1、 GPS 布控与解算测绘部 曾云亮一、GPS 布控原则：（1）GPS 网应根据测区实际需要和交通状况进行设计。GPS 网的点与点间不要求每点通视，但考虑常规测量方法加密时的应用，每点应有 12 个通视方向。（2）在布网设计中应顾及原有测绘成果资料以及各种大比例尺地形图的沿用，对凡符合 GPS-E 级网布点要求的旧有控制点，应充分利用其标石。（3）GPS 网应由若干个独立观测环构成，也可采用附合线路构成。E 级GPS 网中每个闭合环或附合线路中的边数 E 级应10（我们常用的就是 E 级）。（4）为求定 GPS 点在 54 北京坐标系中的坐标，应与当地 54 北京坐标系中的原有控制点联测，联测总
2、点数不得少于 3 个（2 个也行但不能检查）。（5）为了求得 GPS 网点正常高，应进行水准测量的高程联测，高程联测采用等级水准测量方法进行，联测的 GPS-E 级控制点且应均匀分布于网中。二、选点与标石埋设1、选点在了解任务、目的、要求和测区自然地理条件的基础上，进行现场踏勘，最后进行选点。选点应符合下列要求：（1）点位的选择应符合技术设计要求，并有利于其它测量手段进行扩展与联测；（2）点位的基础应坚实稳定，易于长期保存，并应有利于安全作业；（3）点位应便于安置接收设备和操作，视野应开阔，视场内周围障碍物的高度角一般应小于 15；（4）点位应远离大功率无线电发射源（如电视台、微波站等），其距
3、离不得小于 200m，并应远离高压输电线其距离不得小于 50m，以避免周围磁场对卫星信号的干扰；（5）点位附近不应有对电磁波反射（或吸收）强烈的物体，以减少多路径效应的影响；（6）交通应便于作业，以提高作业效率；（7）应充分利用符合上述要求原有的控制点及其标石，但利用旧点时应检查旧点的稳定性、完好性，符合要求方可利用；（8）选好点后应按合理的方法给 GPS 点编号综上所述，结合测区的实际情况， GPS 控制点宜布设在较高的永久性建筑物、山顶及其它符合要求的地方，或已成型的较宽的城市主干道、路口或其它较开阔而又稳固的建（构）筑物上。2、标石埋设（1）E 级 GPS 点的标石的中心标志用铜材料制作
4、，标志中心应刻有清晰、精细的十字丝；（2）地面 E 级 GPS 点标石可用混凝土预先制作，然后运往各点埋设，埋设时坑底填以沙石，捣固夯实或浇灌混凝土底层，楼顶 E 级 GPS 点标石应现场浇灌，浇灌前应将楼面磨出新层、打毛，钉上 34 颗钢钉，再套模浇灌；（3）埋石结束后应填写 GPS 点之记；（4）待标石埋设稳定，没有下沉，或现场浇灌的标石凝固后 23 天方可观测。三、技术要求1、为保证 GPS 测量精度，采用载波相位静态相对定位作业模式，E 级 GPS测量作业的基本技术要求应符合下表的规定。E 级 GPS 测量作业的基本技术要求级 别卫星截止高度角()有效观测卫星数平均重复设站数时段长度(
5、min)数据采样间隔(s)PDOP值E 级 15 4 1.6 40 15 10注：1、观测时段长度应视点位周围障碍物情况、基线长短而作调整，2、观测准备（1）每天出发工作前应检查电池容量是否充足，仪器及其附件是否携带齐全。（2）作业前应检查接收机内存是否充足。（3）天线定向标志应指向正北，定向误差不宜超过5 3、观测作业要求（1）接收机电源电缆和天线应连接无误，接收机预置状态应正确，然后方可启动接收机进行观测。（2）各观测时段的前后各量取天线高一次，两次量高之差不大于 3mm。取平均值作为最后天线高，记录在手簿。若互差超限，应查明原因，提出处理意见记入手簿备注栏中。（3）接收机开始记录数据后，
6、作业人员可使用专用功能键选择菜单，查看测站信息、接收卫星数、卫星号、各通道信噪比、实时定位结果及存贮介质记录情况等。（4）仪器工作正常后，作业员及时（每隔 15min）逐项填写测量手簿中各项内容。（5）一个时段观测过程中不得进行以下操作：关闭接收机以重新启动；进行自测试（发现故障除外）；改变卫星截止高度角；改变数据采样间隔；改变天线位置；按动关闭文件和删除文件等功能。（6）观测员在作业期间不得擅自离开测站，并防止仪器受震动和被移动，防止人和其它物体靠近天线，遮挡卫星信号。（7）接收机在观测过程中不应在接收机近旁使用对讲机和手机等通讯设备；雷雨过境时应关机停测，并卸下天线以防雷击。（8）观测中应
7、保证接收机工作正常，数据记录正确，每日观测结束后，应及时将数据下载到计算机硬、软盘上，确保观测数据不丢失。4、GPS 的网型方案设计GPS 网的布设通常有点连式、边连式、网连式、及边点混合连接、三角网连接、导线网连接、星型连接等几种基本方式。我们一般采用边连接式，每次至少 3 台接收机组成 GPS 网，能保证网的几何强度，提高网的可靠指标。5、外业观测记录（1）录项目应包括下列内容： 测站名、测站号，仪器高，仪器型号，开关机时间； 观测月、日/年积日、天气状况、时段号； 观测时间应包括开始与结束记录时间；附下表_工程 记录者： 检查者：序号 点号 接收机编号 仪器高开机时间关机时间 观测日期
8、天气 点之记备注四、GPS 网平差（1）起算数据与坐标系统首先要了解测区中央子午线经度，起算数据的带号，采用的坐标系、高程系等。 （2）三维无约束平差当 GPS 基线各项质量检验符合要求时，应以所有独立基线组成闭合图形，以三维基线向量及其协方差阵作为观测信息，以一个点的 WGS84 系三维坐标作为起算依据，进行 GPS 网的三维无约束平差。以提供各 GPS 控制点在WGS84 坐标系下的三维坐标，各基线向量三个坐标差观测值的改正数，基线边长以及点位和边长的精度信息，并生成 GPS 高程拟合的数据文件。在三维无约束平差中，基线向量的改正数（V x 、V y 、V z ）绝对值应满足下式要求：Vx
9、 3Vy 3Vz 3式中： 为 E 级 GPS 控制网规定的基线的精度。当超限时，可认为该基线或其附近存在粗差基线，应采用软件提供的方法或人工方法剔除粗差基线，直至符合上式要求。（3）二维约束平差在无约束平差确定的有效观测量基础上，以起算数据中提供的已知点作为强制约束的固定值，进行二维约束平差。平差结果就输出各 GPS 控制点在前述的坐标系统中的二维平面坐标，基线向量改正数，基线边长、方位以及坐标、基线边长、方位的精度信息，转换参数及其精度信息。约束平差中，应将已知坐标点组合成不同的约束条件，以发现作为约束的已知坐标与 GPS 网不兼容（即约束平差结果严重扭曲 GPS 无约束平差结果的精度）。
10、五、基线解算及其质量检验（1）基线解算以双差固定解作为最终结果，双差固定解的可靠性由以下两项指标来判别，即固定解的单位权中误差（Rms）和整周模糊度检验倍率（Ratio），判别时，Rms 必须首先符合要求，而 Ratio 值越大表示固定值越可靠。静态 GPS 基线固定解可靠性判别表基线长度（km） 5 510 10Rms(m) 0.010 0.012 0.015Ratio 2.5 2.1 2.0（2）同步多边形闭合差检验对于采用同一种数学模型的基线解，其同步时段中任一三边同步环的坐标分量相对闭合差和全长相对闭合差不宜超过规定值。对于采用不同数学模型的基线解，其同步时段中任一三边同步环的坐标分量闭合差和全长相对闭合差按独立环闭合差要求检核。同步时段中的多边形同步环，可不重复检核。同步环坐标分量及环线全长相对闭合差的规定（110 -6）等 级限差类型 E 级 坐标分量相对闭合差 6.0环线全长相对闭合差 10.0（3）重复基线边检验重复基线的长度较差不宜超过下式的规定：式中： 为 E 级 GPS 控制网规定的精度（按实际平均边长计算）（4）独立环闭合差检验无论采用单基线模式或多基线模式解算基线，都应在整个 GPS 网中选取的独立基线构成独立环，各独立环的坐标分量闭合差和全长闭合差应符合下式的规定：式中: :为闭合环边数；:为 E 级 GPS 控制网规定的精度（按实际平均边长）
