GNSS控制网的布设

三、技术设计
1. 完整的技术设计内容
¾现有测绘成果 测区内及与测区相关地区的现有测绘成果的情况。 ¾施测方案 测量采用的仪器设备的种类、采取的布网方法等。 ¾作业要求 选点埋石要求、外业观测时的具体操作规程、技术要求 等，包括仪器参数的设置（如采样率、截止高度角等）、对中 精度、整平精度、天线高的量测方法及精度要求等。 ¾观测质量控制 外业观测的质量要求，包括质量控制方法及各项限差要求 等。如数据删除率、RMS值、RATIO值、同步环闭合差、异步环 闭合差、相邻点相对中误差、点位中误差等。
相邻点基线分量中误差
级别 B
水平分量/ mm 5
垂直分量/ mm 10
各级GPS网点位应均匀分布，相
C 10 20
邻点间距离最大不宜超过该网 D 20 40 平均点间距的 2倍 E 20
40
二、GNSS控制网的技术设计
GPS各级控制网用途
级别 AA A 用途 为全球性的坐标框架和地球动力学测量 由卫星定位连续运行基准站构成，用于建立国家一等大地控制网， 进行全球性的地球动力学研究、地壳形变测量和精密定轨等 用于建立国家二等大地控制网（1×10-7），建立地方或城市坐标基 准框架、区域性的地球动力学研究、地壳形变测量、局部形变测量 和各种精密工程测量等 用于建立三等大地控制网（1×10-6），以及建立区域、城市及工程 测量的基本控制网等 用于建立四等大地控制网（1×10-5）等 用于中小城市、城镇以及测图、地籍、土地信息、房产、物探、勘 测、建筑施工等
三、GNSS控制网的网形设计
GPS基线向量网的设计原则 (1)选点原则
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。 测站应选择在易于保存的地方。 (2)提高可靠性的原则 增加观测期数（增加独立基线数）。 保证一定的重复设站次数。 保证每点与三条以上的独立基线相连。 最小异步环边数不大于6。
固定误差a mm ≤3 ≤5 ≤8 ≤10 ≤10 ≤10
比例误差b ppm ≤0.01 ≤0.1 ≤1 ≤5 ≤10 ≤20
相邻点间平均距离D km 1000 300 70 10~15 5~10 0.2~5
二、GNSS控制网的技术设计
3、GPS网的精度和密度设计
(1)GPS网的等级 GPS网中相邻点的距离
二、GNSS控制网的技术设计
2、设计依据
测量任务书或测量合同书 规定了测量任务的范围、目的、精度的密度，提交成 果的资料的项目和时间，完成任务的经济指标等。 GNSS测量规范及规程 GNSS测量规范(规程)是国家测绘管理部门或行业部 门制定的技术法规。目的是指导规范GNSS测量工作。
二、GNSS控制网的技术设计
设计目的
为了圆满的完成测量工作 为了更好地提高外业工作效率 为了对外业测量成果进行检验 为了得到高质量的数据成果
三、技术设计
1. 完整的技术设计内容
¾项目来源 项目的来源、性质。即项目由何单位、部门下达、发包，属 于何种性质的项目等。 ¾测区概况 测区的地理位置、气候、人文、经济发展状况、交通条件、 通讯条件等。 ¾工程概况 工程的目的、作用、要求、GPS网等级（精度）、完成时间、 有无特殊要求等在进行技术设计、实际作业和数据处理中所必 须要了解的信息。 ¾技术依据 工程所依据的测量规范、工程规范、行业标准及相关的技术 要求等。
二、GNSS控制网的技术设计
4、GPS控制网的基准设计 ¾ 注意事项 起算方位不宜过多，可以布设在网中的任意位置 GPS观测得到是大地高，联测水准高程后才能将高程转 换为正常高，联测规定为： （1）A、B级网应逐点联测，C级网应根据区域似大地水准 面精化要求联测，D、E级网可依具体情况联测 （2）A、B级网点的联测精度应不低于二等水准，C级网点 的测精度应不低于三等水准，D、E级网点按四等水准测量或 与其精度相当的方法联测。
εZ
0 −ε X
−ε Y ⎤ ⎡ X ⎤ ⎡ ΔX 0 ⎤ ⎢Y ⎥ + ⎢ ΔY ⎥ εX ⎥ ⎢ 0⎥ ⎥⎢ ⎥ 0 ⎥ ⎦⎢ ⎣Z ⎥ ⎦旧 ⎢ ⎣ ΔZ 0 ⎥ ⎦
二、GNSS控制网的技术设计
4、GPS控制网的基准设计 ¾ GPS网基准分类 位置基准 根据给定的起算点坐标确定 方位基准 常根据给定的起算方位或GPS基线向量确定 长度基准 根据起算点反算边长、EDM测距边长或GPS边长
三、GNSS控制网的网形设计
¾ 独立ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ线
N=2 , J=1
N=3 , J=3
N=4 , J=6
N=5 , J=10
N=2 , DJ=1
N=3 , DJ=2
N=4 , DJ=3
三、GNSS控制网的网形设计
5、GPS控制网的图形设计
当同步观测的GPS接收机数N≥3时，独立的GPS边和非独立的 GPS将构成闭合的多边形环，称为同步闭合环。同步闭合环 的最少个数应为
¾ 独立观测环（异步环） 由非同步观测获得的独立基线向量构成的闭合环。各级 GPS网最简异步观测环或符合路线的边数应满足下表的要求。
级别 闭合环或附和路线的边数/条 B ≤6 C ≤6 D ≤8 E ≤10
¾ 重复基线 同一条GPS边观测多个时段，可得到多个基线结果。
三、GNSS控制网的网形设计
GPS基线向量网的设计原则
二、GNSS控制网的技术设计
4、GPS控制网的基准设计 ¾ 注意事项 若GPS测量成果需要进行坐标转换，应该选择或联 测足够多的两坐标系的公共点，一般大于3； 起算点数目越多，GPS网和原有网的吻合越好，但 可能会损失现有GPS网的测量精度，起算点为3~5个时， 既能保证坐标系的一致，又可保证GPS网的测量精度； 起算点在网中应该均匀分布，避免分布在网中的一侧； EDM测距边作为起算边长时，数量在3~5条为宜，但是 EDM边的两端点高差不应过大；
三、技术设计
1. 完整的技术设计内容
¾数据处理方案 详细的数据处理方案，包括基线解算和网平差处理所采用 的软件和处理方法等内容。 对于基线解算的数据处理方案，应包含如下内容：基线解 算软件、参与解算的观测值、解算时所使用的卫星星历类型等。 对于网平差的数据处理方案，应包含如下内容：网平差处 理软件、网平差类型、网平差时的坐标系、基准及投影、起算 数据的选取等。 ¾提交成果要求 规定提交成果的类型及形式；若国家技术质量监督总局 或行业发布新的技术设计规定，应据之编写。
中国大陆构造环境 监测网络建设及意义
一、GNSS测量的工作程序和步骤
工作程序 1、技术设计（依据是测量任务书和 GPS测量规范） 2、选点 3、埋石 4、仪器的检验 5、观测 6、外业成果的记录和整理 7、数据处理 8、成果验收和上交资料
一、GNSS测量的工作程序和步骤
工作步骤
1、测前 ·立项:目的、范围、点位数量与分布、精度要 求、成果内容、时限、经费 ·技术设计 ·测绘资料的收集 ·仪器检定 ·踏勘、选点埋石
(1)选点原则 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10°～15°高度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 范围内不能有强电磁波干扰源，如大功率无线电发射设施、高 压输电线等。 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反 射强烈的地形、地物，如高层建筑、成片水域等。
n r = n b − ( N − 1) = ( N − 1)( N − 2 ) / 2
接收机数N与GPS边数n 和同步闭合环数nr（最少个数）的 对应关系如下表所示。 N n nr 2 1 0 3 3 1 4 6 3 5 10 6 6 15 10
三、GNSS控制网的网形设计
5、GPS控制网的图形设计
一、GNSS测量的工作程序和步骤
工作步骤
2、测中
实地了解测区情况 观测期间卫星状态的预报 确定作业方案 外业观测(作业模式的确定) 内业处理 数据传输、转储 基线解算 质量评估
一、GNSS测量的工作程序和步骤
工作步骤
3、测后 结果分析 网平差 质量评估 技术总结 成果验收
二、GNSS控制网的技术设计
σ = a + (b ⋅ d )
2
2
σ ：相邻点间的距离中误差(mm)
a：固定误差(mm) b：比例误差(ppm或10-6) D：相邻点间的距离(km)
二、GNSS控制网的技术设计
3、GPS网的精度和密度设计
(1)GPS网的等级 GPS网的固定误差与比例误差
a固定误差
级别 AA A B C D E
三、GNSS控制网的网形设计
GPS基线向量网的设计原则
(3)提高精度的原则 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。 建立框架网。 最小异步环边数不大于6。 适当引入高精度测距边。 若要进行高程拟合，水准点密度要高，分布要均匀，且要将拟 合区域包围起来。 适当延长观测时间，增加观测时段。 选取适当数量的已知点，已知点分布均匀。
二、GNSS控制网的技术设计
各级控制网精度指标（ GB/T 18314-2009） A级GPS GPS 控制网由卫星定位连续运行基准站构成
坐标年变化率中误差
级别 A
水平分量/ (mm/a) 2
垂直分量/ (mm/a) 3
相对精度 1×10−8
地心坐标各分量 年平均中误差/ mm 0.5 相邻点间平均距离/ km 50 20 5 3
三、GNSS控制网的网形设计
5、GPS控制网的图形设计 良好的网形设计 良好的网形设计
减少野外选 点的工作量
节省经费
为得到高 精度成果 打基础
三、GNSS控制网的网形设计
5、GPS控制网的图形设计
（1）GPS网形设计特点 由于点间不需要通视，且点位精度主要取决于卫星与测站 间的几何网形、观测数据质量和数据处理方法，因此GPS网的 设计主要取决于用户的要求和用途。 （2）GPS测量的基本概念 ¾ 观测时段（observation session） 测站上开始接收卫星信号到停止接收，连续观测的时间间隔 ¾ 同步观测（simultaneous observation） 两台或两台以上的接收机同时对同一组卫星进行的观测
GNSS控制网测量规范 ¾《全球定位系统（GPS）测量规范》 GB/T 18314-2001， GB/T 18314-2009 ¾《全球导航卫星系统连续运行参考站网建设规范》 CH/T 2008 ¾《全球定位系统（GPS）测量型接收机检定规程》 CH/T 8016 ¾《卫星定位城市测量规范》CJJT73-2010 ¾各个部委制定的GPS测量规程与细则
信息工程大学地理空间信息学院
主要内容
一、GNSS测量的工作程序和步骤 二、GNSS控制网的技术设计 三、GNSS控制网的网形设计 四、GNSS控制网布设 五、GNSS控制网测量 六、GNSS观测成果检核 七、GNSS控制网平差 八、GNSS测量技术总结
GNSS
GLONASS 北斗
GALILEO
GPS
三、GNSS控制网的网形设计
5、GPS控制网的图形设计
（2）GPS测量的基本概念 ¾ 同步观测环（simultaneous observation loop） 三台或三台以上接收机同步观测所获得的基线向量所构成 的闭合环。同步环各边的坐标差分量之和即为同步环闭合差。 ¾ 独立基线 GPS控制网中相互之间不能构成检核条件的边，称为独立 基线。N 台GPS同步观测可得到基线边条数 J 为： J = N (N − 1) / 2 独立基线为： DJ = N − 1
B
C D E
二、GNSS控制网的技术设计
4、GPS控制网的基准设计
¾ 原因 GPS测量得到WGS84坐标系下的基线向量，而通常采用 的是国家坐标系或独立坐标系，应该首先确定GPS成果所采 用的坐标系统和起算数据，即GPS网基准设计。
⎡X ⎤ ⎡X ⎤ ⎡ 0 ⎢Y ⎥ = (1 + m) ⎢Y ⎥ + ⎢ −ε ⎢ ⎥ ⎢ ⎥ ⎢ Z ⎢ ⎢ ⎣Z ⎥ ⎦新 ⎣Z ⎥ ⎦旧 ⎢ ⎣ εY
二、GNSS控制网的技术设计
二、GNSS控制网的技术设计
2、设计依据
规范的内容： 精度分级 网的设计要求 选点与埋石的要求 仪器设备 类型要求 检定内容 外业观测及记录要求 数据处理 成果验收与上交资料
三、技术设计
3、GPS网的精度和密度设计
(1)GPS网的等级 等级：根据全球定位系统测量规范，GPS基线向量网被分成了AA、 A、B、C、D、E六个等级。 等级GPS网的精度指标：以网中相邻点之间的距离误差来表示， 其具体形式为：