GPS静态控制网高程拟合作业指导书 8

GNSS静态控制网高程拟合作业指导书

1总则

1.1目的

为了指导我院GNSS控制网高程拟合工作，统一技术标准，明确操作规程，规范技术管理，保证GNSS控制网高程拟合成果质量，特制定本技术要求。

1.2适用范围

⑴本指导书适用于所有水环境设计院测量项目。

⑵工作阶段为指导GNSS静态控制网高程拟合由外业到内业的一系列工作。

1.3编制依据

①GB/T23709-2009《区域似大地水准面精化基本技术规定》;

②GB/T 12898-2009《国家三、四等水准测量规范》;

③GB/T 18314-2009《全球定位系统（GPS）测量规范》.

④SL197-97《水利水电工程测量规范》（规划设计阶段），以下简称《水电规范》。

1.4术语与定义

1.4.1似大地水准面 guasi-geoid

从地面点沿正常重力方向至正常高端点所构成的曲面。

1.4.2高程异常 Height anomaly

似大地水准面相对于地面椭球面的高度。

1.4.3高程异常控制点 control point of height anomaly

GNSS/水准点 GNSS/levelling point

大地高由GNSS测定，正常高由水准测量测定的大地点。

2基本要求

2.1、GNSS静态控制网高程拟合作业流程

准备工作→技术设计（含高程联测）→网图设计→选点埋石→GNSS网静态观测→高程联测→高程网平常→数据处理→平面网平差计算（高程拟合）→质量检查与自检报告→技术报告→成果整理与提交

2.2、GNSS高程拟合作业流程图

2.3、GNSS高程转换的基本原理

2.3.1、在一个测区内若有若干个既进行了GNSS 测量又联测了水准高程的GNSS 点，这样的点称为水准重合点，后面简称已知点。

2.3.2、利用大地高和水准高之间的关系，推算出各水准重合点上的高程异常，利用这些离散点上的异常值，可以拟合出测区所在局部区域的似大地水准面，进而可以内插出未知点上的高程异常，实现椭球高向正常高的转换。

2.3.3、GNSS 高程转换的基本公式

⑴首先进行GNSS 相对定位测量，由GNSS 网三维平差可以求得各埋石点的GNSS 大地高Hi ，各点正常高可以通过下式求得：

ξ

i

i

i

H

h

-

=

式（2-1）

由于GNSS 网中起算点的大地高精度不高，控制网平差时一般只取一个点的大地高作为起算数据。由此求得的网中各点的大地高与实际大地高之间偏移了一个平移量△H O ，此时(2-1)式变为

(2-2)

如果在GNSS 网中某点Pk 处联测了水准，则

(2-3)

由式（2-2）．式(2-3)得

(2-4)

即

(2-5)

从(2-5)式可以看出，虽然由GNSS 确定的大地高(H j 、H k )的精度不高，但由于GNSS 基线向量的精度很高，因而各点之间的大地高差(H i -H k )仍可达到很高的精度，所以在GNSS 高程转换时，最好采用高程异常差建立模型。

根据重合点的高程异常与水平位置，可以建立测区的高程异常（差）面，从而采用内插法可以获得网中其它各点的高程异常，根据网中待定点的大地高和上面所求得的高程异常便可求得工程需要的正常高，实现高程转换。 3、GNSS 网设计、观测与平差

3.1、GNSS 网设计

表3.1 水利工程GNSS 网的精度标准

等级

项目 二

三

四

五等 一级 五等 二级 固定误差/mm ≤10 ≤10 ≤10 ≤10 ≤10 比例误差系数 ≤5 ≤10 ≤20 ≤40 ≤80 相邻点最小距离/km 2～4 1～2 0.5～1 0.2～0.5 0.1～0.2 相邻点平均距离/km 8～13 4～8 2～4 1～2 0.5～1 最弱相邻点边长 相对中误差

1/150000

1/80000

1/40000

1/20000

1/10000

表3.2 GNSS网的图形设计技术要求

项目

等级

二、三、四五

图形设计总体可靠性≥0.3 ≥0.2

重复基线的基线占独立确定的

基线总数的百分数

≥10% ≥10%

每条基线边所在的异步环数≥1 ≥1

环数边数（条）4～5 4～5

⑴GNSS首级控制网的基本图形应为三角形或多边形；加密网点时亦可采用附合路线或极坐标法，满足用户对测量精度和可靠性；

⑵GNSS网中应有2个（或2个以上）已知平面控制点；当网中仅有一个已知平面点时，应增设已知方位角一个及精密电磁波测距边1条（或以上）。

⑶GNSS点选埋应符合以下规定

①点位应选在质地坚硬，稳固可靠的地方；在高度角为15°的范围内，应无妨碍通视的障碍物。

②点位远离高压线100m，远离大功率发射台400m。应避免选在由于地面或其他目标反射所引起的多路径干扰的位置。

③考虑到下一级控制网的加密，GNSS点间至少有一个通视方向，或者在GNSS网中设立方位角参考点。

3.2、GNSS网观测

表3－3 GPS测量作业的基本技术要求

等级卫星高度角

（°）

有效观测卫星

数

平均重复设站

数

时段长度

（min）

数据采样间隔

（s）

PDOP

二等≥15 ≥4 ≥1.3 ≥90 15 ≤6

三、四、五等≥15 ≥4 ≥1.2 30～60 15 ≤6

3.2.1 观测准备

（1）作业员必须事先掌握操作方法。

（2）每天出发前应检查电池容量是否充足。仪器及其附件应携带齐全。

（3）作业组在观测前，应根据作业的接收机台数进行GPS网形设计，作出GPS测量作业调度表（见表3－4）。

（4）作业前应检查接收机内存是否充足。

（5）在测站上安置天线时，仪器对中误差不大于3mm，天线基座上的圆气泡应居中。

（6）天线定向标志指向正北，定向误差不大于5°。

3.2.2 观测作业要求

（1）按调度表规定的时间进行作业，保证同步观测同一卫星组。

（2）接收机电源电缆和天线电缆应连接无误，接收机预置状态应正确，然后方可启动接收机进行观测。