工作任务：测量外业准备和技术设计书的编写及测量外业实施

1、工作任务：测量外业准备和技术设计书的编写及测量外业实施【工作任务】测量外业准备和技术设计书的编写及测量外业实施【教学目的与要求】1、掌握GPS控制点的选择原则2、GPS外业观测的基本步骤【教学重点、难点】重点：GPS外业观测的基本步骤难点：GPS控制点的选取原则更新、补充、删节内容 课前回顾（5分钟）：1、GPS 测量技术设计概念2、GPS 测量技术设计的主要内容。新课导入 (1-2分钟)：上次课学习了GPS 测量的技术设计，这次课技术设计的内容进行GPS测量。新课讲授（75分钟）：GPS 静态控制测量一静态控制测量基础（1）静态测量概念:多台接收机再不同的测站上进行静止同步观测。（2）方法：

2、将几台GPS 接收机安置在基线端点上，保持固定不动，同步观测4 颗以上卫星。可观测数个时段，每时段观测十几分钟至1小时左右。最后将观测数据输入计算机，经软件解算得各点坐标。（3）用途：静态控制测量是精度最高的作业模式。主要用于大地测量、控制测量、变形测量、工程测量。（4）精度：可达到（5mm+1ppm）（5）GPS网：是由GPS基线向量所形成的一种网络。布设GPS 网的目的：易于引入外部基准：基线向量无法提供位置基准，必须从外部引入；构成网络，易于基准的传递。评定测量成果的质量:提供检核条件（闭合环、重复基线、附和路线）提高测量成果的质量:探测、剔除粗差；分配误差二、建立GPS 网的三个阶段1

3、、测前：项目立项；方案设计；施工设计；测绘资料收集整理；仪器检验、检定；踏勘、选点、埋石2、测中：作业队进驻；卫星状态预报；观测计划制定；作业调度及外业观测；数据传输、转储、备份；基线解算及质量控制3、测后：网平差（数据处理、分析）及质量控制；整理成果、技术总结；项目验收四、测前（1） GPS 接收机的选用（2）GPS接收机的检定Ø 实施方§ 乙方、独立的权威仪器检定部门Ø 目标§ 仪器检定证书§ 合格的仪器设备Ø 内容§ GPS 接收机的检定§ 气象仪器的检定§ 其它设备的检验Ø 一般检验&#

4、167; GPS 接收机及天线的外观应良好，型号应正确；§ 各种部件及其附件应匹配、齐全和完好；§ 需紧固的部件应不得松动和脱落；§ 设备使用手册和后处理软件操作手册及磁（光）盘应齐全。Ø 通电检验§ 有关信号灯工作应正常；§ 按键和显示系统工作应正常；§ 利用自测试命令进行测试；§ 检验接收机锁定卫星时间的快慢，接收信号强弱及信号失锁情况。Ø 测试检验前还应检验§ 天线或基座圆水准器和光学对中器是否正确；§ 天线高量尺是否完好，尺长精度是否正确；§ 数据传录设备及软件是否齐

5、全，数据传输性能是否完好；§ 通过实例计算，测试和评估数据后处理软件。Ø 接收机内部躁声水平的测试§ 零基线法§ 超短基线法（3）选点a 准备：Ø 选点人员在实地选点前，应收集有关布网任务与测区的资料，包括测区1：5000 或更大比例尺地形图，已有各类控制点、卫星跟踪站的资料等。选点人员应充分了解和研究测区情况，特别是交通、通讯、供电、气象及大地点等情况。b 选点要求：Ø 周围应便于安置接收设备和操作，视野开阔，视场内障碍物的高度角不宜超过15；Ø 远离大功率无线电发射源（如电视台、电台、微波站等），其距离不小于200m；远

6、离高压输电线和微波无线电信号传送通道，其距离不得小于50m；Ø 附近不应有强烈反射卫星信号的物件（如大型建筑物等）；Ø 交通方便，并有利于其他测量手段扩展和联测；Ø 地面基础稳定，易于点的保存；Ø AA、A、B级GPS 点，应选在能长期保存的地点；Ø 充分利用符合要求的旧有控制点；Ø 选站时应尽可能使测站附近的小环境（地形、地貌、植被等）与周围的大环境保持一致，以减少气象元素的代表性误差。五、测中（1）观测计划制定外业观测工作是GPS 测量的主要工作。为了保证外业观测工作能按计划、按质、按量顺利完成，必须制定严密的观测计划。拟订观测计

7、划的依据 根据GPS网的精度要求确定所需的观测时间、观测时段数。 GPS网规模的大小、点位精度及密度。 观测期间GPS卫星星历分布状况、卫星的几何图形强度。 参加作业的GPS 接收机类型数量。 测区交通、通讯及后勤保障等。可视卫星预测在作业组进入测区观测前，应事先编制GPS 卫星可见性预报图。可视卫星预测是预报将来某一个观测时间段内，某个测站点上能观测到的卫星数及卫星号。GPS 卫星可见性可利用GPS 的数据处理软件进行预测，通过可视卫星分布图和可视卫星数分布图展示，如图所示。编制预报图所用的概略坐标应采用测区中心位置的经、纬度。预报时间应选用作业期的中间时间。当测区较大时，作业时间较长时，应

8、按不同时间和地区分段预报，编制预报图所用的概略星历龄期不超过20 天。测区中心位置的概略坐标可通过设计图纸获取，也可利用GPS 接收机进行单测量获取。概略星历可以将接收机安置到室外观测一段时间即可获得。编制GPS 卫星的可见性预报图时：在高度角>15°的限制下，根据数据处理软件的提示，输入测区中心位置的概略经、纬度值，输入将要预报日期和时间，星历龄期不超过20天的星历卫星文件，即可编制GPS 卫星的可见性预报图。下图是用Ashtech Solution软件编制的卫星可见性预报图。 最佳观测窗口与最佳观测时段的选择GPS 定位精度同卫星与测站构成的图形强度有关，所测卫星与观测站所

9、组成的几何图形，其强度因子可用空间位置因子（PDOP）来代表，无论是绝对定位还是相对定位，PDOP 值不应大于6。此时，可视卫星几何分布对应的观测窗口称为最佳观测窗口。当在进行GPS 观测时，可观测到卫星数大于4颗时，且分布均匀，PDOP值小于6 的时段就是最佳时段。当卫星高度角大于等于15°时，某测站上可视卫星的PDOP 随时间变化曲线的例子下图所示，它是使用Ashtech Solution 软件，用测站的概略经、纬度和星历龄期不大于20d 的星历所做出的PDOP 值预报，用以选择最佳观测时段。由图可知，在整个作业期间，除10:1511:00期间，可见卫星数有5颗，PDOP6 外，

10、其余时段的可见卫星数5颗，PDOP6，均可进行观测。 观测区域的设计与划分当 GPS网的点数较多，网的规模较大，而参与观测的接收机数量有限，交通和通讯不便时，可实行分区观测。为了增强网的整体性，提高网的精度，相邻分区应设置公共观测点，且公共点数不得少于3 个。接收机调度计划拟定作业组在观测前应根据测区的地形、交通状况、控制网的大小、精度的高低、仪器的数量、GPS 网的设计、卫星预报表和测区的天气、地理环境等拟定接收机调度计划和编制作业的调度表，以提高工作效益。调度计划制定遵循以下原则：（1）保证同步观测（2）保证足够重复基线（3）设计最优接收机调度路径（4）保证最佳观测窗口。作业调度表包括观测时段、测站号、测站名称及接收机号等。其作业调度表见下表。（2） GPS 外业观测Ø 准备工作a) 对中b) 定向c) 整平d) 量天线高i. 用专用量高设备或钢尺在互为120o的3处量取天线高Ø 观测a) 接收机电源电缆和天线的正确连接b) 开机c) 记录气象元素（温度、气压）d) 观测过程中检查接收机的工作状态Ø 记录内容a) 测站名b) 接收机编号和天线编号c) 观测日期和起止观测时间d) 采样间隔、截至高度角总结归纳（5分钟）