GPS辅助空三测量技术要求

GPS辅助空三测量技术要求国家测绘局2004年12月目录一、基本原理二、机载GPS观测三、地面基准站观测四、地标点观测五、外业检测点观测六、国家大地网点联测七、水准联测八、地面控制网数据处理（基准站、地标点）九、动态GPS数据后处理十、提交成果GPS 辅助空三测量技术要求一、基本原理GPS 辅助空中三角测量是利用安装于飞机上与航摄仪相连接的机载接收机和设在地面上一个或多个基准站GPS 接收机同步观测，同时获取航空摄影瞬间航摄仪快门开启脉冲，通过GPS 载波相位测量差分定位技术的离线数据后处理获取航摄仪曝光时刻摄站的三维坐标，然后将其视为观测值引入摄影测量区域网平差中，采用统一的数学模型和算法整体确定点位和像片方位元素。

在GPS 辅助空中三角测量中，GPS 定位技术主要采用差分动态方法确定摄站坐标，差分动态GPS 定位是利用安设在一个运动载体（飞机）和一个或多个地面基准站上的GPS 接收机来联合测定该运动载体（飞机）的三维位置，从而精确给出其运行轨迹的GPS 测量方法。

简单示意图：机载地面基准站地标点GPS 辅助空中三角测量机载准站地标点G P S 辅助空中三角测量GPS定位技术在整个作业中起到重要的基准框架作用，存在精确地地面基准站坐标，可以获得飞机运行时刻的精确位置，同时可内插出航片曝光对应时刻的坐标，地标点的GPS测量可有效改善、控制（检核）像点坐标。

在实际测量中，涉及以下几个方面：机载GPS观测地面基准站观测地标点观测检测地面控制网数据处理（基准站、地标点）动态GPS数据后处理……等等二、机载GPS观测主要是指在飞机机舱顶部安装GPS天线，GPS天线为保证卫星接收空间必须露出机舱或紧贴机舱，用专用螺丝固定在机舱上，前置放大器和天线电缆连接后必须安置在机舱内，并与机舱内的GPS接收机连接固定。

航摄仪通过专用MARK线与GPS接收机相连。

GPS接收机电源采用独立直流电（自带）供电观测。

具体有关技术要求如下：1、设备配置―― C/A码伪距、双频（P码）动态GPS接收机；――高动态双频GPS天线，必须是航空产品，尺寸较小但附带前置放大器；――接收机内存为10M以上；――支持1秒（或0.5秒）采样和高动态、高空作业；――具有航空摄影仪脉冲输入功能；――后备电源（电瓶、电池），保证一个架次航摄正常作业。

――便携式计算机，PIII500Hz以上，硬盘10G――移动硬盘（10G）或刻录光盘2、安装要求―― GPS天线安置在机舱顶部或尾翼上，保证卫星搜索空间；―― GPS天线的安装、钻孔保证不破坏飞机的气动特性和结构强度；――飞机转弯时，机翼对GPS天线的遮挡应为最小；――便于测定GPS天线相位中心与航摄仪投影中心之间的偏心分量；――接收机与航空摄影仪脉冲输出口连接，确定航摄仪脉冲输出口电压与GPS接收机端口容许值相当；――接收机的摆放位置便于操作和查看工作状态。

3、观测要求――数据采样间隔0.5秒或1秒；――卫星截止高度角0度；――最小观测卫星数4颗；――飞机滑行前、落地不动后20分钟进行接收机初始化观测；――精确测定GPS天线相位中心与航摄仪投影中心之间的偏心分量；――当日架次GPS数据及时下载、转换、检查；―― GPS观测数据文件格式采用标准的RINEX格式；――所有GPS数据RINEX文件名采用标准的命名方式。

4、软件配备出测前，配备软件有：数据下载软件，完成GPS接收机内动态数据下载，计算机存储数据转换软件，对原始GPS观测数据转换为标准的RINEX格式文件数据检查软件，对RINEX格式文件进行质量检查数据压缩软件，对RINEX格式文件进行压缩处理MARK处理软件，对动态观测数据进行处理，获取航线MARK数目系统软件（备份），恢复计算机系统等5、提交成果作业期间，必须严格按照有关规范文件执行，认真仔细填写有关记录（航摄飞行记录单等，样本附后），提交成果资料包括：――机载GPS数据（原始观测数据、标准RINEX格式文件）―― EVENT MARK信息表（编号、GPS秒时间）――航摄飞行记录单――机载GPS接收机天线偏心分量测定值――GPS观测数据预处理结果表――曝光信号传感器检测报告――工作、技术说明文档――其他有关资料三、地面基准站观测主要是指在航摄区域内临时设立的GPS站的观测，主要目的是在航摄期间内连续采集GPS数据，与机载GPS同步观测，选取合适的基准站，通过事后差分处理解算机载GPS轨迹。

同时在地标点观测期间，保持基准站连续观测，为地标点精确位置获取提供基准。

地面基准站精确坐标可通过与附近或周围的GPS连续运行站（跟踪站）的同步观测解算得到。

具体技术要求如下（含地标点观测期间、基准站联测、航摄期间观测）：1、点位布设――摄区内合理分布，有效控制范围覆盖整个摄区；――交通便利，生活、工作方便；――供电、通信情况良好；――适合长期作业。

――一般在航摄区内勘选2-3个点位。

――基准站点名一般选取相近地名拼音字母，选用4字母作为唯一点名。

2、设备配置――高精度双频（P码）GPS接收机；――大地测量型（双频）GPS天线，带抑径板；―― GPS接收机支持1秒（或0.5秒）数据采样；―― GPS接收机可连续存储数据10小时（1秒采样），即接收机内存不小于10M；―― GPS接收机具有数据实时输出功能；――高性能稳定计算机PIII500，硬盘可用空间不小于20G；――后备电源（电瓶、电池等），支持GPS接收机（计算机）连续工作10小时；3、布标、检测期间观测要求布标、检测期间选取临近2个基准站同步开机观测，其余基准站可不进行观测。

――每天连续观测，UTC 00:05:00 开始，UTC 23:45:00 结束，为一时段，一个时段内不得跨年积日；――数据采样间隔15秒；――最小卫星数4颗；――卫星截止高度角5度；――每时段结束后立即下载数据，进行转换、检查。

4、地面基站联测要求――连续观测2个观测时段；――各时段一般为UTC 00:05:00 开始，UTC 23:45:00 结束，一个时段内不得跨年积日；――数据采样间隔30秒；――最小卫星数4颗；――卫星截止高度角5度；――联测一般在航摄开始前完成，或在航摄期间灵活掌握；――每时段结束后立即下载数据，进行转换、检查；――此项工作可与布标观测同步进行。

5、航摄期间观测要求―― GPS接收机数据采样间隔为1秒（或0.5秒），连续观测不得跨年积日；――最小卫星数4颗；――卫星截止高度角5度；――一般在飞机滑行前15分钟开机采集数据，飞行落地不动后15分钟停止观测；――当日数据及时下载、转换和检查；――如GPS接收机内存不足，采用实时数据下载方法；――量取GPS天线高，填写观测手簿等相关资料；6、软件配备见地标点相关内容四、地标点观测主要是指在航摄区域内布设若干平高点，标以明显地物或色彩，利于航片内业判读，利用GPS技术获取地标点的精确坐标。

具体技术要求如下：1、点位布设――尽量选择明显地物（不易变化）作为对空地标点；――点位必须位于设计构架航线范围内，按照设计要求进行实地布设；――远离大功率无线电发射源（如电台、电视台、微波站等），距离不小于200米；――远离高压输电线和无线电信号传送通道，其距离不得小于50米；―― 1:10000航区内地标大小应为5米╳ 5米，1:50000航区内应为5米╳ 5米，其布标颜色应依据当地环境选取反差较大的色彩，形状可参照见附录B或其他；――地面基础稳定，破坏可能性较小，易于点位保存，保存期一般为4个月；――赴测区踏勘后，局部地标点点位需作调整。

2、观测设备配置――高精度双频（P码）GPS接收机；――大地测量型（双频）GPS天线，带抑径板；――便携式计算机PIII500，硬盘大于10G；――移动硬盘20G或刻录光盘；――后备电源（电瓶、电池等），支持GPS接收机4小时时段观测。

3、布标观测要求―― 1个观测时段，时段长一般为连续2-4小时，远离基准站100KM以上的需延长观测时间，地标点精度满足像控点精度要求；――时段时间一般为UTC 00:05:00 -UTC 23:45:00之间，一个时段内不得跨年积日；――数据采样间隔15秒；――最小卫星数4颗；――卫星截止高度角5度；――量取GPS天线高，填写观测手簿等相关资料；――航摄开始前必须完成所有地标点的布设和观测；――每时段结束后立即下载数据，进行转换、检查；――地标点进行统一编号，选取4字符为点名；―― GPS观测数据文件格式采用标准的RINEX格式；――所有GPS数据RINEX文件名采用标准的命名方式。

4、软件配备――数据下载时段结束后，计算机连接GPS接收机，直接下载指定数据文件，应采用随机配备的标准程序或软件，如选用GPLOAD、CGREMOTE、4000.bat或其他软件等；航摄期间，基准站接收机一般没有足够的内存满足高采样数据的存储（1秒，6小时），必须采用数据实时下载方式，要求配备实时下载程序或软件，选用monitor.bat 或其他软件。

――数据转换接收机内数据正常下载后，生成原始数据文件，对原始数据文件应进行格式转换，即转换为标准的RINEX数据文件，要求采用标准的格式转换程序或软件，选用TEQC 软件。

――数据检查对转换后的RINEX格式的数据文件进行质量检查，包括数据观测时段长、数据的可用率、接收机钟差（漂）、周跳、环境的多路径效应大小等，采用标准的数据质量检查程序或软件，选用TEQC软件。

――数据压缩由于采集的数据量较大，应及时对数据进行必要的压缩，包括原始数据、RINEX 数据，采用标准的压缩程序或软件，可采用二次压缩，选用RNX2CRX和WINZIP（PKZIP）程序。

――提交成果作业期间，必须严格按照有关规范文件执行，认真仔细填写有关记录（点之记、观测手簿等，样本附后），提交成果资料包括：――布标点GPS数据（原始观测数据、标准RINEX格式文件）――布标点点之记、观测手簿――基准站GPS数据――基准站点之记、观测手簿――其他有关资料五、外业检测点观测外业检测点是指航摄任务完成后，在检测样区像片上可选择的影像清晰地物点。

――观测时必须保证至少2个基准站同步开机观测；――观测时应填写观测手簿，手簿格式同地标点；――一个观测时段，时段长度一般为连续2-4小时，远离基准站100KM以上的需延长观测时间；――数据采样间隔为15秒；――观测时段不得跨年积日，当日观测结束后应立即下载数据，进行转换、检查。

――观测的同时必须在像片上现场刺点，并在像片背面作整饰。

像片的刺点和整饰分别按GB/T 13977-92 《1:5000、1:10000地形图航空摄影测量外业规范》6.1“像片控制刺点的精度和要求”及6.3“像片控制点的整饰”中有关要求执行。