GPS高程测量规范讲解

GPS可以高效地获取高精度的大地高信息，使得GPS高程测量技 术一直为测绘行业从业人士所关注。目前GPS高程测量能够广泛 认可的是通过GPS三维坐标向量、大地高比较等方法应用于三维 变形监测，而对于GPS高程测量应用于正常高测定，在现行技术 标准、规范上未见相关条款，从而制约GPS高程测量技术的应用。
2.8 2.9
2.10
GPS大地高测量 成果资料提交
质量控制
2.1范围


本标准规定GPS高程测量的术语和定义、缩略语、参 考基准、基本要求、应用方式、GPS大地高测量、成 果资料提交、质量控制等内容。 本标准适用于GPS高程测量的应用。适用于GPS高程测 量所涉及的水准测量、GPS测量、小区域GPS高程拟合、 似大地水准面成果应用等内容。
GPS网等级 C级 D级 E级 二等 三等 GPS正常高差代替水准高差情况一览表 比例误差 平均距 固定误 基线向量弦长中误差 系数 离 差mm mm mm/km km 10 5 12.5 63.29 10 10 10 10 10 20 2 5 7.5 2.5 9 5 75.66 50.99 20.59 26.93 达到的水 准高差的 精度 四等水准 等外水准 测图水准 三等水准 四等水准
1.3 起草标准

在2006年江苏测绘局测绘科技基金项目《江苏省域 GPS测高技术应用标准研究》开展的过程中，项目组 已经开始了《GPS高程测量规范》的起草工作，并邀 请了西安标准化研究所的相关专家对起草的规范进行 技术上和格式上的严格把关。
1.4 征求意见

2007年8月28日，江苏 省测绘局组织召开了 《江苏省GPS测高技术 标准（征求意见稿）》 意见征求会，邀请了 武汉大学、河海大学 及相关领域的多位专 家。与会专家提出了 诸多宝贵的修改意见。
RTK-实时动态测量

ITRF-国际地球参考框架

JSCORS-江苏省全球导航卫星连续运行参考站综合服务系统

2.5 GPS高程测量参考基准



坐标系： 广播星历-WGS84 精密星历-ITRFYY 时间系统 UTC 高程基准 正常高 1985国家高程基准
2.6 GPS高程测量基本要求
四等
一级 二级
10
10 15
10
10 20
2
1 0.5
22.36
14.14 18.03
等外水准
等外水准 测图水准
2.8 GPS大地高测量

（快速）静态测量

仪器设备、观测要求、数据测量等按GB/T 18314或CJJ 73执行。
（网络）RTK测量 (1) 接收机的选择与检验


用于RTK测量的GPS接收机应选用双频GPS接收机。接收机应 按照CH 8016的要求检定。 RTK测量时截止高度角在不低于15°的有效卫星数应不少于5 颗， PDOP值不大于6。GPS观测数据采样率为1s。 点位应便于安臵接收设备和操作，视野应开阔，地平高度角 不低于15°无障碍物。点位与大功率无线电发射源间的距离 应不小于200m，与高压输电线的距离应不小于50m。点位附 近不应有强烈干扰接收卫星信号的物体。
1.6 审查


2008年5月23日，省标准化专业技术委员会邀请相关专 家组成《GPS高程测量规范》审查委员会，对标准送 审稿进行审查。 标准审查委员会对地方标准提出审查及评价意见，形 成审查纪要。
1.7 报批

2008年5月底，《GPS高程测量规范》报批稿上报国家 质量技术监督局和国家测绘局进行审核备案。
1.7 • 报批 1.8 • 正式发布实施
1.1 背景

2002年江苏省测绘局主持完成了江苏省似大地水准面的精化项 目，提供了全省2.5’2.5’的格网似大地水准面数据，其精度优于 0.078m。同时近年来江苏省内各地市也陆续建立了高精度的似 大地水准面，部分已达到1cm的精度，为GPS高程测量奠定了 基础。
1.2 申报、立项


2007年，本规范的起草单位江苏省测绘工程院和江苏 省测绘产品质量监督检验站向省质量技术监督局提出 项目申报。 2007年11月13日，江苏省质量技术监督局下发了《关 于下达2007年度第二批江苏省工业、服务业地方标准 制定项目计划的通知》（苏质技监标函[2007]88号）， 《GPS高程测量规范》名列其中。
《GPS高程测量规范》详解
主讲人：宋玉兵
高级工程师 副总工程师
二〇〇九年九月二十一日 南京
目
录
《GPS高程测量规范》由来 《GPS高程测量规范》内容详解
1《GPS高程测量规范》由来
1.1 •背景
1.2 • 申报、立项 1.3 • 起草标准 1.4 • 征求意见 1.5 • 形成送审稿
1.6 • 审查



框架和历元 GPS测量结果使用的地心坐标框架和历元应与似大地水准面确定时GPS 测量使用的框架和历元一致。 GPS大地高测量基本精度要求 静态和快速静态GPS测量相邻点间大地高高差精度，应满足相应等级 GPS网规定的弦长精度的要求。 （网络）RTK测量点相对于邻近JSCORS站点大地高中误差应小于等于 0.05m。 似大地水准面成果精度要求 不低于江苏省似大地水准面指标0.078m 。 起算成果 采用GPS静态和快速静态模式观测宜优先与邻近的JSCORS站连测；采 用GPS RTK模式观测宜选用JSCORS网络RTK GPS高程拟合 平原地区GPS/水准点不宜少于7个，并应均匀分布于网中；丘陵或山 地，应按测区地形特征，适当增加GPS/水准点，其点数不宜少于10个。
1.5 形成送审稿

《江苏省GPS测高技术标准（征求意见稿）》意见征 求会后，按照专家的修改意见，项目组对初稿进行了 细致地修改。 2008年3月13日和4月19日，主要起草人又内部召开了 两次讨论会，针对《GPS高程测量标准》的关键问题 进行商讨。


对《GPS高程测量标准》修改完毕后，又邀请西安标 准化研究所的相关专家进行把关，形成送审稿。
2.4 缩略语

GPS-全球定位系统

Global Positioning System Global Navigation Satellite System
GNSS-全球导航卫星系统

WGS84-世界大地坐标系1984

World Geodetic System 1984
Real Time Kinematic International Terrestrial Reference Frame Jiangsu Continuously Operating Reference Stations
2.3术语和定义

似大地水准面

由地面沿垂线向下量取正常高所得的点形成的连续曲 面。 似大地水准面至平均地球椭球面的距离。 利用GPS卫星定位技术测定点位大地坐标，利用似大 地水准面成果和点位坐标获得该点的高程异常，根据 大地高和高程异常求解点位的正常高。或在小区域范 围内，采用GPS高程拟合方法计算得到点位的正常高。
2.2规范性引用文件





GB/T 12897 GB 12898 GB/T 14911 GB/T 18314 GB/T 19391 CH/T 1004 CH 1002 CH 1003 CH 8016 CJJ 73
国家一、二等水准测量规范 国家三、四等水准测量规范 测绘基本术语 全球定位系统（GPS）测量规范 全球定位系统（GPS）术语和定义 测绘技术设计规定 测绘产品检查验收规定 测绘产品质量评定标准 全球定位系统（GPS）测量型接 收机检定规程 全球定位系统城市测量技术规程
1.1 背景（续）



为研究如何充分利用已有的江苏省似大地水准面成果及各地市 已有的高精度似大地水准面成果，2004年江苏省测绘局科学技 术委员会批准了测绘科技基金项目《江苏省域GPS测高技术应 用研究》项目，对全省GPS测高技术的应用可行性进行了深入研 究，2006年项目验收，取得了一定的研究成果 《江苏省域GPS测高技术应用标准研究》是2006年江苏测绘局 测绘科技基金项目，是《江苏省域GPS测高技术应用研究》的后 续项目。项目旨在原有研究成果的基础上，深入分析江苏省内 GPS测高的有效的技术方案，制定相应的技术标准，加快并规范 全省的GPS测高应用。 项目批准后，项目组开始《GPS高程测量规范》编写的资料收集 和技术难题公关的工作。这也是本规范制定的最初阶段。

高程异常

GPS高程测量

2.3术语和定义

GPS/水准点

大地坐标由GPS卫星定位技术测定、正常高由水准测量测定的点。 在GNSS连续运行参考站模式下进行的基于载波相位观测值的实 时动态差分定位技术。
网络RTK
GPS正常高差


相邻GPS点间的大地高差，减去两点间的高程异常差得到的数值。
1.8 正式发布实施

2008年7月1日，《GPS高程测量规范》由江苏省质量 技术监督局发布，定于2008年9月1日实施。
2 《GPS高程测量规范》内容详解
2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 范围 规范性引用文件 术语和定义 缩略语 GPS高程测量参考基准 GPS高程测Hale Waihona Puke Baidu基本要求 GPS高程测量应用方式
(6)作业成果检验

2.9成果资料提交


GPS高程测量技术设计书； GPS观测数据； GPS成果表（含正常高）； GPS高程测量技术总结； GPS高程测量检查验收报告。
2.10质量控制



参照CH/T 1004、CH 1002和CH 1003对技术设计、生 产流程、作业方法、成果交付等实施全过程质量控制。 成果的可靠性可通过对GPS测量、仪器高丈量、控制 点及大地水准面成果的选用、数据处理方式等方面的 严格控制来提高。 外业连测和数据处理工作应执行国家标准和行业标准， 承担任务的单位所提交的各项成果应是合格品，并对 成果承担质量责任。 成果实行过程检查、最终检查和项目验收。


2.7 GPS高程测量应用方式

以GPS大地高高差变化量代替正常高高差变化量，传递 精密水准正常高； 以GPS正常高差代替三、四等、等外水准高差，进行水 准网平差； GPS正常高直接代替普通水准正常高。 似大地水准面成果 高程拟合


GPS正常高差代替水准高差
采用静态测量模式进行GPS相对定位，可求定相邻GPS点间的大地高差， 减去利用似大地水准面成果计算的高程异常差，可得到相邻GPS点间GPS正 常高差。按照不同等级GPS网施测得到的GPS正常高差，所能代替的水准 高差的情况见下表 。
(2)基本技术规定

(3)基准站与流动站点位要求

2.8 GPS大地高测量
(4)单基站RTK作业距离

单基站RTK作业距离视当地环境而定，应小于10km 。
(5)观测

为保证测量成果精确和可靠，应在初始化稳定后才能 开始观测，一般观测历元应大于6个并取平均值。在测 量精度要求较高时，观测时应使用脚架固定移动站天 线，严格对中、整平再进行观测，并且在重新初始化 后观测两次，取平均值作为最终结果。 在（网络）RTK测量时，应及时检验成果精度和可靠 性，外业检验可以采用与已知点成果对比检验、对同 一点重复测量检验、已知基线长度测量检验、不同参 考站观测同一测点检验等。