公路全球定位系统GPS测量规范034400.docx

1、公路全球定位系统GPS测量规范0344001总 贝y为规定利用全球定位系统（ Global Positioning System,缩写为GPS）建立公路工程 GPS测量控制网的原则、精度和作业方法， 特制定本规范。本规范是依据公路勘测规范（JTJ 061），并参照全球 定位系统（GPS测量规范（CH2001-92 ） 的有关规定，在收集、分析、研究和总结经验的基础上制定的。本规范适用于新建和改建公路工程项目的各级 GPS控制网的布设与测量。采用全球定位系统测量技术建立公路平面控制网时，应根据 公路勘测规范（JTJ 061）中规定的平面控制测量的等级、精度 等确定相应的 GPS控制网的等级。GP

2、S测量采用 WGS-84大地坐标系。当公路工程 GPS控制网根据 实际情况采用1954年北京坐标系、1980西安坐标系或抵偿坐标系时， 应进行坐标转换。各坐标系的地球椭球基本参数、主要几何和物理常数见附录A.高程系统根据实际情况可采用 1956年黄海高程系或1985国家高程基准.GPS测量时间系统为协调世界时 （UTC）.在作业过程中，附录D GPS观测手薄”中的开、关机时间 可采用北京时间记录GPS接收机及附属设备均按有关规定定期检测 GPS控制测量应按有关规定对全过程进行质量控制在提供GPS控制测量成果资料时，应执行保密制度中的有关规定 2术 语基线 Baseline两测量标志中心的几何连

3、线。观测时段 Observation sessionGPS 接收机在测站上从开始接收卫星信号进行观测到停止观 测的时间长度。同步观测 Simultaneous observation两台或两台以上 GPS接收机同时对一卫星进行的观测。同步观测环 Simultaneous observation三台或三台以上GPS接收机同步观测所获得的基线向量构成 的闭合环。独立基线 Independent baseline由独立观测时段所确定的基线。独立观测环 Independent observable loop由独立基线向量构成的闭合环。自由基线 Free baseline不属于任何非同步图形闭合条件的基

4、线。复测基线 Duplicate measure baseline观测两个或两个以上观测时段的基线。边连式 Link method by a baseline相邻图形之间以一条基线边相连接的布网方式。无约束平差 Non-constrained adjustment在一个控制网中，不引入外部基准，或虽引入外部基准但并不产生控制网非观测误差引起的变 形和改正的平差方法。公路抵偿坐标系 Compe nsati on coord in ate system for highway在建立公路控制网时，根据需要投影到抵偿高程面上和（或） 以任一子午线为中央子午线的一种直角坐标系。首级控制网 First c

5、lass control network为一个公路工程项目而建立的精度等级最高，并同国家控制点联测能控制整个路线的控制网。主控制网 Ma in control network为满足公路测设放线或施工放样，在首级控制网基础上加密并贯通整条公路的控制网。天线高 Antenna height观测时天线平均相位中心标志面的高度。3 GPS控制网分级与设计GPS控制网分级根据公路及桥梁、隧道等构造的特点及不同要求， GPS控制网分为一级、二级、三级、四级共四个等级。各级GPS控制网的主要技术指标规定见表功 3 1 1表3 1 1 GPS控制网的主要技术指标级别每对相邻 点平均距 离 d(km)固疋误差a

6、(mm)比例误差b(ppm)最弱相邻点点位中误差m(mm)路线特殊构造物路线特殊构造物路线特殊构造物一级 105 215010二级 105 525010三级 105 1025010四级 10 15 15 15 15数据采集间隔(s) 15 15 15 15观测时 静态定位(min) 90 60 45 40间 快速静态(min) 20 15 40点位几何图形强度因子(GDOP) 6 6 8 5 5 5 5施测时段数 2 2 1 1有效观测卫星总数6644观测计划进入测区前，应事先编制GPS卫星可见性预报表。 预报表应包括可见卫星号、卫星高度角、方位角 、最佳观测星组、最佳观测时间、点位图形强度因

7、子、概括位置坐标、预报历元、星历龄期等。观测作业前，应根据接收机台数、 GPS图形、卫星可见性预报表编制观测计划。在实施中，应依照实际作业情况，及时作出调整。观测作业后，应及时绘制联测草图以备后续作业调度使用。作业要求观测组必须执行调度计划，按规定的时间进行同步观测作业。观测人员必须按照 GPS接收机操作手册的规定进行观测作业。天线安置在脚架上直接对中整平时，对中精度为 1mm.天线安置在觇标上时，应将标志中心投影至基板上，然后在基板上对中整平。如觇标顶部对信号和 信息有干扰，则应卸去。每时段观察应在测前、测后分别量取天线高。两次天线高之差应不大于 3mm并取平均值作为天线高。观测时应防止人员

8、或其它物体触动天线或遮挡信号。接收机开始记录数据后，应随时注意卫星信号和信息存储情况。当接收或存储出现异常时，应随时 进行调整，必要时应及时通知其它接收机以调整观测计划。在现场应按规定作业顺序填写观测手簿，不得事后补记。观测手簿的格式见附录 D。经检查所有规定作业项目全部完成，且记录完整无误后方可迁站。每日观测结束后，应将外业数据文件及时转存到磁盘上， 不得作任何剔除或删改。 磁盘应贴好标签，并妥善保存。6基线解算与检核外业观测结束后及时进行观测数据的处理和质量分析，检查其是否符合规范或技术设计要求。基线解算中所需的起算点坐标，可按下列顺序选用：- 国家或其它等级高的 GPS控制网点的既有 W

9、GS-84坐标值；- 国家或其它等级高的控制点转换至 WG 84的坐标值；-GPS 单点定位观测2h以上的平差值提供的 WGS-84坐标值。当GPS控制网点间距离小于 20km时，可不考虑对流层和电离层的修正；当大于 20km时，每时段应于始、中、终各观测一次气象元素，并采用标准模型加入对流层和电离层的修正。采用M台接收机同步观测时，每一时段应解算出 M( M-1) /2条GPS基线向量边，并计算出该观测时间段的同步环坐标分量闭合差。当各基线的同步观测时间超过观测时间的 80/100时，其闭合差值应符合式的要求。Wxc (V n/5)(T(6 0 4-1 )wy (V n/5)WzC (V n

10、/5)(6 0 4-2 )(6 0 4-3 )W =VWx2+ Wy2+Wz2（ V3n/5） （ 6 0 4-4 ）式中：W-同步环坐标分量闭合差（ mr）；c弦长标准差（ m）;n - 同步环中的边数。当各基线同步观测时间为观测时间性段的40/100-80/100时，其同步环坐标分量闭合差可适当放宽。当各基线同步观测时间少于观测时间段的40/100时，应按异步环处理。由独立观测边组成的异步环的坐标分量闭合差应符合式(6 0 5-1 ) - (6 0 5-4 )的规定:Vx 3 V n (T(6 0 5-1 )VyW 3 V n (T(6 0 5-2 )Vz 3V n T(6 0 5-3 )

11、VW 3V3n T(6 0 5-4 )式中：V异步环坐标分量闭合差（ m）；（T弦长标准差（ m）;n -异步环中的边数。同一条边任意两个时段的成果互差，应小于GPS接收机标准精度的 2V2倍。当网中有两个或两个以上已知点时，应按本规范第 6 0 5条的规定计算已知点之间的附合闭合差。当检查或数据处理时发现观测数据不能满足要求， 应对成果进行全面的分析，并对其中部分数据进行补测或重测，必要时全部数据应重测。7 GPS控制网平差计算平差时应首先以一个点的 WGS-84系坐标作为起算依据进行无约束平差，检查 GPS基线向量网本身的内符合精度、基线向量间有无明显的系统误差，并剔除含有粗差的基线边。当

12、用M台接收机同步观测时，应从计算出的 M( M-1) 12条GPS观测边中选取(M-1 )条边参加GPS网平差计算。选取的原则是：- 独立的观测边；- 网形构成非同步闭合环，不应存在自由基线；- 必须不含明显的系统误差；- 组成的闭合环基线数和异步环长度应尽量小。在进行GPS控制网平差前，应根据实际需要选定起算数据和相应的地面坐标， 并应对起算数据的可靠性及精度进行检查分析。GPS控制网可以采用三维约束平差或二维约束平差法。约束平差时，约束点的坐标、距离或方位角可作为强制约束的固定值，也可作为加权观测值。当采用三维约束平差时，可只假定一个点的大地作为高程起算数据。当采用二维约束平差时，应先将三

13、维 GPS基线向量转换为二维基线向量。当GPS控制网分为多个投影带，且在分差交界附近联测国家控制点时，可分片进行平差。平差时应 有一定数量的重合点，重合点位互差不得大于两倍的点位中误差。平差结果应输出所选直角坐标的三维或二维坐标、基线向量改正数、基线长、方位、点位精度、转换参数及其精度，并同时输出单位权中误差及其它要求输出的内容。为计算GPS控制网点的正常高，先利用已联测高程的 GPS点正常高和经 GPS控制网平差得到的大地高，求其高程异常值，然后采用拟合或插值等方法求其它 GPS点的高程异常值和正常高。计算结束后，应对所处理的数据及结果进行分析，并写入总结报告。8成果验收与资料提交GPS测量

14、工作结束后应编写技术总结，并按测绘产品检查验收规定( CH 1002 95)和测绘产品质量评定标准(CH1003- 95)的要求进行验收。GPS测量工作技术总结应包括：- 任务来源、项目名称、施测目的、施测单位及施量起讫时间，参加作业人员、工作量及作业简况；- 作业依据及技术精度要求；- 测区范围与位置、测区概况，测区已有测量资料情况及检核、采用情况；-GPS 接收机型号、数量及相应的技术参数，仪器检验情况等；- 坐标系统与起算数据的选定及相应的参数；- 选点、埋石情况；- 野外观测方案、作业中的问题、观测成果检查以及执行技术规定情况；- 观测数据质量分析与野外检核计算情况；- 数据处理软件以

15、及处理过程说明；- 平差计算和精度分析；- 存在问题和需要说明的问题；- 各种附表和附图。成果验收的重点：- 接收机检验方法和结果；-GPS 控制网网形设计与联测图；-GPS 控制网的布设应满足公路路线及大型构造物勘察设计与施工放样的要求;- 起算数据和坐标系统的选择；- 野外资料的检核与计算；- 数据处理、平差过程及其成果精度。提交的资料应包括：- 测量任务书和技术设计书（或大纲）；-GPS 接收机检验资料；- 卫星可见性预报和观测计划；-GPS 坐标成果表；- 点之记；- 观测手簿和存储介质（包括数据处理过程中生成的文件）；- 平差计算资料和成果磁盘；-GPS 联测示意图；- 标注有GPS

16、点位的1 : 10000或者1 : 50000地形图；所使用的原始资料;- 技术总结和成果验收报告。附录A大地坐标系有关资料A1 WGS-84大地坐标系的地球椭球基本参数、主要几何和物理常数地球椭球基本参数长半径 a=6378137m地球引力常数（含大气层）GM=3986003 10 8nis-2正常化二阶带谐系数=X 10 -611地球自转角速度 w=7292115 10 - rads主要几何和物理常数短半径b=扁率a=1/第一偏心率平方e2=第二偏心率平方e2=2 2椭球正常重力位u0=.8497m s-赤道正常重力 ye=A2 1980西安坐标系的参考椭球基本参数、主要几何和物理常数参考

17、椭球基本参数长半径 a=6378140m地球引力常数（含大气层）GM=39860010 8nis-2二阶带谐系数J2= 10-611 1地球自转角速度 w=729211 10 - rads -主要几何和物理常数短半径b=扁率a=1/第一偏偏心率平方 e2=第二偏偏心率平方 e2=椭球正常重力位u0=ms-2赤道正常重力yO= s -2A3 1954年北京坐标系参考椭球的基本几何参数长半径 a=6378245m短半径b=扁率a=1/第一偏心率平方第二偏心率平方附录B GPS点之记工程名称:选点情况单位选点员日期是否需联测高程建议联测等级埋石情况单位埋石员日期保管人及地址备注调制：校核：附录D G

18、PS观测手簿工程名称:观测者接收机名称定位模式开机时间站时段号天线高(mm等级记录者关机时间h min测前测后平均接收机编号h min日时段号日期存储介质编号及数据文件时间跟踪卫星号(PRN干温(C)湿温(C)气压(mb)测站大 地咼(m)GDOP名经度（。 “） 纬度（。 “）备注附录E本规范用词说明、本规范条文，要求执行的严格程度的用词，说明如下：1.表示很严格，非这样做不可的用词：正面词一般采用“必须”；反面词一般采用“严禁”。2.表示严格，在正常情况下均应这样做的用词：正面词一般采用“应”；反面词一般采用“不应”或“不得”。3.表示允许稍有选择，在条件可时首先应这样做的用词：正面词一般

19、采用“宜”或“可”；反面词一般采用“不宜”。二、条文中指明应按其他有关标准、规范执行的写法为：“应按执行”或“应符合要求或规定”。非必须按所指定的标准、规范或其他规定执行的 写法为：“可参照”。附件公路全球定位系统 （GPS）测量规范(JTJ/T 066-98 )条文说明1.总贝y自1980年第一台商ET用GPS接收机问世以来，随着GPS工作卫星的不断入轨和 GPS接收机性能的 不断提高和改进，GPS测量技术已广泛应用于我国国民经济建设的各个部门。公路测设部门是 80年代后期开始运用 GPS测量技术的。由于公路建设的特点，无论是在测量原则，还是在测量精度和作业 方法等方面均有别于其它行业。因此，为了将 GPS商量技术更好地应用于公路工程建设，有必 要制定本规范。目前GPS测量技术在公路测设中主要用于建立公路工程测量控制网。 最近推出RTK方法后虽可使运用范围扩大，但由于尚处于推广阶段， 故本规范规定的应用范围是公路测量控制网的布设与测量。作为建立公路测量控制网的主要手段之一， GPS定位技术应用于公路建设的主要方法是静态相对定位及快速静态定位。因为这两种方法能够获得高精度的定位， 故本规范规定了按静态相对定位及快速静态定位建立测量控制网的方法。公路勘测规范（JTJ 061 ）中根据公路等级及所需的测量精度等规定了相应的控制测量等级。GPS测量作