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§1.4衛(wèi)星大地控制網(wǎng)

復習重點：

控制網(wǎng)分級及其應(yīng)用

選點原則

外業(yè)觀測技術(shù)指標 重點是b級 d級 e級

外業(yè)數(shù)據(jù)質(zhì)量檢驗 同步環(huán) 異步環(huán)

內(nèi)業(yè)平差各步驟及其作用

1.4.1gnss控制網(wǎng)等級

1.4.1.1  控制網(wǎng)等級及其用途

全球?qū)Ш叫l(wèi)星(gnss)采用全球?qū)Ш叫l(wèi)星無線電導航技術(shù)確定時間和目標空間位置的系統(tǒng)，主要包括gps、glonass、<jalileo、北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)

按照國家標準《全球定位系統(tǒng)(gps)測量規(guī)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(wǎng)由衛(wèi)星定位連續(xù)運行基準站構(gòu)成，用于建立國家一等大地控制網(wǎng)，進行全球性的地球動力學研究、地殼形變測量和衛(wèi)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(wǎng)，建立地方或城市坐標基準框架、區(qū)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(wǎng)，以及區(qū)域、城市及工程測量的基本控制網(wǎng)等；

(4)d級gps測量用于建立四等大地控制網(wǎng)；

(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(wǎng)布設(shè)

1.4.2.1gnss網(wǎng)技術(shù)設(shè)計

根據(jù)現(xiàn)行國家標準《全球定位系統(tǒng)(gps)測量規(guī)范》(gb/t18314-2009)，a級網(wǎng)是衛(wèi)星定位連續(xù)運行基準站，

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

1.4.2.2gnss網(wǎng)點選址與埋石

1．gps網(wǎng)選點基本原則

(1)gpsb級點必須選在一等水準路線結(jié)點或一等與二等水準路線結(jié)點處，并建在基巖上，如原有水準結(jié)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(jié)點時應(yīng)選建在基巖上，如結(jié)點處無基巖或不利于今后水準聯(lián)測，可選在土層上。

(3)點位應(yīng)均勻布設(shè)，所選點位應(yīng)滿足gps觀測和水準聯(lián)測條件。

(4)點位所占用的土地，應(yīng)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(yīng)由熟悉gps、水準觀測的測繪工程師和地質(zhì)師組成。選點前充分了解測區(qū)的地理、地質(zhì)、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(yīng)選擇在穩(wěn)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(yīng)避開環(huán)境變化大、地質(zhì)環(huán)境不穩(wěn)定的地區(qū)。應(yīng)遠離發(fā)射功率強大的無線發(fā)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(yīng)避開多路徑影響，點位周圍應(yīng)保證高度角15。以上無遮擋，困難地區(qū)高度角大于15°的遮擋物在水平投影范圍總和不應(yīng)超過30°。50m以內(nèi)的各種固定與變化反射體應(yīng)標注在點之記環(huán)視圖上。

(6)選點時必須繪制水準聯(lián)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(yīng)規(guī)范的規(guī)定。

表1-4-3gps控制網(wǎng)標石類型

作業(yè)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(nèi)使用。

1.4.2.4gps觀測實施

gps土層點埋石結(jié)束后，一般地區(qū)應(yīng)經(jīng)過一個雨季，凍土深度大于0.8m的地區(qū)還應(yīng)經(jīng)過一個凍、解期，巖層上埋設(shè)的標石應(yīng)經(jīng)一個月，方可進行觀測。

1．基本技術(shù)要求

(1)最少觀測衛(wèi)星數(shù)4顆；

(2)采樣間隔30s；

(3)觀測模式：靜態(tài)觀測；

(4)觀測衛(wèi)星截止高度角10°；

(5)坐標和時間系統(tǒng)：wgs-84，utc；

(6)觀測時段及時長：b級點連續(xù)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(shè)備

各等級大地控制網(wǎng)觀測均應(yīng)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(xù)運行站的觀測模式；

(2)同步環(huán)邊連接gps靜態(tài)相對定位觀測模式：

同步觀測儀器臺數(shù)大于等于5臺，異步環(huán)邊數(shù)小于等于6條，環(huán)長應(yīng)小于等于1500km。

4．作業(yè)要求

(1)架設(shè)天線時要嚴格整平、對中，天線定向線應(yīng)指向磁北，定向誤差不得大于±5°。根據(jù)天線電纜的長度在合適的地方平穩(wěn)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(yīng)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(shù)精確至1mm。

(5)觀測手簿必須在觀測現(xiàn)場填寫，嚴禁事后補記和涂改編造數(shù)據(jù)。

(6)觀測員應(yīng)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(yīng)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(wèi)星信號。

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

5．數(shù)據(jù)下載與存儲

(1)觀測時段結(jié)束后，應(yīng)及時將觀測數(shù)據(jù)下載。同時應(yīng)立即將觀測數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為rinex格式文件，以檢查原始數(shù)據(jù)下載是否正確。

(2)每天的原始數(shù)據(jù)使用一個子目錄，每天的rinex數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)，r表示rinex格式數(shù)據(jù)）。

(3)原始數(shù)據(jù)與rinex數(shù)據(jù),無論原始觀測數(shù)據(jù)，還是rinex格式數(shù)據(jù)均應(yīng)做備份。

1.4.2.5外業(yè)數(shù)據(jù)檢查與技術(shù)總結(jié)

1．數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查

數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查宜采用專門的軟件進行。檢查內(nèi)容包括：

(1)觀測衛(wèi)星總數(shù)；

(2)數(shù)據(jù)可利用率(≥80%)；

(3)11、l2頻率的多路徑效應(yīng)影響mp1、mp2應(yīng)小于0.5m；

(4)gps接收機鐘的日頻穩(wěn)定性不低于10^-8等。

2．技術(shù)總結(jié)

外業(yè)技術(shù)總結(jié)編寫執(zhí)行ch/t1001-2005，應(yīng)包括：任務(wù)來源、任務(wù)內(nèi)容、完成情況、測區(qū)概況、作業(yè)依據(jù)、采用基準及已有資料利用情況，作業(yè)組織實施、儀器檢驗、質(zhì)量控制、技術(shù)問題的處理、存在問題和建議、提交成果內(nèi)容等。

1.4.3gps測量數(shù)據(jù)處理

1.4.3.1外業(yè)數(shù)據(jù)質(zhì)量檢核

外業(yè)觀測數(shù)據(jù)質(zhì)量檢核主要有以下內(nèi)容。

1．數(shù)據(jù)剔除率

同一時段內(nèi)觀測值的數(shù)據(jù)剔除率，不應(yīng)超過10%。

2．復測基線的長度差

c、d級網(wǎng)基線處理和b級網(wǎng)外業(yè)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(yīng)滿足下式：

式中，δ為相應(yīng)級別規(guī)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(huán)閉合差

三邊同步環(huán)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(yīng)為其余兩邊的代數(shù)和。由于模型誤差和處理軟件的內(nèi)在缺陷，第三邊處理結(jié)果與前兩邊的代數(shù)和常不為零，其差值應(yīng)小于下列數(shù)值：

4．獨立環(huán)閉合差及附合路線坐標閉合差

c、d級網(wǎng)及b級網(wǎng)外業(yè)基線預處j里的結(jié)果，其獨立閉合環(huán)或附合路線坐標閉合差應(yīng)滿足下列公式：

式中，n為閉合邊數(shù)；ε為基線測量中誤差；

1.4.3.2gps網(wǎng)基線精處理結(jié)果質(zhì)量檢核

gps網(wǎng)基線精處理結(jié)果質(zhì)量檢核包括以下內(nèi)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(huán)閉合差或附合路線的坐標閉合差。gpsb、c級網(wǎng)基線精處理后，獨立環(huán)閉合差或附合路線的坐標閉合差、環(huán)線全長閉合差均應(yīng)滿足規(guī)范的相應(yīng)規(guī)定。

1.4.3.3gps網(wǎng)平差

使用gps數(shù)據(jù)處理軟件進行gps網(wǎng)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(lián)合平差；最后進行質(zhì)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(wǎng)平差，首先提取基線向量，構(gòu)建gps基線向量網(wǎng)。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(jié)果會與真實的情況不相符合。

(2)所選取的基線應(yīng)構(gòu)成閉合的幾何圖形。

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

(4)選取能構(gòu)成邊數(shù)較少的異步環(huán)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(gòu)成了gps基線向量網(wǎng)后，需要進行gps網(wǎng)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(jù)無約束平差結(jié)果，判別在所構(gòu)成的gps網(wǎng)中是否有粗差基線，如發(fā)現(xiàn)含有粗差的基線，必須進行處理，以使構(gòu)網(wǎng)的所有基線向量均滿足質(zhì)量要求；

(2)調(diào)整各基線向量觀測值的權(quán)數(shù)，使得它們相互匹配。

3．約束平差和聯(lián)合平差

三維無約束平差后，需要進行約束平差或聯(lián)合平差。平差可根據(jù)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(tǒng)；

(2)指定起算數(shù)據(jù)；

(3)檢驗約束條件的質(zhì)量；

(4)進行平差解算。

4．質(zhì)量分析與控制

進行gps網(wǎng)質(zhì)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(shù)。根據(jù)基線向量改正數(shù)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(wǎng)由n個點組成，要求每點重復設(shè)站觀測m次，采用k臺接收機來進行觀測，該網(wǎng)必要基線數(shù)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(shù)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(shù)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(guān)于控制網(wǎng)的敘述不正確的是（   ）。

a．國家控制網(wǎng)從高級到低級布設(shè)

b．國家控制網(wǎng)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(wǎng)，稱為圖根控制網(wǎng)

d．國家一等大地控制網(wǎng)由衛(wèi)星定位連續(xù)運行基準站構(gòu)成

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

4、 gps網(wǎng)平差的約束平差與聯(lián)合平差的主要區(qū)別是（）。

a．平差準則不同

b．觀測值不同

c．坐標系統(tǒng)不同

d．約束條件不同

解析：gps網(wǎng)約束平差時觀測量完全都是gps基線向量；而聯(lián)合平差時觀測量不僅包括gps基線向量，還包括地面常規(guī)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(wù)是建立國家或大范圍的精密控制測量網(wǎng)，內(nèi)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(tǒng)(gps)測量規(guī)范》(gb/t 18314-2009)，隨gps接收機配備的商業(yè)軟件能用于（   ）。

a．a級gps網(wǎng)基線精處理

b．a級gps網(wǎng)基線預處理

c．b級gps網(wǎng)基線精處理

d．c級及c級以下各級gps網(wǎng)基線解算

e．d級gps網(wǎng)基線解算

解析：《全球定位系統(tǒng)(gps)測量規(guī)范》(gb/t 18314-2009)規(guī)定：a、b級gps網(wǎng)基線數(shù)據(jù)處理應(yīng)采用高精度數(shù)據(jù)處理專用的軟件，c、d、e級gps網(wǎng)基線解算可隨gps接收機配備的商業(yè)軟件。故選de。

7、gps網(wǎng)數(shù)據(jù)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(wǎng)基線處理

e．gps網(wǎng)平差

解析：gps網(wǎng)測量數(shù)據(jù)處理有：①外業(yè)數(shù)據(jù)質(zhì)量檢核；②gps網(wǎng)基線處理；③gps網(wǎng)平差。故選de。

8、“2000國家gps控制網(wǎng)”的組成包括（   ）。

a．國家測繪局gps a、b級網(wǎng)

b．中國環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)

c．總參測繪局gps一-、二級網(wǎng)

d．中國地殼運動觀測網(wǎng)

e．中國重力觀測網(wǎng)

解析： 2000國家gps控制網(wǎng)是由國家測繪局gps a、b級網(wǎng)，總參測繪局gps一、二級網(wǎng)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(wǎng)，還有其他地殼形變gps監(jiān)測網(wǎng)中除了cors站以外的所有站點。故選acd。