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§1.4衛星大地控制網

復習重點：

控制網分級及其應用

選點原則

外業觀測技術指標 重點是b級 d級 e級

外業數據質量檢驗 同步環 異步環

內業平差各步驟及其作用

1.4.1gnss控制網等級

1.4.1.1  控制網等級及其用途

全球導航衛星(gnss)采用全球導航衛星無線電導航技術確定時間和目標空間位置的系統，主要包括gps、glonass、<jalileo、北斗衛星導航系統

按照國家標準《全球定位系統(gps)測量規范》(gb/t18314-2009)，gps測量按其精度分為a、b、c、d、e五級。

(1)a級gps網由衛星定位連續運行基準站構成，用于建立國家一等大地控制網，進行全球性的地球動力學研究、地殼形變測量和衛星精密定軌測量；

(2)b級gps測量主要用于建立國家二等大地控制網，建立地方或城市坐標基準框架、區域性的地球動力學研究、地殼形變測量和各種精密工程測量等；

(3)c級gps測量用于建立三等大地控制網，以及區域、城市及工程測量的基本控制網等；

(4)d級gps測量用于建立四等大地控制網；

(5)e級gps測量用于測圖、施工等控制測量。

1.4.1.2精度要求

各等級邊長和精度見表1-4-1和表1-4-2。

1.4.2gnss網布設

1.4.2.1gnss網技術設計

根據現行國家標準《全球定位系統(gps)測量規范》(gb/t18314-2009)，a級網是衛星定位連續運行基準站，

gpsb、c、e級網主要是為建立國家二、三、四等大地控制網，以及測圖控制點。

1.4.2.2gnss網點選址與埋石

1．gps網選點基本原則

(1)gpsb級點必須選在一等水準路線結點或一等與二等水準路線結點處，并建在基巖上，如原有水準結點附近3km處無基巖，可選在土層上。

(2)gpsc級點作為水準路線的結點時應選建在基巖上，如結點處無基巖或不利于今后水準聯測，可選在土層上。

(3)點位應均勻布設，所選點位應滿足gps觀測和水準聯測條件。

(4)點位所占用的土地，應得到土地使用者或管理者的同意。

2．選點基本要求

(1)選點人員應由熟悉gps、水準觀測的測繪工程師和地質師組成。選點前充分了解測區的地理、地質、水文、氣象、驗潮、交通，通信、水電等信息。

(2)實地勘察選定點位。

(3)點位應選擇在穩定堅實的基巖、巖石、土層、建筑物頂部等能長期保存及滿足觀測、擴展、使用條件的地點，并做好選點標記。

(4)選點時應避開環境變化大、地質環境不穩定的地區。應遠離發射功率強大的無線發射源、微波信道、高壓線（電壓高于20萬伏）等，距離不小于200m。

(5)選點時應避開多路徑影響，點位周圍應保證高度角15。以上無遮擋，困難地區高度角大于15°的遮擋物在水平投影范圍總和不應超過30°。50m以內的各種固定與變化反射體應標注在點之記環視圖上。

(6)選點時必須繪制水準聯測示意圖。

(7)選點完成后提交選點圖、點之記信息、實地選點情況說明、對埋石工作的建議等。

3．gps點建造

標石類型與適用等級見表1—4-3。具體標石建造要求見相應規范的規定。

表1-4-3gps控制網標石類型

作業所用的gps接收機及天線都必須送國家計量部門認可的儀器檢定單位檢定，檢定合格后在有效期限內使用。

1.4.2.4gps觀測實施

gps土層點埋石結束后，一般地區應經過一個雨季，凍土深度大于0.8m的地區還應經過一個凍、解期，巖層上埋設的標石應經一個月，方可進行觀測。

1．基本技術要求

(1)最少觀測衛星數4顆；

(2)采樣間隔30s；

(3)觀測模式：靜態觀測；

(4)觀測衛星截止高度角10°；

(5)坐標和時間系統：wgs-84，utc；

(6)觀測時段及時長：b級點連續觀測3個時段，每個時段長度大于等于23h；c級點觀測大于等于2個時段，每個時段長度大于等于4h；d級點觀測大于等于1.6個時段，每個時段長度大于等于1h；e級點觀測大于等于1.6個時段，每個時段長度大于等于40min。

2．觀測設備

各等級大地控制網觀測均應采用雙頻大地型gps接收機。

3．觀測方案

gps觀測可以采用以下兩種方案：

(1)基于gps連續運行站的觀測模式；

(2)同步環邊連接gps靜態相對定位觀測模式：

同步觀測儀器臺數大于等于5臺，異步環邊數小于等于6條，環長應小于等于1500km。

4．作業要求

(1)架設天線時要嚴格整平、對中，天線定向線應指向磁北，定向誤差不得大于±5°。根據天線電纜的長度在合適的地方平穩安放儀器，將天線與接收機用電纜連接并固緊。

(2)認真檢查儀器、天線及電源的連接情況，確認無誤后方可開機觀測。

(3)開機后應輸入測站編號（或代碼）、天線高等測站信息。

(4)在每時段的觀測前后各量測一次天線高，讀數精確至1mm。

(5)觀測手簿必須在觀測現場填寫，嚴禁事后補記和涂改編造數據。

(6)觀測員應定時檢查接收機的各種信息，并在手簿中記錄需填寫的信息，有特殊情況時，應在備注欄中注明。

(7)觀測員要認真、細心地操作儀器，嚴防人或牲畜碰動儀器、天線和遮擋衛星信號。

(8)雷雨季節觀測時，儀器、天線要注意防雷擊，雷雨過境時應關閉接收機并卸下天線。

5．數據下載與存儲

(1)觀測時段結束后，應及時將觀測數據下載。同時應立即將觀測數據轉換為rinex格式文件，以檢查原始數據下載是否正確。

(2)每天的原始數據使用一個子目錄，每天的rinex數據使用另一個子目錄。子目錄命名方式可采用“測站編號十年代十該天的年積日+d”和“測站編號十年代十該天的年積日+r”的形式（其中，d表示原始觀測數據，r表示rinex格式數據）。

(3)原始數據與rinex數據,無論原始觀測數據，還是rinex格式數據均應做備份。

1.4.2.5外業數據檢查與技術總結

1．數據質量檢查

數據質量檢查宜采用專門的軟件進行。檢查內容包括：

(1)觀測衛星總數；

(2)數據可利用率(≥80%)；

(3)11、l2頻率的多路徑效應影響mp1、mp2應小于0.5m；

(4)gps接收機鐘的日頻穩定性不低于10^-8等。

2．技術總結

外業技術總結編寫執行ch/t1001-2005，應包括：任務來源、任務內容、完成情況、測區概況、作業依據、采用基準及已有資料利用情況，作業組織實施、儀器檢驗、質量控制、技術問題的處理、存在問題和建議、提交成果內容等。

1.4.3gps測量數據處理

1.4.3.1外業數據質量檢核

外業觀測數據質量檢核主要有以下內容。

1．數據剔除率

同一時段內觀測值的數據剔除率，不應超過10%。

2．復測基線的長度差

c、d級網基線處理和b級網外業預處理后，若某基線向量被多次重復，則任意兩個基線長度之差ds應滿足下式：

式中，δ為相應級別規定的基線中誤差，計算時邊長按實際平均邊長計算。

3．同步觀測環閉合差

三邊同步環中只有兩個同步邊成果可以視為獨立的成果，第三邊成果應為其余兩邊的代數和。由于模型誤差和處理軟件的內在缺陷，第三邊處理結果與前兩邊的代數和常不為零，其差值應小于下列數值：

4．獨立環閉合差及附合路線坐標閉合差

c、d級網及b級網外業基線預處j里的結果，其獨立閉合環或附合路線坐標閉合差應滿足下列公式：

式中，n為閉合邊數；ε為基線測量中誤差；

1.4.3.2gps網基線精處理結果質量檢核

gps網基線精處理結果質量檢核包括以下內容：

(1精處理后基線分量及邊長的重復性。

(2)各時間段的較差。

(3)獨立環閉合差或附合路線的坐標閉合差。gpsb、c級網基線精處理后，獨立環閉合差或附合路線的坐標閉合差、環線全長閉合差均應滿足規范的相應規定。

1.4.3.3gps網平差

使用gps數據處理軟件進行gps網平差，首先提取基線向量；其次進行三維無約束平差；再次進行約束平差和聯合平差；最后進行質量分析與控制。其平差流程見圖1-4-1。

1．基線向量提取

進行gps網平差，首先提取基線向量，構建gps基線向量網。提取基線向量時需要遵循以下原則：

(1)必須選取相對獨立的基線，否則平差結果會與真實的情況不相符合。

(2)所選取的基線應構成閉合的幾何圖形。

(3)選取質量好的基線向量。基線質量的好壞可以依據rms、rdop、ratio、同步環閉合差、異步環閉合差及重復基線較差來判定。

(4)選取能構成邊數較少的異步環的基線向量。

(5)選取邊長較短的基線向量。

2．三維無約束平差

在構成了gps基線向量網后，需要進行gps網的三維無約束平差。通過無約束平差，主要達到以下兩個目的：

(1)根據無約束平差結果，判別在所構成的gps網中是否有粗差基線，如發現含有粗差的基線，必須進行處理，以使構網的所有基線向量均滿足質量要求；

(2)調整各基線向量觀測值的權數，使得它們相互匹配。

3．約束平差和聯合平差

三維無約束平差后，需要進行約束平差或聯合平差。平差可根據需要在三維空間或二維空間中進行。約束平差的具體步驟是：

(1)指定進行平差的基準和坐標系統；

(2)指定起算數據；

(3)檢驗約束條件的質量；

(4)進行平差解算。

4．質量分析與控制

進行gps網質量的評定。在評定時可以采用下面的指標：

(1)基線向量改正數。根據基線向量改正數的大小，可以判斷出基線向量中是否含有粗差。

(2)相鄰點的中誤差和相對中誤差。

1、若某gnss網由n個點組成，要求每點重復設站觀測m次，采用k臺接收機來進行觀測，該網必要基線數為( b )。

a.k－1

b.n－1

c.m－1

d.m×k－1

2、使用k臺(k>3)gnss接收機進行同步觀測獲取的所有基線的數量是(   d )。

a.k－1                    b.k

c.k(k－1)                d.k(k－1)／2

 解析：使用k臺gnss接收機進行同步觀測所獲得的gnss邊中，每2臺接收機觀測形成一條基線，所有同步觀測基線數量為k（k－1）／2，其中最多可以選出k－1條相互獨立的同步觀測基線。故選d。

3、下列選擇關于控制網的敘述不正確的是（   ）。

a．國家控制網從高級到低級布設

b．國家控制網按精度可分為a、b、c、d、e五級

c．直接以測圖為目的建立的控制網，稱為圖根控制網

d．國家一等大地控制網由衛星定位連續運行基準站構成

解析：國家控制網分級布網、逐級控制；gps控制網按精度可分為a、b、c、d、e五級，國家大地控制網按照精度和用途劃分為一、二、三、四等。故選b。

4、 gps網平差的約束平差與聯合平差的主要區別是（）。

a．平差準則不同

b．觀測值不同

c．坐標系統不同

d．約束條件不同

解析：gps網約束平差時觀測量完全都是gps基線向量；而聯合平差時觀測量不僅包括gps基線向量，還包括地面常規測量的觀測量，如邊長、角度、方向和高差等。兩種平差主要不同點是所采用的觀測值不同。故選b。

5、大地測量的主要任務是建立國家或大范圍的精密控制測量網，內容有（   ）。

a．三角測量                   b．水文測量

c．重力測量                   d．水準測量

e．慣性測量

6、按《全球定位系統(gps)測量規范》(gb/t 18314-2009)，隨gps接收機配備的商業軟件能用于（   ）。

a．a級gps網基線精處理

b．a級gps網基線預處理

c．b級gps網基線精處理

d．c級及c級以下各級gps網基線解算

e．d級gps網基線解算

解析：《全球定位系統(gps)測量規范》(gb/t 18314-2009)規定：a、b級gps網基線數據處理應采用高精度數據處理專用的軟件，c、d、e級gps網基線解算可隨gps接收機配備的商業軟件。故選de。

7、gps網數據處理包括（   ）。

a．相對定位                   b．精密單點定位

c．gps星歷檢校           d．gps網基線處理

e．gps網平差

解析：gps網測量數據處理有：①外業數據質量檢核；②gps網基線處理；③gps網平差。故選de。

8、“2000國家gps控制網”的組成包括（   ）。

a．國家測繪局gps a、b級網

b．中國環境監測網

c．總參測繪局gps一-、二級網

d．中國地殼運動觀測網

e．中國重力觀測網

解析： 2000國家gps控制網是由國家測繪局gps a、b級網，總參測繪局gps一、二級網以及由中國地震局、總參測繪局、中國科學院、國家測繪局共建中國地殼運動觀測網，還有其他地殼形變gps監測網中除了cors站以外的所有站點。故選acd。