全球卫星定位系统GPS

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1、 全球卫星定位系统全球卫星定位系统GPSGPS1.GPS（Global Positioning System）简介 即全球定位系统，是由美国建立的一个卫即全球定位系统，是由美国建立的一个卫星导航定位系统，利用该系统，用户可以在全星导航定位系统，利用该系统，用户可以在全球范围内实现全天候、连续、实时的三维导航球范围内实现全天候、连续、实时的三维导航定位和测速；另外，利用该系统，用户还能够定位和测速；另外，利用该系统，用户还能够进行高精度的时间传递和高精度的精密定位。进行高精度的时间传递和高精度的精密定位。GPS GPS 计划始于计划始于1973 1973 年，已于年，已于1994 1994 年进

2、入完全年进入完全运行状态。运行状态。GPS GPS 的整个系由空间部分、地面控的整个系由空间部分、地面控制部分和用户部分所组成：制部分和用户部分所组成：1.1 GPS 系统的组成空间部分：空间部分：空间部分： 提供星历和时间信息提供星历和时间信息提供星历和时间信息 发射伪距和载表信号发射伪距和载表信号发射伪距和载表信号 提供其它辅助信息提供其它辅助信息提供其它辅助信息地面控制部分：地面控制部分：地面控制部分：地面控制部分：地面控制部分：地面控制部分： 中心控制系统中心控制系统中心控制系统中心控制系统中心控制系统中心控制系统 实现时间同步实现时间同步实现时间同步实现时间同步实现时间同步实现时间同

3、步 跟踪卫星进行定轨跟踪卫星进行定轨跟踪卫星进行定轨跟踪卫星进行定轨跟踪卫星进行定轨跟踪卫星进行定轨用户部分用户部分用户部分用户部分用户部分用户部分： 接收并测卫星信号接收并测卫星信号接收并测卫星信号接收并测卫星信号接收并测卫星信号接收并测卫星信号 记录处理数据记录处理数据记录处理数据记录处理数据记录处理数据记录处理数据 提供导航定位信息提供导航定位信息提供导航定位信息提供导航定位信息提供导航定位信息提供导航定位信息空间部分o24颗卫星（21+3）o6个轨道平面o55轨道倾角o20200km轨道高度（地面高度）o12小时（恒星时）轨道周期o5个多小时出现在地平线以上（每颗星）1.2 GPS1.

4、2 GPS定位测量特点定位测量特点一、一、GPSGPS特点：特点： 1 1 、定位精度高、定位精度高 应用实践已经证明，应用实践已经证明，GPSGPS相对定位精度在相对定位精度在50KM50KM以内可达以内可达 ，100-500KM100-500KM可达可达 ， 1000KM1000KM可达可达 。在。在300-1500m300-1500m工程精密定位中，工程精密定位中，1 1小时以上观测的解其平面位小时以上观测的解其平面位置误差小于置误差小于1mm1mm。 2 2 、观测时间短、观测时间短 随着随着GPSGPS系统的不断完善，软件的不断更新，目前，系统的不断完善，软件的不断更新，目前，20K

5、M20KM以内相对静态定位，仅以内相对静态定位，仅需需15-20 15-20 分钟；快速静态相对定位测量时，当每个流动站与基准站相距在分钟；快速静态相对定位测量时，当每个流动站与基准站相距在15KM15KM以内时，以内时，流动站观流动站观 测时间只需测时间只需1-21-2分钟，然后可随时定位，每站观测只需几秒钟。分钟，然后可随时定位，每站观测只需几秒钟。 3 3、 测站间无须通视测站间无须通视 4 4 、可提供三维坐标、可提供三维坐标 经典大地测量将平面与高程采用不同方法分别施测。经典大地测量将平面与高程采用不同方法分别施测。GPSGPS可同时精确测定测站点可同时精确测定测站点的三维坐标。的三

6、维坐标。 目前目前GPSGPS水准可满足四等水准测量的精度。水准可满足四等水准测量的精度。5 5、 操作简便操作简便 随着随着GPSGPS接收机不断改进，自动化程度越来越高，接收机不断改进，自动化程度越来越高，有的已达有的已达“傻瓜化傻瓜化”的程度；接收机的体积的程度；接收机的体积 越来越小，越来越小，重量越来越轻，极大地减轻测量工作者的工作紧张程度重量越来越轻，极大地减轻测量工作者的工作紧张程度和劳动强度。和劳动强度。 使野外工作变得轻松愉快。使野外工作变得轻松愉快。 6 6、全天候作业、全天候作业 目前目前GPSGPS观测可在一天观测可在一天2424小时内的任何时间进行小时内的任何时间进行

7、, ,不不受阴天黑夜、起雾刮风、下雨下雪等气候的影响。受阴天黑夜、起雾刮风、下雨下雪等气候的影响。 7 7、功能多、应用广、功能多、应用广 GPSGPS系统不仅可用于测量、导航，还可用于测速、系统不仅可用于测量、导航，还可用于测速、测时。测速的精度可达测时。测速的精度可达0.1M/S0.1M/S，测时的精度可达几十毫，测时的精度可达几十毫微秒。其应用领域不断扩大。微秒。其应用领域不断扩大。 1.3 GPS 定位的误差源（1 1）与）与GPSGPS卫星有关的因素卫星有关的因素o SASA政策政策 美国政府从其国家利益出发，通过降低广播星历精度、美国政府从其国家利益出发，通过降低广播星历精度、在在

8、GPS GPS 基准信号中加入高频抖动（技术）等方法，人为降低普基准信号中加入高频抖动（技术）等方法，人为降低普通用户利用通用户利用GPS GPS 进行导航定位时的精度。进行导航定位时的精度。o卫星星历误差卫星星历误差 在进行在进行GPS GPS 定位时，计算在某时刻定位时，计算在某时刻GPS GPS 卫星位置所需的卫星位置所需的卫星轨道参数是通过各种类型的星历提供的，但不论采用哪种卫星轨道参数是通过各种类型的星历提供的，但不论采用哪种类型的星历，所计算出的卫星位置都会与其真实位置有所差异，类型的星历，所计算出的卫星位置都会与其真实位置有所差异，这就是所谓的星历误差。这就是所谓的星历误差。o卫

9、星钟差卫星钟差 卫星钟差是卫星钟差是GPS GPS 卫星上所安装的原子钟的钟面时与卫星上所安装的原子钟的钟面时与GPS GPS 标准时间之间的误差。标准时间之间的误差。o卫星信号发射天线相位中心偏差卫星信号发射天线相位中心偏差 卫星信号发射天线相位中心偏差是卫星信号发射天线相位中心偏差是GPS GPS 卫星上信号发射卫星上信号发射天线的标称相位中心与其真实相位中心之间的差异。天线的标称相位中心与其真实相位中心之间的差异。o电离层延迟电离层延迟 由于地球周围的电离层对电磁波的折射效应，使得由于地球周围的电离层对电磁波的折射效应，使得GPS GPS 信信号的传播速度发生变化，这种变化称为电离层延迟

10、。电磁波所号的传播速度发生变化，这种变化称为电离层延迟。电磁波所受电离层折射的影响与电磁波的频率以及电磁波传播途径上电受电离层折射的影响与电磁波的频率以及电磁波传播途径上电子总含量有关。子总含量有关。o对流层延迟对流层延迟 由于地球周围的对流层对电磁波的折射效应，使得由于地球周围的对流层对电磁波的折射效应，使得GPS GPS 信信号的传播速度发生变化，这种变化称为对流层延迟。电磁波所号的传播速度发生变化，这种变化称为对流层延迟。电磁波所受对流层折射的影响与电磁波传播途径上的温度、湿度和气压受对流层折射的影响与电磁波传播途径上的温度、湿度和气压有关。有关。o多路径效应多路径效应 由于接收机周围环

11、境的影响，使得接收机所接收到的卫星由于接收机周围环境的影响，使得接收机所接收到的卫星信号中还包含有各种反射和折射信号的影响，这就是所谓的多信号中还包含有各种反射和折射信号的影响，这就是所谓的多路径效应。路径效应。（2）与传播途径有关的因素（3）与接收机有关的因素o 接收机钟差接收机钟差 接收机钟差是接收机钟差是GPS GPS 接收机所使用的钟的钟接收机所使用的钟的钟面时与面时与GPS GPS 标准时之间的差异。标准时之间的差异。o 接收机天线相位中心偏差接收机天线相位中心偏差 接收机天线相位中心偏差是接收机天线相位中心偏差是GPS GPS 接收机天接收机天线的标称相位中心与其真实的相位中心之间

12、的线的标称相位中心与其真实的相位中心之间的差异。差异。o 接收机软件和硬件造成的误差接收机软件和硬件造成的误差 在进行在进行GPS GPS 定位时，定位结果还会受到诸定位时，定位结果还会受到诸如处理与控制软件和硬件等的影响。如处理与控制软件和硬件等的影响。（4）其它 GPS 控制部分人为或计算机造成的影响控制部分人为或计算机造成的影响 由于由于GPS 控制部分的问题或用户在进控制部分的问题或用户在进行数据处理时引入的误差等。行数据处理时引入的误差等。o数据处理软件的影响数据处理软件的影响 数据处理软件的算法不完善对定位结果数据处理软件的算法不完善对定位结果的影响。的影响。2 坐标系、基准和坐标

13、系统2.1 坐标系o测量的基本任务就是确定物体在空间中的位测量的基本任务就是确定物体在空间中的位置、姿态及其运动轨迹。而对这些特征的描置、姿态及其运动轨迹。而对这些特征的描述都是建立在某一个特定的空间框架和时间述都是建立在某一个特定的空间框架和时间框架之上的。所谓空间框架就是我们常说的框架之上的。所谓空间框架就是我们常说的坐标系统，而时间框架就是我们常说的时间坐标系统，而时间框架就是我们常说的时间系统。系统。 空间直角坐标系 o空间直角坐标系的坐空间直角坐标系的坐标系原点位于参考椭标系原点位于参考椭球的中心，球的中心，Z Z 轴指向轴指向参考椭球的北极，参考椭球的北极，X X 轴指向起始子午面

14、与轴指向起始子午面与赤道的交点，赤道的交点，Y Y 轴位轴位于赤道面上，且按右于赤道面上，且按右手系与手系与X X 轴呈轴呈9090夹夹角。某点在空间中的角。某点在空间中的坐标可用该点在此坐坐标可用该点在此坐标系的各个坐标轴上标系的各个坐标轴上的投影来表示。的投影来表示。空间大地坐标系o空间大地坐标系是采用空间大地坐标系是采用大地经、纬度和大地高大地经、纬度和大地高来描述空间位置的。纬来描述空间位置的。纬度是空间的点与参考椭度是空间的点与参考椭球面的法线与赤道面的球面的法线与赤道面的夹角，经度是空间中的夹角，经度是空间中的点与参考椭球的自转轴点与参考椭球的自转轴所在的面与参考椭球的所在的面与参

15、考椭球的起始子午面的夹角，大起始子午面的夹角，大地高是空间点沿参考椭地高是空间点沿参考椭球的法线方向到参考椭球的法线方向到参考椭球面的距离。球面的距离。平面直角坐标系 o平面直角坐标系是利用投影变换，平面直角坐标系是利用投影变换，将空间坐标（空间直角坐标或空间将空间坐标（空间直角坐标或空间大地坐标）通过某种数学变换映射大地坐标）通过某种数学变换映射到平面上，这种变换又称为投影变到平面上，这种变换又称为投影变换。投影变换的方法有很多，如换。投影变换的方法有很多，如UTM UTM 投影、投影、Lambert Lambert 投影等，在我投影等，在我国采用的是高斯国采用的是高斯- -克吕格投影，也克

16、吕格投影，也称为高斯投影称为高斯投影。2.2 基 准 o所谓基准是指为描述空间位置所谓基准是指为描述空间位置而定义的点、线、面，在大地而定义的点、线、面，在大地测量中，基准是指用以描述地测量中，基准是指用以描述地球形状的参考椭球的参数，如球形状的参考椭球的参数，如参考椭球的长、短半轴，以及参考椭球的长、短半轴，以及参考椭球在空间中的定位及定参考椭球在空间中的定位及定向，还有在描述这些位置时所向，还有在描述这些位置时所采用的单位长度的定义。采用的单位长度的定义。2.3 GPS 测量中常用的坐标系统oWGS-84 WGS-84 坐标系是目前坐标系是目前GPS GPS 所采用的所采用的坐标系统，坐标

17、系统，GPS GPS 所发布的星历参数所发布的星历参数就是基于此坐标系统的。就是基于此坐标系统的。 WGS-84 WGS-84 坐标系的坐标原点位于地球的质心，坐标系的坐标原点位于地球的质心，Z Z 轴指向轴指向BIH1984.0 BIH1984.0 定义的协议地定义的协议地球极方向，球极方向，X X 轴指向轴指向BIH1984.0BIH1984.0的的零子午面和赤道的交点，零子午面和赤道的交点，Y Y 轴与轴与X X 轴和轴和Z Z 轴构成右手系。轴构成右手系。1954 年北京坐标系 o1954 1954 年北京坐标系是我国目前广泛采用的大年北京坐标系是我国目前广泛采用的大地测量坐标系地测量

18、坐标系, ,采用的参考椭球是克拉索夫斯采用的参考椭球是克拉索夫斯基椭球，遗憾的是，该椭球并未依据当时我基椭球，遗憾的是，该椭球并未依据当时我国的天文观测资料进行重新定位，而是由前国的天文观测资料进行重新定位，而是由前苏联西伯利亚地区的一等锁，经我国的东北苏联西伯利亚地区的一等锁，经我国的东北地区传算过来的，该坐标系的高程异常是以地区传算过来的，该坐标系的高程异常是以前苏联前苏联1955 1955 年大地水准面重新平差的结果为年大地水准面重新平差的结果为起算值，按我国天文水准路线推算出来的，起算值，按我国天文水准路线推算出来的，而高程又是以而高程又是以1956 1956 年青岛验潮站的黄海平均年

19、青岛验潮站的黄海平均海水面为基准。海水面为基准。 o 克拉索夫斯基椭球参数同现代精确的椭球参数的克拉索夫斯基椭球参数同现代精确的椭球参数的差异较大，并且不包含表示地球物理特性的参数，差异较大，并且不包含表示地球物理特性的参数，因而给理论和实际工作带来了许多不便。因而给理论和实际工作带来了许多不便。o 椭球定向不十分明确，椭球的短半轴既不指向国椭球定向不十分明确，椭球的短半轴既不指向国际通用的际通用的CIO CIO 极，极， 也不指向目前我国使用的也不指向目前我国使用的JYD JYD 极。极。参考椭球面与我国大地水准面呈西高东低的系统性参考椭球面与我国大地水准面呈西高东低的系统性倾斜，东部高程异

20、常达倾斜，东部高程异常达6060余米，最大达余米，最大达6767米。米。o 该坐标系统的大地点坐标是经过局部分区平差得该坐标系统的大地点坐标是经过局部分区平差得到的，因此，全国的天文大地控制点实际上不能形到的，因此，全国的天文大地控制点实际上不能形成一个整体，区与区之间有较大的隙距，如在有的成一个整体，区与区之间有较大的隙距，如在有的接合部中，同一点在不同区的坐标值相差接合部中，同一点在不同区的坐标值相差1-2 1-2 米，米，不同分区的尺度差异也很大，而且坐标传递是从东不同分区的尺度差异也很大，而且坐标传递是从东北到西北和西南，后一区是以前一区的最弱部作为北到西北和西南，后一区是以前一区的最

21、弱部作为坐标起算点，因而一等锁具有明显的坐标积累误差。坐标起算点，因而一等锁具有明显的坐标积累误差。1954 年北京坐标系存在着很多缺点 1980 年西安大地坐标系 o1978 1978 年，我国决定重新对全国天文大地网施行整体年，我国决定重新对全国天文大地网施行整体平差，并且建立新的国家大地坐标系统，整体平差平差，并且建立新的国家大地坐标系统，整体平差在新大地坐标系统中进行，这个坐标系统就是在新大地坐标系统中进行，这个坐标系统就是1980 1980 年西安大地坐标系统。年西安大地坐标系统。1980 1980 年西安大地坐标系统所年西安大地坐标系统所采用的地球椭球参数的四个几何和物理参数采用了

22、采用的地球椭球参数的四个几何和物理参数采用了IAG 1975 IAG 1975 年的推荐值，椭球的短轴平行于地球的自年的推荐值，椭球的短轴平行于地球的自转轴（由地球质心指向转轴（由地球质心指向1968.0 JYD 1968.0 JYD 地极原点方向），地极原点方向），起始子午面平行于格林尼治平均天文子午面，椭球起始子午面平行于格林尼治平均天文子午面，椭球面同似大地水准面在我国境内符合最好，高程系统面同似大地水准面在我国境内符合最好，高程系统以以1956 1956 年黄海平均海水面为高程起算基准。年黄海平均海水面为高程起算基准。高程系统* *一）、大地高系统一）、大地高系统H H 大地高系统是以

23、参考椭球面为基准大地高系统是以参考椭球面为基准面的高程系统。面的高程系统。* *二）、正高系统二）、正高系统HgHg 正正高高系系统统是是以以大大地地水水准准面面为为基基准准面面的的高高程程系系统统。某某点点的的正正高高是是该该点点到到通通过过该该点点的的铅铅垂垂线线与与大大地地水水准准面面的的交交点点之之间间的距离，正高用符号的距离，正高用符号HgHg表示。表示。* *三）、正常高三）、正常高HH 正正常常高高系系统统是是以以似似大大地地水水准准面面为为基基准准的的高高程程系系统统。某某点点的的正正常常高高是是该该点点到到通通过过该该点点的的铅铅垂垂线线与与似似大大地地水水准准面面的的交交点

24、之间的距离，正常高用点之间的距离，正常高用HH表示。表示。高程系统之间的转换关系 大大地地水水准准面面到到参参考考椭椭球球面面的的距距离离，称称为为大大地地水水准准面面差差距距，记记为为hg hg 。大大地地高高与与正正高高之之间间的的关关系系可可以以表示为：表示为：H=Hg+hgH=Hg+hg 似似大大地地水水准准面面到到参参考考椭椭球球面面的的距距离离，称称为为高高程程异异常常，记记为为 。大大地地高高与与正正常常高高之之间间的的关关系系可可以以表表示为：示为：H= H+ H= H+ 高程异常或大地水准面差距hg的确定方法1 1、 等值线图法等值线图法 从从高高程程异异常常图图或或大大地地

25、水水准准面面差差距距图图分分别别查查出出各各点点的的高高程程异异常常或或大大地地水水准准面面差差距距，然然后后分分别别采采用用下下面面两两式式可可计计算算出正常高和正高。出正常高和正高。 正常高正常高: H= H-: H= H- 正高：正高：Hg=H-hg Hg=H-hg 2 2、地球模型法、地球模型法 地球模型法本质地球模型法本质上是一种数字化的上是一种数字化的等值线图，目前国等值线图，目前国际上较常采的地球际上较常采的地球模型有模型有EGM96EGM96、OSU91AOSU91A等。带入经等。带入经纬度坐标即可得到纬度坐标即可得到 或或hg hg 。2.4采用载波相位观测值发自卫星的电磁波

26、信号：信号量测精度优于波长的信号量测精度优于波长的1/1001/100载波波长（载波波长（ L1=19cm, L1=19cm, L2=24cm)L2=24cm)比比C/AC/A码波长码波长 ( ( C/A=293m)C/A=293m)短得多短得多所以，所以，GPSGPS测量采用载波相位观测值可以获得比伪距（测量采用载波相位观测值可以获得比伪距（C/AC/A码或码或P P码）码）定位高得多的成果精度，同时消除掉由于电离层效应而引起的延定位高得多的成果精度，同时消除掉由于电离层效应而引起的延迟误差。迟误差。L1载波载波L2载波载波C/A码码P-码码 p=29.3 m L2=24 cm L1=19c

27、 m C/A=293 m组成星际站际两次差分观测值可以消去卫星钟的系统偏差可以消去卫星钟的系统偏差可以消去接收机时钟的误差可以消去接收机时钟的误差PikPljPijPjPlkPkSlSi可以消去轨道（星历）误差的影响可以消去轨道（星历）误差的影响可以削弱大气折射对观测值的影响可以削弱大气折射对观测值的影响载波相位差分原理 载波相位差分载波相位差分GPSGPS的方法分为两类：修正的方法分为两类：修正法和差分法。前者与伪距差分相同，基准站法和差分法。前者与伪距差分相同，基准站将载波相位修正值发送给用户站，以改正其将载波相位修正值发送给用户站，以改正其载波相位，从而解算坐标。载波相位，从而解算坐标。

28、 后者将基准站采集的载波相位发送给用后者将基准站采集的载波相位发送给用户台，用户台结合来自卫星的载波相位求差户台，用户台结合来自卫星的载波相位求差解算坐标。解算坐标。3 GPS测量的设计与实施pGPSGPS测量的技术设计测量的技术设计pGPSGPS测测量量的的外外业业准准备备及及技技术术设设计计书书编编 写写pGPSGPS测量的外业实施测量的外业实施pGPSGPS测量的作业模式测量的作业模式p数据预处理及观测成果的质量数据预处理及观测成果的质量p技术总结与上交资料技术总结与上交资料3.1.1 GPS3.1.1 GPS网技术设计的依据网技术设计的依据 GPSGPS布布网网设设计计与与数数据据采采

29、集集的的技技术术依依据据主主要要是是GPSGPS测测量量规规范范和和测测量量任任务书。二者同时也是数据处理等后续工作的技术依据。务书。二者同时也是数据处理等后续工作的技术依据。 一、测量任务书一、测量任务书 测量任务书是测量施工单位上级主管部门下达的技术文件。这种测量任务书是测量施工单位上级主管部门下达的技术文件。这种技术文件是指令性文件，它规定了测量任务的范围和目的，进度和技术文件是指令性文件，它规定了测量任务的范围和目的，进度和密度的要求，完成任务并上交成果资料的项目和时间安排以及完成密度的要求，完成任务并上交成果资料的项目和时间安排以及完成测量任务的经济指标。测量任务的经济指标。二、二、

30、 GPSGPS测量规范测量规范 是国家测绘主管部门或行业部门制定的技术法规。主要有：是国家测绘主管部门或行业部门制定的技术法规。主要有： 20012001年国家测绘局颁布的年国家测绘局颁布的全球定位系统（全球定位系统（GPSGPS）的测量规范）的测量规范 1998 1998年建设部发布的行业标准年建设部发布的行业标准全球定位系统城市测量技术规程全球定位系统城市测量技术规程 各部委根据本部门各部委根据本部门GPSGPS工作的实际情况制定的其他工作的实际情况制定的其他GPSGPS测量规程和测量规程和细则。细则。3.1 GPS测量的技术设计 3.1.2 GPS3.1.2 GPS网的精度、密度设计网的

31、精度、密度设计1 1、精度设计、精度设计 对对于于GPSGPS网网的的精精度度要要求求，主主要要取取决决于于网网的的用用途途和和定定位位技技术术所所能能达达到到的的精精度度。精精度度指指标标通通常常是是以以相相临临点点间间弦弦长长的标准差来表示，即的标准差来表示，即 式中式中 GPS基线向量的弦长中误差，基线向量的弦长中误差，mm； GPS接收机标称精度中的固定误差，接收机标称精度中的固定误差，mm； b GPS接接收收机机标标称称精精度度中中的的比比例例误误差差系系数数，ppm； d GPS卫星定位网中相临点间的距离，卫星定位网中相临点间的距离，km。级别平均距离（km）固定误差a（mm）比

32、例误差b（ppmD）AA100030.01A30050.1B7081C1015105D5101010E0.251020规范规定的规范规定的GPSGPS测量精度分级（一）测量精度分级（一）等级平均距离（km）a（mm）b（ppmD）最弱边相对中误差二91021/12万三51051/8万四210101/4.5万一级110101/2万二级115201/1万规程规定的规程规定的GPSGPS测量精度分级（二）测量精度分级（二）注：当边长小于注：当边长小于200200m m时，边长中误差应小于时，边长中误差应小于2020mmmm。2 2、GPSGPS点的密度标准点的密度标准 规规范范和和规规程程对对GPS

33、GPS网网中中两两相相临临点点间间距距离离视视其其需需要要作作出出了了规规定定：相相邻邻点点间间最最小小距距离离应应为为平平均均距距离离的的1/21/21/31/3；最最大大距距离离应应为为平平均均距距离离的的2 23 3倍倍。规规程程还还规规定定，特特殊殊情情况况下下，个别点的间距还允许超出表中规定。个别点的间距还允许超出表中规定。3.1.3 GPS3.1.3 GPS网的基准设计网的基准设计 GPSGPS网的基准包括位置基准、尺度基准、方位网的基准包括位置基准、尺度基准、方位基准。基准。在基准设计时应考虑：在基准设计时应考虑：o 1 1、为求定、为求定GPSGPS点在地面坐标系的坐标，应在地

34、点在地面坐标系的坐标，应在地面坐标系中选定起算数据和联测原有地方控制面坐标系中选定起算数据和联测原有地方控制点若干，用以坐标转换（点若干，用以坐标转换（2 2个点）。个点）。o 2 2、为保证、为保证GPSGPS网进行约束平差后坐标精度的均网进行约束平差后坐标精度的均匀性以及减少尺度比误差影响，对匀性以及减少尺度比误差影响，对GPSGPS网内重合网内重合的高等级国家控制点，除未知点联结图形观测的高等级国家控制点，除未知点联结图形观测外，对它们也要适当的构成长边图形。外，对它们也要适当的构成长边图形。o3 3、GPSGPS网经平差计算后网经平差计算后, ,可以得到可以得到GPSGPS点在地面参照

35、系点在地面参照系中的大地高中的大地高, ,为求得为求得GPSGPS点的正常高点的正常高, ,可根据具体情况可根据具体情况联测高程点联测高程点, ,联测的高程点需联测的高程点需均匀分布均匀分布于网中于网中, ,对丘对丘陵或山地应按高程拟和曲面的要求进行布设陵或山地应按高程拟和曲面的要求进行布设o4 4、新建、新建GPSGPS网的坐标系应尽量与测区过去采用的坐标网的坐标系应尽量与测区过去采用的坐标系统一致系统一致, ,如果采用地方或工程坐标系如果采用地方或工程坐标系, ,一般还应注一般还应注意意 （1 1）所采用的参考椭球；（）所采用的参考椭球；（2 2）坐标系）坐标系 的中央的中央子午线经度；（

36、子午线经度；（3 3）纵、横坐标加常数；（）纵、横坐标加常数；（4 4）坐标）坐标系投影面高程及测区平均高程异常值；（系投影面高程及测区平均高程异常值；（5 5）起算点）起算点的坐标值的坐标值. .3.1.4 GPS3.1.4 GPS图形设计图形设计 网的图形设计，虽然主要决定于用户的网的图形设计，虽然主要决定于用户的要求，但是有关经费、时间和人力的消耗以要求，但是有关经费、时间和人力的消耗以及所需接收设备的类型、数量和后勤保障条及所需接收设备的类型、数量和后勤保障条件等，也都与网的图形设计有关。对此应当件等，也都与网的图形设计有关。对此应当充分加以顾及，以期在满足用户要求的条件充分加以顾及，

37、以期在满足用户要求的条件下，尽量减少消耗。下，尽量减少消耗。 一一、 为为了了用用户户的的利利益益，GPSGPS网网图图形形设设计计时时应应遵遵循循以以下下原则：原则： （1 1）GPSGPS网网应应根根据据测测区区实实际际需需要要和和交交通通状状况况，作作业业时时的的卫卫星星状状况况，预预期期达达到到的的精精度度，成成果果的的可可靠靠性性以以及及工工作作效效率，按照优化设计原则进行。率，按照优化设计原则进行。 （2 2）GPSGPS网网一一般般应应通通过过独独立立观观测测边边构构成成闭闭合合图图形形，例例如如一一个个或或若若干干个个独独立立观观测测环环，或或者者附附合合路路线线形形式式，以以

38、增增加加检核条件，提高网的可靠性。检核条件，提高网的可靠性。 （3 3）GPSGPS网网的的点点与与点点之之间间不不要要求求通通视视，但但应应考考虑虑常常规规测量方法加密时的应用，每点应有一个以上通视方向。测量方法加密时的应用，每点应有一个以上通视方向。 （4 4）在在可可能能条条件件下下，新新布布设设的的GPSGPS网网应应与与附附近近已已有有的的GPSGPS点点进进行行联联测测；新新布布设设的的GPSGPS网网点点应应尽尽量量与与地地面面原原有有控控制制网网点点相相联联接接，联联接接处处的的重重合合点点数数不不应应少少于于三三个个，且且分分布均匀，以便可靠地确定布均匀，以便可靠地确定GPS

39、GPS网与原有网之间的转换参数。网与原有网之间的转换参数。 （5 5）GPSGPS网网点点，应应利利用用已已有有水水准准点点联联测测高高程程。C C级级网网每每隔隔3636点点联联测测一一个个高高程程点点，D D和和E E级级网网视视具具体体情情况况确确定定联联测测点点数数。A A和和B B级级网网的的高高程程联联测测分分别别采采用用三三、四四等等水水准准测测量量的的方方法法；C C至至E E级级网网可可采采用用等等外外水水准准或或与与其其精精度度相相当当的的方方法进行。法进行。3.1.5 GPS基线向量网的布网形式 GPS GPS网常用的布网形式有以下几种：跟踪站式、网常用的布网形式有以下几

40、种：跟踪站式、会战式、多基准站式、同步图形扩展式、单基准站会战式、多基准站式、同步图形扩展式、单基准站式。式。1 1、跟踪站式：、跟踪站式： 1 1）、布网形式：若干台接收机长期固定安放在测站）、布网形式：若干台接收机长期固定安放在测站上，进行常年、不间断的观测，即一年观测上，进行常年、不间断的观测，即一年观测365365天，天，一天观测一天观测2424小时，这种观测方式很象是跟踪站，因小时，这种观测方式很象是跟踪站，因此，这种布网形式被称为跟踪站式。此，这种布网形式被称为跟踪站式。 2 2）、特点：由于在采用跟踪站式的布网形式布设）、特点：由于在采用跟踪站式的布网形式布设GPSGPS网时，接

41、收机在各个测站上进行了不间断的连网时，接收机在各个测站上进行了不间断的连续观测，观测时间长、数据量大，而且在处理采用续观测，观测时间长、数据量大，而且在处理采用这种方式所采集的数据时，一般采用精密星历，因这种方式所采集的数据时，一般采用精密星历，因此，采用此种形式布设的此，采用此种形式布设的GPSGPS网具有很高的精度和网具有很高的精度和框架基准特性。框架基准特性。 每个跟踪站为保每个跟踪站为保证连续观测，一般需证连续观测，一般需要建立专门的永久性要建立专门的永久性建筑即跟踪站，用以建筑即跟踪站，用以安置仪器设备，这使安置仪器设备，这使得这种布网形式的观得这种布网形式的观测成本很高。测成本很高

42、。 此种布网形式一此种布网形式一般用于建立般用于建立GPSGPS跟踪站跟踪站（AAAA级网），对于普级网），对于普通用途的通用途的GPSGPS网，由于网，由于此种布网形式观测时此种布网形式观测时间长、成本高，故一间长、成本高，故一般不被采用。般不被采用。2、会战式1 1）、布网形式）、布网形式 在布设在布设GPSGPS网时，一次组织多台网时，一次组织多台GPSGPS接收机，集接收机，集中在一段不太长的时间内，共同作业。在作业时，中在一段不太长的时间内，共同作业。在作业时，所有接收机在若干天的时间里分别在同一批点上进所有接收机在若干天的时间里分别在同一批点上进行多天、长时段的同步观测，在完成一批

43、点的测量行多天、长时段的同步观测，在完成一批点的测量后，所有接收机又都迁移到另外一批点上进行相同后，所有接收机又都迁移到另外一批点上进行相同方式的观测，直至所有的点观测完毕，这就是所谓方式的观测，直至所有的点观测完毕，这就是所谓的会战式的布网。的会战式的布网。2 2）、特点）、特点 采用会战式布网形式所布设的采用会战式布网形式所布设的GPSGPS网，因为各基网，因为各基线均进行过较长时间、多时段的观测，所以可以较线均进行过较长时间、多时段的观测，所以可以较好地消除好地消除SASA等因素的影响，因而具有特高的尺度精等因素的影响，因而具有特高的尺度精度。此种布网方式一般用于布设度。此种布网方式一般

44、用于布设A A、B B级网。级网。3、多基准站式1 1）布网形式：所谓多基准站式的布网）布网形式：所谓多基准站式的布网形式就是有若干台接收机在一段时间形式就是有若干台接收机在一段时间里长期固定在某几个点上进行长时间里长期固定在某几个点上进行长时间的观测，这些测站称为基准站，在基的观测，这些测站称为基准站，在基准站进行观测的同时，另外一些接收准站进行观测的同时，另外一些接收机则在这些基准站周围相互之间进行机则在这些基准站周围相互之间进行同步观测。同步观测。 2 2）、特点：采用多基准站式的）、特点：采用多基准站式的布网形式所布设的布网形式所布设的GPSGPS网，由网，由于在各个基准站之间进行了于

45、在各个基准站之间进行了长时间的观测，因此，可以长时间的观测，因此，可以获得较高精度的定位结果，获得较高精度的定位结果，这些高精度的基线向量可以这些高精度的基线向量可以作为整个作为整个GPSGPS网的骨架。另外网的骨架。另外一方面，其余的进行了同步一方面，其余的进行了同步观测的接收机间除了自身间观测的接收机间除了自身间有基线向量相连外，它们与有基线向量相连外，它们与各个基准站之间也存在有同各个基准站之间也存在有同步观测，因此，也有同步观步观测，因此，也有同步观测基线相连，这样可以获得测基线相连，这样可以获得更强的图形结构。更强的图形结构。4、同步图形扩展式1 1）、布网形式：所谓同步图形扩展式的

46、布网形式，就是多）、布网形式：所谓同步图形扩展式的布网形式，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，又迁移到其它的测站上进行同步观测，的同步观测后，又迁移到其它的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，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，整个不同的同步图形间一般有若干个公共点相连，整个GPSGPS网由这些同步图形构成。网由这些同步图形构成。2 2）、特点：同步图形扩展式的布网形式具有扩展速度快，）、特点：同步图形扩展式的布网形式具有扩展

47、速度快，图形强度较高，且作业方法简单的优点。同步图形扩展图形强度较高，且作业方法简单的优点。同步图形扩展式是布设式是布设GPSGPS网时最常用的一种布网形式。网时最常用的一种布网形式。 同步图形扩展式的作业方式具有作业效率高，图形同步图形扩展式的作业方式具有作业效率高，图形强度好的特点，它是目前在强度好的特点，它是目前在GPSGPS测量中普遍采用的一种测量中普遍采用的一种布网形式，在本书中将着重介绍此种布网形式。布网形式，在本书中将着重介绍此种布网形式。* *3 3）、采用同步图形扩展式布设）、采用同步图形扩展式布设GPSGPS基线向量网时的观测作基线向量网时的观测作业方式主要以下几种式：点连

48、式、边连式、网连式、混业方式主要以下几种式：点连式、边连式、网连式、混连式。连式。 （1）点连式 所谓点连式就是在观测作业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时，相邻的同步图形间只通过一个公共点相连。这样，当有个公共点相连。这样，当有3 3台台仪器共同作业时，每观测一个时仪器共同作业时，每观测一个时段，就可以测得段，就可以测得2 2个新点，当这个新点，当这些仪器观测观测了些仪器观测观测了n n个时段后，个时段后，就可以最多测得就可以最多测得2n2n个新点。个新点。特点：点连式观测作业方式的优特点：点连式观测作业方式的优点是作业效率高，图形扩展迅速；点是作业效率高，图形扩展迅速；

49、它的缺点是图形强度低，如果连它的缺点是图形强度低，如果连接点发生问题，将影响到后面的接点发生问题，将影响到后面的同步图形。同步图形。（2）边连式o观测作业方式：所谓边连观测作业方式：所谓边连式就是在观测作业时，相式就是在观测作业时，相邻的同步图形间有一条边邻的同步图形间有一条边（即两个公共点）相连。（即两个公共点）相连。这样，当有这样，当有3 3台仪器共同同台仪器共同同作业时，每观测一个时段，作业时，每观测一个时段，就可以测得就可以测得1 1个新点，当这个新点，当这些仪器观测观测了些仪器观测观测了n n个时段个时段后，就可以最多测得后，就可以最多测得n n个新个新点。点。 o特点：边连式观测作

50、业方特点：边连式观测作业方式具有较好的图形强度和式具有较好的图形强度和较高的作业效率。较高的作业效率。（3）网连式o观测作业方式观测作业方式 所谓网连式就是在作业时，相邻的同步所谓网连式就是在作业时，相邻的同步图形间有图形间有3 3个（含个（含3 3个）以上的公共点相连。个）以上的公共点相连。这样，当有这样，当有n n台仪器共同作业时，每观测一台仪器共同作业时，每观测一个时段，就可以测得个时段，就可以测得n-3n-3个新点个新点. .o特点特点 采用网连式观测作业方式所测设的采用网连式观测作业方式所测设的GPSGPS网网具有很强的图形强度，但网连式观测作业方具有很强的图形强度，但网连式观测作业

51、方式的作业效率很低。式的作业效率很低。（4）混连式o观测作业方式：在实际的观测作业方式：在实际的GPSGPS作业中，一作业中，一般并不是单独采用上面所介绍的某一种观般并不是单独采用上面所介绍的某一种观测作业模式，而是根据具体情况，有选择测作业模式，而是根据具体情况，有选择地灵活采用这几种方式作业，这样一种观地灵活采用这几种方式作业，这样一种观测作业方式就是所谓的混连式。测作业方式就是所谓的混连式。o特点：混连式观测作业方式是我们实际作特点：混连式观测作业方式是我们实际作业中最常用的作业方式，它实际上是点连业中最常用的作业方式，它实际上是点连式、边连式和网连式的一个结合体。式、边连式和网连式的一

52、个结合体。5、单基准站式（星状网）1 1）、布网形式：单基准站式的布网方式有时又）、布网形式：单基准站式的布网方式有时又称作星形网方式，它是以一台接收机作为基称作星形网方式，它是以一台接收机作为基准站，在某个测站上连续开机观测，其余的准站，在某个测站上连续开机观测，其余的接收机在此基准站观测期间，在其周围流动，接收机在此基准站观测期间，在其周围流动，每到一点就进行观测，流动的接收机之间一每到一点就进行观测，流动的接收机之间一般不要求同步，这样，流动的接收机每观测般不要求同步，这样，流动的接收机每观测一个时段，就与基准站间测得一条同步观测一个时段，就与基准站间测得一条同步观测基线，所有这样测得的

53、同步基线就形成了一基线，所有这样测得的同步基线就形成了一个以基准站为中心得星形。流动的接收机有个以基准站为中心得星形。流动的接收机有时也称为流动站。时也称为流动站。 2 2）、特点：单基准站式的布网方式的效率很高，）、特点：单基准站式的布网方式的效率很高，但是由于各流动站一般只与基准站之间有同但是由于各流动站一般只与基准站之间有同步观测基线，故图形强度很弱，为提高图形步观测基线，故图形强度很弱，为提高图形强度，一般需要每个测站至少进行两次观测。强度，一般需要每个测站至少进行两次观测。3.1.6 GPS测量的技术指标测量的技术指标观观测测时时段段observation observation s

54、essionsession： 测测站站上上开开始始接接收收卫卫星星信信号号到到停停止止接接收收，连连续续观观测测的的时间间隔称为观测时段，简称时段。时间间隔称为观测时段，简称时段。同同步步观观测测simultaneous simultaneous observation observation ： 两两台台或或两两台台以以上上接接收收机机同同时时对对同同一一组组卫卫星星所所进行的观测。进行的观测。同同 步步 观观 测测 环环 simultaneous simultaneous observation observation loop loop ： 三三台台或或三三台台以以上上接接收收机机同同步

55、步观观测测所所获得的基线向量构成的闭合环。获得的基线向量构成的闭合环。独独立立观观测测环环independent independent observation observation loop loop ： 由由非非同同步步观观测测获获得得的的基基线线向向量量构构成成的的闭闭合环。合环。3.1.7 提高GPS网可靠性的方法 增加观测期数（增加独立基线数增加观测期数（增加独立基线数): ): 在布设在布设GPSGPS网时，适当增加网时，适当增加观测期数（时段数）对于提高观测期数（时段数）对于提高GPSGPS网的可靠性非常有效。因为，随网的可靠性非常有效。因为，随着观测期数的增加，所测得的独立基

56、线数就会增加，而独立基线着观测期数的增加，所测得的独立基线数就会增加，而独立基线数的增加，对网的可靠性的提高是非常有宜的。数的增加，对网的可靠性的提高是非常有宜的。 保证一定的重复设站次数保证一定的重复设站次数: :保证一定的重复设站次数，可确保保证一定的重复设站次数，可确保GPSGPS网的可靠性。一方面，通过在同一测站上的多次观测，可有效网的可靠性。一方面，通过在同一测站上的多次观测，可有效地发现设站、对中、整平、量测天线高等人为错误；另一方面，地发现设站、对中、整平、量测天线高等人为错误；另一方面，重复设站次数的增加，也意味着观测期数的增加。不过，需要注重复设站次数的增加，也意味着观测期数

57、的增加。不过，需要注意的是，当同一台接收机在同一测站上连续进行多个时段的观测意的是，当同一台接收机在同一测站上连续进行多个时段的观测时，各个时段间必须重新安置仪器，以更好地消除各种人为操作时，各个时段间必须重新安置仪器，以更好地消除各种人为操作误差和错误。误差和错误。 保证每个测站至少与三条以上的独立基线相连，这样可以保证每个测站至少与三条以上的独立基线相连，这样可以使得测站具有较高的可靠性。在布设使得测站具有较高的可靠性。在布设GPSGPS网时，各个点的可靠性与网时，各个点的可靠性与点位无直接关系，而与该点上所连接的基线数有关，点上所连接点位无直接关系，而与该点上所连接的基线数有关，点上所连

58、接的基线数越多，点的可靠性则越高。的基线数越多，点的可靠性则越高。3.1.8 提高GPS网精度的方法 为保证为保证GPSGPS网中各相邻点具有较高的相对精度，网中各相邻点具有较高的相对精度，对网中距离较近的点一定要进行同步观测，以获得对网中距离较近的点一定要进行同步观测，以获得它们间的直接观测基线。为提高整个它们间的直接观测基线。为提高整个GPSGPS网的精度，网的精度，可以在全面网之上布设框架网，以框架网作为整个可以在全面网之上布设框架网，以框架网作为整个GPSGPS网的骨架；精心制定一个子区和子环路的实测网的骨架；精心制定一个子区和子环路的实测方案。方案。 在布设在布设GPSGPS网时，引

59、入高精度激光测距边，网时，引入高精度激光测距边，作为观测值与作为观测值与GPSGPS观测值（基线向量）一同进行联观测值（基线向量）一同进行联合平差，或将它们作为起算边长。合平差，或将它们作为起算边长。 若要采用高程拟合的方法，测定网中各点的若要采用高程拟合的方法，测定网中各点的正常高正常高/ /正高，则需在布网时，选定一定数量的水正高，则需在布网时，选定一定数量的水准点，水准点的数量应竟可能的多，且应在网中均准点，水准点的数量应竟可能的多，且应在网中均匀分布，还要保证有部分点分布在网中的四周，将匀分布，还要保证有部分点分布在网中的四周，将整个网包含在其中。整个网包含在其中。3.2GPS测量的外

60、业准备及技术设计书编写3.2.1测区踏勘测区踏勘p交通情况交通情况p水系分布情况水系分布情况p植被情况植被情况p控制点分布情况控制点分布情况p居民地分布情况居民地分布情况p当地风俗民情当地风俗民情3.2.2 资料收集资料收集p各类图件各类图件p各类控制点成果各类控制点成果p测区有关的地质、气象、交通、通信等方面测区有关的地质、气象、交通、通信等方面的资料的资料p城市及其乡村行政区划表城市及其乡村行政区划表3.2.3 设备、器材筹备及人员组织设备、器材筹备及人员组织p筹备器材、计算机及配套设备筹备器材、计算机及配套设备p筹备机动设备及通信设备筹备机动设备及通信设备p筹备施工器材，计划油料，材料的

61、消耗筹备施工器材，计划油料，材料的消耗p组建施工队伍，拟订施工人员名单及岗位组建施工队伍，拟订施工人员名单及岗位p进行详细的投资预算进行详细的投资预算3.2.4 拟定外业观测计划拟定外业观测计划拟订观测计划的主要依据拟订观测计划的主要依据pGPS网的规模大小网的规模大小p点位精度要求点位精度要求pGPS卫星星座几何图形强度卫星星座几何图形强度p参加作业的接收机数量参加作业的接收机数量p交通、通信及后勤保障交通、通信及后勤保障观测计划的主要内容应包括：观测计划的主要内容应包括：编制编制GPS卫星的可见性预报图卫星的可见性预报图选择卫星的几何图形强度选择卫星的几何图形强度选择最佳的观测时段选择最佳

62、的观测时段观测区域的设计与划分观测区域的设计与划分编排作业调度表编排作业调度表相关观测的概念相关观测的概念数数据据剔剔除除率率percentage percentage of of data data rejection rejection ： 同同一一时时段段中中，删删除除的的观观测测值值个个数数与与获获取取的的观观测测值值总数的比值。总数的比值。天天线线高高antenna antenna heightheight：观观测测时时接接收收机机天天线线相相位中心至测站中心标志面的高度。位中心至测站中心标志面的高度。国国际际地地球球参参考考框框架架ITRF ITRF Y Y Internation

63、al International Terrestrial Terrestrial Reference Reference Frame Frame ：由由国国际际地地球球自自转转服服务务局局推推荐荐的的以以国国际际参参考考子子午午面面和和国国际际参参考考极极为为定定向向基基准准，以以ITRF ITRF Y Y Y Y天天文文常常数数为为基基础础所所定定义义的一种地球参考系和地心（地球）坐标系。的一种地球参考系和地心（地球）坐标系。 参考站参考站Reference station Reference station ：在一定的观：在一定的观测时间内，一台或几台接收机分别固定在一测时间内，一台或几台

64、接收机分别固定在一个或几个测站上，一直保持跟踪观测卫星，个或几个测站上，一直保持跟踪观测卫星，其余接收机在这些测站的一定范围内流动设其余接收机在这些测站的一定范围内流动设站作业，这些固定站就称为参考站。站作业，这些固定站就称为参考站。流动站流动站roving station roving station ： 在参考站的一定在参考站的一定范围内流动作业的接收机所设立的测站。范围内流动作业的接收机所设立的测站。1 1、编制、编制GPSGPS卫星的可见性预报图卫星的可见性预报图 由由于于卫卫星星的的轨轨道道运运动动和和地地球球的的自自转转，卫卫星星相相对对于于测测站站的的几几何何图图形形在在不不断断

65、变变化化。一一些些卫卫星星从从地地平平线线升升起起至至一一定定高高度度，可可以以投投入入观观测测作作业业，另另一一些些卫卫星星观观测测高高度度角角越越来来越越小小，无无法法继继续续观观测测。考考虑虑到到作作业业中中尽尽可可能能选选取取图图形形强强度度较较好好的的卫卫星星进进行行观观测测，因因而而在在一一个个观观测测时时段段要要几几次次更更换换跟跟踪踪的的卫卫星星。我我们们将将时时段段中中任任一一卫卫星星有有效效观观测测时时间间符符合合要要求求的的卫卫星星，称称为为有有效效观观测测卫卫星星。测测量量等等级级越越高高，有有效效观观测测卫卫星星总总数数需需要要越越多多，时时段段中中任任一一卫卫星星有

66、有效效观观测测时时间间需需要要越越长长，观观测测时时段段应应该该越越多多，时段长度也应越长。时段长度也应越长。级级 别别 项项 目目AAABCDE卫星截止高度角（卫星截止高度角（）101015151515同时观测有效卫星数同时观测有效卫星数444444观测有效卫星总数观测有效卫星总数20209644观测时段数观测时段数106421.61.6时段长度时段长度min静态静态720540240604540快快速速静静态态双频双频+P(Y)码码1052双频全波双频全波151010单频或双频半波单频或双频半波302015采样间隔采样间隔S静态静态303030103010301030快速静态快速静态515

67、515515静态静态151515151515快快速速静静态态双频双频+P(Y)码码111双频全波双频全波333单频或双频半波单频或双频半波555注：注：1 在时段中观测时间符合表在时段中观测时间符合表63中第七项规定的卫星，为有效观测卫星；中第七项规定的卫星，为有效观测卫星；2 计算有效观测卫星总数时，应将各时段的有效观测卫星数扣除其间的重复卫星数；计算有效观测卫星总数时，应将各时段的有效观测卫星数扣除其间的重复卫星数；3 观测时段长度，应为开始记录数据到结束记录的时间段；观测时段长度，应为开始记录数据到结束记录的时间段；4 观测时段数观测时段数1.6，指每站观测一时段，至少，指每站观测一时段

68、，至少60%测站再观测一时段。测站再观测一时段。时段中任一卫星有效观测时间min表表 规规范范规定规定的各的各级级GPSGPS测量测量基本基本技术技术要求要求规定规定项项 目目 等等 级级观测方法观测方法二等二等三等三等四等四等一级一级二级二级卫星截止高度角（卫星截止高度角（）静静 态态1515151515快速静态快速静态有效观测卫星数有效观测卫星数静静 态态44444快速静态快速静态5555平均重复设站数平均重复设站数静静 态态221.61.61.6快速静态快速静态21.61.61.6时段长度（时段长度（min）静静 态态9060454545快速静态快速静态20151515数据采样间隔（数据

69、采样间隔（S）静静 态态10601060106010601060快速静态快速静态PDOP静态、快速静态静态、快速静态66666表表 规程规定的规程规定的GPSGPS测量各等级的作业的基本技术要求测量各等级的作业的基本技术要求 2 2、选择卫星的几何图形强度、选择卫星的几何图形强度 GPS定定位位精精度度同同卫卫星星与与测测站站构构成成的的图图形形强强度度有有关关，与与能能同同步步跟跟踪踪的的卫卫星星数数和和接接收收机机使使用用的的通通道道数数有有关关。若若接接收收机机有有观观测测到到5颗颗卫卫星星以以上上的的能能力力，就就应应该该把把所所有有可可能能观观测测到到的的卫卫星星都都进进行行跟跟踪踪

70、观观测测，若若只只有有观观测测到到4颗颗卫卫星星的的能能力力，应应在在所所有有可可见见星星中中选选取取PDOP值值最最小小的的那那一一组组卫卫星星进进行行观观测测，这这是是根根据据伪伪距距定定位位时时求求解解公式推算出的选星原则。公式推算出的选星原则。 规规范范对对图图形形强强度度因因子子PDOP值值没没有有要要求求；规规程程对对点点的空间位置图形强度因子的空间位置图形强度因子PDOP值要求不应超过上表所列值。值要求不应超过上表所列值。级 别二三四一级二级PDOP66666表表 图形强度因子（图形强度因子（PDOPPDOP）规定值规定值 3 3、选择最佳观测时段、选择最佳观测时段 GPSGPS

71、卫卫星星的的观观测测，是是待待GPSGPS卫卫星星升升离离地地平平线线一一定定的的角角度度才才开开始始的的，这这个个角角度就是卫星高度截止角。高度角愈小，愈有利于减小三维位置图形强度因子度就是卫星高度截止角。高度角愈小，愈有利于减小三维位置图形强度因子（PDOPPDOP），从从而而延延长长最最佳佳观观测测时时间间；但但是是卫卫星星高高度度角角愈愈小小，对对流流层层影影响响愈愈显显著著，测测量量误误差差随随之之增增大大。在在精精密密定定位位测测量量时时，卫卫星星高高度度截截止止角角宜宜选选定定在在1515左右。左右。当卫星高度角当卫星高度角1515时，某测站上在视时，某测站上在视GPSGPS卫星

72、的卫星的PDOPPDOP随时随时间变化曲线的例子如间变化曲线的例子如左图所示。左图所示。 图 PDOP变化曲线图 该该图图是是用用测测站站概概略略经经纬纬度度和和现现有有GPSGPS卫卫星星星星历历所所做做出出的的PDOPPDOP预预报报，用用以以选选择择最最佳佳观观测测时时段段。由由图图可可知知，整整个个作作业业时时段段上上除除1010：1717至至1010：3333间间1616minmin只只有有4 4颗颗卫卫星星外外，均均有有5 5颗颗以以上上卫卫星星可可供供观观测测；除除8 8：4242至至8 8：5353约约1111minmin内内PDOP8PDOP8外外，其其余余时时间间的的几几何

73、何图图形形处处于于良良好好状状态态或或一一般般状状态态。通通常常用用一一个个子子环环路路的的平平均均经经纬纬度度和和最最接接近近观观测测时时日日的的GPSGPS卫卫星星星星历历绘绘制制PDOPPDOP变变化化曲曲线线，以以此此选选择择测测量量该该子子环环路路的的公公共共观观测测时时段段，而而不不是是依依每每一一个个测测站站选选择择最最佳佳观测时段。观测时段。 四、编排作业调度表四、编排作业调度表 作作业业小小组组应应在在观观测测前前根根据据测测区区地地形形、交交通通状状况况、控控制制网网的的大大小小、精精度度的的高高低低、仪仪器器的的数数量量、GPSGPS网网的的设设计计、星星历历预预报报表表

74、和和测测区区的的天天气气、地地理理环环境境等等编编制作业调度表，以提高工作效益。制作业调度表，以提高工作效益。时段编号观测时间测战号/名测战号/名测战号/名测战号/名测战号/名机号机号机号机号机号01234表GPS作业调度表3.2.53.2.5、设计、设计GPSGPS网与地面网的联测方案网与地面网的联测方案 1. 1.联测点（公共点）的精度要求联测点（公共点）的精度要求 联联测测点点作作为为GPSGPS成成果果转转化化到到常常规规地地面面坐坐标标系系的的基基准准点点，在在GPSGPS测测量量数数据据处处理理中中具具有有重重要要的的意意义义。联联测测点点的的地地面面实实用用坐坐标标是是将将GPS

75、GPS定定位位结结果果的的WGSWGS8484坐坐标标系系转转换换至至地地面面坐坐标标系系时时的的起起算算数数据据，所所以以要要求求联联测测点点的的地地面面坐坐标标具具有有较较高的精度。高的精度。 为此，联测点应是下列几种点之一：为此，联测点应是下列几种点之一：（1 1）测区内现有的最高等级的常规地面控制点；）测区内现有的最高等级的常规地面控制点；（2 2）地方坐标系中控制网定位、定向的起算点；）地方坐标系中控制网定位、定向的起算点；（3 3）联接国家坐标系和地方坐标系的联接点；）联接国家坐标系和地方坐标系的联接点；（4 4）水准点。）水准点。 2. 2.联测点的密度和分布联测点的密度和分布

76、GPSGPS网网与与地地面面网网的的联联测测点点最最少少应应有有两两个个。其其中中一一个个作作为为GPSGPS在在地地面面网网坐坐标标系系内内的的定定位位起起算算点点，两两个个点点间间的的方方位位和距离作为和距离作为GPSGPS网在地面坐标系内定向、长度的起算数据。网在地面坐标系内定向、长度的起算数据。 3.3.GPSGPS网中水准点的选择和分布网中水准点的选择和分布 GPSGPS网网一一般般是是求求得得测测站站点点的的三三维维坐坐标标，其其中中高高程程为为大大地地高高，而而实实际际应应用用的的高高程程系系统统为为正正常常高高系系统统。为为此此，通通常常是是在在GPSGPS网网中中施施测测或或

77、重重合合少少量量的的几几何何水水准准点点，用用数数值值拟拟合合法法拟拟合合出出测测区区的的似似大大地地水水准准面面，继继而而内内插插出出其其它它GPSGPS点点的的高高程程异异常，再求出其正常高。常，再求出其正常高。 根根据据研研究究，在在平平原原地地区区布布测测的的GPSGPS网网中中，只只要要用用三三等等实实测测或或重重合合全全网网五五分分之之一一GPSGPS点点的的几几何何水水准准，用用数数值值拟拟合合法法求求定定GPSGPS点点的的正正常常高高，即即可可代代替替四四等等水水准准测测量量。所所实实测测的的水水准准点点，大大部部分分应应布布设设在在网网的的周周围围点点上上，少少量量放放在在

78、网网的的中中间间，以求获得最佳效果。以求获得最佳效果。3.2.6 GPS3.2.6 GPS接收机的选择和检验接收机的选择和检验一、接收机的类型选择一、接收机的类型选择 1.1.单、双频接收机的选择单、双频接收机的选择1 1）单频接收机）单频接收机 单单频频接接收收机机只只能能接接收收经经调调制制的的L L1 1 信信号号。它它虽虽然然可可以以利利用用导导航航电电文文提提供供的的参参数数，对对观观测测量量进进行行电电离离层层影影响响的的改改正正，但但由由于于改改正正模模型型的的不不完完善善，误误差差较较大大，所所以以单单频频接接收收机主要用于基线较短（例如机主要用于基线较短（例如1010km k

79、m ）的精密定位工作。的精密定位工作。 但但是是，单单频频接接收收机机的的优优点点是是工工艺艺成成熟熟，所所用用的的电电子子元元件件较较少少，对对微微处处理理器器的的要要求求较较低低，不不需需要要昂昂贵贵的的互互相相关关器器，不不受受P P 码码保保密密的的限限制制，产产量量大大，价价格格比比双双频频接接收收机机便便宜宜的的多。多。2 2）双频接收机）双频接收机 双双频频接接收收机机可可以以同同时时接接收收L L1 1和和 L L2 2信信号号，利利用用双双频频技技术术可可以以消消除除或或减减弱弱电电离离层层折折射射对对观观测测量量的的影影响响，所所以以定定位位精精度度较较高高，基基线线长长度

80、度不不受受限限制制。其其次次，解解算算整整周周未未知知数的时间较短，约为单频机的一半，所以作业效率较高。数的时间较短，约为单频机的一半，所以作业效率较高。 GPSGPS接接收收机机是是完完成成测测量量定定位位的的关关键键设设备备，可可根根据据需需要要按规范和规程选用。按规范和规程选用。级别AAABCD、E单频/双频双频/全波长双频/全波长双频双频或单频双频或单频观测量至少有L1、L2载波相位L1、L2载波相位L1、L2载波相位L1载波相位L1载波相位同步观测接收机数54432表 接收机选用（规范）等级项目二三四一级二级接收机类型双频或单频双频或单频双频或单频 双频或单频 双频或单频标称精度（1

81、0mm+2106d（10mm+5106d（10mm+5106d（10mm+5106d（10mm+5106d观测量载波相位载波相位载波相位载波相位载波相位同步观测接收机数33222表 接收机选用（规程） 二、接收机的检验二、接收机的检验 GPS GPS测量工作所采用的接收设备，都必须对其性能测量工作所采用的接收设备，都必须对其性能和可能达到的精度水平进行检验，合格后方能参加作业。和可能达到的精度水平进行检验，合格后方能参加作业。尤其对于新购置的设备，应按规定进行全面的检验。接尤其对于新购置的设备，应按规定进行全面的检验。接收机全面检验的内容，包括一般检视、通电检验、试测收机全面检验的内容，包括一

82、般检视、通电检验、试测检验和随机数据后处理软件的检测。检验和随机数据后处理软件的检测。1. 1. 一般性检视一般性检视o 主主要要检检查查接接收收设设备备的的各各部部件件及及其其附附件件是是否否齐齐全全、完完好好，紧紧固固部部件件有有否否松松动动与与脱脱落落，设设备备的的使使用用手手册册及随机软件等资料是否齐全及随机软件等资料是否齐全。2. 2. 通电检验通电检验o 检检验验的的主主要要项项目目包包括括：设设备备通通电电后后有有关关信信号号灯灯、按按键键、显显示示系系统统和和仪仪表表的的工工作作情情况况，以以及及自自测测试试系系统统的的工工作作情情况况。当当自自测测试试正正常常后后，按按操操作

83、作步步骤骤进进行行卫卫星星的的捕捕获获与与跟跟踪踪，以以检检验验接接收收机机捕捕获获卫卫星星的的时时间间，接收信号的信噪比及信号的锁定等情况。接收信号的信噪比及信号的锁定等情况。3. 3. 实测检验实测检验o 实实测测检检验验应应在在不不同同长长度度的的标标准准基基线线上上，或或专专设设的的GPSGPS测测量量检检验验场场上上进进行行。标标准准基基线线的的相相对对精精度度，应应不不低低于于被被检检验验接接收收设设备备的的标标称称精精度度。实实测测检检验验是是接接收收设设备备检检验验的的主主要要内内容容之之一一，凡凡是是用用于于精精密密定定位位的的接接收收设设备备，都都应应按按作作业业时时间的长

84、短，至少在每年出测前进行一次。间的长短，至少在每年出测前进行一次。o 实实测测检检验验的的主主要要内内容容包包括括：接接收收机机野野外外作作业业的的性性能能，接接收收机机的的内内部部噪噪声声水水平平，天天线线相相位位中中心心的的稳稳定定性性，以以及及对对不不同同测测程程的的基基线线测测量量所所能能达达到到的的精精度度等等。另另外外，天天线线底底座座的的圆圆水水准准器器和和光光学学对对中中器器，也也都都要要在在每每年年出出测测前前进进行行检检验验和和校校正正。对对于于作作业业中中所所使使用用的的气气象象测测量量仪仪表表（通通风风干干湿湿表表、气气压压表表、温温度度计计），也也应应定定期期送送气气

85、象象部部门门检检验验，以以保保障障其其正常工作。正常工作。3.2.7 技术设计书的编写技术设计书的编写1、任务来源及工作量、任务来源及工作量2、测区概况、测区概况3、布网方案、布网方案4、选点与埋标、选点与埋标5、观测、观测6、数据处理、数据处理7、完成任务的措施、完成任务的措施 一一、野外选点、野外选点 1. 1.GPSGPS选点应符合下列要求：选点应符合下列要求： （1 1）点点位位应应选选设设在在易易于于安安置置接接收收设设备备和和便便于于操操作作的的地地方方，视视野野应应开开阔阔。被被测测卫卫星星的的地地平平高高度度角角一一般般应应大大于于1010-15-15，以以减减弱弱对对流流层折

86、射的影响。层折射的影响。 （2 2）点点位位应应远远离离大大功功率率无无线线电电发发射射源源（如如电电视视台台、微微波波站站等等，其其距距离离不不得得小小于于200200m m；并并应应远远离离高高压压输输电电线线，其其距距离离不不得得小小于于5050m m），以避免周围磁场对以避免周围磁场对GPSGPS卫星信号的干扰。卫星信号的干扰。 （3 3）点点位位附附近近不不应应有有强强烈烈干干扰扰接接收收卫卫星星信信号号的的物物体体，并并尽尽量量避避免大面积水域，以减弱多路径误差的影响。免大面积水域，以减弱多路径误差的影响。 （4 4）点点位位应应选选在在交交通通方方便便的的地地方方，有有利利于于用

87、用其其他他测测量量手手段段联联测测或扩展。或扩展。 （5 5）地面基础稳定，利于点位保存。）地面基础稳定，利于点位保存。 （6 6）应充分利用符合要求的旧有控制点。）应充分利用符合要求的旧有控制点。3.3 GPS测量的外业实施 2.2.选点作业选点作业 选选点点人人员员在在实实地地选选定定的的点点位位上上，打打一一木木桩桩或或以以其其它它方方式式加加以以标标定定，同同时时树树立立测测旗旗，以以便便埋埋石石及及观观测测人人员员能能迅迅速速找找到到点点位位，开开展展后后续续工工作作。选选点点人人员员还还应应按按技技术术设设计计的的要要求求，最最后后确确认认该该点点是是否否进进行行水准联测，并应实地

88、踏勘水准路线，提出有关建议。水准联测，并应实地踏勘水准路线，提出有关建议。 GPSGPS点点名名可可取取村村名名、山山名名、地地名名、单单位位名名、应应向向当当地地政政府府部部门门或或群群众众进进行行调调查查后后确确定定。当当利利用用符符合合要要求求的的旧旧有有控控制制点点时时，点点名名不不宜宜更改。更改。 不不论论是是新新选选定定的的点点或或利利用用原原有有点点位位，均均应应按按规规范范或或规规程程中中规规定定的的格格式式在在实实地地绘绘制制GPSGPS点点点点之之记记，如如表表6-76-7所所示示。点点位位周周围围有有高高于于1010的的障障碍碍物物时时；应应用用平平板板仪仪和和罗罗盘盘仪

89、仪绘绘制制点点的的环环视视图图。测测区区选选点点完完成成后后，还还应应绘绘制制GPSGPS网网选选点点图图。测测区区选选点点完完成成后后，还还应应绘绘制制GPSGPS网网选点图。选点图。 最最后后，要要对对选选点点工工作作写写出出总总结结，包包括括详详细细的的交交通通情情况况，车车的的种种类、车次以及通讯、供电、充电情况等。类、车次以及通讯、供电、充电情况等。点名及种类GPS点名土 质号旧点名所 在 地交通路线所在图幅号概略位置X YL B(略图)备 注标石说明标石说明（单、双层、（单、双层、类型）旧点类型）旧点 相临点（名、号、里程、通视否）日期：20 年 月 日 记录者： 绘图者： 校对者

90、： 表表 GPSGPS点点之记点点之记3.3.选点记录选点记录GPSGPS网网选选点点图图 4 4、标石埋设、标石埋设 表表 标石类型及其适用级别标石类型及其适用级别 类类 别别形形 式式适适 用用 级级 别别基岩标石基岩标石基岩天线墩基岩天线墩基岩标石基岩标石A基本标石基本标石一般基本标石一般基本标石土层天线墩土层天线墩岩层天线墩岩层天线墩冻土基本标石冻土基本标石沙丘基本标石沙丘基本标石A或或B普通标石普通标石一般标石一般标石岩层标石岩层标石建筑物上标石建筑物上标石BE 点点位位选选定定后后（包包括括方方位位点点），均均应应按按规规定定绘绘制制点点之之记记，其其主主要要内内容容包包括括：点点

91、位位及及点点位位略图，点位的交通情况以及选点情况等。略图，点位的交通情况以及选点情况等。 选点工作结束后，应提交的技术资料主要包括：选点工作结束后，应提交的技术资料主要包括： l点之记及点的环视图点之记及点的环视图lGPSGPS网选点图；网选点图；l选点工作技术总结。选点工作技术总结。二、观测工作级级 别别 项项 目目AAABCDE卫星截止高度角（卫星截止高度角（）101015151515同时观测有效卫星数同时观测有效卫星数444444观测有效卫星总数观测有效卫星总数20209644观测时段数观测时段数106421.61.6时段长度时段长度min静态静态720540240604540快快速速静

92、静态态双频双频+P(Y)码码1052双频全波双频全波151010单频或双频半波单频或双频半波302015采样间隔采样间隔S静态静态303030103010301030快速静态快速静态515515515静态静态151515151515快快速速静静态态双频双频+P(Y)码码111双频全波双频全波333单频或双频半波单频或双频半波555注：注：1 在时段中观测时间符合表在时段中观测时间符合表63中第七项规定的卫星，为有效观测卫星；中第七项规定的卫星，为有效观测卫星；2 计算有效观测卫星总数时，应将各时段的有效观测卫星数扣除其间的重复卫星数；计算有效观测卫星总数时，应将各时段的有效观测卫星数扣除其间的

93、重复卫星数；3 观测时段长度，应为开始记录数据到结束记录的时间段；观测时段长度，应为开始记录数据到结束记录的时间段；4 观测时段数观测时段数1.6，指每站观测一时段，至少，指每站观测一时段，至少60%测站再观测一时段。测站再观测一时段。1、观观测测工工作作依依据据的的主主要要技技术术指指标标 2 2、天线安置、天线安置n 天天线线要要尽尽量量利利用用脚脚架架安安置置，直直接接在在点点上上对对中中。当当控控制制点点上上建建有有寻寻常常标标时时，应应在在安安置置天天线线之之前前先先放放倒倒觇觇标标或或采采取取其其它它措措施施。只只有有在在特特殊殊情况下，方可进行偏心观测，此时归心元素应以解析法精确

94、测定。情况下，方可进行偏心观测，此时归心元素应以解析法精确测定。n 天天线线的的定定向向标标志志线线应应指指向向正正北北。其其中中A A与与B B级级在在顾顾及及当当地地磁磁偏偏角角修修正后，定向误差不应大于正后，定向误差不应大于5 5。天线底盘上的圆水准气泡必须居中。天线底盘上的圆水准气泡必须居中。n 天天线线安安置置后后，应应在在每每时时段段观观测测前前、后后各各量量取取天天线线高高一一次次。对对备备有有专专门门测测高高标标尺尺的的接接收收设设备备，将将标标尺尺插插入入天天线线的的专专用用孔孔中中，下下端端垂垂准准中中心心标标志志，直直接接读读出出天天线线高高。对对其其它它接接收收设设备备

95、，可可采采用用倾倾斜斜测测量量方方法法。从从脚脚架架互互成成120120的的三三个个空空挡挡测测量量天天线线底底盘盘下下表表面面至至中中心心标标志志面面的的距距离离，互互差差小小于于3 3mmmm时时，取取平平均均值值L L，若若天天线线底底盘盘半半径径为为R R，再再利利用用厂厂方方提供的平均相位中心至底盘下表面的高度提供的平均相位中心至底盘下表面的高度h hc c，按求出天线高。按求出天线高。n测量气象参数：在高精度测量中，要求测定测量气象参数：在高精度测量中，要求测定气象元素，每时段气象元素的测定不应少于气象元素，每时段气象元素的测定不应少于3 3次，气压读至次，气压读至0.1mabar

96、0.1mabar，气温读至，气温读至0.10.1n复查点明并计入测量手簿复查点明并计入测量手簿 3 3、开机观测、开机观测 观观测测作作业业的的主主要要任任务务是是捕捕获获GPSGPS卫卫星星信信号号，并并对对其其进进行行跟跟踪、处理和量测，以获得所需要的定位信息和观测数据。踪、处理和量测，以获得所需要的定位信息和观测数据。 对对于于一一些些品品牌牌的的接接收收机机，接接收收机机开开始始记记录录数数据据后后，观观测测员员可可使使用用专专用用功功能能键键和和选选择择菜菜单单，查查看看测测站站信信息息、接接收收卫卫星星数数量量、各各通通道道信信噪噪比比、相相位位测测量量残残差差、实实时时定定位位的

97、的结结果果及及其其变变化化、存存储介质记录情况等。储介质记录情况等。 观观测测员员要要细细心心操操作作，静静置置和和观观测测期期间间防防止止接接收收设设备备震震动动，防止人员和其它物体碰动天线和阻挡信号。防止人员和其它物体碰动天线和阻挡信号。 4 4、观测记录、观测记录 在在外外业业观观测测过过程程中中，所所有有信信息息资资料料和和观观测测数数据据都都要要妥妥善记录。记录的形式主要有以下两种：善记录。记录的形式主要有以下两种：（1 1）观测记录）观测记录 观观测测记记录录由由接接收收设设备备自自动动完完成成，均均记记录录在在存存储储介介质质（如如磁磁带带、磁磁卡卡等等）上上，记记录录项项目目主

98、主要要有有：载载波波相相位位观观测测值值及及其其相相应应的的GPSGPS时时间间；GPSGPS卫卫星星星星历历参参数数；测测站站和和接接收收机机初初始始信信息息（测测站站名名、测测站站号号、时时段段号号、近近似似坐坐标标及及高高程程、天线及接收机编号、天线高）。天线及接收机编号、天线高）。 存存储储介介质质的的外外面面应应贴贴制制标标签签，注注明明文文件件名名、网网区区名名、点名、时段号、采集日期、测量手簿编号等。点名、时段号、采集日期、测量手簿编号等。 接接收收机机内内存存数数据据文文件件转转录录到到外外存存介介质质上上时时，不不得得进进行行任任何何剔剔除除和和删删改改，不不得得调调用用任任

99、何何对对数数据据实施重新加工组合的操作指令。实施重新加工组合的操作指令。 （2 2）测量手簿）测量手簿 测测量量手手簿簿是是在在接接收收机机启启动动前前与与作作业业过过程程中中，由由测测量量员员随随时时填填写写的的。整整个个观观测测过过程程出出现现的的重重要要问题及其处理情况，亦应如实地填写在记事栏内。问题及其处理情况，亦应如实地填写在记事栏内。 观观测测记记录录和和测测量量手手簿簿都都是是GPSGPS精精密密定定位位的的依依据，必须按照规定妥善保管。据，必须按照规定妥善保管。观测者姓名观测者姓名 日日 期期 年年 月月 日日测测 站站 名名 测测 站站 号号 时段号时段号 天天 气状气状 况

100、况 测站近似坐标：测站近似坐标：经度：经度：E E 纬度：纬度：N N 高程：高程： 本测站为本测站为 新点新点 等大地点等大地点 等水准点等水准点 记录时间：记录时间：北京时间北京时间 UTC UTC 区时区时开录时间开录时间 结束时间结束时间 接收机号接收机号 天线号天线号 天线高：（天线高：（m m） 测后校核值测后校核值 1.1. 2. 2. 3.3. 平均值平均值 天线高量取方式略图天线高量取方式略图测站略图及障碍物情况测站略图及障碍物情况观测状况记录观测状况记录1.1.电池电压电池电压 ( (快、条快、条) )2.2.接收卫星号接收卫星号 3.3.信噪比（信噪比（SNRSNR） 4

101、.4.故障情况故障情况 5.5.备注备注 工程工程GPSGPS外业观测手簿外业观测手簿 GPS外外业业观观测测手手簿簿3.4 GPS测量的作业模式1.1.静态定位静态定位 （1 1）作作业业方方法法 采采用用两两套套接接收收设设备备，分分别别安安置置在在一一条条基基线线的的两两个个端端点点，同同步步观观测测4 4颗颗卫卫星星1 1h h左左右右，或或同同步步观观测测5 5颗颗卫卫星星2020minmin左左右。右。（2 2）精精度度 基基线线的的相相对对定定位位精精度度可可达达5 5mm+1ppmDmm+1ppmD，D D为基线长度（为基线长度（kmkm）。）。一、常用的定位方法 （3 3）适

102、用范围适用范围 建立全球性或国家级大地控制建立全球性或国家级大地控制网、建立地壳运动监测网、建立长距离检校基网、建立地壳运动监测网、建立长距离检校基线、进行岛屿与大陆联测、钻井定位。线、进行岛屿与大陆联测、钻井定位。 （4 4）注意事项）注意事项 所有观测过的基线应组成一系所有观测过的基线应组成一系列封闭图形，以利于外业检核，提高成果可靠列封闭图形，以利于外业检核，提高成果可靠度。并且可以通过平差，有助于进一步提高定度。并且可以通过平差，有助于进一步提高定位精度位精度。图图 经典静态相对定位经典静态相对定位 2. 2.快速静态定位快速静态定位 （1 1）作作业业方方法法 在在测测区区中中部部选

103、选择择一一个个基基准准站站，并并安安置置一一套套接接收收设设备备连连续续跟跟踪踪所所有有可可见见卫卫星星；另另一一台台接接收收机机依依次次到到各各点点流流动动设设站站，每每点点观测观测1212minmin。 （2 2）精精度度 流流动动站站相相对对于于基基 准准 站站 的的 长长 度度 中中 误误 差差 为为5 5mm+1ppmDmm+1ppmD。 （3 3）应应用用范范围围 控控制制网网的的建建立立及及其其加加密密、工工程程测测量量、地地籍籍 测测量量、大大批批相相距距百百米米左左右右的的点点位定位。位定位。（4 4）注注意意事事项项 在在观观测测时时段段内内应应确确保保有有5 5颗颗以以上

104、上卫卫星星可可供供观观测测；流流动动点点与与基基准准点点相相距距应应不不超超过过2020kmkm；流流动动站站上上的的接接收收机机在在转转移移时时，不不必必保保持持对对所所测测卫卫星星连连续续跟跟踪踪，可可关关闭闭电电源源以以降低能耗。降低能耗。图图 快速静态相对定位模式快速静态相对定位模式 基准站 观测基线 迁站路线 流动站 3.3.准动态定位准动态定位 （1 1）作作业业方方法法 在在测测区区选选择择一一个个基基准准站站，安安置置接接收收机机连连续续跟跟踪踪所所有有可可见见卫卫星星；将将另另一一台台接接收收机机先先置置于于1 1号号站站观观测测1212minmin；在在保保持持对对所所测测

105、卫卫星星连连续续跟跟踪踪而而不不失失锁锁的的情情况况下下，将将流流动动接接收收机机分分别别在在2 2、3 3、4 4各点观测数秒钟。各点观测数秒钟。 （2 2）精度）精度 基线的中误差约为基线的中误差约为1212cmcm。（3 3）应用范围应用范围 开阔地区的加密控制测量、工开阔地区的加密控制测量、工程定位及碎部测量、剖面测量及路线测量等。程定位及碎部测量、剖面测量及路线测量等。（4 4）注意事项）注意事项 应确保在观测时段上有应确保在观测时段上有5 5颗以颗以上卫星可供观测；流动点与基准点距离不超上卫星可供观测；流动点与基准点距离不超过过2020kmkm；观测过程中流动接收机不能失锁，观测过

106、程中流动接收机不能失锁，否则应在失锁的流动点上延长观测时间否则应在失锁的流动点上延长观测时间1212minmin。 4. 4.往返式重复设站往返式重复设站 （1 1）作作业业方方法法 建建立立一一个个基基准准点点安安置置接接收收机机连连续续跟跟踪踪所所有有可可见见卫卫星星；流流动动接接收收机机依依次次到到每每点点观观测测1212minmin；1h1h后后逆逆序序返返测测各各流动点流动点1 12 2minmin。 （2 2）精精度度 相相对对于于基基准准点点 的的 基基 线线 中中 误误 差差 为为5 5mm+1ppmDmm+1ppmD。图 往返式重复设站 （3 3）应用范围应用范围 控制测量及

107、控制网加密、取代控制测量及控制网加密、取代导线测量及三角测量、工程测量及地籍测量导线测量及三角测量、工程测量及地籍测量等。等。（4 4）注意事项）注意事项 流动点与基准点相距不超过流动点与基准点相距不超过2020kmkm；基准点上空开阔，能正常跟踪基准点上空开阔，能正常跟踪3 3颗及颗及以上的卫星。以上的卫星。 5. 5.动态定位动态定位 （1 1）作作业业方方法法 建建立立一一个个基基准准点点安安置置接接收收机机连连续续跟跟踪踪所所有有可可见见卫卫星星；流流动动接接收收机机先先在在出出发发点点上上静静态态观观测测1212minmin；然然后后流流动动接接收收机机从从出出发发点点开开始始连连续

108、续运运动动；按按指指定定的的时时间间间间隔隔自动测定运动载体的实时位置。自动测定运动载体的实时位置。 （2 2）精精度度 相相对对于于基基准准点点的瞬时点位精度可达的瞬时点位精度可达1212cmcm。 图 动态定位 （3 3）应用范围应用范围 精密测定运动目标的轨迹、测精密测定运动目标的轨迹、测定道路的中心线、剖面测量、航道测量等。定道路的中心线、剖面测量、航道测量等。（4 4）注意事项）注意事项 需同步观测需同步观测5 5颗卫星，其中至颗卫星，其中至少少4 4颗卫星要连续跟踪；流动点与基准点相颗卫星要连续跟踪；流动点与基准点相距不超过距不超过2020kmkm。3.5实时动态测量作业模式与应用

109、1 1、实时动态（、实时动态（RTKRTK）定位技术简介）定位技术简介 RTK RTK的工作原理是将一台接收机置于基的工作原理是将一台接收机置于基准站上，另一台或几台接收机置于载体（称准站上，另一台或几台接收机置于载体（称为流动站）上，基准站和流动站同时接收同为流动站）上，基准站和流动站同时接收同一时间相同一时间相同GPSGPS卫星发射的信号，基准站所卫星发射的信号，基准站所获得的观测值与已知位置信息进行比较，得获得的观测值与已知位置信息进行比较，得到到GPSGPS差分改正值。然后将这个改正值及时差分改正值。然后将这个改正值及时地通过无线电数据链电台传递给共视卫星的地通过无线电数据链电台传递给

110、共视卫星的流动站以精化其流动站以精化其GPSGPS观测值，得到经差分改观测值，得到经差分改正后流动站较准确的实时位置。正后流动站较准确的实时位置。2 2、RTKRTK作业模式与应用作业模式与应用（1 1）快速静态测量）快速静态测量（2 2）准动态测量）准动态测量（3 3）动态测量）动态测量3 3、RTKRTK系统的组成系统的组成 下下面面以以美美国国天天宝宝导导航航有有限限公公司司生生产产的的48004800GPSGPS双双频频接接收收机机为为例例，说说明明RTKRTK的的系系统统组组成成，天天宝宝RTKRTK系系统统由由下下列列两两部部分分组组成：成：4.RTK定位测量的外野准备工作oRTK

111、RTK定位测量外业准备的过程如下：定位测量外业准备的过程如下：o 1. 1.外业踏勘；外业踏勘；o 2. 2.收集资料；收集资料；o 3. 3.制定观测计划；制定观测计划；o 4. 4.星历预报；星历预报；o 5. 5.器材准备：经检定合格的器材准备：经检定合格的GPSGPS接收机（基准站接收机（基准站+ +流动站（含流动站（含TSC1TSC1）一套，一套，1212V60AV60A电源（含充电电源（含充电器），数据链电台一套，手机或对讲机（每台器），数据链电台一套，手机或对讲机（每台GPSGPS接收机上配一个），每台接收机上配一个），每台GPSGPS接收机配观测记录手接收机配观测记录手簿一本；

112、簿一本；o 6. 6. 运输工具：自备汽车或租车。运输工具：自备汽车或租车。 一、架设基准站一、架设基准站5.5.在输入椭球参数窗口中选：在输入椭球参数窗口中选：投影方式投影方式: : Transverce Mercator(Transverce Mercator(横轴墨卡托投影横轴墨卡托投影) )False northingFalse northing（北偏）北偏）: 0.000: 0.000m (m (北偏为北偏为0)0)False eastingFalse easting（东偏）东偏）: 500000.000: 500000.000m (m (东偏东偏500500km)km)origin

113、 lat(origin lat(纬度纬度): 0): 00000.00000000.0000N Ncentral meridian: 114central meridian: 1140000.0000E(0000.0000E(当地中央子午线经度当地中央子午线经度) )scalescale（尺度比）：尺度比）：1.0000001.000000semisemimajor axis: 6378245.000m(BJ54major axis: 6378245.000m(BJ54椭球长半轴椭球长半轴) )FlatteningFlattening（扁率分母）：扁率分母）：298.300000298.300

114、000 若若在在某某一一测测区区，椭椭球球参参数数只只需需输输入入一一次次即即可可，如如再再进进入入其其它它测测区区，则则需需重重新新输输入入其其它它测测区区的的椭椭球球参参数数（主主要要是是当当地地中中央央子子午午线的经度）。线的经度）。5.RTK的作业方法二、启动基准站二、启动基准站 在在TSC1TSC1控制器中点击控制器中点击SurveySurvey（测量）图标，进入测量方式菜单。测量）图标，进入测量方式菜单。 在（在（Survey StylesSurvey Styles）测量工作方式菜单中选测量工作方式菜单中选Trimble RTKTrimble RTK（实时动态）。实时动态）。 在（

115、在（SurveySurvey）测量菜单中选测量菜单中选Start base receiverStart base receiver（启动基准站）。启动基准站）。 显显示示连连接接接接收收机机后后，输输入入基基准准站站的的点点名名，输输入入天天线线高高，若若控控制制器器中中有有该该点点的的点点名名（也即隐含有该点的坐标）可直接按软键（也即隐含有该点的坐标）可直接按软键 Start Start （F1F1键）后，显示：键）后，显示：Disconnect controller from receiverDisconnect controller from receiver（控制器可以离开接收机）控制

116、器可以离开接收机） 若若控控制制器器中中不不存存在在该该点点或或该该点点是是未未知知点点，则则按按 here here （F3F3键键）求求得得该该点点的的WGSWGS8484坐坐标标（伪伪距距），显显示示后后，一一直直按按回回车车键键，直直到到高高程程变变化化趋趋于于稳稳定定为为止止。再再按按软软键键 Start Start （F1F1键）。键）。 当当显显示示控控制制器器可可以以离离开开接接收收机机时时，即即启启动动了了基基准准站站，可可以以将将基基准准站站接接收收机机上上的的电电缆缆插插头头拔拔下下（可可带带电电插插拔拔）。但但此此时时，控控制制器器的的显显示示器器上上并并不不显显示示电

117、电台台的的标标志志，只只有有启动流动站后，电台的标志才在控制器上显出。启动流动站后，电台的标志才在控制器上显出。 三、启动流动站三、启动流动站 将将TSC1TSC1控控制制器器上上的的电电缆缆插插头头插插入入流流动动站站GPSGPS接接收收机机的的插插口口，在在（SurveySurvey）测测量量菜菜单单中中选选Start Start SurveySurvey（开开始始测测量量）也也称称启启动动流流动动站站。此此时时在在TSC1TSC1控控制制器器的的窗窗口口下下部部即显示如下画面：即显示如下画面：图8-6 TSC1控制器显示的有关图形 四、启动流动站四、启动流动站 电电池池中中的的黑黑色色部

118、部分分是是告告之之电电量量的的多多少少；48004800是是告告之之与与TSC1TSC1控控制制器器所所连连接接的的GPSGPS接接收收机机的的型型号号；卫卫星星图图标标中中的的5 5是是搜搜索索到到的的卫卫星星颗颗数数，RTKRTK测测量量时时不不能能少少于于5 5颗颗；电电台台图图标标中中若若两两个个小小灯灯交交替替闪闪亮亮，则则证证明明无无线线电电数数据据链链已已连连接接；H H和和V V分分别别代代表表水水平平和和高高程程精精度度；PDOPPDOP代代表表空空间间位位置置精精度度因因子子值值，越越小小越越好好；当当RTK=FIXEDRTK=FIXED（固固定定解解）时时，初初始始化化完

119、完毕毕，可可以以开开始始测测量量（当当RTK=floatRTK=float（浮浮点点解解）初初始始化化不不成成功功，不不能测量，必须再等待，直到能测量，必须再等待，直到RTK=FIXEDRTK=FIXED时为止）。时为止）。 五、开始测量五、开始测量 可以分为几种形式：可以分为几种形式：测量点（测量点（Measure pointsMeasure points）。）。连续的碎部点的采集（连续的碎部点的采集（Continuous topoContinuous topo）。）。输输 入入 方方 位位 、 距距 离离 、 计计 算算 不不 可可 到到 达达 的的 点点 位位（OffsetsOffset

120、s）。）。放样（放样（StakeoutStakeout）。）。测测量量结结束束后后，在在（SurveySurvey）测测量量菜菜单单中中选选End End SurveySurvey（结束测量）。结束测量）。收工。收工。 3.6.1 3.6.1 数据的预处理数据的预处理 1 1、数据处理软件及选择、数据处理软件及选择 GPSGPS网网的的数数据据处处理理分分基基线线解解算算和和网网平平差差两两个个阶阶段段。各各阶阶段段数数据据处处理理软软件件可可采采用用随随机机软软件件或或经经正正式式鉴鉴定定的的软软件，如件，如GAMIT/GLOBKGAMIT/GLOBK、BERNESEBERNESE、GIPS

121、YGIPSY、GFZGFZ等软件等软件 2、基线解算、基线解算 预预处处理理的的主主要要目目的的是是对对原原始始数数据据进进行行编编辑辑、加加工工与与整整理理，分分流流并并产产生生各各种种专专用用信信息息文文件件，为为进进一一步步的的平平差差计算做准备。它的基本内容是：计算做准备。它的基本内容是： 3.6数据预处理及观测成果的质量检核（1 1）数据传输）数据传输 将将GPSGPS接收机记录的观测数据接收机记录的观测数据传输到磁盘或其它介质上。传输到磁盘或其它介质上。（2 2）数据分流）数据分流 从原始记录中，通过解码将各从原始记录中，通过解码将各种数据分类整理，剔除无效观测值和冗余信种数据分类

122、整理，剔除无效观测值和冗余信息，形成各种数据文件，如星历文件、观测息，形成各种数据文件，如星历文件、观测文件和测站信息文件等。文件和测站信息文件等。（3 3）统统一一数数据据文文件件格格式式 将将不不同同类类型型接接收收机机的的数数据据记记录录格格式式、项项目目和和采采样样间间隔隔，统统一一为为标标准准化化的的文文件件格格式式，以便统一处理。以便统一处理。（4 4）卫卫星星轨轨道道的的标标准准化化 采采用用多多项项式式拟拟合合法法，平平滑滑GPSGPS卫卫星星每每小小时时发发送送的的轨轨道道参参数数，使使观观测测时时段段的的卫卫星星轨轨道道标标准化。准化。（5 5）探测周跳、修复载波相位观测值

123、。）探测周跳、修复载波相位观测值。（6 6）对对观观测测值值进进行行必必要要改改正正 在在GPSGPS观观测测值值中中加加入入对对流流层改正，单频接收机的观测值中加入电离层改正。层改正，单频接收机的观测值中加入电离层改正。 根根据据上上述述预预处处理理所所获获得得的的标标准准化化数数据据文文件件，进进行行观观测数据的平差计算。其主要内容包括：测数据的平差计算。其主要内容包括：（1 1）基基线线向向量量或或多多站站网网平平差差计计算算 对对于于两两台台接接收收机机，要要对对多多个个历历元元同同步步观观测测值值进进行行独独立立基基线线向向量量（坐坐标标差差）的的平平差差计计算算。对对于于多多台台接

124、接收收机机所所作作的的同同步步观观测测区区，要要同同时时确确定定多多条条基基线线向向量量。由由此此所所得得到到的的平平差差结结果果为为观观测测站站之间的基线向量及其方差与协方差。之间的基线向量及其方差与协方差。（2 2）GPSGPS网网平平差差的的计计算算 利利用用上上述述基基线线边边的的平平差差结结果果，作作为为相相关关观观测测量量进进行行网网的的整整体体平平差差。平平差差计计算算应应在在WGSWGS8484坐坐标标系系统统中中进进行行，平平差差结结果果一一般般是是网网点点的的空空间间直直角角坐坐标、大地坐标和高斯平面坐标以及相应的方差和协方差。标、大地坐标和高斯平面坐标以及相应的方差和协方

125、差。（3 3）坐坐标标系系统统的的转转换换或或与与地地面面网网的的联联合合平平差差 上上述述GPSGPS网网在在WGS-84WGS-84坐坐标标系系统统中中的的平平差差结结果果，还还需需要要化化算算到到地地方方所所采采用用的的坐坐标标系系统统中中去去。如如果果为为了了改改善善已已有有的的地地方方控控制制网网，还还需需要要确确定定GPSGPS网网与与原原控控制制网网之之间间的的转转换换参参数数，进进行行两两网网的联合平差。的联合平差。 平平差差计计算算完完成成后后，需需输输出出打打印印以以下下基基本本信信息息：测测区区和和各各测测站站的的基基本本信信息息；观观测测值值的的数数量量、数数据据剔剔除

126、除率率、时时段段起起止止时时刻刻和和持持续续时时间间的的统统计计信信息息；平平差差计计算算采采用用的的坐坐标标系系统统、基基本本常常数数、起起算算数数据据、观观测测值值类类型型和和数数据据处处理理方方法法；平平差差计计算算采采用用的的先先验验约约束束条条件件、先先验验误误差差；平平差差结结果果；平平差差值值的精度。的精度。3.6.2 3.6.2 观测成果的外业检核观测成果的外业检核 对对野野外外观观测测资资料料首首先先要要进进行行复复查查，内内容容包包括括：成成果果是是否否符符合合调调度度命命令令和和规规范范的的要要求求；进进行行的的观观测测数数据据质质量量分析是否符合实际。然后进行下列项目的

127、检核：分析是否符合实际。然后进行下列项目的检核：1.1.每个时段同步边观测数据的检核每个时段同步边观测数据的检核 两两端端点点的的接接收收机机，通通过过多多历历元元同同步步观观测测，经经平平差差计计算的基线边称为同步边。同步边检核的内容有：算的基线边称为同步边。同步边检核的内容有： （1 1）数数据据剔剔除除率率 剔剔除除的的观观测测值值个个数数与与应应获获取取的的观观测测值值个个数数的的比比值值称称为为数数据据剔剔除除率率。同同一一时时段段观观测测值值的的数数据据剔剔除除率，其值应小于率，其值应小于1010。（2 2）平平差差值值中中的的误误差差 计计算算同同步步边边各各时时段段平平差差值值

128、中中误误差差和相对中误差。其中中误差应小于和相对中误差。其中中误差应小于0.10.1m m。 2.重复观测边的检核 同同一一条条基基线线边边若若观观测测了了多多个个时时段段，则则可可得得到到多多个个边边长长结结果果。这这种种具具有有多多个个独独立立观观测测结结果果的的边边就就是是重重复复观观测测边边。对对于于重重复复观观测测边边的的任任意意两两个个时时段段的的成成果果互互差差，均均应应小小于于接接收机标称精度的两倍。收机标称精度的两倍。 3. 3.环闭合差的检核 当独立观测的各同步边构成闭合环形（如三角形、多边形）时，各边的坐标差之和应为零。但是由于多种误差的存在，环中各独立观测边的坐标差分量

129、闭合差不为零，设其为 式中n为闭合环中同步边数。此时环闭合差的定义是 环闭合差的大小是评价观测成果质量的重要标志之一。“规范”规定，若干个独立边组成闭合环时，各坐标差分量闭合差不应大于 ，其中 为相应级别按平均边长算出的规定中误差。 4. 4.同步观测环检核 当环中各边为多台接收机同步观测时，由于各边是不独立的，所以其闭合差应恒为零。例如三边同步环中只有两条同步边可以视为独立的成果，第三边成果应为其余两边的代数和。但是由于模型误差和处理软件的内在缺陷，使得这种同步环的闭合差实际上仍可能不为零。这种闭合差一般数值很小，不至于对定位结果产生明显影响，所以也可把它作为成果质量的一种检核标准。 “规范

130、”规定，三边同步环中第三边处理结果与前两边的代数和之差值应小于下列数值： 式中 为相应级别的规定中误差（按平均边长计算）。(6-6) 对于四站以上的多边同步环，可以产生大量同步闭合环,在处理完各边观测值后,应检查一切可能的闭合差。以图616为例，A、B、C、D四站应检核： ABBCCA； ACCDDA； ABBDDA； BCCDDB； ABBCCDDA； ABBDDCCA； ADDBBCCA。所有闭合环的分量闭合差不应大于 ，而环闭合差 图6-16 同步环闭合差式中n为闭合环中的边数；为相应级别的规定中误差。 当发现边闭合数据或环闭合数据超出上列规定时，应分析原因并对其中部分或全部成果重测。需

131、要重测的边，应尽量安排在一起进行同步观测。(6-7) 1. 1.技术总结技术总结 GPSGPS测量工作结束后，需按要求编写技术总结报告，其内容包括：测量工作结束后，需按要求编写技术总结报告，其内容包括： （1 1）测测区区范范围围与与位位置置，自自然然地地理理条条件件，气气候候特特点点，交交通通及及电电讯讯、电电源源等等情情况；况； （2 2）任务来源，测区已有测量情况，项目名称，施测目的和基本精度要）任务来源，测区已有测量情况，项目名称，施测目的和基本精度要求；求； （3 3）施测单位，施测起讫时间，技术依据，作业人员情况；）施测单位，施测起讫时间，技术依据，作业人员情况； （4 4）接收设

132、备类型与数量以及检验情况；）接收设备类型与数量以及检验情况； （5 5）选点所遇障碍物和环境影响的评价，埋石与重合点情况；）选点所遇障碍物和环境影响的评价，埋石与重合点情况； （6 6）观观测测方方法法要要点点与与补补测测、重重测测情情况况，以以及及野野外外作作业业发发生生与与存存在在问问题题的的说说明；明； （7 7）野外数据检核，起算数据情况和数据后处理内容、方法及软件情况；）野外数据检核，起算数据情况和数据后处理内容、方法及软件情况； （8 8）工作量、工日及定额计算；）工作量、工日及定额计算； （9 9）方案实施与规范执行情况；）方案实施与规范执行情况； （1010）上交成果尚存问题和

133、需要说明的其它问题；）上交成果尚存问题和需要说明的其它问题； （1111）各种附表与附图。）各种附表与附图。3.6.3 技术总结与上交资料 2. 2.上交资料上交资料 GPS GPS测量任务完成后，应上交下列资料：测量任务完成后，应上交下列资料： （1 1）测量任务书与专业设计书；）测量任务书与专业设计书； （2 2）点之记、环视图和测量标志委托保管书；）点之记、环视图和测量标志委托保管书； （3 3）卫星可见性预报表和观测计划；）卫星可见性预报表和观测计划； （4 4）外外业业观观测测记记录录（包包括括原原始始记记录录的的存存储储介介质质及及其其备备份份）、测测量量手手薄薄及及其它记录（包括偏心观测）；其它记录（包括偏心观测）； （5 5）接收设备、气象及其它仪器的检验资料；）接收设备、气象及其它仪器的检验资料； （6 6）外业观测数据质量分析及野外检核计算资料；）外业观测数据质量分析及野外检核计算资料； （7 7）数据加工处理中生成的文件（含磁盘文件）、资料和成果表；）数据加工处理中生成的文件（含磁盘文件）、资料和成果表； （8 8）GPSGPS网展点图；网展点图； （9 9）技术总结和成果验收报告。）技术总结和成果验收报告。