GPS技术设计说明书.doc

GPS技术设计说明书章贡区E级GPS网观测技术设计1.项目概要委托单位名称：章贡区人民政府委托 测绘任务要求：为了满足章贡区第二次土地资源详查工作的需要，章贡区人民政府委托我校在中心城区进行测量，测制1：500数字化地籍图近50平方公里，具体范围由章贡区土管局圈定；双方于2011年4月8日签订了测绘合同，要求在2011年12月底完成。为完成本次测图任务需要布设一控制网，要求1个月内完成。2、 测区概况简述；章贡区位于江西省南部、赣州市中偏西北部，北纬254016255856、东经1144644115340间。东、南、北与赣县接壤，西与南康市、赣州经济技术开发区相邻，总面积375.52平方千米。2009年底，辖水东、水南、水西、沙石、沙河5个镇和赣江、解放、南外、东外4个街道办事处，共57个行政村，48个街道社区居民委员会和10个镇辖居民委员会。3、 已有资料的来源及分析、利用论证（依资料编写）；1、 有等级控制点：测区附近有国家二等三角点：3个，经检测精度符合要求后可做为四等平面控制的起算点使用。测区附近有国家等水准点2个，经检测精度符合要求后可做为四等水准的起算点使用。2、2010年卫星遥感图可作为测区的设计、工作计划用图。4、 坐标系统的选择及处理方法的论证，起始数据的数量和处理；GPS单点定位的坐标以及相对中解算的基线向量属于WGS-84大地坐标，而章贡区选择的是北京54坐标系统。GPS测量结果要通过坐标转换，利用测区原有的资料：“测区附近的国家二等三角点3个（经检测精度符合要求后可做为四等平面控制的起算点使用），测区附近有国家等水准点2个（经检测精度符合要求后可做为四等水准的起算点使用）”。通过控制网的联测这3个平面控制点和2个高程水准点。在利用已知重合点的三维直角坐标将GPS点的WGS-84坐标转换为国家坐标系（北京1954）中的坐标。5、 GPS网点的图形及基本连接方法；GPS网结构特征的测算，点位布设图的绘制；一、GPS基线向量网的图形设计1、图形设计的原则网的图形设计主要是取决于工程的具体要求，但是同时必须考虑经费、时间和人力的消耗以及接收机数量和后勤保障条件等，在满足精度要求的前提下将消耗减至最低。具体而言，通常要遵循下列原则：（1）GPS网应尽量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，这样来增加检核条件以提高网的可靠性。（2）观测站点网点应尽量与原有的地面控制网点相重合，重合点一般不应少于3个（不足时应联测），且在网中应分布均匀，以利于可靠地确定GPS网与地面网之间的转换系数。同时亦应考虑与水准点相重合，而非重合点应根据要求以水准测量方法（或相当精度的方法）进行联测，或在网中布设一定密度的水准联测点，以提高高程测量的精度。（3）观测站点一般应设在视野开阔和交通便利的地方以利于观测及水准联测，同时为了便于与经典方法联测或扩展，必须考虑在GPS网点附近布设一些通视良好的方位点，以建立联测方向。方位点与观测站的距离，一般应大于300m。2、基本图形的选择根据GPS网的测量的不同用途，GPS网的独立观测边，应构成一定的几何图形，图形的基本形式如下：（1）三角形网GPS网中的三角形边由独立观测边组成。根据经典测量可知，这种图形的几何图形几何结构强，具有良好的自检能力，能够有效的发现观测成果的粗差，以保障网的可靠性。同时，经平差后网中相邻点间基线向量的精度分布均匀。但其观测工作量较大，尤其当接收机数量较少时，将使观测工作的总时间大为延长，因此通常只有当网的精度和可靠性要求较高，接收机数目在三台以上时，才单独采用这种图形，如下图所示：（2）环形网环形网是由若干含有多条独立观测边的闭合环组成的网，这种图形与经典测量中的导线相似，图形的结构比三角形稍差。此时闭合环中所含基线边的数量决定了网的自检能力和可靠性。如下图所示：一般来说，闭合环中包含的基线边不能超过一定的数量。根据GB/T18314-2001全球定位系统（GPS）观测规范，对闭合环中基线的边数有以下限制：闭合环中基线边边数的限值级 别CDE闭合环或附合路线的边数6810环形网的优点是观测工作量较小，且具有较好的自检性和可靠性，其缺点主要是，非直接观测的基线边（或间接边）精度较直接观测边低，相邻点间的基线精度分布不均匀。作为环形网特例，在实际工作中还可以按照网的用途和实际情况，采用所谓附合线路。这种附合线路与经典测量中的附合导线相似。采用这种图形的条件是，附合线路两端点间的已知基线向量，必须具有较高的精度，另外，附合线路所包含的基线边数，也不能超过一定的限制。 6、 技术依据及作业方法，主要是为保证网设计能够付诸实施并达到预期目的而采取的有关技术措施；其主要包括有：执行的规范、标石图并注明规格、材料及埋设方法；仪器的选择及检验项目要求、观测纲要、数据处理等方案。1、GPS控制网选点为保证对卫星的连续跟踪观测和卫星信号的质量要求，测站上空应尽可能的开阔，在高度截止角以上不能有成片的障碍物；为减少各种电磁波对GPS卫星信号的干扰，在测站周围约200m的范围内不能有大功率无线发射源（如电视台、电台、微波站等）；在50m内不能有高压输点线和微波无线点信号传递通道。为避免或减少多路径效应的发生，测站应远离对电磁波信号发射强烈的地形地物，如高层建筑、成片水域等；为便于观测作业和今后的应用，测站应选在交通便利，上点方便的地方；测站还应选择在易于保存的地方。选点结束后，应在实地绘制点之记，具体要求见全球定位系统（GPS）测量规范。2、GPS控制点埋石图及材料及埋设方法：A.2.4 三等导线/三角形网/GPS平面控制点标石埋设规格应符合图A.2.4规定。图A.2.4 三等及以上导线/三角形网/GPS平面控制点点标石埋设图（单位：mm）注：1盖；2土面；3砖；4素土；5冻土；6贫混凝土控制点做好以后要做好点之记，然后把材料一起保存起来。2、GPS基准网（1）GPS控制网作用：用于对国家土地的二调做基准。还可以为以后章贡区各种测图和工程建设等工作提供坐标。（2）GPS基准网点位布设要根据章贡区土地二调的实际情况，在测区内均匀的布设GPS控制点，控制点要与基准点联测。以江西理工大学本部、西校区、应科院为三大校区，每个校区必须布设一个以上的GPS基准点，以便以后学校方便使用。其余周边地方可以视情况布设基准点。3、 GPS接收机（1） 用于GPS控制网观测的GPS接收机必须符合GPS规范要求的双频机，其标准精度优于5mm。（2） 为了便于观测、提高精度和可靠性，采用3台GPS接收机参加同步环的观测。（3） 对于用于观测的水准仪及GPS接收机都必须进行全面的检测，各项标准应符合要求。4、 观测纲要（1） GPS控制点应观测1.5小时以上；采样的间隔为15s,高度截止角为15度。（2） 观测期间不能周围使用手机、电台等。（3） 在整个控制网范围内，选3个国家大地控制点，与GPS控制点同步观测，以便将GPS控制点的坐标转换为1954北京坐标系。（4） 观测要记录当时的观测天气、温度等；观测要符合GPS行业规范。4、 数据处理方案（1） 数据处理纲要1、 以江西理工大学的点为起算点。理工点在ITRF参考框架中的坐标与国家三角点联测解算出来的。2、 基线解算采用IGS的精密星历，采用GAMIT/GLOBK软件来进行数据处理。3、 顾及卫星钟差改正、接受机钟差改正和潮汐改正。根据联测的国家大地坐标控制点，求出各个点在北京1954的坐标。（2） 基线解算质量检核1、 由完全的独立基线构成的独立环，各独立环的坐标分量闭合差和全长闭合差应符合以下规定：2、 预期精度（1） 理工点的精度小于10cm（相对于北京1954坐标系）（2） 所有的基线相对精度小于0.5mm（对于基准点）。（3） 全网最弱点的点位中误差小于5.0mm。（4） 各种测量的精度符合行业规范。7、工作量综合计算及工作进程计划表；需用的主要装备、仪器、材料及经费预算。工作进程计划表：（任务时间为6月27日到7月17日）时间内容安排备注6.27测区的踏勘选点埋石6.28设备仪器筹备及人员组织6.297.03GPS外业测量7.047.11四等水准外业测量7.127.16数据内业处理包括GPS网及水准测量7.17成果的检核及提交经费预算：主要仪器和材料及人员单价及数量备注GPS外业测量每人每天250元，每组4人包括交通运输，人员消费补助GPS单频接受机全套设备3台，每天每台250元租赁方式（接收机及脚架等）SJ4水准仪全套1套，一台150元仪器，脚架，水准尺，记录本等埋石的材料及人工费每个点合计250元测区踏勘选点人工费一天300元内业控制网的设计一份设计报告250元水准测量四等外业测量一组4人，每人每天150元包括伙食交通补助费30元四等测量内业测量一份处理报告100元GPS测量数据处理处理报告400元包括平差结果和各点位坐标合计总价GPS外业测量5天5000+3750=8750元水准外业测量8天1200+4800=6000元GPS内业处理和水准内业400+100+250=750元选点和踏勘300元埋石材料费及人工费250*6=1500元总计17300元7、 上交的材料（1） 1:50000比例尺章贡区测区GPS控制网设计图。（2） 水准路线的联测路线及方案及经费预算和进程计划表。（3） 外业原始记录（包括GPS手薄、气象参数）。（4） 参加作业的GPS接收机及气象仪器的检测报告。（5） 各GPS控制点、GPS基准点的基本的信息。（6） 计算的同步基线和各GPS基准网的平差结果。（7）