GPS静态测量总结

最近参与了一个GPS静态观测的项目，发现这块儿知识欠缺的厉害，以此为契机好好学习下。

埋石

标石类型：

• 天线墩
• 基本标石
• 普通标石

各种标石规格见《规范》附录B

B级埋设天线墩，C、D、E级根据具体情况选用
B、C 级埋设后需经过一个雨季，冻土地区至少经过一个解冻期，基岩或岩层标石至少经一个月，方可观测。

网型设计

布网形式：

• 跟踪站式（A级）
• 会战式（B级）
• 基准站式（B~E级）
• 同步图形扩展式（B~E级）
• 单基站式（等外）

一般项目中控制网用同步图形扩展式

同步图形扩展式分类：

• 点连式：网型不稳定，检核条件少
• 边连式：相邻同步图形有一条公共基线，以边的方式推进控制点测量
• 网连式：相邻同步图形至少有3个公共点
• 混连式：实际作业中，灵活使用上面几种方式作业，不局限与一种方式

网型与GPS网质量没有关系

两种网型

上面两个图形如果对应的基线质量相同，则GPS网质量相同

提高GPS网的可靠性

可靠性包括：

• 可探测观测值中粗差大小

• 观测值中残余粗差对结果影响大小。

主要是对粗差的识别能力

提高的方法：

• 增加观测时段（增加独立基线）
• 保证一定数量的重复测站数
• 保证每个测站与三条以上独立基线相连
• 布网时保证最简异步环边数不要过多

等级	B	C	D	E
闭合环或符合导线边数	<=6	<=6	<=8	<=10

提高GPS网精度

精度主要包括：

• 基线向量改正数的大小
• 基线向量重复性
• 闭合差大小
• 符合差大小
• 相邻点距离中误差大小
• 点位中误差大小

平差结果指标

精度质量指标：

• 控制指标：同步环闭合差；异步环闭合差；重复基线较差

根据布网等级得出

• 参考指标：参考方差；均方根误差；确定模糊度时的RMS比值（RATIO）

根据统计原理得出

提高精度方法：

• 短边必测

  
  
  

  短边必测

• 在全面网之上建立框架网，作为全面网的骨架
  控制网范围较大时，可采用分级布网，首先布设点数较少，等级较高的的框架网，在根据项目要求布设要求等级的全面网

  
  
  

  骨架网

• 在网中增测长时间，多时段的基线

• 同一观测时段数据剔除率小于10%

• 引入高精度激光测距边，作为起算边联合平差

• 若要高程拟合，需选定尽可能多的水准点，水准点分布要均匀，还要保证部分点在GPS控制的周围，将其包围。

起算数据选取与分布

• 起算点的选取与分布
  若要求新旧结果吻合最好，选取尽可能多的起算点
  若没有这个要求，选取3~5个作为坐标转换参数计算和检核
  起算点要均匀分布，不能分布在网型的一侧

• 起算边选取与分布
  若需将GPS网成果投影到指定高程面上，在网中任意选取3~5条高精度激光测距边（已归算到指定高程面上），作为起算边，测距边两端点高差不宜过大

• 起算方位的选取与分布
  GPS建立独立坐标系下的控制网时，可引入起算方位，但不宜过多，网中任意位置均可

布网设计实例

实例一

布网图

观测安排如下

时段	A	B	C	D
第一时段	GS2	GS3	GS4	GS5
第二时段	GS3	GS4	GS6	GS7
第三时段	GS6	GS7	GS8	GS9
第四时段	GS2	GS5	GS8	GS9

实例二

布网图

观测安排如下

GPS网设计指标

理论观测最少时段Smin：
最少观测期数=INT（最少平均测站次数*网的点数/参与观测的接收机数）

设计时段数Sd：

基线总数：
Ba=S*N（N-1）/2
S是观测时段数；N是接受机数量

独立基线数：
Bi=S*（N-1）

必要基线数：
Bn=n-1
n是点数

多余基线数：
Br=Bi-Bn

效率指标

最小观测时段值与设计观测时段值的比值（e）

e=Smin/Sd

可靠性指标

多余基线数与独立基线总数比值，称为整网平均可靠性指标（r）

r=Br/Bi

精度指标

根据网结构得到GPS网协因数阵
Q=（BTPB）-1
B：设计矩阵，与网型，基线向量的数量与分布有关
P：权阵，与基线精度与相关性有关

在GPS网设计阶段可采用sqrt（tr（Q））作为衡量GPS网整体精度的指标。

这个不太懂，渣网速，也没法查资料，暂时存疑

GPS网平差^[1]

平差目的：

• 消除GPS网的几何不一致性，如闭合差，基线复测差等
• 改善GPS网质量，评定GPS网精度
• 确定GPS网点在指定参照系下的坐标及转换参数

进行网平差的步骤

1. 基线向量提取

2. 三维无约束平差
   不引入会使GPS网发生变化的外部起算数据，平差结果完全取决于GPS的基线向量，是观测值本身质量的反应。
   所得到的精度指标 1）衡量GPS网内符合精度。 2）判断粗差观测值及相应处理的依据
   目的：1）判断是否存在粗差。 2）调整各基线向量观测值的权

3. 约束平差
   引入会是GPS网的尺度和方位发生变化的外部起算数据，如边长，方位，两个以上的起算点坐标。
   常用于GPS成果转化到特定参照系。

4. 联合平差

平差的观测值不仅包括GPS测量，还有边长、角度、方位、高差等常规测量数据。

常用于GPS成果转化到特定参照系。

大地测量应用中常采用约束平差，联合平差常用于工程测量中。

注意事项

• 同一观测时段要同事开关机，即使某测站不用迁动，也要严格遵循该要求；因为如果不关机，生成的基线可能不是同步基线，只和同时开机的测站构成同步环，其他时段构成异步环。
• 一些测站可能信号遮挡，可延长观测时间，或增加独立基线。
• 每个测站的测量时间或独立基线数大致相等。

在查阅资料中，觉得手头有本书就好了，网上的知识太散了，不够系统，我想看武大出的GPS和测量平差的教材。还有整理的资料都是网上搜集的，如果原作者觉得不妥，请告知，我会及时删掉。

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1. http://blog.sina.com.cn/s/blog_6488684601019tja.html ↩