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GPS控制測量：GPS技術(shù)總結(jié)。
說明：該技術(shù)總結(jié)案例為A城區(qū)GPS控制測量。
一、測區(qū)概況
A市位于安徽省西南部，萬河上游。測區(qū)內(nèi)平均高程為海撥121米。主要河流有趙河和潘河并在測區(qū)東南部交匯，給測繪工作帶來一定困難。測區(qū)內(nèi)道路成網(wǎng)，縣鄉(xiāng)道路縱橫交錯，四通八達，省道豫49自北向南縱貫測區(qū)，省道2324橫穿東西，交通便利，便利了測繪工作的開展。
測區(qū)包括城區(qū)及其附近地區(qū)，測區(qū)控制范圍大致位于東經(jīng)113°12′21″-113°19′30″，北緯39°00′13″-39°01′42″之間，面積為96KM2。測圖范圍大致為東經(jīng)113°53′59″-112°58′31″，北緯39°01′35″一33°05′42″，面積為36.75KM2，合1：1于圖幅147幅。
二、作業(yè)依據(jù)和已有測繪資料
1、中華人民共和國建設(shè)部標準《定位系統(tǒng)城市測量技術(shù)規(guī)程》。
2、國家頒布的《定位系統(tǒng)（GPS）測量規(guī)范》（CH2001-92）。
3、CHl002-95《測繪產(chǎn)品檢查驗收規(guī)定》。
4、CHl003-95《測繪產(chǎn)品檢查評定標準》。
5、《A市1：1000比例尺航測數(shù)字化成圖測繪工程技術(shù)設(shè)計書》。
三、坐標系的選擇
測區(qū)平均高程85m，子午線精度為117°，測區(qū)投影分帶為6°帶的第20帶，3°帶的第39帶。GPS網(wǎng)的平面坐標系統(tǒng)選用54北京坐標系，高程采用85黃海國家高程基準。
四、儀器設(shè)備和軟件
GPS控制測量采用中翰 Smart-3100IS型GPS測量系統(tǒng)，為12通道單頻接收機，其靜態(tài)相對定位精度為：
靜態(tài)基線 ±（5mm +1ppmD）
高 程 ±（10mm+2ppmD）
Smart-3100IS型GPS測量系統(tǒng)配備有Planning星歷預(yù)報軟件（可預(yù)報30天內(nèi)測區(qū)各測點一天24小時的衛(wèi)星分布狀況及健康狀況）、Spectrum Survey 后處理解算軟件（包含數(shù)據(jù)傳輸、基線向量處理、GPS網(wǎng)平差軟件、多種GPS數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換等功能），能滿足GPS控制測量數(shù)據(jù)處理的要求。
GPS實測和數(shù)據(jù)處理時采用的其它設(shè)備、計算機和必要的交通工具等。
五、四等（或D級）GPS網(wǎng)的設(shè)計和觀測
1．GPS布網(wǎng)
充分利用GPS測量的優(yōu)點，實測GPS控制點45個，其中已知點4個，未知點41個，組成最小同步環(huán)135 個，多邊形異步環(huán)8 個（計算選取）。獨立基線54條，其中必要基線44條，多余基線10條，平均重復(fù)設(shè)站數(shù)為1.7/站。多于《規(guī)范》規(guī)定的1.6/站。
2、GPS觀測
在實際外業(yè)觀測過程中，使用7臺Smart-3100IS型GPS接收機，同時在三個GPS點上進行觀測， 有效觀測衛(wèi)星數(shù)≥7顆， 時段長度≥60分鐘，如果有的點不搬站， 則不關(guān)機，以保證盡可能長的時段長度。
丈量天線高度， 均從天線的三面丈量三次， 在三次較差不大于3mm時，取平均值為最后結(jié)果。結(jié)束觀測時， 再丈量一次天線高， 以作校核。
在觀測過程中， 自始至終有人值守， 并經(jīng)常檢查有效衛(wèi)星的歷元數(shù)是否符合要求，否則及時通知其它兩臺儀器， 延長時段時間， 以保證觀測精度。
實際上在觀測過程中，Smart-3100IS型GPS接收機電量充足，接收信號穩(wěn)定，衛(wèi)星數(shù)大都保持在7-8顆，有時高達10顆以上，為后面的平差處理之順利進行打下了良好的基礎(chǔ)。
六、外業(yè)數(shù)據(jù)處理及檢核
1、外業(yè)數(shù)據(jù)處理
外業(yè)觀測后及時輸入計算機， 并進行外業(yè)數(shù)據(jù)的檢查。根據(jù)自動處理基線向量的結(jié)果，檢查基線向量方差比(Ratio)、中誤差(rms)以及天線高等， 方差比＞2 ，中誤差＜20mm，參與解算的向量均符合要求。
2、外業(yè)觀測質(zhì)量的檢核
根據(jù)《GPS規(guī)范》要求，按D級控制網(wǎng)精度要求，取 a≤10mm b≤10ppm D=4.65Km（平均基線邊長）代入各級GPS基線精度計算公式，經(jīng)計算得：σ=47.60mm。
(1) 同步環(huán)檢驗
根據(jù)《GPS規(guī)程》要求，其坐標分量應(yīng)分別≤6ppm(1/166666)；全長閉合差應(yīng)≤10ppm(1/100000)。經(jīng)檢核全長閉合差為3.50 ppm(1/285650)(同步環(huán)2)，最小為0.10 ppm(1/9847169) (同步環(huán)20)， 均符合要求。請參見附表1(同步環(huán).txt）。
(2)異步環(huán)檢驗
坐標分量閉合差：Wx=Wy=Wz≤±3 σ
異步環(huán)全長閉合差：W≤±3σ
抽取獨立基線異步閉合環(huán)8個，經(jīng)檢查其4條基線全長閉合差為407mm，最小為16mm，遠小于規(guī)定的494.7mm，符合要求。結(jié)果參見附表2（異步環(huán).txt）。
七、平差計算
基線處理成功后，即可進入軟件的網(wǎng)平差界面，進行WGS-84坐標系下的自由網(wǎng)平差及三維約束網(wǎng)平差。
1、GPS點WGS-84坐標系自由網(wǎng)平差
(1)GPS點WGS-84坐標系坐標平差及精度，按《GPS規(guī)程》規(guī)定，基線向量的改正數(shù)：Vx=Vy=Vz≤3σ=142.8mm。
實測基線178條，經(jīng)檢查的基線向量改正數(shù)為122mm，符合規(guī)程要求。參見附表84Free.prt。
基線的相對精度為1/164.9069萬;為1/10.2530萬(超短基線)。
(2)GPS點WGS-84坐標系大地坐標及其精度
WGS-84坐標的點位中誤差最小為5.9mm;為8.7mm。結(jié)果參見附表543DLock.prt。
2、GPS點54系三維約束平差
以大鼓堆（3等點）和婆山嶺（1等點）為平面及高程已知點，周建材廠的高程已知數(shù)據(jù)，進行三維強制約束平差。（注：大鼓堆（3等點）和婆山嶺（1等點）為不同級別的國家大地等級點，原則上是不能作為起算數(shù)據(jù)引入GPS網(wǎng)來推求其他未知點的數(shù)據(jù)的。但鑒于測區(qū)只有此兩已知大地點，且此前有關(guān)測量單位提交的GPS控制測量成果也是以該兩點為起算數(shù)據(jù)進行平差計算的。為保證成果的一致性，經(jīng)過對“周建材廠”及“鍋底山”（均為GPS D 級四等點）的校核，點位附和良好。）
經(jīng)平差得到結(jié)果如下：
邊長中誤差為5mm，最小為2.1mm。邊長的相對精度為1/318萬；為1/20萬，遠高于規(guī)定1/5萬的精度。邊長及精度分別參見附表。
GPS點54坐標的點位中誤差最小為±5.3mm；為±2mm；GPS點54坐標及點位中誤差和誤差橢圓參數(shù)參見附表。
3、GPS網(wǎng)高程平差
由于測區(qū)已知水準高程較少(只有已知平面點所提供的4個)，且精度不一，給GPS水準高程測量的應(yīng)用帶來了限制。鑒于此，本次計算采用軟件提供一次多項式高程擬和法來推求位置點高程點數(shù)據(jù)。具體步驟為：三維約束“大鼓山”和“婆山嶺”，再約束“周建材廠”之水準高程，以“鍋底山”的已知高程作為校核，結(jié)果相差-0.016m. 由于缺乏測區(qū)內(nèi)的重力異常數(shù)據(jù)，加上過少的已知數(shù)據(jù)，所得高程值僅供參考。
七、應(yīng)提交的資料有：
附成果圖表
信息標題：GPS控制測量：GPS技術(shù)總結(jié)
/zhichi-2030.html
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