完成的南京市全面网（国家 C 级 GPS 网） ，和尚存部分三、四等三角点和四等导线点以及四等 GPS 点，这些点埋设规格满足 规程要求且埋设年代长久、标石稳定，本次可充分利用其标石。测区内有二等三角点 23 点，二顶山因被城墙围住，将标石中心投影至观测台上极度困难
5、，戴呈点在安徽地界远离测区，两点被弃用。瓜埠点因开山点位离坎子很近，该点稳定性质疑，平差时可根据具体情况酌情处理。本网共采用 21 点作为起算点，利用旧有标石 52 点。2、高程控制: 测区内现有江北二等水准控制网，是由南京市测绘勘察研究院有限公司 1990 年布设的，另有省测绘局布设的一等水准埠宁线和三等水准网，这些成果精度优良。本网共采用 53 点作为起算点。三、作业依据1、 全球定位系统城市测量技术规程CJJ73-97 以下简称规程; 2、 城市测量规范CJJ8-99 以下简称规范 ；3、 国家三、四等水准测量规范GB 12898-914、本技术设计书； 四、四等 GPS 控制网设计1.
6、布网：四等 GPS 网在二等三角控制网下布设，本着经济的原则，四等 GPS 网设计的平均边长长于规程4.1.3 规定的 2 公里，设计的四等 GPS 网最长边为 6 公里，最短边为 1 公里，平均边长 4 公里。GPS 网主要采用边连接形式， （详见设计网图） 。点位设计 129 点，其中起算点 21 点，旧点利用 52 点（见附表） ，新点 56 点。按照每点至少平均独立观测 1.6 次的原则：K=INT（1.6N/M）式中：K 为观测时段N 为点数M 为仪器台数由上式可见，四等 GPS 网设计观测时段应不少于 K 个. 2. 基线条件精度指标GPS 相邻点间精度应满足:固定误差: a 10
7、mm 比例误差系数: b10(16-6) 标准差: = a2+(b.d)2式中: d 为下列相邻点间的平均距离,单位:km四等： d 取 4 km, 标准差(mm)各独立环坐标分量闭合差wx=wy=w22 n w2 3n 式中:n 为独立环中基线边的个数复测基线的长度较差限差ds 2 n n 为 同一边复测的次数3. 选点埋石：选点埋石必须按工序的要求先后进行。 GPS 控制点应选在利于保存和施测方便的地方,且要避开高度角 15 度以上的挡星障碍，对符合 GPS 网布点要求的原有控制点，应充分利用并尽量沿用原名，。标石埋设一律混凝土现场浇灌，地面规格为：上面 3030 厘米，下底 4040 厘
8、米，深 60 厘米。屋顶标石规格为：上面 2020 厘米，下底 3030 厘米，高 15 厘米。各点点之记采用 CAD 技术绘制。4.外业观测：观测使用两台以上 GPS 接收机，分别置于各个测站上，同步接收 4 颗（含 4 颗）以上健康卫星，考虑到本网平均边长超长， 要求大于 2 公里的基线边同步连续观测时间必须 60 分钟 ，小于 2 公里（含 2公里）的基线边同步连续观测时间必须45 分钟，数据采样间隔 10或 20。5.平差计算：5.1 三维无约束平差：本网选取网中心单点定位结果的平差值作为起算点在 WGS-84 坐标系下进行三维无约束平差。5.2 四等 GPS 控制网以二等三角控制点陡
9、岗、马头山、小磨盘山、长山、海港子、李冲、方山、徐庄、长城、耿家洼、余家洼、大陡门、灵岩山、大营、黄山岭、江浦县、六合县、骚狗山、瓜埠、翻山岭，磨力峰（魔力峰）为起算点进行二维约束平差。5.3.本次四等 GPS 控制网主要精度指标最弱边的相对中误差不得超过 1/600005.42000 年建立的南钢四等 GPS 网，现保存完好。本次对该网进行了连接，条件允许平差时可纳入网内统一平差。 5.5.该网要求分别在北京 54 坐标系、西安 80 坐标系、南京 92 坐标系下进行平差。5.6 平差时可根据起算点的匹配性允许进行必要的变动，将不匹配的起算点降为待定点，变动原因在技术总结中作重大问题说明。五
10、、四等水准网设计1、布网设计四等 GPS 控制网的高程采用四等水准的作业方法进行，水准线路主要沿道路布设。设计的四等水准网共分 42 块，独立地在江北二等水准控制网、一等水准埠宁线和三等水准网下加密布设。该网由 22 条附合线路、1 条闭合线路、14 条往返测线路、4 个单结点网、1 个双结点网构成。附（闭）合线路最长为 18 公里，结点间距离最长为 19 公里，线路累计长度约 460 公里（详见设计网图） 。2.外业观测与记录观测采用 S3 型仪器及与之相配套的 3 米区格式红黑面标尺，使用前都要进行必要项目的检验。作业开始的第一周，每天应检校一次 i 角，若 i 角稳定，以后每隔 15 天
11、检验一次仪器 i 角。观测中严格按照规范GB 12898-91 中 6.1.2、6.2、6.3.2、6.3.3、6.4 作业。 外业记录采用电子手薄，由电子手薄自动控制各项观测误差。3.平差计算：要求进行附合差计算、验算、精度评定、成果表输出。起算点采用设计网图规定的一、二、三等水准点（详见设计网图） 。平差计算采用吴淞高程系统。主要精度指标：每公里水准测量的高差全中误差 10mm;附（闭）合线路闭合差 20L mm;L 为附（闭）合线路长度，km;六、GPS 水准高程对于位于山头和建筑物上的四等 GPS 点的高程，采用分布均匀、不少于 5 个点的既具有四等水准精度正常高又具有大地高的四等 G
12、PS 点与待定点进行 GPS 水准拟合计算，将 GPS 大地高转化为 GPS 水准高（正常高） 。七、质量保证措施：1. 作业前，应对本次利用旧有的标石进行普查，对有挡星障碍的树木进行排除，对不满足观测要求的觇标进行维修。.2. 观测使用的仪器，应按要求进行检验和校正，观测过程中，应经常检校对点器，对中大于 2mm 的对点器严禁使用，改用垂球对中。3. 在高标上作业时，必须将标志中心投影至观测基板上，保证接收机天线与标志中心在同一铅垂线上，同时应注意安全生产。4. 作业前根据卫星可见性预报，编制观测计划表，尽量避开 PDOP 变化较大的观测时段。5.必须进行基线的同步环、异步环和复测基线检核。
13、对于闭合差超限的时段，应进行分析，找出质量差的环节，决定重测和补测。全网观测完后，要进行闭合差的检验，通过后方可进行平差。八、提交资料1.技术设计书（一份） ；2.埋石点点之记手薄（一本） ；3.仪器检验资料（一本） ；4.GPS 外业记录手薄（一本） ；5. GPS 外业观测原始资料电子文件（提供 RINEX 格式的观测文件） ；6. 北京 54 坐标系、西安 80 坐标系、南京 92 坐标系平差计算手薄及成果表（三本） ；7.控制网展点图电子文件；8.四等水准外业记录手簿（一本） ； 9.四等水准外业外业观测原始资料电子文件10.四等水准吴淞高程系统平差计算手薄及成果表（一本） ；11.技术总结（一本） ；
