GPS静态测量概念

《GPS定位原理及应用》授课教案

第八章GPS测量的设计与实施

8.1 GPS测量的技术设计

教学内容：本节主要介绍GPS测量技术设计的一般要求和设计指标。

教学重点：

1.介绍GPS测量技术设计的依据；

2.介绍GPS测量的标准；

3.介绍GPS测量的图形设计。

教学难点：GPS的图形设计。

教学方法：课堂教学为主，充分利用多媒体教学方法。

教学要求：

学会局部性的GPS控制网的图形设计，掌握GPS测量技术设计书的编写。

8.1.1 GPS网技术设计的依据

1.GPS测量规范（规程）

（1）《全球定位系统（GPS）测量规范》

（2）《全球定位系统城市测量技术规程》

（3）各行业部门的其他GPS测量规程或细则

2．测量任务书

8.1.2 GPS网的精度, 密度设计

1．GPS测量精度标准及分类

（1）GPS测量精度分类

对于各类GPS网的精度设计主要取决于网的用途。用于地壳形变及国家基本大地测量的GPS控制网可按表8-1分级。

用于城市或工程的GPS控制网可按表8-2分级。

（2）GPS测量的精度标准

GPS测量的精度标准通常用网中相邻点之间的距离中误差表示，其形式为：

σ（8-1）

2)

2

(bd

=

a+

式中：σ——距离中误差（毫米）；

ɑ——固定误差（mm）；

b——比例误差系数（ppm）；

d——相邻点之间的距离（km）。

实际生产中，应根据测区大小、GPS网的用途，来设计网的等级和精度标准。2．GPS点的密度标准

制定GPS网的密度标准，主要考虑任务要求和服务对象。密度可参照表8-3的规定执行。

8.1.3 GPS网的基准设计

1．基准设计的定义：

在GPS网的技术设计中，必须明确GPS网的成果所采用的

坐标系统和起算数据的工作，称为GPS网的基准设计。GPS网的基准包括位置基准、方位基准和尺度基准。

2．基准设计应考虑的几个问题：

（1）应在地面坐标系中选定起算数据和联测原有地方控制点若干个，用以转换坐标。

（2）对GPS 网内重合的高等级国家点或原城市等级控制点，除未知点连结图形观

测外，对它们也要适当地构成长边图形。 （3）联测的高程点需均匀分布于网中，对丘陵或山区联测高程点应按高程拟合曲

面的要求进行布设。

（4）新建GPS 网的坐标应尽可能与测区过去采用的坐标一致。

8．1.4 GPS 网构成的几个基本概念及网特征条件

1．GPS 网图形构成的几个基本概念

观测时断：测站上开始接收卫星信号到观测停止，连续工作的时间段，简称时段。 同步观测：两台或两台以上接收机同时对同一组卫星进行的观测。

同步观测环：三台或三台以上接收机同步观测获得的基线向量所构成的闭合环，简称同步环。

独立观测环：由独立观测所获得的基线向量构成的闭合环，简称独立环。

异步观测环：在构成多边形环路的所有基线向量中，只要有非同步观测基线向量，则该多边形环路叫异步观测环，简称异步环。

独立基线：对于N 台GPS 接收机的同步观测环，有J 条同步观测基线，其中独立基线数为N-1。

非独立基线：除独立基线外的其它基线叫非独立基线，总基线数与独立基线之差即为非独立基线数。

2．GPS 网特征条件的计算 观测时断数 ： N m n C

/⋅= （8-2）

式中：n 为网点数，m 为每点设站数，N 为接收机数。 总基线数：1)/2-N (N C ⋅⋅=总

J

（8-3）

必要基线数：1n J -=必

（8-4）

独立基线数：)1N (C J -⋅=独

（8-5）

多余基线数：)1n ()1N (C ---⋅=多

J

（8-6）

3．GPS 网同步图形构成及独立边的选择

根据（8-3）式， 对于由N 台GPS 接收机构成的同步图形中一个时断包含的GPS 基线数为：

1)/2-N (N ⋅=J （8-7）

但其中仅有N-1条是独立的GPS 边，其余为非独立边。当接收机数N=2～5时所构成的同步图形见图8-1。

对应于图8-1的独立GPS边可以有如图8-2所示的不同选择。

当同步观测的GPS接收机数N≥3时，同步闭合环的最少数应为：

=N

-

N

J

T（8-8）

=

N

-

)(

-

1

2/)2

(-

)1

(

N与J、T的关系见下表：

8．1.5 GPS网的图形设计

1．GPS网的图形设计

根据对所布设的GPS网的精度要求和其它方面的要求，设计出独立的GPS边构成的多边形网，称为GPS网的图形设计。

2．GPS网的图形

（1）点连式：如图8-3，相邻同步图形之间仅有一个公共点的连接。

（2）边连式：如图8-4，同步图形之间由一条公共基

线连接。

（3）网连式：指相邻同步图形之间有两个以上公共点相连接。

（4）边点混合连接式：如图8-5，把点连式与边连式有机地结合起来，组成GPS网的方式。

（5）三角锁连接：如图8-6，用点连式或边连式组成连续发展的三角锁同步图形。

（6）导线网形连接：如图8-7。

（7）星形布设：如图8-8

8.2 GPS测量的外业准备及技术设计书编写

教学内容：本节主要介绍GPS测量技术设计书的编写要求和内容。

教学重点：

1．介绍GPS测量的外业准备工作；

2．介绍GPS接收机检验的内容；

3．介绍GPS测量技术设计书的编写方法。

教学难点：GPS接收机的检验和设计书的编写。

教学方法：课堂教学为主，充分利用多媒体教学方法。