GPS数据处理方法大全
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GPS网的布设 > GPS网 > GPS网与常规网②
GPS网的分类
• 分类方法
– 根据用途划分
• GPS网的分类
– – – – – 框架基准网 大地控制网 工程控制网 测图控制网 另类 － 连续运行的参考站网（CORS）
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GPS网的布设 > GPS网
第一节 GPS网
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GPS测量 > GPS网 > GPS网
GPS网
• GPS网是由GPS基线向量所形成的一种网络。
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GPS测量 > 建立GPS控制网的工作流程 > 常用术语①
常用术语①
• 观测时段（Session）
– 测站上开始接收卫星信号到停止接收，连续观测的时间 间隔称为观测时段，简称时段。
• 同步观测（Simultaneous Observation）
– 多台接收机同时对同一组卫星进行观测。
• 基线向量（Baseline）
GPS数据处理 田玉刚
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中国地质大学(武汉)测绘工程系
讲座内容介绍
1. 2. 3. 4. 5. GPS在测量中的应用 GPS网的布设 GPS基线解算 GPS网平差 GPS工程应用中常用标准数据格式
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GPS网的布设 > GPS网 > 工程控制网①
工程控制网①
• 覆盖范围
– 工程施工区域
• 用途
– 工程放样、施工 – 变形监测 – GPS高程
• 基准
– 独立基准
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GPS网的布设 > GPS网 > 大地控制网②
GPS测量 > 概述 > GPS在测量中的应用⑤
GPS在测量中的应用⑤
• 踏勘、资源调查
– 定位模式
• 动态测量 • 伪距测量 • 实时处理
– 质量要求
• 低（数十米至米级）
资源调查 测绘信息网http://www.othermap.com/网友提供
GPS测量 > 概述 > 本讲座主要关注的内容
– 质量要求
• 高（厘米至毫米级）
国家高精度GPS网
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GPS测量 > 概述 > GPS在测量中的应用②
GPS在测量中的应用②
• 形变监测
– 定位模式
• • • • 相对定位 静态测量 载波相位测量 事后、准实时或实时处理
– 质量要求
• 极高（毫米级）
踏勘、选点、埋石
• 实施方
– 乙方
• 目标
– 设置测量标志
• 内容
– 测区实地踏勘、了解测区 状况 – 选点 – 埋设测量标志 – 食宿、交通安排
本讲座主要关注的内容
• 涉及范围
– GPS在控制测量中的应用
• 内容
– – – – – – 作业流程 进度估算 成本估算 作业方法 数据处理 质量控制
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GPS测量 > 常用术语
第二节 常用术语
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GPS测量 > 建立GPS控制网的工作流程 > 施工技术设计
施工技术设计
• 实施方
– 乙方
• 目标
– 施工技术设计书
• 内容
– 作业方案
施工设计书
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GPS测量 > 建立GPS控制网的工作流程 > 测绘资料收集整理
GPS网的布设 > GPS网 > 框架基准网①
框架基准网①
• 覆盖范围
– 全球、大陆或次大陆
• 基准
– 地心基准
• 用途
– 建立、维持位置参考框架 – 进行大范围的地壳运动监测
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GPS网的布设 > GPS网 > 框架基准网②
框架基准网②
常用术语②
• 采样间隔（Interval）
– 接收机连续两个观测历元间的时间间隔。
• 独立基线（Independent Baseline）
– 由相互函数独立的差分观测值所确定出的基线向量。当 某一时段有m台接收机进行同步观测时，可得到m-1条 独立基线。
• 同步观测环（Simultaneous Observation Loop）
GPS RTK
– 质量要求
• 较高（分米至厘米级） • 不同工程要求有所不同
GPS测量 > 概述 > GPS在测量中的应用④
GPS在测量中的应用④
• GIS数据采集
– 定位模式
• 动态测量 • 伪距测量 • 实时或事后处理
– 质量要求
• 较低（米级至亚米级）
用于GIS数据采集的GPS接收机
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• 特点
– 精度、可靠性要求高 – 反复或连续观测
• 例
– IGS全球跟踪站网 – 中国地壳运动监测站网络 – 中国A级网
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IGS全球跟踪站网
GPS网的布设 > GPS网 > 大地控制网①
大地控制网①
• 覆盖范围
– 国家、地区
• 基准
– 参心基准或独立基准
• 特点
– 精度、可靠性要求低
• 例
– 各类图根控制网、像控点网
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GPS网的布设 > GPS网 > 连续运行的参考站网（CORS）
连续运行的参考站网（CORS）
• 覆盖范围
– 国家、地区
• 用途
– 多用途
• 基准
GPS网的布设 > GPS网 > 布设GPS网的目的
布设GPS网的目的
• 易于引入外部基准
– 基线向量无法提供位置基准，必须从外部引入 – 构成网络，易于基准的传递
• 评定测量成果的质量
– 提供检核条件（闭合环、重复基线、附和路线）
• 提高测量成果的质量
– 探测、剔除粗差 – 分配误差
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GPS测量
第一部分 GPS测量
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GPS测量 > 概述
第一节 概述
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GPS测量 > 概述 > GPS测量定位的结果是什么？
GPS测量定位的结果是什么？
• 绝对定位
– 绝对位置，即地固系 下的绝对坐标
• 测后
– 网平差（数据处理、分析）及质量控制 – 整理成果、技术总结 – 项目验收
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GPS测量 > 建立GPS控制网的工作流程 > 项目立项
项目立项
• 实施方
– 甲方、应用方
• 目标
– 招标书、项目设计书
• 内容
– – – – – – 测区范围 项目用途、精度（等级）要求 点位分布、数量要求 提交成果的要求 时限要求 投入经费
GPS网的布设 > GPS网 > GPS网与常规网①
GPS网与常规网①
• GPS网的优势
– 不需要通视 – 运行与天气无关 – 测站的选择与网络无关，因而测站可以设置在 任何需要的地方 – 不间断的运行 – 测量高效、迅速 – 容易达到测量精度要求 – 可同时获得三维坐标
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GPS测量 > 建立GPS控制网的工作流程 > 建立GPS网的三个阶段①
建立GPS网的三个阶段①
• 测前
– – – – – – 项目立项 方案设计 施工设计 测绘资料收集整理 仪器检验、检定 踏勘、选点、埋石
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GPS测量 > 建立GPS控制网的工作流程 > 建立GPS网的三个阶段②
– 参心系
• 用途
– 大地控制 – 区域大地水准面精化
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GPS网的布设 > GPS网 > 大地控制网②
大地控制网②
• 特点
– 精度、可靠性要求较高 – 复测周期长
• 例
– 中国国家高精度GPS网 – 各省市地方的控制网
中国国家高精度GPS网
– 由同一时段观测所得到的基线向量构成的闭合环。
• 独立观测环（Independent Observation Loop）
– 由相互独立的基线所构成的闭合环，也称为异步环。
• 重复基线（复测基线）
– 具有两个时段以上同步观测结果的基线向量。
GPS网的布设
第二部分 GPS网的布设
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绝 对 定 位
• 相对定位
– 基线向量，即进行同 步观测的两点间的坐 标差
相 对 定 位
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GPS测量 > 概述 > GPS在测量中的应用①
GPS在测量中的应用①
• 控制测量
– 定位模式
• • • • 相对定位 静态定位 载波相位测量 事后处理
– 多基准
• 特点
– 连续运行
深圳连续运行卫星定位服务系统
• 例
– 深圳连续运行卫星定位服务系统
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GPS测量 > 建立GPS控制网的工作流程
第二节 建立GPS控制网的工作流程
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– 对同步观测所采集的数据进行处理，所获得的同步观测 测站间的坐标差。
• 截止高度角（Cut-off Elevation）
– 接收机观测卫星的高度角限值，低于此限值的卫星不被 观测。
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GPS测量 > 建立GPS控制网的工作流程 > 常用术语②
工程控制网②
• 特点
– 精度、可靠性要求随工程要求差别较大 – 变形监测网需多次复测
• 例
– 各类工程控制网、滑坡监测网
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GPS网的布设 > GPS网 > 测图控制网
测图控制网
• 覆盖范围
– 测图区域
• 用途
– 图根控制、航测像控点
• 基准
GPS网的布设 > GPS网 > GPS网与常规网②
GPS网与常规网②
• GPS网的劣势
– 高效率对测量计划和调度有更高的要求 – 不能容忍空中的障碍物，因此不能用于地下、 植物下或建筑物下 – GPS通常只能满足特定的测量需求
• 在短距离超高精度应用中有一定限制
– – – –
无法为后续的非GPS测量提供方位控制 GPS的精度通常高于周围现有的控制 GPS设备的投资成本较高 需要新技能
建立GPS网的三个阶段②
• 测中
– – – – – – 作业队进驻 卫星状态预报 观测计划制定 作业调度及外业观测 数据传输、转储、备份 基线解算及质量控制
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GPS测量 > 建立GPS控制网的工作流程 > 建立GPS网的三个阶段③
建立GPS网的三个阶段③
仪器检验、检定
• 实施方
– 乙方、独立的权威仪器 检定部门
• 目标
– 仪器检定证书 – 合格的仪器设备
• 内容
– GPS接收机的检定 – 气象仪器的检定 – 其它设备的检验
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检定证书
GPS测量 > 建立GPS控制网的工作流程 > 踏勘、选点、埋石
测绘资料收集整理
• 实施方
– 乙方
• 目标
– 控制点成果 – 水准资料 – 测区地形图
Hale Waihona Puke Baidu
• 内容
– 控制点坐标、点之记 – 水准点坐标、点之记 – 测区地形图（1:5万 ~ 1:10 万）
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GPS点之记
GPS测量 > 建立GPS控制网的工作流程 > 仪器检验、检定
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GPS大坝变形监测系统
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GPS测量 > 概述 > GPS在测量中的应用③
GPS在测量中的应用③
• 工程放样
– 定位模式
• • • • 相对定位 动态测量 载波相位测量 实时处理
GPS网的布设 > GPS网 > GPS网与常规网②
GPS网的分类
• 分类方法
– 根据用途划分
• GPS网的分类
– – – – – 框架基准网 大地控制网 工程控制网 测图控制网 另类 － 连续运行的参考站网（CORS）
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GPS网的布设 > GPS网
第一节 GPS网
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GPS测量 > GPS网 > GPS网
GPS网
• GPS网是由GPS基线向量所形成的一种网络。
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GPS测量 > 建立GPS控制网的工作流程 > 常用术语①
常用术语①
• 观测时段（Session）
– 测站上开始接收卫星信号到停止接收，连续观测的时间 间隔称为观测时段，简称时段。
• 同步观测（Simultaneous Observation）
– 多台接收机同时对同一组卫星进行观测。
• 基线向量（Baseline）
GPS数据处理 田玉刚
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中国地质大学(武汉)测绘工程系
讲座内容介绍
1. 2. 3. 4. 5. GPS在测量中的应用 GPS网的布设 GPS基线解算 GPS网平差 GPS工程应用中常用标准数据格式
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GPS网的布设 > GPS网 > 工程控制网①
工程控制网①
• 覆盖范围
– 工程施工区域
• 用途
– 工程放样、施工 – 变形监测 – GPS高程
• 基准
– 独立基准
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GPS网的布设 > GPS网 > 大地控制网②
GPS测量 > 概述 > GPS在测量中的应用⑤
GPS在测量中的应用⑤
• 踏勘、资源调查
– 定位模式
• 动态测量 • 伪距测量 • 实时处理
– 质量要求
• 低（数十米至米级）
资源调查 测绘信息网http://www.othermap.com/网友提供
GPS测量 > 概述 > 本讲座主要关注的内容
– 质量要求
• 高（厘米至毫米级）
国家高精度GPS网
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GPS测量 > 概述 > GPS在测量中的应用②
GPS在测量中的应用②
• 形变监测
– 定位模式
• • • • 相对定位 静态测量 载波相位测量 事后、准实时或实时处理
– 质量要求
• 极高（毫米级）
踏勘、选点、埋石
• 实施方
– 乙方
• 目标
– 设置测量标志
• 内容
– 测区实地踏勘、了解测区 状况 – 选点 – 埋设测量标志 – 食宿、交通安排
本讲座主要关注的内容
• 涉及范围
– GPS在控制测量中的应用
• 内容
– – – – – – 作业流程 进度估算 成本估算 作业方法 数据处理 质量控制
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GPS测量 > 常用术语
第二节 常用术语
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GPS测量 > 建立GPS控制网的工作流程 > 施工技术设计
施工技术设计
• 实施方
– 乙方
• 目标
– 施工技术设计书
• 内容
– 作业方案
施工设计书
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GPS测量 > 建立GPS控制网的工作流程 > 测绘资料收集整理
GPS网的布设 > GPS网 > 框架基准网①
框架基准网①
• 覆盖范围
– 全球、大陆或次大陆
• 基准
– 地心基准
• 用途
– 建立、维持位置参考框架 – 进行大范围的地壳运动监测
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GPS网的布设 > GPS网 > 框架基准网②
框架基准网②
常用术语②
• 采样间隔（Interval）
– 接收机连续两个观测历元间的时间间隔。
• 独立基线（Independent Baseline）
– 由相互函数独立的差分观测值所确定出的基线向量。当 某一时段有m台接收机进行同步观测时，可得到m-1条 独立基线。
• 同步观测环（Simultaneous Observation Loop）
GPS RTK
– 质量要求
• 较高（分米至厘米级） • 不同工程要求有所不同
GPS测量 > 概述 > GPS在测量中的应用④
GPS在测量中的应用④
• GIS数据采集
– 定位模式
• 动态测量 • 伪距测量 • 实时或事后处理
– 质量要求
• 较低（米级至亚米级）
用于GIS数据采集的GPS接收机
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• 特点
– 精度、可靠性要求高 – 反复或连续观测
• 例
– IGS全球跟踪站网 – 中国地壳运动监测站网络 – 中国A级网
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IGS全球跟踪站网
GPS网的布设 > GPS网 > 大地控制网①
大地控制网①
• 覆盖范围
– 国家、地区
• 基准
– 参心基准或独立基准
• 特点
– 精度、可靠性要求低
• 例
– 各类图根控制网、像控点网
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GPS网的布设 > GPS网 > 连续运行的参考站网（CORS）
连续运行的参考站网（CORS）
• 覆盖范围
– 国家、地区
• 用途
– 多用途
• 基准
GPS网的布设 > GPS网 > 布设GPS网的目的
布设GPS网的目的
• 易于引入外部基准
– 基线向量无法提供位置基准，必须从外部引入 – 构成网络，易于基准的传递
• 评定测量成果的质量
– 提供检核条件（闭合环、重复基线、附和路线）
• 提高测量成果的质量
– 探测、剔除粗差 – 分配误差
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GPS测量
第一部分 GPS测量
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GPS测量 > 概述
第一节 概述
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GPS测量 > 概述 > GPS测量定位的结果是什么？
GPS测量定位的结果是什么？
• 绝对定位
– 绝对位置，即地固系 下的绝对坐标
• 测后
– 网平差（数据处理、分析）及质量控制 – 整理成果、技术总结 – 项目验收
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GPS测量 > 建立GPS控制网的工作流程 > 项目立项
项目立项
• 实施方
– 甲方、应用方
• 目标
– 招标书、项目设计书
• 内容
– – – – – – 测区范围 项目用途、精度（等级）要求 点位分布、数量要求 提交成果的要求 时限要求 投入经费
GPS网的布设 > GPS网 > GPS网与常规网①
GPS网与常规网①
• GPS网的优势
– 不需要通视 – 运行与天气无关 – 测站的选择与网络无关，因而测站可以设置在 任何需要的地方 – 不间断的运行 – 测量高效、迅速 – 容易达到测量精度要求 – 可同时获得三维坐标
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GPS测量 > 建立GPS控制网的工作流程 > 建立GPS网的三个阶段①
建立GPS网的三个阶段①
• 测前
– – – – – – 项目立项 方案设计 施工设计 测绘资料收集整理 仪器检验、检定 踏勘、选点、埋石
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GPS测量 > 建立GPS控制网的工作流程 > 建立GPS网的三个阶段②
– 参心系
• 用途
– 大地控制 – 区域大地水准面精化
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大地控制网②
• 特点
– 精度、可靠性要求较高 – 复测周期长
• 例
– 中国国家高精度GPS网 – 各省市地方的控制网
中国国家高精度GPS网
– 由同一时段观测所得到的基线向量构成的闭合环。
• 独立观测环（Independent Observation Loop）
– 由相互独立的基线所构成的闭合环，也称为异步环。
• 重复基线（复测基线）
– 具有两个时段以上同步观测结果的基线向量。
GPS网的布设
第二部分 GPS网的布设
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绝 对 定 位
• 相对定位
– 基线向量，即进行同 步观测的两点间的坐 标差
相 对 定 位
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GPS在测量中的应用①
• 控制测量
– 定位模式
• • • • 相对定位 静态定位 载波相位测量 事后处理
– 多基准
• 特点
– 连续运行
深圳连续运行卫星定位服务系统
• 例
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GPS测量 > 建立GPS控制网的工作流程
第二节 建立GPS控制网的工作流程
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– 对同步观测所采集的数据进行处理，所获得的同步观测 测站间的坐标差。
• 截止高度角（Cut-off Elevation）
– 接收机观测卫星的高度角限值，低于此限值的卫星不被 观测。
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GPS测量 > 建立GPS控制网的工作流程 > 常用术语②
工程控制网②
• 特点
– 精度、可靠性要求随工程要求差别较大 – 变形监测网需多次复测
• 例
– 各类工程控制网、滑坡监测网
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GPS网的布设 > GPS网 > 测图控制网
测图控制网
• 覆盖范围
– 测图区域
• 用途
– 图根控制、航测像控点
• 基准
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GPS网与常规网②
• GPS网的劣势
– 高效率对测量计划和调度有更高的要求 – 不能容忍空中的障碍物，因此不能用于地下、 植物下或建筑物下 – GPS通常只能满足特定的测量需求
• 在短距离超高精度应用中有一定限制
– – – –
无法为后续的非GPS测量提供方位控制 GPS的精度通常高于周围现有的控制 GPS设备的投资成本较高 需要新技能
建立GPS网的三个阶段②
• 测中
– – – – – – 作业队进驻 卫星状态预报 观测计划制定 作业调度及外业观测 数据传输、转储、备份 基线解算及质量控制
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GPS测量 > 建立GPS控制网的工作流程 > 建立GPS网的三个阶段③
建立GPS网的三个阶段③
仪器检验、检定
• 实施方
– 乙方、独立的权威仪器 检定部门
• 目标
– 仪器检定证书 – 合格的仪器设备
• 内容
– GPS接收机的检定 – 气象仪器的检定 – 其它设备的检验
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检定证书
GPS测量 > 建立GPS控制网的工作流程 > 踏勘、选点、埋石
测绘资料收集整理
• 实施方
– 乙方
• 目标
– 控制点成果 – 水准资料 – 测区地形图
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• 内容
– 控制点坐标、点之记 – 水准点坐标、点之记 – 测区地形图（1:5万 ~ 1:10 万）
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GPS测量 > 建立GPS控制网的工作流程 > 仪器检验、检定
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GPS在测量中的应用③
• 工程放样
– 定位模式
• • • • 相对定位 动态测量 载波相位测量 实时处理