GPS技术设计书.docx
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GPS技术设计书
GPS测量技术设计书
专业:
工程测量
班级:
姓名:
学号:
指导老师:
湖南工程职业技术学院
二O一二年三月
一、任务来源及工作量
二、测区概况
三、测量依据原则
四、已有资料情况分析
五、基础控制网布设方案
六、施测方案
七、数据处理
八、高程控制的观测与计算
九、上交资料
一、任务来源及工作量
1、来源:
本次控制网布设是由老师安排的为期四周的实训,实训的目的是使学生了解根据GPS定位的特点来测定工程控制网的过程,使所学理论知识与实践相结合,巩固和加深对新知识的理解,增强动手能力。
2、目的:
通过GPS定位测量综合训练,掌握布设GPS控制网的方法,培养自身的测量能力,熟悉GPS技术。
能使用GPS进行静态数据的采集并且数据处理,可以完整的整理出坐标数据。
3、任务:
测区内GPS控制网布设。
4、GPS测量点的数量:
新定点9个、约束点2个、水准点2个、检查点2个。
5、坐标系统、高程系统和时间系统:
GPS基线向量为WGS-84坐标系,GPS网平差成果为西安1980坐标系坐标或1954北京坐标系并转换为测区独立坐标系坐标——长沙独立坐标系。
高程系统采用1985国家高程基准。
时间系统采用北京时间系统。
二、测区概况
测区位于湖南省长沙市管辖区域,测区的地理坐标为北纬28°11′49〃,东经112°58′42〃。
测区首级平面基础控制网设计为E级GPS网,布设9个点,控制范围10km2,这些点的布设一定要考虑长久保存和使用,埋设标石要稳固。
位于长沙县附近的湖南工程职业技术学院周围,东至西霞路(武广高铁),西至万家丽北路,南至开元西路为界,以蟠龙路向北至捞刀河附近。
通视条件良好。
校园建筑群周围,测区交通方便,道路交综复杂,并且有众多的建筑物,并且有大片的水域,因此在布设控制网时应避开建筑物和水域,并且有可能影响GPS的信号,给测量工作带来不便。
本测区内四季分明,年平均气温20-25℃。
12月平均气温10-15℃。
地势平坦,便于测量作业
三、测量依据原则
1、《工程测量规范》(GB20026—93);
2、《全球定位系统(GPS)测量规范》(GB/T18314—2001);
3、《全球定位系统城市测量技术规程》(CJJ73—99);
4、《城市测量规范》(CJJ8—99);
5、《国家一、二等水准测量规范》(GB12897—91);
6、《国家三、四等水准测量规范》(GB12898—91);
7、《1:
500、1:
1000、1:
2000地形图图式》(GB7929—1995);
8、《数字产品质量要求》(GB17491.1)
四、已有资料利用情况分析
1、梦苑小区前面十字路口菜地边;(G0007)
2、特立路跨京珠高速桥中北侧;(G1021)
3、新久发超市前面交通信号灯下花圃边;(HG1167)
这些点点位可靠,保存完好,可作设计,选点,埋石之用。
五、基础控制网布设方案
GPS网点的图形采用点连式与边连式相结合的形式布设GPS控制网,测区首级平面基础计为E级控制网设GPS网,布设9个点,控制范围10km2。
GPS网图
六、施测方案
1、选点与标石埋设
1)选点前应收集与工程相关的各项资料:
原有控制测量资料,包括点的平面坐标、高程、坐标系统、技术总结等有关资料,以及其他测绘部门所布设的控制测量成果资料。
2)GPS点位的选择应符合技术要求,有利于使用其他测量方法进行联测。
选点工作还应遵守一下原则:
1点位应设在易于安装接收设备、视野开阔的较高点上。
2点位目标要显著,视场周围15°以上不应有障碍物,以减小GPS信号被遮挡或障碍物吸收。
3点位应远离大功率无线点发射源(如电视台、微波站等)其距离不小于200m;运离高压输电线,其距离不得小于50m。
以避免电磁场对GPS信号的干扰。
4点位附近不应有大面积水域或不应有强烈干扰卫星信号接收的物体,以减弱多路径效应的影响。
5点位应选在交通方便,有利于其它观测手段扩展与联测的地方。
6地面基础稳定,易于点位的保存。
7选点人员应按技术设计进行踏勘,在实地按要求选定点位。
8网形应有利于同步观测边、点联结。
9当所选点位需要进行水准联测时,选点人员应实地踏勘水准路线,提出有关建议。
10当利用旧点时,应对旧点的稳定性、完好性,以及目标的是否安全可用作一检查,符合要求方可利用。
3)GPS网点一般应埋设具有中心标志的标石,以精确标志点位,点的标石和标志必须稳定。
坚固以利长久保存和利用。
在基岩露头地区,也可直接在基岩上嵌入金属标志。
2、GPS外业观测
1)所做E级GPS控制网应符合以下要求:
边长:
2~5km每对点之间>2000m
相邻两个点<5km相对中误差1/45000
2)E级控制网采用GPS观测方法,使用南方S66单频型接收机按静态法进行观测,在观测前对所使用的GPS接收机进行必要的检视,主机与配件是否齐全完好。
观测的主要技术要求如下:
GPOP值
卫星高度角(°)
有效观测卫星数
平均重复设站数
时段长度
min
数据采集间隔s
闭合环或附合路线边数
≤6
≥15
≥4
≥1.6
≥60(D)
≥45(E)
10-30
≤6(D)
≤8(E)
3)观测
天线安置:
包括整平、对中基座、安置天线并将定向标志线指向正北(应顾及到当地磁偏角的影响),以便减弱相位中心偏差的影响,天线定向误差依定位精度不同而异,一般不应超过±3°~5°.在圆盘天线间隔120°的三个方向分别量取天线高,三次测量结果之差不应超过3mm,取其三次结果的平均值记入测量手簿中,天线高记录取值0.001m;测量气象参数。
开机观测:
天线安置完成后,在离开天线适当位置的地面上安放GPS接收机,接通接收机与电源、天线、控制器的联接电缆,启动接收机进行观测。
接收机锁定卫星并开始记录数据后,观测员可按照仪器随机提供操作手册进行输入和查询操作,在未掌握有关操作系统之前,不要随意按键和输入,在正常接收过程中禁止更改任何设置参数。
七、数据处理
1、基线解算要求
基线解算采用厂家提供的解算软件进行,对于接收机同步观测的一个同步时段中,可采用单基线模式解算,也可以只选择独立基线按多基线处理模式统一解算。
相邻基线长度最长不超过5km,采用双差固定解。
2、基线解算外业数据检核
1)同一时段观测值的数据剔除率,其值应小于10%;
2)复测基线长度较差ds应满足下式规定:
ds≤2
δδ——相应级别规定的精度
3)独立闭合环或附合路线坐标闭合差应满足:
Wx≤3
δ
Wy≤3
δ
Wz≤3
δ
Ws≤3
δ
式中:
n——闭合环边数
δ——相应级别规定的精度(按实际平均边长计算)
δ=
(mm)[a≤10mm,b≤20(D)b≤20(E)]
内业数据处理后超限的时段应及时重测,若因点位原因不能满足GPS测量要求而造成一个测站多次重测仍不能满足各种限差要求时,应重新布点或舍弃该点。
3、GPS网平差计算
采用南方公司GPS数据处理平差软件进行平差。
以三维基线向量及其相应方差—协方差阵作为观测信息,以一个点的WGS—84系三维坐标作为起算数据,进行无约束平差。
八、高程控制的观测与计算
本次高程基础控制网布设为三等水准,并埋设三座永久性水准标石,作为测区今后的高程基准点,主要是联测E级GPS点。
用于工程测量的高程起算。
本次水准测出60%点的高程,其余用GPS高程拟合求出高程。
水准测量按三等要求作业,水准网应布设成闭合或附合环、或网状形式。
1、三等水准测量的一般规定
为了消除或减弱水准测量误差的影响,水准测量作业时应遵循以下规定。
1)工作开始前半小时,将水准仪置于露天阴影下,使仪器和空气温度一致,观测时用大白布伞遮蔽阳光,迁站时用白绸罩罩住仪器,以减小i角变化的影响。
2)对微倾式水准仪:
观测前应测出倾斜螺旋的置平零点(标准位置),并作标记:
观测中随着气温变化,应随时调整零点位置。
在每一测站上,仪器距前、后水准标尺的距离应尽可能相等,这样就可以消除或减弱与距离有关的误差影响,例如i角误差、地球弯曲及折光差。
3)观测时仪器三脚架的两腿应放置在乎行于水准路线的方向,另一腿则交替地在前进方向的左边和右边,以消除交叉误差的影响。
在相邻两测站上要变换观测程序,即一站的观测程序为后、前、前、后,另一站的观测程序为前、后、后、前:
每一测段应进行往返测,往返测沿同二条路线,采用同样的尺承,以减弱仪器脚架和尺台(或尺桩)升沉的影响。
并可望在往返高差中数内得到进一步的减弱。
4)为了消除折光误差的影响,测段的往测和返测要分别在上午和下午进行。
观测必须在日出后至少半个小时开始,日落前至少半个小时结束,中午前后约2.5小时内不得进行观测:
但可根据地区季节及气象情况适当增减中午间歇的时间。
观测时视线离地面要有一定高度。
5)一个测段(即两个相邻水准标石之间的水准路线)应设置偶数测站,这样就可以消除一对水准标尺的零点不等差对高差的影响。
2、基本技术要求(mm)
等级
每千米高差中数中误差(mm)
最弱点高程中误差
测段、路线往返测高差不符值
附合路线或环线闭合差
检测已测测段高差之差
M△
Mw
三等
≤±3
≤±6
≤±20
≤±12
s
≤±12
≤±30
i
Ls为测段长度,L为附合路线长度,Li为检测测段长度,均以km计。
当检测测段长度小于1km时,按1km计算。
3、观测
1)观测前应对使用的水准仪及标尺进行常规的检验,三等不大于20″,三等采用区格式木质标尺每米真长之差不应大于0.5mm。
制定好观测网图及路线走向。
2)三等水准测量采用中丝读数法,直读距离,观测顺序为后—前—前—后,必须偶数站上已知点。
观测要求如下:
等
级项
目
仪器类型
标尺类型
视线长度m
前后视距差
m
前后视距累积差
m
视线高度
m
基、辅或红黑面读数差
mm
高差
之差mm
三等
DS3
双面
≤80
≤3.0
≤6.0
三丝能读数
2.0
3.0
当成像清晰、稳定时,三等水准视线长度可放长20%。
3)观测记录:
外业观测数据必须在现场直接记录于手簿中,所有观测数据的记录文字、数字要清晰、端正,不得潦草模糊,原始记录不得擦去和涂改。
4)外业验算:
当外业测量结束后应进行外业验算,主要是外业高差和概略高差的推算,每公里水准测量偶然中误差的计算,附(闭)合路线闭合差的计算,每公里中误差的计算。
5)水准网图
九、上交资料
1、E级GPS观测记录、平差计算手簿;
2、三等水准观测记录、平差计算手簿;
3、各等级控制点成果表;
4、E级控制点点之记;
5、E级GPS点通视图;
6、GPS控制点综合图;
7、测区技术设计书;
8、测区技术总结;
9、检查记录资料;
E级GPS点通视图
E级GPS点点之记
点名
点号
类级
网区
所在图幅
点位概略图
概略位置
所在地
最近住所
供电情况
电信情况
地类
土质
冻土深度
解冻深度
交通路线图
最近水源
石子来源
沙子来源
交通情况
本点()支线水准
便于联测的水准路线及点号:
联测方法
选点
作业单位
埋点
作业单位
姓名
姓名
时间
时间
备注
GPS外业观测手簿
观测者姓名:
__________日期:
_________年________月________日
测站名:
__________测站号:
_________时段号:
__________
天气状况:
_________
测站近似坐标:
经度:
E________°________′
纬度:
N________°________′
高程:
____________________(m)
本测站为:
__________新点
__________等大地点
__________等水准点
记录时间:
北京时间UTC区时
开录时间_________结束时间_________
接收机号_________天线号_________
天线高:
(m)测后校核值_________
1、_________2、_________3、_________平均值_________
天线高量取方式略图
观测状况记录:
1、电测电压____________(块条)
2、接收卫星号______________________________________________________
3、信噪比(SNR)__________________________________________________
4、故障情况________________________________________________________
备注: