GPS测量原理与应用-讲义-第六讲

第六讲GPS控制网的设计与外业工作

（The Design of GPS Control Network and Its Field Surveying）

6.1 GPS网的构网特点与网形设计一般原则

GPS测量规范

GPS网技术设计的依据

测量任务书

GPS网设计依据的规范有：

（1）2001年国家质量技术监督局发布的《全球定位系统（GPS）测量规范》，简称《规范》；

（2）1998年建设部发布的行业标准《全球定位系统城市测量技术规程》，简称《规程》；

（3）各部位根据本部门GPS工作的实际情况制定的其他GPS测量规程或细则。

测量任务书：

测量任务书或合同是测量施工单位上级主管部门或合同甲方下达的技术要求文件。这种技术是指令性的，它规定了测量任务的范围、目的、精度和密度要求，提交成果资料的项目和时间，完成任务的经济指标等。

GPS网的精度、密度设计

（1）GPS测量精度标准及分类

各类GPS网的精度设计主要取决于网的用途。例如：对于全球性地球动力学、地壳形变及国家基本大地测量的GPS网可参照《规范》中AA、A、B级的精度分级；用于城市或工程的GPS控制网可根据相邻点的平均距离和精度参照《规程》中的二、三、四等和一、二级。

10~20

10

中、小城市及测图、物探、建筑施

工等控制网

D 、

E 510大、中城市及工程测量基本控制网

C

18局部形变监测和各种精密工程测量B 0.15区域性的地球动力学研究和地壳形变测量

A 0.013全球性的地球动力学研究、地壳形变测量和精密定轨

AA 比例误差b （ppm. D ）

固定误差a （mm ）主要用途

级别

1/1万

20

15

<1

二级

1/2万10101一级1/4.5万10102四1/8万5105三1/12万2

109二最弱边相对中误差B (ppm . D)

A (mm)平均距离（km ）

等级

各等级GPS相邻点弦长精度计算

22

δ=+

()

a bd

δGPS基线向量的弦长中误差

a GPS接收机标称精度中的固定误差

b GPS接收机标称精度中的比例误差系数

d GPS网中相邻点间的距离

实际工作要点：

在实际工作中，精度标准的确定要根据用户的实际需要及人力、物力、财力等情况合理设计，也可参照本部门已有的生产规程和作业经验适当掌握。在具体布设中，可分级布设、也可越级布设，或布设同级全面网。

（2）GPS 点的密度标准

各种不同任务要求和服务对象，对GPS 点的分布要求也不同。

5~2

10~5

15~10

70

300

1000

相邻点平均距离

10154025010002000相邻点最大距离12515100300相邻点最小距离E

D C B A AA 级别项目

•GPS网的基准设计

GPS网的基准位置基准

方位基准

尺度基准

方位基准一般以给定

的起算方位角起算，

也可由GPS基线向

量的方位作为方位基

准。

尺度基准一般由地面

的电磁波测距确定，

也可由GPS基线向

量的方位作为方位基

准。

基准设计时，应充分考虑以下几个问题：（1）为求定GPS点在地面坐标系中的坐标，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，用以坐标转换。

（2）为保证GPS网进行约束平差后坐标精度的均匀性及减少尺度比例误差影响，对GPS 网内重合的高等级国家点或原城市等级控制点，除未知点联结图形观测外，对它们也要适当地构成长边图形。

（3）联测高程点均匀分布网中。

（4）新建GPS网的坐标应尽量与测区过去采用的坐标系统一致。

6.1.2 GPS网构成的几个基本概念及网特征条件

1.基本概念

（1）观测时段：测站上开始接收卫星星号到观测停止，连续工作的时间段，简称时段。

（2）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。

（3）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。

（4）独立观测环：由独立观测所得的基线向量构成的闭合环，简称独立环。

（5）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。

（6）独立基线：对于N台GPS接收机构成的同步观测环，有J条同步观测基线，其中独立基线数为N-1。（7）非独立基线：除独立基线外其他基线叫非独立基线。

2.GPS网特征条件计算

观测时段数的计算公式：

=•

/

C n m N

n网点数

m每点设站次数

N接收机数

总基线数：

=••−

(1)/2

J C N N

zong

必要基线数：(1)

biyao J n =−独立基线数：

(1)J C N =•−duli 多余基线数：

(1)(1)

J C N n =•−−−duyu

3. GPS网同步图形构成及独立边的选择

对于N台GPS接收机构成的同步图形中一个时段包含的GPS基线数为：

=•−

J N N

(1)/2

当同步观测的GPS接收机数N>=3时，同步闭合

环的最少个数为

=−−=−−

T J N N N

(1)(1)(2)/2