GPS静态控制测量外业操作指南.docx
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GPS静态控制测量外业操作指南
GPS控制测量外业作业要求及技术指南
一：
外业观测作业人员操作内容
安置接收机天线（严格对中整平、定向、量取仪器高）、设置接收机中的参数（如观测模式、截止高度角、和采样间隔等；如不设参数，接收机一般就采用缺省值），以及开机、关机等工作，其他工作由接收机自动完成。
二：
操作流程：
【选点与埋石——GPS接收机的检查——观测方案设计——观测作业——外业观测成果质量检核】
1.选点准备：
根据收集的测区内及周边现有平面和高程控制点以及测区地形图等，依据项目任务书或合同书以及相关规范的要求在图上进行设计，标绘处计划设站的区域。
1.1选点的基本要求
基本要符合规范（全球定位系统GPS测量规范GB/T18314-2009）的相关要求：
A）测站四周视野开阔，高度角15°以上不允许存在成片的障碍物
B）远离大功率无线电发射源，以免损坏接收机天线，高压电线50米至少，大功率无线发射源至少200米。
C）测站远离房屋、围墙、广告牌、山坡及大面积平静水面（湖泊、池塘）等信号反射物，以免出现严重的多路径效应。
D）点位应位于地质条件良好、点位稳定、易于保护的地方，并尽可能顾及交通条件。
1.2选点作业
A）测量人员应按照在图上选择的初步位置以及对点位的基本要求，在实地最终选定点位，并做好相应的标记。
B）利用旧点时，应对旧点的稳定性、可靠性和完好性进行检查，符合要求时方可利用。
C）点名以该点位所在地命名，无法区分时，可在点名后加注
（一）、
（二）。
D）新旧点重合时，应沿用旧点名，一般不应更改。
E）选点工作完成后，应按规范要求的形式绘制GPS网选点图，可以用相机或手机拍照片。
提交的资料：
①点之记②GPS网选点图
1.3埋石
C、D、E及GPS点在满足标石稳定、易于长期保存的前提下，均可根据具体情况选用。
提交的资料：
标石建造的照片
2.仪器的验检：
2.1一般视检
GPS接收机及其天线的外观是否良好，是否有挤压摩擦造成的伤痕，仪器、天线等设备的型号是否正确。
各种零部件及附件、配件等是否齐全完好，是否与主体匹配。
需紧固的部件是否有松动。
2.2通电检验
有关的信号灯工作是否正常、按键及显示系统工作是否正常、仪器自测试结果是否正常等
2.3实测检验
测试检验是GPS接收机检验的主要内容，起检验方法有：
用标准基线检验；已知坐标、边长检验；零基线检验；相位中心偏移量检验等。
2.4附件检验
电池、电缆、电源是否完好；天线或基座上的圆水准器和光学对中期工作是否正常。
补充：
不同类型的接收机参加共同作业时，应在已知基线上进行比对测试，超过相应等级限差时不得使用。
3.观测方案的设计
3.1基本技术要求
说明:
1）有效卫星指连续观测不短于一定时间的卫星，对于B、C、D和E及GPS网测量，该时间为15分钟。
2）时段长度为从开始记录数据至结束记录之间的时间段。
3）观测时段数大于等于1.6是指采用网观测模式时，每测站至少观测一时段，其中至少60%的测站至少观测两个时段。
4）B、C、D、E级可不观测气象元素，而只记录天气状况
5）实行分区观测时，相邻分区至少应有4个公共点。
3.2接收机数量的配置要求
静态控制测量中，应尽可能采用双频接收机，这样有利于周跳探测、电离层折射影响的消除以及观测值质量的保证。
级别
C
D
E
双频
——
——
——
观测值种类
L1载波相位
L1载波相位
L1载波相位
同步观测接受及数
≧3
≧2
≧2
说明：
接收机的数量最好为偶数：
4-6台
理论上：
接收机数量越多，网中直接联测点的数量就越多，网的结构就越好。
3.3接受机参数的设置
在进行外业观测期间，接收机必须设置统一的卫星截止高度角和采样间隔参数，规范中的都是上限值，实际作业时，可适当减小它们的设置值，如卫星截止高度角可低至10°，采样间隔可短至5s.
3.3设站及观测记录
对中、整平、量取仪器高（对中误差不大于1mm，用钢卷尺在互为120°的三处量取天线高，当互差不大于3mm时（否则应重新架设仪器），取平均数。
天线高量取方法：
天线高公式：
（天线底盘半径R，三次量取斜高平均值L）
观测记录：
每个时段始末各记录一次观测卫星号、天气状况、实时定位的PDOP值，即一次在时段开始时，一次在时段结束时。
但当时段超过2小时时候，应在UTC整点时记录一次。
每时段观测前后应量取天线高，两次差不应大于3mm。
3.4观测时段及观测时长的选择（最好避开中午11点到下午3点）
观测时段的选择主要取决于卫星星座，可以通过专门的星历预报软件来帮助确定合适的观测窗口。
（此类软件根据测区的概略位置和30天以内的卫星概略星历（卫星历书），给出不同时刻t测站上可见卫星数以及可见卫星的高度角和方位角，同时还给出t时刻由该测站及可见卫星所组成几何图形的PDOP值，这样用户就能选用卫星数较多、PDOP值较小的时间段来进行观测。
3.5布网的形式
在建立GPS网时，通常网中的点的数量要远远多于用来观测的GPS接收机的数量，这就需要采用逐步推进方式的同步图形扩展法来进行网测量。
（同步图形扩式布网形式：
该中布网形式，就是多台接收机在不同测站上进行同步观测，在完成一个时段的同步观测后，又迁移到其他测站上进行同步观测，每次同步观测都可以形成一个同步图形，在测量过程中，不同的同步图形间一般有若干个公共点相连，整个GPS网由这些同步图形构成。
在该布网形式中，接收机的数量通常远少于GPS网的点数，所有接收机的地位是对等的，没有主次之分。
会战式与同步图形扩展式在观测作业上非常相似，其主要区别是：
会战式所采用的接收机数量较多，观测时段较长（24h）。
）
同步图形扩展式是目前GPS控制测量中普遍采用的一种布网模式,采用该种布网形式时，根据连接点的数量可将同步图形间的连接方式分为点连式、边连式、网连式。
A）点连式
所谓点连式，就是在观测作业时相邻的同步图形间只通过一个公共点相连如下图；优点:
作业效率高、图形扩展迅速，缺点：
图形强度低。
B）边连式
所谓边连式，就是在观测作业时，相邻的同步图形间有一条（即两个公共点）相连。
边连式观测作业方式具有较好的图形强度和较高的作业效率。
如下图。
C）网连式
是在作业时，相邻的同步图形间有3个以上（含3个）的公共点相连，显然采用网连式至少需要4台以上（含4台）接收机参与观测。
网连式具有很强的图形强度，但作业效率较低。
3.6调度方案（迁站方案）
迁站方案是在连续多个时段的观测作业期间，解决何组、何时在何点进行测量，以及如何达到该点的问题。
常用的迁站方案：
平推式、翻转式、伸缩式
1）平推式
平推式迁站法的基本原则是在进行同步图形的推进时，各小组从一点到另一点的路线距离长度基本一致，且每组运动的距离最短。
为了满足上述要求时，在推进时，通常是所有的小组都要迁站，每个组基本上都是向前迁移到邻近的一个点。
从理论上看，平推式迁站法的效率很高，因为每个小组在一个共同的时间里进行迁站，时间利用率非常高。
另外，平推式也提高测量成果的可靠性，因为在网中将会有许多的点是由不同的小组采用不同的设备测量的，这有利于发现上站错误以及消弱对中、整平误差的影响。
但实际并非如此，效率低，所需物资多。
2）翻转式（实用型）
是在进行同步图形扩展时，一部分小组留在原测站上，另一部分小组迁站到新的测站上；在进行下一次同步图形扩展时，则上一次留在原测站上的小组迁站，而上一次迁站的小组则留在原测站上。
翻转式迁站法比较简单，各作业小组在外业观测中作业强度较小；但是，这种方式无法发现上站发生错误的情况。
另外，为了消弱仪器对中整平误差的影响，在原测站上连续观测多个时段的小组一定要在进行每个时段测量时，重新安置仪器。
3）伸缩式（比较繁琐）
4.观测作业
4.1准备工作
GPS接受机在正式观测前应进行预热和静置，具体要求按所采用接收机的操作手册进行。
按观测计划要求进行对中、整平、量取仪器高以及天线定向。
4.2观测作业
各作业组必须严格遵守调度命令，按照规定时间进行作业；经检查接收机电源电缆和天线等连接无误后方可开机；只有在有关指示灯和仪表显示正常后方可进行接收机的自我测试，输入测站、观测单元和时段等控制信息；在观测前和作业过程中，作业员应随时填写测量手簿中的记录项目；观测时，在接收天线50m以内不得使用电台，10m以内不得使用对讲机，一定要严格对中、整平（对中前消除视觉差）。
天线挂盘挂上之后，应将天线盘的指示方向指向北方。
GPS观测人员应尽可能留在仪器旁，数分钟就查看一次接收机工作状态是否正常。
在一个时段观测中，不应有下列操作：
1：
关机后重新启动接收机；
2：
进行仪器自检；
3：
改变截止高度角和采样间隔；
4：
改变天线位置；
5：
按关闭文件或者删除文件；
GPS测量手簿格式以及填表说明：
填表说明：
1：
图幅编号填写点位所在的1:
50000地形图编号；
2：
时段号按调度指令安排的编号填写；观测日期填写年、月、日，并打一斜线填写年积日。
3：
接收机型号及编号、天线类型及编号均填写全名，如“TrimbleR7GNSS”，主机及天线编号（S/N、P/N）从主机及其天线的标牌上查取，填写完整。
4：
近似经纬度填至1′，近似高程填至100m；
5：
采样间隔填写接收机实际设置的数据采样率。
6：
点位略图按点附近地形地物绘制；
7：
测站作业记录:
C级每2h记录一次，D、E级观测开始与结束时各记录一次。
填写注意事项：
1：
GPS测量时间系统为GPS时间系统（手簿记录采用世界协调时（UTC）），作业过程中，“GPS观测手簿”中的开、关机时间可采用北京时间（BST）记录，两者可用BST=UTC+8h式进行换算。
外业观测结束后，应及时从接收机中下载数据并进行数据处理，以便对外业数据的质量进行检核。
检核的内容包括：
记录的完整性、合理性、以及观测成果的质量。
1：
记录的完整性及合理性检查
观测记录的完整性可由各作业小组在野外进行，也可以在完成观测时段、或者每天在数据提交给内业数据处理时进行，包括下列检查项目：
A）记录手簿中的内容是否完整，是否按照要求量测了天线高，天线类型及量测方式是否正确，天线高的数值是否合理。
B）通过点位略图和测量近似坐标等判定设站是否正确，若发现与点之记或原设计坐标存在较大差异，需与外业作业人员进行核实。
2：
质量检核
外业数据质量检核：
A．同一时段观测值得数据剔除率不宜大于10%；
B．B、C、D、E级GPS网基线测量中误差σ采用外业测量时使用的GPS接收机的标称精度，计算时边长按实际平均边长计算。
C．B、C、D、E级GPS网同步环闭合差，不宜超过下表：
D．B、C、D、E级GPS网外业基线处理结果，其独立闭合环或符合路线坐标闭合差Ws和各坐标分量闭合差（Wx、Wy、Wz）应满足下面公式：
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