GPS在工程测量中的应用论文

1、包头铁道职业技术学院毕业设计说明书（毕业论文） 题 目目：GPPS在工工程测量量中的应应用 学生姓姓名：徐徐冬 学 号号：2000922110000228 专 业业：工程程测量技技术 班 级级：09901班班 指导教教师：全全志强 包头铁道职业技术学院毕业设计论文 GPS在工工程测量量中的应应用摘要GPS 技技术是当当今信息息社会发发展最快快的技术术之一，GGPS 定位技技术以其其速度快快,精 度高,全天候候,不受受通视条条件限制制、费用用省、操操作简便便等优良良特性被被广泛应应用于大大 地控控制测量量中 。时时至今日日，可以以说 GGPS 定位技技术已完完全取代代了用常常规测角角、测 距手段

2、段建立大大地控制制网。我我们一般般将应用用 GPPS 卫卫星定位位技术建建立的控控制网叫叫 GPPS 网网。归纳纳起来大大致可以以将 GGPS 网分为为两大类类：一类类是全球球或全国国性的高高精度 GPSS 网， 其主要要任务是是做为全全球高精精度坐标标框架或或全国高高精度坐坐标框架架，为全全球性 地球动动力学和和空间科科学方面面的科学学研究工工作服务务，或用用以研究究地区性性的板块块运动 或地壳壳形变规规律等问问题。另另一类是是区域性性的 GGPS 网，包包括城市市或矿区区 GPPS 网网， GGPS 工程网网等，这这类网中中的相邻邻点间的的距离为为几公里里至几十十公里，其其主要任任务是 直

3、接为为国民经经济建设设服务。本文通过利利用 GGPS 对实地地进行数数据采集集，并得得出使用用 GPPS 测测量具有有效率高高、费用用省的结结论。关键词: GPSS 网，全全球定位位系统，约约束平差差，GPPS 静静态定位位测量 目录TOC o 1-3 h u HYPERLINK l _Toc25857 摘要 PAGEREF _Toc25857 I HYPERLINK l _Toc23115 第一章 引引言 PAGEREF _Toc23115 1 HYPERLINK l _Toc29150 1.1 GGPS 简介1 HYPERLINK l _Toc16703 1.2 GGPS 在我国国发展历历

4、程1 HYPERLINK l _Toc14929 1.3 GGPS 系统的的应用前前景3 HYPERLINK l _Toc27937 第二章 GGPS 测量4 HYPERLINK l _Toc16118 2.1 RRTK 测量4 HYPERLINK l _Toc22024 2.1.11 RTTK 技技术的应应用4 HYPERLINK l _Toc31119 2.1.22 RTTK 技技术的基基本原理理4 HYPERLINK l _Toc26995 2.2 GGPS 静态定定位测量量5 HYPERLINK l _Toc3150 2.2.11 GPPS 静静态定位位在测量量中的应应用5 HYPER

5、LINK l _Toc1619 2.2.2 布布设 GGPS 基线向向量网的的工作步步骤5 HYPERLINK l _Toc31620 第三章 GPSS 网的的布设7 HYPERLINK l _Toc30755 3.1 GGPS 基线向向量网的的等级7 HYPERLINK l _Toc1139 3.2 GGPS 网的设设计准则则7 HYPERLINK l _Toc2988 3.2.11 出发发点7 HYPERLINK l _Toc6518 3.2.22 GPPS 网网布网作作业准则则7 HYPERLINK l _Toc19947 3.3 GPSS 基线线向量网网的布网网形式8 HYPERLIN

6、K l _Toc27213 3.4 采用同同步图形形扩展的的布网形形式布设设 GPPS 向向量网的的作业方方9 HYPERLINK l _Toc32385 第四章 GPSS 基线线解算11 HYPERLINK l _Toc3213 4.11 GPPS 基基线解算算的分类类11 HYPERLINK l _Toc9716 4.1.1 单单基线解解算11 HYPERLINK l _Toc26188 4.1.22 多基基线解11 HYPERLINK l _Toc14864 4.2 GGPS 基线解解算的基基本原理理11 HYPERLINK l _Toc4366 4.2.11 初始始平差11 HYPER

7、LINK l _Toc8996 4.2.22 整周周未知数数的确定定11 HYPERLINK l _Toc15843 4.2.33 确定定基线向向量的固固定解12 HYPERLINK l _Toc30739 4.3 GGPS 基线解解算的过过程124.4 影影响 GGPS 基线解解算的因因素及其其应对方方法12 HYPERLINK l _Toc29162 4.4.1 影影响 GGPS 基线解解算结果果的几个个因素12 HYPERLINK l _Toc29732 4.4.22 影响响 GPPS 基基线解算算结果因因素的判判别及应应对措施施13 HYPERLINK l _Toc9062 第五章 G

8、PSS 基线线向量网网平差14 HYPERLINK l _Toc9278 5.1 GGPS 网平差差分类14 HYPERLINK l _Toc9361 5.1.1 三三维平差差和二维维平差14 HYPERLINK l _Toc20210 5.1.22 无约约束平差差、约束束平差和和联合平平差14 HYPERLINK l _Toc29167 5.2 GPSS 网平平差的过过程14 HYPERLINK l _Toc26657 第六章 结论16 HYPERLINK l _Toc26657 参考文献17 HYPERLINK l _Toc26657 致谢18 第一章章 引引言1.1 GPSS 简介介GP

9、S 即即全球定定位系统统（Gllobaal PPosiitiooninng SSysttem）是是美国从从本世纪纪 700 年 代开始始研制，历历时 220 年年，耗资资 2000 亿亿美元，于于 19994 年全面面建成，具具有在海海、 陆陆、空进进行全方方位实时时三维导导航与定定位能力力的新一一代卫星星导航与与定位系系统。经经近 110 年年我国测测绘等部部门的使使用表明明，GPPS 以以全天候候、高精精度、自自动化、高高效益等等显 著著特点，赢赢得广大大测绘工工作者的的信赖，并并成功地地应用于于大地测测量、工工程测量量、航 空摄影影测量、运运载工具具导航和和管制、地地壳运动动监测、工工程

10、变形形监测、资资源勘察察、 地地球动力力学等多多种学科科，从而而给测绘绘领域带带来一场场深刻的的技术革革命11。 全球定定位系 统（GGlobbal Possitiioniing Sysstemm）是美美国 第第二代卫卫 星导导航系 统。是是在子午午仪卫星星导航系系统的基基础上发发展起来来的，它它采纳了了子午仪仪系统的的成功 经验。和和子午仪仪系统一一样，全全球定位位系统由由空间部部分、地地面监控控部分和和用户接接收 机机三大部部分组成成。 按按目前的的方案，全全球定位位系统的的空间部部分使用用 244 颗高高度约 2.002 万万千米的的卫 星星组成卫卫星星座座。211+3 颗颗卫星均均为近

11、圆圆形轨道道，运行行周期约约为 111 小小时 558 分分，分 布在六六个轨道道面上（每每轨道面面四颗），轨轨道倾角角为 555 度度。卫星星的分布布使得在在全 球球的任何何地方，任任何时间间都可观观测到四四颗以上上的卫星星，并能能保持良良好定位位解算精精 度的的几何图图形（DDOP）。这这就提供供了在时时间上连连续的全全球导航航能力。 地面监监控部分分包括四四个监控控站、一一个上行行注入站站和一个个主控站站。监控控站设有有 GPPS 用用户接收收机、原原子钟、收收集当地地气象数数据的传传感器和和进行数数据初步步处理的的计 算算机。监监控站的的主要任任务是取取得卫星星观测数数据并将将这些数数

12、据传送送至主控控站。主主控 站站设在范范登堡空空军基地地。它对对地面监监控部实实行全面面控制。主主控站主主要任务务是收集集 各监监控站对对 GPPS 卫卫星的全全部观测测数据，利利用这些些数据计计算每颗颗 GPPS 卫卫星的轨轨道和 卫星钟钟改正值值。上行行注入站站也设在在范登堡堡空军基基地。它它的任务务主要是是在每颗颗卫星 运行至至上空时时把这类类导航数数据及主主控站的的指令注注入到卫卫星。这这种注入入对每颗颗 GPPS 卫卫星每天天进行一一次，并并在卫星星离开注注入站作作用范围围之前进进行最后后的注入入。定位位系统具具有性能能好、精精度高、应应用广的的特点，是是迄今最最好的导导航定位位系统

13、。随随 着全全球定位位系统的的不断改改进，硬硬、软件件的不断断完善，应应用领域域正在不不断地开开拓， 目前已已遍及国国民经济济各种部部门，并并开始逐逐步深入入人们的的日常生生活。1.2 GGPS 在我国国发展历历程 新新中国成成立后，我我国的航航天科技技事业在在自力更更生、艰艰苦创业业的征途途上，逐逐步 建建立和发发展，跻跻身于世世界先进进水平的的行列，成成为世界界空间强强国之一一。从 19770 年年 4 月把第第一颗人人造卫星星送入轨轨道以来来，我国国已成功功地发射射了三十十多颗不不同类型型的人 造卫星星，为空空间大地地测量工工作的开开展创造造了有利利条件。770 年年代后期期，有关关单位

14、在在 从事事多年理理论研究究的同时时，引进进并试制制成功了了各种人人造卫星星观测仪仪器。其其中有人人 为摄摄影仪、卫卫星激光光测距仪仪和多普普勒接收收机。根根据多年年的观测测实践，完完成了全全国 天天文大地地网的整整体平差差，建立立了 119800 年国国家大地地坐标系系，进行行了南海海群岛的的联 测测。800 年代代初，我我国一些些院校和和科研单单位已开开始研究究 GPPS 技技术。十十多年来来，我国国 的测测绘工作作者在 GPSS 定位位基础理理论研究究和应用用开发方方面作了了大量工工作。880 年年代中 期，我我国引进进 GPPS 接接收机，并并应用于于各个领领域。同同时着手手研究建建立

15、我国国自己的的卫 星星导航系系统。至至今十多多年来，据据有关人人士估计计，目前前我国的的 GPPS 接接收机拥拥有量约约 在 4 万万台左右右，其中中测量类类约 55007000 台，航航空类约约几百台台，航海海类约 3 万万多 台台，车载载类数千千台。而而且以每每年两万万台的速速度增加加。足以以说明 GPSS 技术术在我国国各 行行业中应应用的广广泛性2。 在大地地测量方方面，利利用 GGPS 技术开开展国际际联测，建建立全球球性大地地控制网网，提 供高精精度的地地心坐标标。组织织各部门门（100 多个个单位，330 多多台 GGPS 双频接接收机）参参 加 19992 年年全国 GPSS

16、定位位大会战战。经过过数据处处理，GGPS 网点地地心坐标标精度优优于 00.2mm，点间间位置精精度优于于 100-8。在在我国建建成了平平均边长长约定 1000KM 的 GGPS A 级级 网，提提供了亚亚米级精精度地心心坐标基基准。此此后，在在 A 级网的的基础上上，我国国又布设设了 边边长为此此 3001000KMM 的 B 级级网，全全国约 25000 个个点。这这样，就就为我国国各部门门的测 绘工作作，建立立各级测测量控制制网，提提供了高高精度的的平面和和高程三三维基准准。我国国已完 成西沙沙、南沙沙群岛各各岛屿与与大陆的的 GPPS 联联测，使使海岛与与全国大大地网联联成一整整体

17、。 在工程程测量方方面，应应用 GGPS 静态相相对定位位技术，布布设精密密工程控控制网，用用于 城城市和矿矿区油田田地面沉沉降监测测、大坝坝变形监监测、高高层建筑筑变形监监测、隧隧道贯通通测量等等精密工工程。加加密测图图控制点点，应用用 GPPS 实实时动态态定位技技术（简简称 RRTK）测测绘 各各种比例例尺地形形图并用用于施工工放样 。 在在航空摄摄影测量量方面，我我国测绘绘工作者者也应用用 GPPS 技技术进行行航测外外业控制制测 量量、航摄摄飞行导导航、机机载 GGPS 航测等等航测成成图的各各个阶段段。 在在地球动动力学方方面，GGPS 技术用用于全球球板块运运动监测测和区域域板块

18、运运动监测测。 我我国已开开始用 GPSS 技术术监测南南极洲板板块运动动、青藏藏高原地地壳运动动、四川川鲜水河河地 壳壳断裂运运动，建建立了中中国地壳壳形变观观测网、三三峡库区区形变观观测网、首首都圈 GPSS 形 变监测测网等。GGPS 技术已已经用于于海洋测测量、水水下地形形测绘。我我国的全全球定位位系 统统（GPPS）测测量规范范已于于 19992 年 110 月月 1 日起实实施。 此外，在在军事部部门、交交通部门门、邮电电部门、地地矿、煤煤矿、石石油、建建筑以及及农 业业、气象象、土地地管理、金金融、公公安等部部门和行行业，在在航空航航天、测测时授时时、物理理 探矿矿等领域域，也都

19、都开展了了 GPPS 技技术的研研究和应应用。在在静态定定位和动动态定位位应用技技 术及及定位误误差方面面作了深深入的研研究，研研制开发发了 GGPS 静态定定位和动动态高精精度定位位 软件件以及精精密定轨轨软件。在在理论研研究与应应用开发发的同时时，培养养和造就就了一大大批技 术人才才和产业业队伍。 近几年年，我国国已建成成了北京京、武汉汉、上海海、西安安、拉萨萨、乌鲁鲁木齐等等永久性性 的 GPSS 跟踪踪站，进进行对 GPSS 卫星星的精密密定轨，为为高精度度的 GGPS 定位测测量提供供观测 数据和和精密星星历服务务，致力力于我国国自主的的广域差差分 GGPS（WWADGGPS）方方案

20、的建建立， 参与全全球导航航卫星系系统（GGNSSS）和 GPSS 增强强系统（WWAASS）的筹筹建。同同时，我我国已 着手建建立自己己的卫星星导航系系统（双双星定位位系统），能能够生产产导航型型 GPPS 接接收机。 GPSS 技术术的应用用正向更更深层次次发展。1.3GGPS 系统的的应用前前景 当当初，设设计 GGPS 系统的的主要目目的是用用于导航航，收集集情报等等军事目目的。但但是， 后来的的应用开开发表明明，GPPS 系系统不仅仅能够达达到上述述目的，而而且用 GPSS 卫星星发来的的 导航航定位信信号能够够进行厘厘米级甚甚至毫米米级精度度的静态态相对定定位，米米级至亚亚米级精精

21、 度的的动态定定位，亚亚米级至至厘米级级精度的的速度测测量和毫毫微秒级级精度的的时间测测量。因因 此，GGPS 系统展展现了极极其广阔阔的应用用前景。用用 GPPS 信信号可以以进行海海、空和和陆地的的导航，导导弹的制制导，大大地测量量和工程程测 量量的精密密定位时时间的传传递和速速度的测测量等。对对于测绘绘领域，GGPS 卫星定定位技术术已 经经用于建建立高精精度的全全国性的的大地测测量控制制网，测测定全球球性的地地球动态态参数；用 于于建立陆陆地海洋洋大地测测量基准准，进行行高精度度的海岛岛陆地联联测以及及海洋测测绘；用用于 监监测地球球板块运运动状态态和地壳壳形变；用于工工程测量量，成为

22、为建立城城市与工工程控制制网 的的主要手手段。用用于测定定航空航航天摄影影瞬间的的相机位位置，实实现仅有有少量地地面控制制或 无无地面控控制的航航测快速速成图，导导致地理理信息系系统、全全球环境境遥感监监测的技技术革命命 44 。 为适应应 GPPS 技技术的应应用与发发展，119955 年成成立了中中国 GGPS 协会，协协会下设设四个 专业委委员会，希希望通过过广泛的的交流与与合作，发发展我国国的 GGPS 应用技技术。可可以说， GPSS 在我我国的应应用前景景是无限限的。 第第二章GG PSS 测量量2.1RTTK 测测量 2.11.1RRTK 技术的的应用 RTTK 是是 GPPS

23、应应用中的的最新技技术，它它是实时时载波相相位测量量的简称称。RTTK 技技术在 近几年年逐步走走向成熟熟并不断断有新产产品问世世。利用用 RTTK 技技术进行行测量有有如下优优点： 具有 GPSS 测量量所共有有的特点点，如全全球适用用，不受受气候、时时间影响响，不需需通视。 可实时时获得具具有厘米米级精度度的点位位坐标。以以往都是是通过后后处理来来获得厘厘米级的的 点位位坐标，实实时处理理大大提提高了作作业的效效率，并并且保证证了数据据的质量量，同时时扩大 了 GGPS 应用的的领域，比比如施工工放样等等。可在运运动过程程中连续续高精度度采样。 采用常常规的 GPSS 静态态测量、快快速静

24、态态、伪动动态方法法，在外外业测设设过程中中不能 实时知知道定位位精度，如如果测设设完成后后，回到到内业处处理后发发现精度度不合要要求，还还必 须须返测，而而采用 RTKK 来进进行控制制测量，能能够实时时知道定定位精度度，如果果点位精精度要 求满足足了，用用户就可可以停止止观测了了，而且且知道观观测质量量如何，这这样可以以大大提提高 作作业效率率。如果果把 RRTK 用于公公路控制制测量、电电子线路路控制测测量、水水利工程程控制测测量、大大地测量量、则不不仅可以以大大减减少人力力强度、节节省费用用，而且且大大提提高工作作效 率率，测一一个控制制点在几几分钟甚甚至于几几秒钟内内就可完完成 。

25、采用 RTKK 时，仅仅需一人人使用仪仪器在要要测的地地形地貌貌碎部点点呆上一一二秒钟钟，并 同时输输入特征征编码，通通过手簿簿可以实实时知道道点位精精度，把把一个区区域测完完后回到到室 内内，由专专业的软软件接口口就可以以输出所所要求的的地形图图，这样样用 RRTK 仅需一一人操作作， 且且不要求求点间通通视，大大大提高高了工作作效率，采采用 RRTK 配合电电子手簿簿可以测测设各种种 地形形图，如如普通测测图、铁铁路线路路带状地地形图的的测设，公公路管线线地形图图的测设设，配 合测深深仪可以以用于测测水库地地形图，航航海海洋洋测图等等。2.1.22 RTTK 技技术的基基本原理理 RTK

26、技技术，即即 GPPS 实实时相位位差分。RRTK 测量技技术是以以载波相相位观测测量为根根据 的的实时差差分 GGPS 测量技技术，它它是测量量技术与与数据传传输相结结合而构构成的测测量系统统， 一一台接收收机固定定在已知知点上做做基准站站，其它它接收机机安置在在运动载载体上做做流动站站， 同同时观测测卫星。基基准站把把接收到到的所有有卫星信信息（如如基准站站的坐标标、天线线高等） 都通过过通讯系系统传送送到流动动站。流流动站本本身在接接收卫星星数据的的同时，也也接收基基准 站站传送的的卫星数数据。在在流动站站完成初初始化后后，把接接收到的的基准站站信息传传送到控控制 器器内（一一般是微微型

27、计算算机），由由控制器器实时计计算出点点位坐标标并显示示出来。RRTK 系 统统实施的的技术关关键是快快速准确确地求解解整周模模糊度及及数据传传输技术术。在静静态测量量 中，需需观测较较长时间间才能解解算出整整周模糊糊度，对对于实时时动态载载波相位位测量来来说， 我们利利用快速速解算模模糊度法法（OTTF）在在较短时时间内求求出整周周模糊度度的值，达达到快 速定位位的目的的。数据据传输技技术的好好坏直接接影响观观测值的的质量，这这就要求求它有较较高 的的数据传传输率和和较高的的波特率率传输数数据，并并保持误误码率及及较短的的历元延延迟，一一般 利利用 VVHF 或 VVHF 无线电电设备进进行

28、数据据通讯。为为了获得得高精度度的实时时动态定定位结 果，还还需一系系列方法法和措施施来保证证结果的的可靠性性。另一一方面，RRTK 技术所所得到的的 各点点位置是是属于 WGSS-844 地球球协议地地心坐标标系中的的坐标值值，而实实用的工工程项目目成 果果属于某某一国家家地点的的参心坐坐标系或或者工程程项目所所建立的的工程坐坐标系如如建筑物物施 工工业工作作结束后后，利用用软件对对数据进进行测后后处理，并并成图。2.2 GGPS 静态定定位测量量 2.2.11 GPPS 静静态定位位在测量量中的应应用 目前，GGPS 静态定定位在测测量中被被广泛地地用于大大地测量量、工程程测量、地地籍测

29、量、物物探测量量及各种种类型的的变形监监测等，在在以上这这些应用用中，其其主要还还是用于于建 立立各种级级别、不不同用途途的控制制网。 GPSS 在布布设控制制网方面面具有以以下一些些特点： 1.测量精精度高 GPSS 观测测的精度度要明显显高于一一般的常常规测量量手段，GGPS 基线向向量的相相对精度度 一般般在 之间间，这是是普通测测量方法法很难达达到的。 2.选选点灵活活、不需需要造标标、费用用低 GGPS 测量，不不要求测测站间相相互通视视，不需需要建造造觇标，作作业成本本低，大大大降 低了布布网费用用。 33.全天天侯作业业 在任任何时间间、任何何气候条条件下，均均可以进进行 GGP

30、S 观测，大大大方便便了测量量作 业业，有利利于按时时、高效效地完成成控制网网的布设设。 44.观测测时间短短 采用用 GPPS 布布设一般般等级的的控制网网时，在在每个测测站上的的观测时时间一般般在 11-2 个 小小时左右右，采用用快速静静态定位位的方法法，观测测时间更更短，观观测工程程和数据据处理过过程 均均是高度度自动化化的。 2.2.2 布布设 GGPS 基线向向量网的的工作步步骤 布设 GGPS 基线向向量网主主要分测测前、测测中和测测后三个个阶段进进行。 1. 测前工工作 项项目的提提出 ：一项 GPSS 测量量工程项项目，往往往是由由工程发发包方、上上级主管管部 门门或其他他单

31、位或或部门提提出，由由 GPPS 测测量队伍伍具体实实施。 对于一一项 GGPS 测量工工程项目目，一般般有如下下一些要要求： 测区位位置及其其范围：测区的的地理位位置、范范围，控控制网的的控制面面积。 用途和和精度等等级：控控制网将将用于何何种目的的，其精精度要求求是多少少，要求求达到何何种等级级点位分分布及点点的数量量：控制制网的点点位分布布、点的的数量及及密度要要求，是是否有对对 点位位分布有有特殊要要求的区区域。 提交成成果的内内容 ：用户需需要提交交哪些成成果，所所提交的的坐标成成果分别别属于哪哪 些坐坐标系，所所提交的的高程成成果分别别属于哪哪些高程程系统，除除了提交交最终的的结果

32、外外， 是是否还需需要提交交原始数数据或中中间数据据等。 时限要要求 ：对提交交成果的的时限要要求，即即何时是是提交成成果的最最后期限限。 投投资经费费：对工工程的经经费投入入数量。 技术设设计：负负责 GGPS 测量的的单位在在获得了了测量任任务后，需需要根据据项目要要求和 相关技技术规范范进行测测量工程程的技术术设计。 测绘资资料的搜搜集与整整理 ：在开始始进行外外业测量量之前，现现有测绘绘资料的的搜集 与整理理也是一一项极其其重要的的工作。需需要收集集整理的的资料主主要包括括测区及及周边地地区 可可利用的的已知点点的相关关资料（点点志记、坐坐标等）和和测区的的地形图图等。 仪器的的检验：

33、对将用用于测量量的各种种仪器包包括 GGPS 接收机机及相关关设备、气气象仪 器等进进行检验验，以确确保它们们能够正正常工作作。 踏踏勘、选选点埋石石 ：在在完成技技术设计计和测绘绘资料的的搜集与与整理后后，需要要根据 技术设设计的要要求对测测区进行行踏勘，并并进行选选点埋石石工作。 2. 测量实实施 实实地了解解测区情情况 ：由于在在很多情情况下，选选点埋石石和测量量是分别别由两个个不 同同的队伍伍或两批批不同的的人员完完成的，因因此，当当负责 GPSS 测量量作业的的队伍到到达测区区 后，需需要先对对测区的的情况作作一个详详细的了了解。主主要需要要了解的的内容包包括点位位情况 （点的的位置

34、、上上点的难难度等）、测测区内经经济发展展状况、民民风民俗俗、交通通状况、测测 量人人员生活活安排等等。这些些对于今今后测量量工作的的开展是是非常重重要的。 卫星状状况预报报：根据据测区的的地理位位置，以以及最新新的卫星星星历，对对卫星状状况进 行预报报，作为为选择合合适的观观测时间间段的依依据。所所需预报报的卫星星状况有有卫星的的可见 性、可可供观测测的卫星星星座、随随时间变变化的 PDOOP 值值、随时时间变化化的 RRDOPP 值等等。对 于个别别有较多多或较大大障碍物物的测站站，需要要评估障障碍物对对 GPPS 观观测可能能产生的的不良 影响。确定作作业方案案：根据据卫星状状况、测测量

35、作业业的进展展情况、以以及测区区的实际际情 况况，确定定出具体体的作业业方案，以以作业指指令的形形式下达达给各个个作业小小组，根根据情 况，作作业指令令可逐天天下达，也也可一次次下达多多天的指指令。作作业方案案的内容容包括作作业 小小组的分分组情况况，GPPS 观观测的时时间段以以及测站站等。 外业观观测 ：各 GGPS 观测小小组在得得到作业业指挥员员所下达达的作业业指令后后，应严严 格按按照作业业指令的的要求进进行外业业观测。在在进行外外业观测测时，外外业观测测人员除除了严 格按照照作业规规范、作作业指令令进行操操作外，还还要根据据一些特特殊情况况，灵活活地采取取应 对对措施。在在外业中中

36、常见的的情况有有不能按按时开机机、仪器器故障和和电源故故障等。 数据传传输与转转储：在在一段外外业观测测结束后后，应及及时地将将观测数数据传输输到计算算 机中中，并根根据要求求进行备备份，在在数据传传输时需需要对照照外业观观测记录录手簿，检检查所 7 输入入的记录录是否正正确。数数据传输输与转储储应根据据条件，及及时进行行 。 基线处处理与质质量评估估：对所所获得的的外业数数据及时时地进行行处理，解解算出基基线向 量，并并对解算算结果进进行质量量评估。作作业指挥挥员需要要根据基基线解算算情况作作下一步步 GPPS 观观测作业业的安排排。 重重复确定定作业方方案、外外业观测测、数据据传输与与转储

37、与与基线处处 理与与质量评评估四步步，直至至完成所所有 GGPS 观测工工作。 3. 测后工工作 结结果分析析（网平平差处理理与质量量评估）：对外业业观测所所得到的的基线向向量进行行质 量量检验，并并对由合合格的基基线向量量所构建建成的 GPSS 基线线向量网网进行平平差解算算，得出出 网中中各点的的坐标成成果。如如果需要要利用 GPSS 测定定网中各各点的正正高或正正常高，还还需要 进行高高程拟合合。 技技术总结结 ：根根据整个个 GPPS 网网的布设设及数据据处理情情况，进进行全面面的技术术总 结结。 成成果验收收。 第三三章GPPS 网网的布设设3.1 GGPS 基线向向量网的的等级 根

38、据我国 19992 年年所颁布布的全球球定位系系统测量量规范，GGPS 基线向向量网被被分成了了 A、BB、C、DD、E 五个级级别。中中国国家家 A 级和 B 级级 GPPS 大大地控制制网分别别由 330 个个点和 8000 个点点构成，它它们均匀匀地分布布在中国国大陆，平平均边长长相应为为 6550 kkm 和和 1550 kkm。 对 AA 级 GPSS 网来来说，水水平方向向的重复复精度好好于 22100 ，垂垂直方向向不低于于 7 -8 100-8；对 BB 级 GPSS 网来来说，则则分别好好于 44100-7 和 88100-7。 GPSS 网的的精度指指标， 通常是是以网中中

39、相邻点点之间的的距离误误差来表表示的，其其具体形形式为： 其中中： ：网中相相邻点间间的距离离中误差差(mmm)； a：固固定误差差(mmm)； b：比比例误差差(pppm)； D：相邻点点间的距距离(kkm)。 有下列列的精度度要求： 对于于不同等等级的 GPSS 网，有有下列的的精度要要求： 测量分分类 AA B C DD E 固定误误差 aa(mmm) 5 8 10 100 110 比比例误差差 b(ppmm) 0.11 11 55 110 20 相邻点点距离(km) 1000220000 1552550 55400 215 1110 AA 级网网一般为为区域或或国家框框架网、区区域动力

40、力学网；B 级级网为国国家大地地控制网网 或地地方框架架网； C 级级网为地地方控制制网和工工程控制制网；DD 级网网为工程程控制网网；E 级网为为测图网网。 3.2 GGPS 网的设设计准则则 3.22.1 出发点点 GGPS 网设计计的出发发点是在在保证质质量的前前提下，尽尽可能地地提高效效率，努努力降低低 成本本。但是是，在进进行 GGPS 的设计计和测设设时，既既不能脱脱离实际际的应用用需求，盲盲目地 追求不不必要的的高精度度、高效效率和低低成本，而而放弃对对质量的的要求。 3.22.2 GPSS 网布布网作业业准则 1. 选点 为保证证对卫星星的连续续跟踪观观测和卫卫星信号号的质量量

41、，要求求测站上上空应尽尽可能的的 开阔阔，在 10-155高度度角以上上不能有有成片的的障碍物物； 为为减少各各种电磁磁波对 GPSS 卫星星信号的的干扰，在在测站周周围约 2000m 的的范围内内不 能能有强电电磁波干干扰源，如如大功率率无线电电发射设设施、高高压输电电线等； 为避避免或减减少多路路径效应应的发生生，测站站应远离离对电磁磁波信号号反射强强烈的地地 形、地地物； 为便于于观测作作业和今今后的应应用，测测站应选选在交通通便利，上上点方便便的地方方； 测测站应选选择在易易于保存存的地方方。 22. 提提高 GGPS 网可靠靠性的方方法 增增加观测测期数（增增加独立立基线数数）: 在

42、布设设 GPPS 网网时，适适当增加加观测期期数（时时段数）对对于提高高 GPPS 网网的可靠靠性非常常有 效效。因为为，随着着观测期期数的增增加，所所测得的的独立基基线数就就会增加加，而独独立基线线数 的的增加，对对网的可可靠性的的提高是是非常有有益的。 保证一一定的重重复设站站次数: 保证证一定的的重复设设站次数数，可确确保 GGPS 网的可可靠性。一一方面，通通过在同同一测站站上 的的多次观观测，可可有效地地发现设设站、对对中、整整平、量量测天线线高等人人为错误误；另一一方 面面，重复复设站次次数的增增加，也也意味着着观测期期数的增增加。不不过，需需要注意意的是，当当 同一一台接收收机在

43、同同一测站站上连续续进行多多个时段段的观测测时，各各个时段段间必须须重新安安 置仪仪器，以以更好地地消除各各种人为为操作误误差和错错误。 保证每每个测站站至少与与三条以以上的独独立基线线相连，这这样可以以使得测测站具有有较高 的可靠靠性。 在布设设 GPPS 网网时，各各个点的的可靠性性与点位位无直接接关系，而而与该点点上所连连接的 基线数数有关，点点上所连连接的基基线数越越多，点点的可靠靠性则越越高。 在布网网时要使使网中所所有最小小异步环环的边数数不大于于 6 条。 在布设设 GPPS 网网时，检检查 GGPS 观测值值（基线线向量）质质量的最最佳方法法是异步步环闭 合差，而而随着组组成异

44、步步环的基基线向量量数的增增加，其其检验质质量的能能力将逐逐渐下降降。 33. 提提高 GGPS 网精度度的方法法 为保保证 GGPS 网中各各相邻点点具有较较高的相相对精度度，对网网中距离离较近的的点一定定要 进进行同步步观测，以以获得它它们间的的直接观观测基线线； 为为提高整整个 GGPS 网的精精度，可可以在全全面网之之上布设设框架网网，以框框架网作作为整 个 GGPS 网的骨骨架； 在布网网时要使使网中所所有最小小异步环环的边数数不大于于 6 条； 在布设设 GPPS 网网时，引引入高精精度激光光测距边边，作为为观测值值与 GGPS 观测值值（基线线 向量量）一同同进行联联合平差差，或

45、将将它们作作为起算算边长； 若要要采用高高程拟合合的方法法，测定定网中各各点的正正常高、正正高，则则需在布布网时， 选定一一定数量量的水准准点，水水准点的的数量应应尽可能能的多，且且应在网网中均匀匀分布，还还 要保保证有部部分点分分布在网网中的四四周，将将整个网网包含在在其中； 为提提高 GGPS 网的尺尺度精度度，可采采用如下下方法：增设长长时间、多多时段的的基线向向 量。 4. 布设 GPSS 网时时起算点点的选取取与分布布 若要要求所布布设的 GPSS 网的的成果与与旧成果果吻合最最好，则则起算点点数量越越多越好好， 若若不要求求所布设设的 GGPS 网的成成果完全全与旧成成果吻合合，则

46、一一般可选选 3-5 个个起算点点， 这这样既可可以保证证新老坐坐标成果果的一致致性，也也可以保保持 GGPS 网的原原有精度度； 为为保证整整网的点点位精度度均匀，起起算点一一般应均均匀地分分布在 GPSS 网的的周围。要要 避免免所有的的起算点点分布在在网中一一侧的情情况。 5. 布设 GPSS 网时时起算边边长的选选取与分分布 在在布设 GPSS 网时时，可以以采用高高精度激激光测距距边作为为起算边边长，激激光测距距边的 数量可可在 33-5 条左右右，它们们可设置置在 GGPS 网中的的任意位位置。但但激光测测距边两两端点 的高差差不应过过分悬殊殊。 66. 布布设 GGPS 网时起起

47、算方位位的选取取与分布布 在布布设 GGPS 网时，可可以引入入起算方方位，但但起算方方位不应应太多，起起算方位位可布 设在 GPSS 网中中的任意意位置。 3.3 GGPS 基线向向量网的的布网形形式 GPS 网网常用的的布网形形式有以以下几种种：跟踪踪站式 、会战战式 、多多基准站站式（枢枢 纽点点式） 、同步步图形扩扩展式 、单基基准站式式 。 1. 跟踪站站式 （11）布网网形式 若干台台接收机机长期固固定安放放在测站站上， 进行常常年、不不间断的的观测，即即一年 观测 3655 天，一一天观测测 244 小时时，这种种观测方方式很像像是跟踪踪站，因因此，这这种布网网 形式式被称为为跟

48、踪站站式。 （2）特特点 由由于在采采用跟踪踪站式的的布网形形式布设设 GPPS 网网时，接接收机在在各个测测站上进进行了 不间断断的连续续观测，观观测时间间长、数数据量大大，而且且在处理理采用这这种方式式所采集集的 数数据时，一一般采用用精密星星历，因因此，采采用此种种形式布布设的 GPSS 网具具有很高高的精度度 和框框架基准准特性。每每个跟踪踪站为保保证连续续观测，一一般需要要建立专专门的永永久性建建筑 即即跟踪站站，用以以安置仪仪器设备备，这使使得这种种布网形形式的观观测成本本很高。此此种布网网 形式式一般用用于建立立 GPPS 跟跟踪站（AAA 级级网），对对于普通通用途的的 GPP

49、S 网网，由于于此种布布 网形形式观测测时间长长、成本本高，故故一般不不被采用用8。 22. 会会战式 （1） 布网形形式 在在布设 GPSS 网时时，一次次组织多多台 GGPS 接收机机，集中中在一段段不太长长的时间间内， 共同作作业。在在作业时时，所有有接收机机在若干干天的时时间里分分别在同同一批点点上进行行多 天天、长时时段的同同步观测测，在完完成一批批点的测测量后，所所有接收收机又都都迁移到到另外一一 批点点上进行行相同方方式的观观测，直直至所有有的点观观测完毕毕，这就就是所谓谓的会战战式的布布 网。 （2）特特点 采采用会战战式布网网形式所所布设的的 GPPS 网网，因为为各基线线均

50、进行行过较长长时间、多多时 段段的观测测，所以以可以较较好地消消除 SSA 等等因素的的影响，因因而具有有特高的的尺度精精度。 此种布布网方式式一般用用于布设设 A、BB 级网网。 33. 多多基准站站式 （11）布网网形式 所谓多多基准站站式的布布网形式式就是有有若干台台接收机机在一段段时间里里长期固固定在某某 几个个点上进进行长时时间的观观测，这这些测站站称为基基准站，在在基准站站进行观观测的同同时， 另外一一些接收收机则在在这些基基准站周周围相互互之间进进行同步步观测。 图 33-1 多基准准站式 （2）特特点 采采用多基基准站式式的布网网形式所所布设的的 GPPS 网网，由于于在各个个

51、基准站站之间进进行了 长时间间的观测测，因此此，可以以获得较较高精度度的定位位结果，这这些高精精度的基基线向量量可 以以作为整整个 GGPS 网的骨骨架。另另外一方方面，其其余的进进行了同同步观测测的接收收机间除除了 自自身间有有基线向向量相连连外，它它们与各各个基准准站之间间也存在在有同步步观测，因因此，也也 有同同步观测测基线相相连，这这样可以以获得更更强的图图形结构构。 44. 同同步图形形扩展式式 （11） 布布网形式式 所谓谓同步图图形扩展展式的布布网形式式，就是是多台接接收机在在不同测测站上进进行同步步观 测测，在完完成一个个时段的的同步观观测后，又又迁移到到其它的的测站上上进行同

52、同步观测测，每次次 同步步观测都都可以形形成一个个同步图图形，在在测量过过程中，不不同的同同步图形形间一般般有若 干个公公共点相相连，整整个 GGPS 网由这这些同步步图形构构成。 （2） 特点 同步图图形扩展展式的布布网形式式具有扩扩展速度度快，图图形强度度较高，且且作业方方法简 单的优优点。同同步图形形扩展式式是布设设 GPPS 网网时最常常用的一一种布网网形式。 5. 单基准准站式 （1）布布网形式式 单基基准站式式的布网网方式有有时又称称作星形形网方式式，它是是以一台台接收机机作为基基准 站站，在某某个测站站上连续续开机观观测，其其余的接接收机在在此基准准站观测测期间，在在其周围围 流

53、动动，每到到一点就就进行观观测，流流动的接接收机之之间一般般不要求求同步，这这样，流流动的 接收机机每观测测一个时时段，就就与基准准站间测测得一条条同步观观测基线线，所有有这样测测得的 同步基基线就形形成了一一个以基基准站为为中心得得星形。流流动的接接收机有有时也称称为流动动 站。 图 33-2 单基准准站式 （2） 特点 单基准准站式的的布网方方式的效效率很高高，但是是由于各各流动站站一般只只与基准准站之间间 有同同步观测测基线，故故图形强强度很弱弱，为提提高图形形强度，一一般需要要每个测测站至少少进 行行两次观观测。 3.4 采采用同步步图形扩扩展的布布网形式式布设 GPS 向向量网的的作

54、业方方式 同同步图形形扩展式式的作业业方式具具有作业业效率高高，图形形强度好好的特点点，它是是目前 在 GGPS 测量中中普遍采采用的一一种布网网形式。 作业方方式主要要以下几几种方式式： 点点连 式式 、边边连式 、网连连式 、混混连式 。 11. 点点连式 （1）相相邻同步步图形只只通过一一个点进进行连接接。 （22） 特特点 作作业效率率高，图图形扩展展迅速，但但图形强强度低，点点连式校校正麻烦烦。 22. 边边连式 （1）相相邻同步步图形只只通过一一条公共共边进行行相连。 （2） 特点 作业效效率较高高，图形形强度较较好。 3.混混合式 （1）根根据具体体情况，有有选择的的采用几几种方

55、式式的混合合应用。 （2）特特点 混混合式观观测作业业方式是是我们实实际作业业中最常常用的作作业方式式，它实实际上是是点连 式、边边连式和和网连式式的一个个结合体体。 第四章 GPSS 基线线解算 4.1 GGPS 基线解解算的分分类 4.1.11 单基基线解算算 （1）定义义 当有有 m 台 GGPS 接收机机进行了了一个时时段的同同步观测测后，每每两台接接收机之之间就可可 以形形成一条条基线向向量，共共有 11/2*m*(m-11)条同同步观测测基线，其其中最多多可以选选出相 互独立立的 mm-1 条同步步观测基基线，至至于这 m-11 条独独立基线线如何选选取，只只要保证证所 选选的 m

56、m-1 条独立立基线不不构成闭闭和环就就可以了了。即，凡凡是构成成了闭和和环的同同步基线线 是函函数相关关的，同同步观测测所获得得的独立立基线虽虽然不具具有函数数相关的的特性，但但它们 却是误误差相关关的，实实际上所所有的同同步观测测基线间间都是误误差相关关的。所所谓单基基线解 算，就就是在基基线解算算时不顾顾及同步步观测基基线间的的误差相相关性，对对每条基基线单独独进 行行解算9。 （2）特特点 单单基线解解算的算算法简单单，但由由于其解解算结果果无法反反映同步步基线间间的误差差相关 的特性性，不利利于后面面的网平平差处理理，一般般只用在在普通等等级 GGPS 网的测测设中。 4.1.2 多

57、多基线解解 （11）定义义 与单单基线解解算不同同的是，多多基线解解算顾及及了同步步观测基基线间的的误差相相关性， 在基线线解算时时对所有有同步观观测的独独立基线线一并解解算。 （2）特特点 多多基线解解由于在在基线解解算时顾顾及了同同步观测测基线间间的误差差相关特特性，因因此， 在理论论上是严严密的。 4.2 GGPS 基线解解算的基基本原理理 基线解算算的过程程实际上上主要是是一个平平差的过过程，平平差所采采用的观观测值主主要是 双差观观测值。在在基线解解算时，平平差要分分三个阶阶段进行行，第一一阶段进进行初始始平差， 解算出出整周未未知数参参数的和和基线向向量的实实数解（浮浮动解）；在第

58、二二阶段，将将整周未未知数固固定成整整数；在在第三阶阶段，将将确定了了的整周周未知数数作为已已知值，仅仅将待定定 的测测站坐标标作为未未知参数数，再次次进行平平差解算算，解求求出基线线向量的的最终解解-整数数 解（固固定解）。 4.2.11 初始始平差 根据双差差观测值值的观测测方程，组组成误差差方程后后，然后后组成法法方程后后，求解解待 定定的未知知参数其其精度信信息，其其结果为为： 待待定参数数： ， 待定参参数的协协因数阵阵： 单单位权中中误差： 。 ， 通通过初始始平差，所所解算出出的整周周未知数数参数 本应为为整数，但但由于观观测值误误 差、随随即模型型和函数数模型不不完善等等原因，

59、使使得其结结果为实实数，因因此，此此时与实实数 的的整周未未知数参参数对应应的基线线解被称称作基线线向量的的实数解解或浮动动解。 为了获获得较好好的基线线解算结结果，必必须准确确地确定定出整周周未知数数的整数数值。 4.2.22 整周周未知数数的确定定 确定定整周未未知数的的整数值值的方法法有很多多种，目目前所采采用的方方法基本本上是以以下 面面将要介介绍的搜搜索法为为基础的的。搜索索法的具具体步骤骤如下： (11)根据据初始平平差的结结果 和和 ，分分别以 中的每每一个整整周未知知数为中中 心，以以与它们们中误差差的若干干倍为搜搜索半径径，确定定出每一一个整周周未知数数的一组组备选 整数值值

60、。 (2)从从上面所所确定出出的每一一个整周周未知数数的备选选整数值值中一次次选取一一个，组组成整 周未知知数的备备选组，并并分别以以它们作作为已知知值，代代入原基基线解算算方程，确确定出相相 应的的基线解解；(3)从所解解算出的的所有基基线向量量中选出出产生单单位权中中误差最最小那个个基线向向量结 果，作作为最终终的解算算结果，这这就是所所谓的基基线向量量整数解解（或称称固定解解）。 不过当当出现以以下情况况时，则则认为整整周未知知数无法法确定，而而无法求求出该基基线 向向量的整整数解。 是置信信水平为为 其中中： 时时的 FF 分布布的接受受域，其其自由度度为 ff 和 f。 称为 RAT