1、<p>　　題目：　　 太古高速公路西山隧道控制測(cè)量</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)GPS是近年以來開發(fā)的最具有開創(chuàng)意義的高新技術(shù)之一，其全球性、全能性、全天侯性的導(dǎo)航定位、定時(shí)、測(cè)速優(yōu)勢(shì)必然會(huì)在諸多領(lǐng)域中得到越來越廣泛的應(yīng)用。在發(fā)達(dá)國(guó)家，GPS技術(shù)已經(jīng)開始應(yīng)用于交通運(yùn)輸和交通工程。目前，G

2、PS技術(shù)在中國(guó)道路工程和交通管理中的應(yīng)用還剛剛起步，隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，高等級(jí)公路的快速修建和GPS技術(shù)的應(yīng)用研究的逐步深入，其在道路工程中的應(yīng)用也會(huì)更加廣泛和深入，并發(fā)揮更大的作用。</p><p>　　本文介紹了，ＧＰＳ系統(tǒng)的工作原理，ＧＰＳ系統(tǒng)的技術(shù)要求，ＧＰＳ的外業(yè)組織及方案制定，ＧＰＳ的數(shù)據(jù)處理。其中重點(diǎn)介紹了ＧＰＳ系統(tǒng)的工作原理，ＧＰＳ的技術(shù)要求，ＧＰＳ的定位測(cè)量設(shè)計(jì)及ＧＰＳ的外業(yè)實(shí)施方案制定。詳細(xì)闡

3、述了GPS全球定位系統(tǒng)在靜態(tài)控制網(wǎng)點(diǎn)位測(cè)量方面的穩(wěn)定、準(zhǔn)確、快速等優(yōu)點(diǎn)。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：GPS全球定位系統(tǒng) 靜態(tài)定位 控制網(wǎng) </p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　The global positioning system GPS is the most recent develo

4、pment since the foundation of the significance ofthe high technology, global, versatility, day of navigation and positioning, timing, speed advantage in many fields will get more and more widely. In developed countries,

5、GPS technology has been usedin transportation and transportation engineering. At present, the GPS technology in China road engineering and traffic management application hasjust begun, along with the development of China

6、'</p><p>　　The paper introduces the work principle, GPS, GPS system requirements, theGPS system and the scheme, the GPS data processing. Which introduced theworkingprinciple, the GPS system GPS technolog

7、y requirements, GPS positioning measurement system design and implementation scheme of GPS. Expounded the global positioning system (GPS) in static control node location measurement of stable and accurate, rapid, etc.<

8、;/p><p>　　Keywords: global positioning system (GPS) static positioning control network</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　第一章 項(xiàng)目概述1</p><p>　　第一節(jié) 項(xiàng)目介紹1</p&

9、gt;<p>　　第二節(jié) 項(xiàng)目施測(cè)任務(wù)1</p><p>　　第三節(jié) 項(xiàng)目測(cè)量基本情況2</p><p>　　第二章 GPS全球定位系統(tǒng)的基本原理3</p><p>　　第二節(jié) GPS全球定位系統(tǒng)理論4</p><p>　　第三節(jié) GPS定位方法11</p><p>　　第三章 GPS

10、測(cè)量作業(yè)的技術(shù)要求15</p><p>　　第一節(jié) 作業(yè)選點(diǎn)依據(jù)15</p><p>　　第二節(jié) 選點(diǎn)埋石17</p><p>　　第三節(jié) 觀測(cè)技術(shù)要求20</p><p>　　第四節(jié) 作業(yè)中的注意事項(xiàng)22</p><p>　　第五節(jié) 補(bǔ)測(cè)與重測(cè)24</p><p>　　第四章

11、GPS的外業(yè)組織及方案制定24</p><p>　　第一節(jié) 作業(yè)要求24</p><p>　　第二節(jié) 前期準(zhǔn)備25</p><p>　　第三節(jié) 作業(yè)方案26</p><p>　　第四節(jié) 外業(yè)實(shí)施26</p><p>　　第五章 GPS測(cè)量數(shù)據(jù)處理27</p><p>　　第一節(jié)

12、數(shù)據(jù)傳輸27</p><p>　　第二節(jié) GPS控制網(wǎng)平差計(jì)算28</p><p>　　第三節(jié) 原線路控制網(wǎng)成果表29</p><p><b>　　第六章 總結(jié)31</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)34</b></p><p><b>　　致謝

13、35</b></p><p><b>　　第一章 項(xiàng)目概述</b></p><p><b>　　第一節(jié) 項(xiàng)目介紹</b></p><p>　　太古高速公路起點(diǎn)位于太原繞城高速公路西北環(huán)段的東社互通樞紐，途經(jīng)太原市萬柏林區(qū)化客頭街辦、王封鄉(xiāng)、古交市大南坪鄉(xiāng)，終點(diǎn)到達(dá)古交市河口鎮(zhèn)，全長(zhǎng)23.157公里。全線為雙

14、向4車道，時(shí)速80公里/小時(shí)，路基寬度24.5米。全線有大中橋11座、互通式立交1座、分離式隧道2座，其中，西山隧道全長(zhǎng)13.65公里，是全國(guó)在建公路中最長(zhǎng)的隧道。同時(shí)，西山隧道還因地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、技術(shù)難度高、施工安全風(fēng)險(xiǎn)大等特點(diǎn)成為全線的控制性工程。</p><p>　　項(xiàng)目區(qū)東端位于汾河沖積平原，中部屬呂梁山余脈石千峰山中低山區(qū)，西端為汾河河谷。最高地面高程位于化客頭鄉(xiāng)賽莊西，海拔1385.00米，最低地面高程

15、位于袁家莊，海拔887.92米，相對(duì)高差497.66米。整體地形呈東西低，中間高?；鶐r沖溝走向以南東方向?yàn)橹鳎媳狈较虼沃?。路線自東向西跨越了三個(gè)不同類型的地貌單元，山前洪積傾斜平原區(qū)、溶蝕剝蝕侵蝕中山區(qū)及山間峽谷區(qū)。</p><p>　　第二節(jié) 項(xiàng)目施測(cè)任務(wù)</p><p><b>　　一、施測(cè)原因</b></p><p>　　近幾年，高速

16、不斷修建，由于其它因素周遍環(huán)境也發(fā)生了很大變化，為了對(duì)現(xiàn)在的地形有個(gè)具體全面的了解，以便能更好規(guī)劃居民土地利用和建設(shè)更加合理化，因此決定這次測(cè)量的必然性。</p><p><b>　　二、具備資料</b></p><p>　　由于原來該公路對(duì)此片地形有過測(cè)量，因此這次參考了原來的一些圖紙及關(guān)于GPS測(cè)量的一些資料，還有利用了原來的一些控制點(diǎn)。并在此基礎(chǔ)上做了適當(dāng)?shù)恼{(diào)整

17、和修改。</p><p><b>　　三、施測(cè)目的</b></p><p>　　通過測(cè)量工作，最終根據(jù)數(shù)據(jù)繪制成圖，從而對(duì)目前公路的地形及周圍情況有了最新的了解，在以后利用合理規(guī)劃方面有了可靠的依據(jù)。</p><p>　　第三節(jié) 項(xiàng)目測(cè)量基本情況</p><p>　　一、測(cè)區(qū)平面控制情況</p><

18、p>　　（一）平面控制資料：為了滿足測(cè)區(qū)控制需要，查閱的太古高速公路西山隧道施工控制網(wǎng)點(diǎn)位略圖，經(jīng)實(shí)地踏勘，點(diǎn)位保存完好，可以使用。根據(jù)測(cè)圖面積、測(cè)圖比例尺的要求，可采用上述三點(diǎn)的坐標(biāo)成果作為本次平面控制網(wǎng)的起算數(shù)據(jù)。其坐標(biāo)系統(tǒng)為1954年北京坐標(biāo)系。</p><p>　　（二）高程控制資料：1985 國(guó)家高程基準(zhǔn)，成果為二等水準(zhǔn)精度，部分山區(qū)點(diǎn)為三等三角高程精度（見備注）。</p><

19、p>　　參考橢球： 54 橢球高程基準(zhǔn)： 1985 國(guó)家高程基準(zhǔn)</p><p>　　中央子午線：112°21′30″ 投影面： 920m (正常高)</p><p><b>　　二、作業(yè)依據(jù)</b></p><p>　　北京54 坐標(biāo)，中央子午線為1

20、11°，高程為1985 國(guó)家高程基準(zhǔn)本。北京54 橢球，中央子午線112°21′30″，投影面920 米（正常高），高程為1985 國(guó)家高程基準(zhǔn)。坐標(biāo)系統(tǒng)滿足投影長(zhǎng)度變形值不大于1cm/km 的要求，成果精度為二等。</p><p>　　次測(cè)量作業(yè)的主要技術(shù)依據(jù)包括:</p><p>　　中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《全球定位系統(tǒng)（GPS）測(cè)量規(guī)范》（GB/T18314-20

21、01）。</p><p>　　中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《地質(zhì)礦產(chǎn)勘查測(cè)量規(guī)范》（GB/T134-2001）。</p><p>　　中華人民共和國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《測(cè)繪產(chǎn)品檢查驗(yàn)收規(guī)定》（CH1002—95）。</p><p>　　中華人民共和國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《測(cè)繪產(chǎn)品質(zhì)量評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》（CH1003—95）。</p><p>　　《山西省嵐縣北村鐵礦區(qū)普查測(cè)量技

22、術(shù)設(shè)計(jì)》。</p><p>　　第二章 GPS全球定位系統(tǒng)的基本原理</p><p>　　第一節(jié) GPS全球定位系統(tǒng)組成及特點(diǎn)</p><p>　　GPS定位是根據(jù)測(cè)量中的距離交會(huì)定點(diǎn)原理實(shí)現(xiàn)的。如圖1所示，在待測(cè)點(diǎn)Q設(shè)置GPS接收機(jī)，在某一時(shí)刻同時(shí)接收到3顆（或3顆以上）衛(wèi)星S1、S2、S3所發(fā)出的信號(hào)。通過數(shù)據(jù)處理和計(jì)算，可求得該時(shí)刻接收機(jī)天線中心（測(cè)站點(diǎn)

23、）至衛(wèi)星的距離ρ1、ρ2、ρ3。根據(jù)衛(wèi)星星歷可查到該時(shí)刻3顆衛(wèi)星的三維坐標(biāo)（Xj，Yj，Zj），j＝1，2，3，從而由下式解算出Q點(diǎn)的三維坐標(biāo)（X，Y，Z）：</p><p>　　圖3-1 GPS定位原理</p><p>　　相對(duì)于常規(guī)測(cè)量來說，GPS測(cè)量主要有以下特點(diǎn)：</p><p><b>　　一、測(cè)量精度高</b></p>

24、<p>　　GPS觀測(cè)的精度明顯高于一般常規(guī)測(cè)量，在小于50 km的基線上，其相對(duì)定位精度可達(dá)1×10－6，在大于1 000 km的基線上可達(dá)1×10－8。</p><p><b>　　二、測(cè)站間無需通視</b></p><p>　　GPS測(cè)量不需要測(cè)站間相互通視，可根據(jù)實(shí)際需要確定點(diǎn)位，使得選點(diǎn)工作更加靈活方便。</p>

25、<p><b>　　三、觀測(cè)時(shí)間短。</b></p><p>　　隨著GPS測(cè)量技術(shù)的不斷完善，軟件的不斷更新，在進(jìn)行GPS測(cè)量時(shí)，靜態(tài)相對(duì)定位每站僅需20 min左右，動(dòng)態(tài)相對(duì)定位僅需幾秒鐘。</p><p><b>　　四、儀器操作簡(jiǎn)便</b></p><p>　　目前GPS接收機(jī)自動(dòng)化程度越來越高，操作智

26、能化，觀測(cè)人員只需對(duì)中、整平、量取天線高及開機(jī)后設(shè)定參數(shù)，接收機(jī)即可進(jìn)行自動(dòng)觀測(cè)和記錄。</p><p><b>　　五、全天候作業(yè)</b></p><p>　　GPS衛(wèi)星數(shù)目多，且分布均勻，可保證在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)連續(xù)進(jìn)行觀測(cè)，一般不受天氣狀況的影響。</p><p><b>　　六、提供三維坐標(biāo)</b></p&

27、gt;<p>　　GPS測(cè)量可同時(shí)精確測(cè)定測(cè)站點(diǎn)的三維坐標(biāo)，其高程精度已可滿足四等水準(zhǔn)測(cè)量的要求。 </p><p>　　第二節(jié) GPS全球定位系統(tǒng)理論</p><p><b>　　1、坐標(biāo)系統(tǒng)</b></p><p>　　地球坐標(biāo)系統(tǒng)又可進(jìn)一步分為參心坐標(biāo)系統(tǒng)和地心坐標(biāo)系統(tǒng)</p><p><b&g

28、t;　　1.1參心坐標(biāo)系 </b></p><p>　　我國(guó)歷史上出現(xiàn)的參心大地坐標(biāo)系，主要有BJZ54（原）、GDZ80和BJZ54等三種。</p><p>　　建立一個(gè)參心大地坐標(biāo)系，必須解決以下問題：</p><p>　　1）確定橢球的形狀和大??；</p><p>　　2）確定橢球中心的位置，簡(jiǎn)稱定位；</p>

29、<p>　　3）確定橢球中心為原點(diǎn)的空間直角坐標(biāo)系坐標(biāo)軸的方向，簡(jiǎn)稱定向；</p><p>　　4）確定大地原點(diǎn)。解決這些問題的過程，也就是建立參心大地坐標(biāo)系的過程。</p><p>　　1.1.1 1954年北京坐標(biāo)系（BJZ54（原））</p><p>　　1954年總參謀部測(cè)繪局在有關(guān)方面的建議與支持下，采取先將我國(guó)一等鎖與原蘇聯(lián)遠(yuǎn)東一等鎖相連接，

30、然后以連接呼瑪、吉拉林、東寧基線網(wǎng)擴(kuò)大邊端點(diǎn)的原蘇聯(lián)1942年普爾科沃坐標(biāo)系的坐標(biāo)為起算數(shù)據(jù)，平差我國(guó)東北及東部地區(qū)一等鎖。這樣傳算過來的坐標(biāo)，定名為1954年北京坐標(biāo)系。</p><p>　　1.1.2 1980年國(guó)家大地坐標(biāo)系（GDZ80）</p><p>　　為了進(jìn)行全國(guó)天文大地網(wǎng)整體平差，采用新的橢球參數(shù)和進(jìn)行新的定位與定向，來彌補(bǔ)因1954年北京坐標(biāo)系存在的橢球參數(shù)不夠精確、參

31、考橢球與我國(guó)大地水準(zhǔn)面擬合不好等缺點(diǎn)，所以建立我國(guó)新的大地坐標(biāo)是必要的、適時(shí)的。 </p><p>　　1.1.2.1 橢球的參數(shù)</p><p>　　在幾何大地測(cè)量學(xué)中，通常用橢球長(zhǎng)半徑a和扁率f兩個(gè)參數(shù)表示橢球的形狀和大小，但是從幾何和物理兩個(gè)方面來研究地球，僅有兩個(gè)參數(shù)是不夠的。</p><p>　　1967年國(guó)際大地測(cè)量與地球物理聯(lián)合會(huì)（IUGG）第十四屆大

32、會(huì)上，開始采用這四個(gè)參數(shù)全面描述地球的幾何特性和物理特性。這四個(gè)量通常稱為基本大地參數(shù)。</p><p>　　在四個(gè)基本參數(shù)中，長(zhǎng)半徑a通常由幾何大地測(cè)量提供，但是GM（G是地球引力常數(shù)）利用衛(wèi)星大地測(cè)量學(xué)可精確測(cè)定至千萬分之一。地球自轉(zhuǎn)角速度w由天文觀測(cè)確定，它們的精度都比較好。地球的質(zhì)量M雖難測(cè)定，通過觀測(cè)人造地球衛(wèi)星，確定與a等價(jià)的二階帶諧系數(shù)j2，其精確度提高了二個(gè)數(shù)量級(jí)。這些參數(shù)，可以充分地確定地球橢球

33、的形狀，大小及其正常重力場(chǎng)，從而使大地測(cè)量學(xué)與大地重力學(xué)的基本參數(shù)得到統(tǒng)一。</p><p>　　1.1.2.3 起始天文子午線</p><p>　　1884年國(guó)際經(jīng)度會(huì)議決定，以通過英國(guó)格林尼治天文臺(tái)艾黎儀器中心的子午線作為全世界計(jì)算天文經(jīng)度的起始天文子午線。起始天文子午線與赤道的交點(diǎn)E，就是天文經(jīng)度零點(diǎn)。</p><p>　　1.1.2.4 我國(guó)1980年國(guó)家大

34、地坐標(biāo)系的建立</p><p>　　1978年4月，我國(guó)在西安召開了全國(guó)天文大地網(wǎng)整體平差會(huì)議，在會(huì)議上決定建立我國(guó)新的國(guó)家大地坐標(biāo)系。有關(guān)部門根據(jù)會(huì)議記要，開展并進(jìn)行了多方面的工作，建成了1980年國(guó)家大地坐標(biāo)系（GDZ80）</p><p>　　大地坐標(biāo)系的原點(diǎn)，設(shè)在我國(guó)中部——陜西省涇陽縣永樂鎮(zhèn)，在西安以北60km，簡(jiǎn)稱西安原點(diǎn)。</p><p>　　1980

35、年國(guó)家大地坐標(biāo)系的橢球短軸平行于由地球質(zhì)心指向我國(guó)地極原點(diǎn)JYD1968.0的方向，起始大地子午面平行于我國(guó)起始天文子午面。</p><p>　　大地點(diǎn)高程是以1956年青島驗(yàn)潮站求出的黃海平均海水面為基準(zhǔn)。</p><p>　　1.1.3 1954年新北京坐標(biāo)系（BJZ54）</p><p>　　盡管1980年國(guó)家大地坐標(biāo)系具有先進(jìn)性和嚴(yán)密性 ，但1954年原北京

36、坐標(biāo)系畢竟在我國(guó)測(cè)繪工作中潛移默化，影響深遠(yuǎn)。40年來，數(shù)十萬個(gè)國(guó)家控制點(diǎn)都是在這個(gè)系統(tǒng)內(nèi)完成計(jì)算的，一切測(cè)量工程和測(cè)繪成果均無例外地采用著這個(gè)系統(tǒng)。為了既體現(xiàn)1980年國(guó)家大地坐標(biāo)系的嚴(yán)密性，又照顧到1954年原北京坐標(biāo)系的實(shí)用性，有的部門和單位想出一種兩全其美的辦法，于是就產(chǎn)生了1954年新北京坐標(biāo)系。</p><p>　　1954年新北京坐標(biāo)系的成果，就是將1980年國(guó)家大地坐標(biāo)系的空間直角坐標(biāo)經(jīng)三個(gè)平移參

37、數(shù)平移變換至克拉索夫斯基橢球中心，就成了新北京坐標(biāo)系的成果。所以說，新北京坐標(biāo)系的成果實(shí)際上就是從1980年大地坐標(biāo)系整體平差成果轉(zhuǎn)換而來的。</p><p><b>　　1.2 地心坐標(biāo)系</b></p><p>　　1.2.1 建立地心坐標(biāo)系的意義和方法</p><p>　　地心坐標(biāo)系中的“地心”二字意指地球的質(zhì)心。在地心空間大地平直角坐標(biāo)

38、系中用XD、YD、ZD表示點(diǎn)的位置，地心大地坐標(biāo)系中用LD、BD 、HD表示點(diǎn)的位置。由于前者可以通過衛(wèi)星大地測(cè)量獲得點(diǎn)的空間三維直角坐標(biāo)，并不涉及橢球及其定位。但地心大地坐標(biāo)系則要涉及橢球的大小和定位。所以地心直角坐標(biāo)系是GPS定位中采用的基本坐標(biāo)系。</p><p>　　1.2.2 地心坐標(biāo)系的表述形式</p><p>　　地心直角坐標(biāo)系和地心大地坐標(biāo)系。 </p>&l

39、t;p>　　1.2.3 WGS—84大地坐標(biāo)系</p><p>　　自60年代以來，美國(guó)國(guó)防部制圖局（DMA）為建立全球統(tǒng)一坐標(biāo)系統(tǒng)，利用了大量的衛(wèi)星觀測(cè)資料以及全球地面天文、大地和重力測(cè)量資料，先后建成了WGS—60、WGS—66和WGS—72全球坐標(biāo)系統(tǒng)。于1984年，經(jīng)過多年修正和完善，發(fā)展了一種新的更為精確的世界大地坐標(biāo)系，稱之為美國(guó)國(guó)防部1984年世界大地坐標(biāo)系，簡(jiǎn)稱WGS—84。</p&g

40、t;<p>　　WGS—84于1985年開始使用，1986年生產(chǎn)出第一批相對(duì)于地心坐標(biāo)系的地圖、航測(cè)圖和大地成果。由于GPS導(dǎo)航定位全面采用了WGS—84，用戶可以獲得更高精度的地心坐標(biāo)，也可以通過轉(zhuǎn)換，獲得較高精度的參心大地坐標(biāo)系坐標(biāo)。如圖2-5</p><p>　　圖2-5 地心直角坐標(biāo)系</p><p><b>　　2、時(shí)間系統(tǒng)</b></

41、p><p><b>　　2.1 概述 </b></p><p>　　時(shí)間具有“時(shí)間間隔”（時(shí)間段）和“時(shí)刻”兩種含意。時(shí)間間隔是時(shí)間軸上的一個(gè)區(qū)間，而時(shí)刻則只是指某一點(diǎn)。時(shí)間分恒星時(shí)和太陽時(shí)兩大時(shí)間系統(tǒng)。利用春分點(diǎn)的周時(shí)視運(yùn)動(dòng)周期來量度地球自轉(zhuǎn)周期而建立的以恒星日為時(shí)間單位的時(shí)間系統(tǒng)為恒星時(shí)系統(tǒng)；以太陽的周日視運(yùn)動(dòng)周期來量度地球自轉(zhuǎn)周期而建立的以太陽日為單位的時(shí)間系統(tǒng)為

42、太陽時(shí)系統(tǒng)；太陽時(shí)又分為真太陽時(shí)和平太陽時(shí)兩種。平太陽時(shí)是以平太陽的周日視運(yùn)動(dòng)周期來量度地球自轉(zhuǎn)周期的以平太陽日為單位時(shí)間系統(tǒng)。這里所指的平太陽是以赤道為周年視運(yùn)動(dòng)軌道、周期等于真太陽周年視運(yùn)動(dòng)周期，速度等于真太陽周年視運(yùn)動(dòng)平均速度且速度均勻的假設(shè)的太陽。地球自轉(zhuǎn)一周平太陽視運(yùn)動(dòng)的周期為一個(gè)平太陽日，世界時(shí)就是以平太陽日為基礎(chǔ)的。</p><p><b>　　2、衛(wèi)星星歷</b></p

43、><p>　　衛(wèi)星的星歷就是描述衛(wèi)星運(yùn)行軌道和狀態(tài)的各種參數(shù)值，它是計(jì)算衛(wèi)星瞬時(shí)位置的依據(jù)。</p><p>　　衛(wèi)星星歷按其來源的不同，可以分為兩種：預(yù)報(bào)星歷（廣播星歷）和實(shí)測(cè)星歷（精密星歷）。</p><p><b>　　2.1 廣播星歷</b></p><p>　　衛(wèi)星將地面監(jiān)測(cè)站注入的有關(guān)衛(wèi)星軌道的信息，通過發(fā)射導(dǎo)

44、航電文傳遞給用戶，用戶接收到這些信號(hào)進(jìn)行解碼即可獲得所需要的衛(wèi)星星歷。即廣播星歷。</p><p><b>　　2.2 實(shí)測(cè)星歷</b></p><p>　　一些國(guó)家根據(jù)自己的衛(wèi)星跟蹤站觀測(cè)資料，經(jīng)過事后處理直接計(jì)算的衛(wèi)星星歷，稱為實(shí)測(cè)星歷。 </p><p>　　我國(guó)的GPS衛(wèi)星跟蹤站在“八五”期間已經(jīng)建成，“九五”期間已向國(guó)內(nèi)用戶提供服務(wù)

45、。</p><p><b>　　3、GPS衛(wèi)星信號(hào)</b></p><p>　　GPS衛(wèi)星播發(fā)的信號(hào)，包含載波信號(hào)、測(cè)距碼、數(shù)據(jù)碼等多種信號(hào)分量，它能滿足多用戶系統(tǒng)的導(dǎo)航、高精度定位及軍事保密的需要。</p><p>　　3.1 GPS衛(wèi)星信號(hào)的內(nèi)容 </p><p>　　GPS衛(wèi)星信號(hào)所包含的載波、測(cè)距碼（包

46、含P碼、C/A碼）、數(shù)據(jù)碼（導(dǎo)航電文，</p><p>　　或稱D碼）都是在同一個(gè)基本頻率f0=10.23MHZ的控制下產(chǎn)生的。</p><p>　　3.2 GPS衛(wèi)星信號(hào)的產(chǎn)生</p><p><b>　　如圖：</b></p><p><b>　　3.3測(cè)距碼的產(chǎn)生</b></p>

47、<p>　　P碼的周期約38星期，實(shí)際應(yīng)用中采用7天為一周期，即在P(t)=PN1(t)·PN2(t+ni t)中取某一段周期為7天的P碼，且規(guī)定每星期六午夜零點(diǎn)使P碼置全“1”狀態(tài)作為周期的起始點(diǎn)。</p><p>　　C/A碼碼率為1.023MHz，周期為1ms，一周期內(nèi)有1023個(gè)碼位。</p><p><b>　　3.4數(shù)據(jù)碼的產(chǎn)生</b>

48、;</p><p>　　GPS衛(wèi)星導(dǎo)航電文主要包括衛(wèi)星歷、時(shí)鐘改正、電離層時(shí)延改正、工作狀態(tài)和C/A碼轉(zhuǎn)換到捕獲P碼的信息。將這些信息以數(shù)據(jù)，即以二進(jìn)制碼的形式向用戶發(fā)送，所以導(dǎo)航電文又稱為數(shù)據(jù)碼，即D碼。</p><p>　　3.5 GPS衛(wèi)星信號(hào)的傳播</p><p>　　GPS采用了信號(hào)擴(kuò)頻調(diào)制，把窄帶信號(hào)擴(kuò)展到一個(gè)很寬的頻帶上發(fā)射出去，以達(dá)到抗干擾、保密和省

49、電的目的。</p><p>　　采用增大信號(hào)頻帶寬度的辦法，可以降低信噪比，換句話說，可以用很小的發(fā)射功率獲得足夠的信息容量，因而可以實(shí)現(xiàn)遙遠(yuǎn)的衛(wèi)星通訊。</p><p>　　4、衛(wèi)星的運(yùn)行以及軌道</p><p>　　GPS定位是依GPS衛(wèi)星的已知瞬時(shí)位置為起算基準(zhǔn)的。為了確定衛(wèi)星的瞬時(shí)位置，必須了解衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和運(yùn)行軌道。</p><p&g

50、t;　　GPS衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)，和所有的運(yùn)動(dòng)物體一樣，取決于它所受的作用力。這些作用力包括：</p><p>　　地球重力場(chǎng)對(duì)衛(wèi)星的引力，日、月等天體對(duì)衛(wèi)星的引力，以及太陽光壓、大氣阻力和地球潮汐力等。這些作用力的情況復(fù)雜多變，所以衛(wèi)星的實(shí)際運(yùn)動(dòng)狀況和狀態(tài)也就比較復(fù)雜，很難用既精確又簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行描述。</p><p>　　不過在對(duì)衛(wèi)星所有的作用力中，地球重力場(chǎng)的引力是最主要的。如果將地球重

51、力場(chǎng)的引力視為1，則其他作用力均小于10-5。所以通常就將作用于衛(wèi)星上的各種作用力分成兩種類型：一類是假設(shè)地球?yàn)閯蛸|(zhì)球體引力，另一類是攝動(dòng)力。 </p><p>　　4.1 理想情況下的衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)</p><p>　　所謂的理想情況下的衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)，是將地球視作勻質(zhì)球體，且不顧及其它攝動(dòng)力的影響，衛(wèi)星只是在地球質(zhì)心引力作用下而運(yùn)動(dòng)。理想情況下的衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)是我們的首要研究對(duì)象。這是因?yàn)椋?lt;/p

52、><p>　　1）它是衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)的第一近似描述；</p><p>　　2）它是至今唯一能得到的嚴(yán)密分析解的運(yùn)動(dòng)；</p><p>　　3）它是全部作用力下的衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)更精確解的基礎(chǔ)。</p><p>　　理想情況下的衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)遵守開普勒三大定律</p><p>　　1）開普勒第一定律—衛(wèi)星運(yùn)行的軌道是一個(gè)橢圓，地球質(zhì)心位居橢圓的

53、一個(gè)焦</p><p><b>　　點(diǎn)上。</b></p><p>　　2）開普勒第二定律—衛(wèi)星的地心向徑，在相等的時(shí)間內(nèi)所掃過的面積相等。</p><p>　　3）開普勒第三定律—衛(wèi)星圍繞地球運(yùn)動(dòng)的周期的平方與軌道橢圓長(zhǎng)半徑的立方</p><p>　　成正比，其比值等于地球引力常數(shù)GM的倒數(shù)。</p>&

54、lt;p>　　4.2 衛(wèi)星運(yùn)行的軌道</p><p>　　這里仍討論在理想情況下的衛(wèi)星運(yùn)行軌道。而要討論衛(wèi)星運(yùn)行軌道，則離不開描</p><p>　　述衛(wèi)星軌道形狀大小和位置狀態(tài)的一系列參數(shù)，稱為軌道參數(shù)。</p><p>　　軌道參數(shù)可以有很多，它們的選擇也不是唯一的。但是無論如何選擇，必須有利</p><p><b>　　

55、于下列問題的解決：</b></p><p>　　1）軌道橢圓的形狀和大?。?lt;/p><p>　　2）軌道平面與地球體的相關(guān)位置；</p><p>　　3）軌道橢圓在軌道平面上的方位；</p><p>　　4）衛(wèi)星在軌道上的瞬時(shí)位置。只有這些問題得到確定，衛(wèi)星運(yùn)行的軌道以及衛(wèi)</p><p>　　星在軌道上的

56、瞬時(shí)位置也才是唯一確定的。</p><p>　　4.3 攝動(dòng)力對(duì)衛(wèi)星運(yùn)行軌道的影響</p><p>　　衛(wèi)星在運(yùn)行中，還將受到各種攝動(dòng)力的影響，其中包括：地球體不規(guī)則及質(zhì)量分</p><p>　　布不均勻而引起的作用力、太陽和月球的引力、太陽的直接與間接輻射壓力、大氣的阻力、地球潮汐的作用力、磁力等。</p><p>　　第三節(jié) GPS定位

57、方法</p><p><b>　　1、GPS定位概述</b></p><p>　　1.1 根據(jù)待定點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)可分為靜態(tài)定位與動(dòng)態(tài)定位：</p><p>　　1）靜態(tài)定位：由于接受機(jī)的位置固定不動(dòng)，就可以進(jìn)行大量的重復(fù)觀測(cè)，所以靜態(tài)定位可靠性強(qiáng)，定位精度高，在大地測(cè)量、工程測(cè)量中得到了廣泛的應(yīng)用，是精密定位中的基本模式。</p>

58、<p>　　2）動(dòng)態(tài)定位：其特點(diǎn)是測(cè)定一個(gè)動(dòng)點(diǎn)的實(shí)時(shí) 位置，多余觀測(cè)量少、定位精度低。目前，導(dǎo)航型的GPS接受機(jī)可以說是一種廣義的動(dòng)態(tài)定位，它除了要求測(cè)定動(dòng)點(diǎn)的實(shí)時(shí)位置外，一般還要求測(cè)定運(yùn)動(dòng)載體的狀態(tài)參數(shù)，如速度、時(shí)間和方位等。</p><p>　　1.2 根據(jù)定位模式可分為絕對(duì)定位和相對(duì)定位：</p><p>　　1）絕對(duì)定位: 也叫單點(diǎn)定位，就是采用一臺(tái)接受機(jī)進(jìn)行定位的模

59、式，它所確定的是接受機(jī)天線在WGS-84世界大地坐標(biāo)系統(tǒng)中的絕對(duì)位置，所以單點(diǎn)定位的結(jié)果也屬于該坐標(biāo)系統(tǒng)。</p><p>　　2）相對(duì)定位: 也叫差分定位，是至少用兩臺(tái)GPS接收機(jī),同步觀測(cè)相同的GPS衛(wèi)星,確定兩臺(tái)接收機(jī)天線之間的相對(duì)位置(坐標(biāo)差)。</p><p><b>　　絕對(duì)定位的優(yōu)缺點(diǎn)：</b></p><p>　　優(yōu)點(diǎn)是只需一臺(tái)

60、接受機(jī)即可獨(dú)立定位，外業(yè)觀測(cè)的組織及實(shí)施較為方便，數(shù)據(jù)處理也較為簡(jiǎn)單。</p><p>　　缺點(diǎn)是定位精度較低，受衛(wèi)星軌道誤差，鐘同步誤差及信號(hào)傳播誤差等因素的影響，精度只能達(dá)到米級(jí)。所以該定位模式不能滿足大地測(cè)量精密定位的要求。但它在地質(zhì)礦產(chǎn)勘察等低精度的測(cè)量領(lǐng)域，仍有著廣泛的應(yīng)用前景。</p><p>　　1.3 絕對(duì)定位、相對(duì)定位與動(dòng)、靜態(tài)的關(guān)系。</p><p

61、>　　在絕對(duì)定位和相對(duì)定位中，又都可能包括靜態(tài)定位和動(dòng)態(tài)定位兩種方式。其中靜態(tài)相對(duì)定位一般均采用載波相位觀測(cè)值為基本觀測(cè)量。這種定位方法是當(dāng)前GPS測(cè)量定位中精度最高的一種方法，在大地測(cè)量、精密工程測(cè)量、地球動(dòng)力學(xué)研究和精密導(dǎo)航等精度要求較高的測(cè)量工作中被普遍采用。</p><p>　　1.4 根據(jù)獲取定位結(jié)果的時(shí)間可分為實(shí)時(shí)定位和非實(shí)時(shí)定位：</p><p>　　1）實(shí)時(shí)定位：

62、是根據(jù)接收機(jī)觀測(cè)到的數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)地解算出接收天線所在的位置</p><p>　　2）非實(shí)時(shí)定位：又稱后處理定位，它是通過對(duì)接收機(jī)接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行后處理以進(jìn)行定位的方法。</p><p>　　1.5 根據(jù)用戶接收信號(hào)的方式可分為主動(dòng)式測(cè)距和被動(dòng)式測(cè)距：</p><p>　　1）主動(dòng)式測(cè)距：用電磁波測(cè)距儀發(fā)射測(cè)距信號(hào)，通過另一端的反射器回來，再由測(cè)距儀接受。根據(jù)測(cè)距信號(hào)

63、的往、返傳播時(shí)間求解出往、返距離2ρ 。由于電磁波測(cè)距儀需在測(cè)站點(diǎn)上主動(dòng)發(fā)出測(cè)距信號(hào)，故稱這種測(cè)距方式為主動(dòng)式測(cè)距。</p><p>　　2）被動(dòng)式測(cè)距：發(fā)射站在規(guī)定的時(shí)刻內(nèi)準(zhǔn)確地發(fā)出信號(hào)，用戶則根據(jù)自己的時(shí)鐘記錄信號(hào)到達(dá)的時(shí)間，根據(jù)時(shí)差Δt 求得單程距離ρ。由于用戶只需被動(dòng)地接收信號(hào)，故稱為被動(dòng)式測(cè)距。</p><p>　　1.6 根據(jù)定位所采用的不同觀測(cè)量。</p>&

64、lt;p>　　前面所述的靜態(tài)定位或動(dòng)態(tài)定位，所依據(jù)的觀測(cè)量都是所測(cè)的衛(wèi)星至接收機(jī)天線的偽距。但是，偽距的基本觀測(cè)量又區(qū)分為碼相位觀測(cè)（簡(jiǎn)稱測(cè)碼偽距）和載波相位觀測(cè)（簡(jiǎn)稱測(cè)相偽距）。這樣，根據(jù)GPS信號(hào)的不同觀測(cè)量，可以區(qū)分為四種定位方法:</p><p><b>　　1）多普勒定位法</b></p><p>　　多普勒效應(yīng)是1942年奧地利物理學(xué)家多普勒首先發(fā)現(xiàn)

65、的。它的具體內(nèi)容是：</p><p>　　當(dāng)波源與觀測(cè)者做相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，觀測(cè)者接收到的信號(hào)頻率與波源發(fā)射的信號(hào)頻率不相同。這種由于波源相對(duì)與觀測(cè)者運(yùn)動(dòng)而引起的信號(hào)頻率的移動(dòng)稱為多普勒頻移，其現(xiàn)象稱為多普勒效應(yīng)。</p><p>　　根據(jù)多普勒效應(yīng)原理，利用GPS衛(wèi)星較高的發(fā)射頻率，由積分多普勒記數(shù)得出偽距差。當(dāng)采用積分多普勒記數(shù)法進(jìn)行測(cè)量時(shí)，所需觀測(cè)時(shí)間一般較常（數(shù)小時(shí)），同時(shí)，在觀測(cè)過程中

66、接收機(jī)的震蕩器要求保持高度穩(wěn)定。</p><p><b>　　2）偽距定位法</b></p><p>　　偽距定位法是利用全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)進(jìn)行導(dǎo)航定位的最基本的方法，其基本原理是：在某一瞬間利用GPS接收機(jī)同時(shí)測(cè)定至少四顆衛(wèi)星的偽距，根據(jù)已知的衛(wèi)星位置和偽距觀測(cè)值，采用距離交會(huì)法求出接收機(jī)的三維坐標(biāo)和時(shí)鐘改正數(shù)。偽距定位法定一次位的精度并不高，但定位速度快，經(jīng)幾小時(shí)的

67、定位也可達(dá)米級(jí)的若再增加觀測(cè)時(shí)間，精度還可以提高。</p><p><b>　　3）載波相位測(cè)量</b></p><p>　　載波信號(hào)的波長(zhǎng)很短，L1載波信號(hào)長(zhǎng)為19cm ，L2載波信號(hào)波長(zhǎng)為24.4cm。若把載波作為量測(cè)信號(hào)，對(duì)載波進(jìn)行相位測(cè)量可以達(dá)到很高的精度。通過測(cè)量載波的相位而求得接收機(jī)到GPS衛(wèi)星的距離，是目前大地測(cè)量和工程測(cè)量中的主要測(cè)量方法。</p

68、><p><b>　　2、偽距法定位</b></p><p>　　2.1 偽距法定位的原理和測(cè)定偽距的方法</p><p>　　偽距法定位是利用全球定位系統(tǒng)進(jìn)行導(dǎo)航定位的最基本方法。它的優(yōu)點(diǎn)是速度快、無多值性問題，利用增加觀測(cè)時(shí)間可以提高定位精度；缺點(diǎn)是測(cè)量定位精度低，但足以滿足部分用戶的需要。前已述及，GPS定位采用的是被動(dòng)式單程測(cè)距。它的信號(hào)發(fā)

69、射時(shí)刻由衛(wèi)星鐘確定，收到時(shí)刻是由接收機(jī)鐘確定，這就在測(cè)定的衛(wèi)星至接收機(jī)的距離中，不可避免地包含著兩臺(tái)鐘不同步的誤差和電離層、對(duì)流層延遲誤差影響，它并不是衛(wèi)星與接受機(jī)之間的實(shí)際距離，所以稱之為偽距。在無線電通訊技術(shù)中，一般將頻率較低的信號(hào)調(diào)制到頻率較高的載波上，GPS 衛(wèi)星的測(cè)距碼和數(shù)據(jù)碼采用了調(diào)相技術(shù)。</p><p>　　當(dāng)衛(wèi)星發(fā)射機(jī)依據(jù)自己的時(shí)鐘發(fā)出的含有測(cè)距碼的調(diào)制信號(hào)，經(jīng)過了時(shí)間的傳播后到達(dá)地面的接收機(jī)，

70、如圖2-7，此時(shí)接收機(jī)收到的測(cè)距碼為 U(t-?t)。而接收機(jī)的偽隨機(jī)噪聲碼發(fā)生器，又產(chǎn)生了一個(gè)與衛(wèi)星發(fā)播的測(cè)距碼結(jié)構(gòu)完全相同的復(fù)制碼U′(t-?t) 。</p><p>　　圖2-7 偽距測(cè)量原理 </p><p>　　并且通過接收機(jī)的時(shí)間延遲器進(jìn)行移相，對(duì)測(cè)距碼和復(fù)制碼作相關(guān)處理，當(dāng)信號(hào)之間的自相關(guān)系數(shù)達(dá)到最大，即近于1時(shí),說明在積分間隔T內(nèi)復(fù)制碼 ，已經(jīng)和測(cè)距碼“對(duì)齊”。 否則繼續(xù)

71、調(diào)整時(shí)間延遲，直至R（t）=max，于是就由時(shí)延器測(cè)定出兩信號(hào)間的時(shí)間延遲。測(cè)定各自相關(guān)系數(shù)的工作由接收機(jī)鎖相環(huán)路的相關(guān)器和積分器來完成。在理想的情況下，時(shí)延就等于衛(wèi)星信號(hào)的傳播時(shí)間，此時(shí)將乘以光速值c，就可以求得衛(wèi)星至接收機(jī)的距離。 </p><p>　　偽距定位法是單點(diǎn)定位的基本方法，它的定位速度很快，又無多值性問題，數(shù)據(jù)處理也比較簡(jiǎn)捷。由于它的測(cè)量信號(hào)是衛(wèi)星發(fā)播的測(cè)距碼，故測(cè)量精度就和測(cè)距碼與復(fù)制碼的相關(guān)（

72、對(duì)齊）精度有關(guān)，也與測(cè)距碼元寬度有關(guān)。</p><p>　　根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，接收機(jī)的復(fù)制碼與測(cè)距碼的對(duì)齊精度約為碼元寬度（或碼的波長(zhǎng)）的1%。對(duì)于C/A碼，其碼元寬度約為293m，偽距測(cè)量精度則為2.9m；對(duì)于P碼，其碼元寬度約為29.3m，偽距測(cè)量精度則為0.29m，比C/A碼的測(cè)量精度約高10倍。</p><p>　　若要提高測(cè)站點(diǎn)間的相對(duì)位置精度，則可用若干臺(tái)接收機(jī)同時(shí)對(duì)相同的衛(wèi)星進(jìn)行偽距

73、測(cè)量，此時(shí)衛(wèi)星星歷誤差、衛(wèi)星鐘的誤差、電離層和對(duì)流層折射誤差對(duì)同步觀測(cè)站的影響基本相同，在求坐標(biāo)差時(shí)可以自行消除。</p><p>　　偽距法進(jìn)行相對(duì)定位可以采用兩種辦法：</p><p>　　1）間接相對(duì)定位，各同步測(cè)站分別進(jìn)行單點(diǎn)定位，求得各測(cè)站坐標(biāo)，然后相減求得坐標(biāo)差；</p><p>　　2）直接相對(duì)定位，當(dāng)兩個(gè)測(cè)站進(jìn)行同步觀測(cè)時(shí)，產(chǎn)生兩個(gè)數(shù)學(xué)式，相減后建立

74、起偽距定位法用于相對(duì)定位的數(shù)學(xué)模型，然后解算出坐標(biāo)差。</p><p><b>　　3、載波相位測(cè)量</b></p><p>　　3.1 載波相位測(cè)量原理</p><p>　　GPS接收機(jī)所接收到的衛(wèi)星信號(hào)中，已用相位調(diào)制技術(shù)在載波上調(diào)制了測(cè)距碼和衛(wèi)星導(dǎo)航電文，所以載波已不再連續(xù)。為此要在載波相位測(cè)量之前先進(jìn)行解調(diào)，設(shè)法將調(diào)制在載波上的測(cè)距碼和

75、衛(wèi)星電文去掉，恢復(fù)載波的相位。衛(wèi)星信號(hào)的解調(diào)可采用兩種方法，一種是碼相關(guān)法，第二種是平方法。</p><p>　　如果接收機(jī)在某一時(shí)刻跟蹤衛(wèi)星信號(hào)，并對(duì)恢復(fù)后的載波進(jìn)行相位測(cè)量。與此同時(shí)，接收機(jī)的本機(jī)振蕩器又能產(chǎn)生一個(gè)頻率和初相均與衛(wèi)星載波信號(hào)相同的基準(zhǔn)信號(hào)，其相位就等于衛(wèi)星載波信號(hào)的相位。 </p><p>　　3.2 載波相位測(cè)量差分法</p><p>　　在載

76、波相位測(cè)量基本方程中，包含著兩類不同的未知數(shù)：一類是必要參數(shù)，如測(cè)站的坐標(biāo)；另一類是多余參數(shù)，如衛(wèi)星鐘和接收機(jī)的鐘差、電離層和對(duì)流層延遲等。并且多余參數(shù)在觀測(cè)期間隨時(shí)間變化，給平差計(jì)算帶來麻煩。</p><p>　　解決這個(gè)問題有兩種辦法：一種是找出多余參數(shù)與時(shí)空關(guān)系的數(shù)學(xué)模型，給載波相位測(cè)量方程一個(gè)約束條件，使多余參數(shù)大幅度減少；另一種更有效、精度更高的辦法是，按一定規(guī)律對(duì)載波相位測(cè)量值進(jìn)行線性組合，通過求差達(dá)

77、到消除多余參數(shù)的目的。 </p><p>　　第三章 GPS測(cè)量作業(yè)的技術(shù)要求</p><p>　　第一節(jié) 作業(yè)選點(diǎn)依據(jù)</p><p><b>　　GPS網(wǎng)精度類級(jí)</b></p><p>　　各級(jí)GPS網(wǎng)的定位精度，可按相鄰間基線向量的中誤差來衡量：</p><p>　　式中：m。為基線向量

78、中誤差；</p><p>　　a為固定誤差，b為比例誤差；</p><p><b>　　D為相鄰間距離。</b></p><p>　　各級(jí)GPS網(wǎng)最后結(jié)果的水平分量的中誤差，不得超過下表的規(guī)定。</p><p>　　2、 GPS網(wǎng)的布設(shè)</p><p>　　1）所選點(diǎn)位要便于低等級(jí)常規(guī)測(cè)量的使用，

79、每一個(gè)GPS點(diǎn)應(yīng)與兩個(gè)或兩個(gè)以上的控制點(diǎn)通視，困難情況下也至少保持與相鄰一個(gè)控制點(diǎn)通視，否則，需埋設(shè)方位樁，且用GPS聯(lián)測(cè)。</p><p>　　2）GPS點(diǎn)間距離應(yīng)按規(guī)范要求設(shè)計(jì)，可考慮靈活變動(dòng)，以便于低等級(jí)控制點(diǎn)加密，小間中距相鄰點(diǎn)位應(yīng)進(jìn)行直接聯(lián)測(cè)。  3）GPS網(wǎng)點(diǎn)中各同步邊應(yīng)盡可能構(gòu)成若干個(gè)閉合環(huán)，在完成各邊的平差后，可檢驗(yàn)閉合差是否滿足相應(yīng)等級(jí)要求。一等以上GPS網(wǎng)中至少包含三個(gè)閉合環(huán)且彼

80、此線性無關(guān)；二、三、四等也應(yīng)有兩個(gè)以上的閉合環(huán)；五等網(wǎng)也至少有一個(gè)閉合環(huán)。 4）考慮將測(cè)區(qū)內(nèi)原有的國(guó)家或地方測(cè)設(shè)的三角點(diǎn)進(jìn)行聯(lián)測(cè)，有利于兩系統(tǒng)成果的變換，聯(lián)測(cè)點(diǎn)應(yīng)盡量均勻分布在整個(gè)測(cè)區(qū)的里面和外圍。為精確求定轉(zhuǎn)換參數(shù)，(GPS網(wǎng)要盡可能多地聯(lián)測(cè)高等級(jí)的大地控制點(diǎn)，聯(lián)測(cè)點(diǎn)和重合點(diǎn)的個(gè)數(shù)不得少于3個(gè)，特殊情況下也不得少于2個(gè)GPS網(wǎng)的精度、密度設(shè)計(jì)。</p><p><b>　　3、網(wǎng)的基準(zhǔn)</

81、b></p><p>　　在全球定位系統(tǒng)中，衛(wèi)星主要視作位置已知的高空觀測(cè)目標(biāo)。所以，為了確定接收機(jī)的位置，GPS衛(wèi)星的瞬時(shí)位置，通常歸化到統(tǒng)一的地球坐標(biāo)系統(tǒng)?，F(xiàn)在全球定位系統(tǒng)采用的WGS—84坐標(biāo)系統(tǒng)，是一個(gè)精確的全球大坤坐標(biāo)系統(tǒng)。而我國(guó)的國(guó)家大地坐標(biāo)系采用的是1954年北京坐標(biāo)系及1980年西安坐標(biāo)系。通常在工程測(cè)量中，還往往采用獨(dú)立的施工坐標(biāo)系。因此，在GPS測(cè)量中必須確定地區(qū)性坐標(biāo)系與全球坐標(biāo)系的大

82、地測(cè)量基準(zhǔn)之差，并進(jìn)行兩坐標(biāo)系統(tǒng)之間的轉(zhuǎn)換。通過與已知點(diǎn)聯(lián)測(cè)，NEG9600GPS數(shù)據(jù)處理軟件可以很方便地實(shí)現(xiàn)WGS--84、北京54坐標(biāo)系，西安80坐標(biāo)系中的空間直角坐標(biāo)、大地坐標(biāo)及高斯平面直角坐標(biāo)之間的轉(zhuǎn)換。</p><p><b>　　第二節(jié) 選點(diǎn)埋石</b></p><p><b>　　1、準(zhǔn)備</b></p><p&

83、gt;　　1.1 在編制技術(shù)設(shè)計(jì)書（或大綱）應(yīng)搜集與工程有關(guān)的以下資料：</p><p>　　——測(cè)區(qū)1：10000~1：50000地形圖；</p><p>　　——既有各類控制測(cè)量資料，包括控制點(diǎn)的平面坐標(biāo)、高程、坐標(biāo)系統(tǒng)、技術(shù)總結(jié)等；</p><p>　　——測(cè)區(qū)的氣象、地質(zhì)、地形、地貌、交通、通信及供電等資料；</p><p>　　——

84、路線走向、線位布設(shè)、路線設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)及大型構(gòu)造物位置等資料。</p><p>　　1.2 按技術(shù)設(shè)計(jì)書（或大綱）要求，進(jìn)行GPS控制網(wǎng)技術(shù)設(shè)計(jì)。</p><p><b>　　2、選點(diǎn)</b></p><p>　　1）選點(diǎn)員應(yīng)按技術(shù)要求進(jìn)行踏勘，并實(shí)地核對(duì)、調(diào)整、確定點(diǎn)位。點(diǎn)位應(yīng)有利于采用其他測(cè)量方法擴(kuò)展和聯(lián)測(cè)。對(duì)需作水準(zhǔn)聯(lián)測(cè)的點(diǎn)位還應(yīng)踏勘水準(zhǔn)路線

85、。</p><p>　　2）點(diǎn)位應(yīng)選在基礎(chǔ)穩(wěn)定，并已于長(zhǎng)期保存的地點(diǎn)。</p><p>　　3）點(diǎn)位應(yīng)便于安裝接收設(shè)備和操作，視野開闊，視場(chǎng)內(nèi)不應(yīng)有高度達(dá)于15°的成片障礙物，否則應(yīng)繪制點(diǎn)位環(huán)視圖。</p><p>　　4）點(diǎn)位附近不應(yīng)有強(qiáng)烈干擾衛(wèi)星信號(hào)接收的物體。點(diǎn)位距大功率無線電發(fā)射元（如電視臺(tái)、微波站等）的距離應(yīng)不小于400m；局220kv以上電力線

86、路的距離不小于50m。</p><p>　　5）點(diǎn)位應(yīng)利與公路勘測(cè)防線與施工放樣，且距路線中心線不宜小于50m，并不大于300m，對(duì)于大型橋梁、互通式立交、隧道等還應(yīng)考慮加密布設(shè)控制網(wǎng)的要求。</p><p>　　6）GPS控制點(diǎn)需要設(shè)方位點(diǎn)時(shí)，其目標(biāo)應(yīng)明顯，便于觀測(cè)；與GPS點(diǎn)的距離不以小于500m，且與路線垂直。</p><p>　　7）GPS控制網(wǎng)的點(diǎn)名應(yīng)沿公

87、路前進(jìn)方向順序編號(hào)，并在編號(hào)前冠以“GPS”和等級(jí)。當(dāng)新點(diǎn)同原有點(diǎn)重合時(shí)，應(yīng)采用原有點(diǎn)名。同一個(gè)GPS控制網(wǎng)中嚴(yán)禁有相同的點(diǎn)名。</p><p>　　8）選定的點(diǎn)名應(yīng)標(biāo)注于1：10000或1：50000的地形圖上，并繪制GPS控制網(wǎng)選點(diǎn)圖，填寫GPS點(diǎn)之記，點(diǎn)之記格式見附錄</p><p><b>　　GPS 點(diǎn)之記</b></p><p>　

88、　太古高速公路西山隧道施工控制網(wǎng)</p><p>　　調(diào)制： 校核： </p><p><b>　　3、埋石</b></p><p>　　1）各級(jí)GPS點(diǎn)的標(biāo)石均應(yīng)設(shè)有中心標(biāo)志。中心標(biāo)志用直徑不小于14mm的鋼筋制作，并用清晰、精細(xì)的十字絲刻成直徑小于1mm的中心點(diǎn)

89、。標(biāo)石表面應(yīng)有GPS點(diǎn)名及施測(cè)單位名稱。</p><p>　　2）GPS點(diǎn)的標(biāo)石可按附錄2預(yù)制，亦可現(xiàn)場(chǎng)澆制。埋設(shè)時(shí)坑底應(yīng)埋設(shè)沙石并搗固密實(shí)，或現(xiàn)澆20m厚的混凝土。埋設(shè)的GPS點(diǎn)應(yīng)待沉降穩(wěn)定后方可使用。</p><p>　　3）GPS點(diǎn)位于山區(qū)巖石地段時(shí)，可利用基巖鑿成坑穴，埋入中心標(biāo)志并澆灌混凝土。標(biāo)石頂端外形尺寸應(yīng)符合附錄2的規(guī)定。</p><p>　　4）G

90、PS點(diǎn)位于耕作地區(qū)時(shí)，應(yīng)埋設(shè)于非耕種地上，并露出地面少許；當(dāng)必須埋設(shè)于耕地時(shí)，標(biāo)石頂端應(yīng)埋設(shè)于耕種表土層以下。對(duì)冰凍地區(qū)，其埋設(shè)深度應(yīng)大于該地區(qū)的冰凍深度?！?</p><p>　　5）GPS點(diǎn)位于沙區(qū)或土層疏松地區(qū)，應(yīng)適當(dāng)增大標(biāo)石尺寸和基坑底層現(xiàn)澆混凝土的面積與厚度。</p><p>　　6）當(dāng)有牢固永久性建筑物可用以設(shè)置標(biāo)石時(shí)，可在建筑物上鑿孔埋入中心標(biāo)志并澆灌混凝土，其頂端外形尺寸應(yīng)

91、符合附錄2的規(guī)定。</p><p>　　7）利用原有平面控制點(diǎn)時(shí)，應(yīng)確定該點(diǎn)標(biāo)石完好，并符合同級(jí)GPS點(diǎn)觀測(cè)與埋石要求，且能長(zhǎng)期保存。</p><p>　　8）為特殊構(gòu)造物而設(shè)計(jì)的一、二級(jí)GPS控制網(wǎng)可視需要埋設(shè)有強(qiáng)制對(duì)中裝置的觀測(cè)墩。</p><p>　　9）所有GPS點(diǎn)在埋石處應(yīng)設(shè)置明顯的指向標(biāo)志，并現(xiàn)場(chǎng)繪制交通路線略圖，填寫點(diǎn)之記。</p>&l

92、t;p>　　第三節(jié) 觀測(cè)技術(shù)要求</p><p><b>　　1、 技術(shù)指標(biāo)</b></p><p>　　GPS控制網(wǎng)觀測(cè)基本技術(shù)指標(biāo)規(guī)定見表1</p><p>　　表1 GPS控制網(wǎng)觀測(cè)基本技術(shù)指標(biāo)</p><p><b>　　2、觀測(cè)計(jì)劃</b></p><p>　

93、　1）進(jìn)入觀測(cè)區(qū)前，應(yīng)事先編制GPS衛(wèi)星可見性預(yù)報(bào)表。預(yù)報(bào)表應(yīng)包括可見衛(wèi)星號(hào)、衛(wèi)星高度角、方位角、最佳觀測(cè)時(shí)間、點(diǎn)位圖形強(qiáng)度因子、概略位置坐標(biāo)、預(yù)報(bào)歷元、星歷齡期等。</p><p>　　2）觀測(cè)作業(yè)前，應(yīng)根據(jù)接收機(jī)臺(tái)數(shù)、GPS圖形、衛(wèi)星可見性預(yù)報(bào)表編制觀測(cè)計(jì)劃。在實(shí)施中，應(yīng)該照實(shí)際情況，及時(shí)作出調(diào)整。</p><p>　　3）觀測(cè)作業(yè)后，應(yīng)及時(shí)繪制聯(lián)測(cè)草圖以備后續(xù)作業(yè)調(diào)度使用。</

94、p><p><b>　　3、 作業(yè)要求 </b></p><p>　　1）觀測(cè)組必須執(zhí)行調(diào)度計(jì)劃，按規(guī)定的時(shí)間進(jìn)行同步觀測(cè)作業(yè)。 </p><p>　　2）觀測(cè)人員必須按照GPS接收機(jī)操作手冊(cè)的規(guī)定進(jìn)行觀測(cè)作業(yè)。</p><p>　　3）天線安置在腳架上直接對(duì)中整平時(shí)，對(duì)中精度為1mm.。</p><p&

95、gt;　　4）天線安置在標(biāo)上時(shí)，應(yīng)將標(biāo)志中心投影至基板上，然后在基板上對(duì)中整平。如標(biāo)頂部對(duì)信號(hào)有干擾，則應(yīng)卸去。</p><p>　　5）每時(shí)段觀測(cè)應(yīng)在測(cè)前、測(cè)后分別量取天線高。兩次天線高之差應(yīng)不大于3mm,并取平均值作為天線高。</p><p>　　6）觀測(cè)時(shí)應(yīng)防止人員或其他物體觸動(dòng)天線或擋住信號(hào)。</p><p>　　7）接收機(jī)開始記錄數(shù)據(jù)后，應(yīng)隨時(shí)注意衛(wèi)星信號(hào)

96、和信息存儲(chǔ)情況。當(dāng)接收或存儲(chǔ)出現(xiàn)異常時(shí)，應(yīng)隨時(shí)進(jìn)行調(diào)整，必要時(shí)應(yīng)及時(shí)通知其他接收機(jī)以調(diào)整觀測(cè)計(jì)劃。</p><p>　　8）在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)按規(guī)定作業(yè)順序填寫觀測(cè)手簿，不得事后補(bǔ)記。觀測(cè)手簿的格式見表3</p><p>　　9）每日觀測(cè)結(jié)束后，應(yīng)將外業(yè)數(shù)據(jù)文件及時(shí)轉(zhuǎn)存到磁盤上，不得作任何剔除或刪改。磁盤應(yīng)貼好標(biāo)簽，并妥善保存。</p><p>　　表3 GPS觀測(cè)手簿<

97、;/p><p>　　第四節(jié) 作業(yè)中的注意事項(xiàng)</p><p>　　外業(yè)完成要注意進(jìn)行相關(guān)成果檢驗(yàn)</p><p><b>　　1、外業(yè)檢驗(yàn)</b></p><p>　　外業(yè)期間要及時(shí)對(duì)觀測(cè)工作及其質(zhì)量進(jìn)行檢查評(píng)估，檢驗(yàn)的內(nèi)容有：</p><p>　　1)外業(yè)觀測(cè)組出發(fā)前，對(duì)分發(fā)各機(jī)組的調(diào)度命令進(jìn)行審查

98、，注意同步觀測(cè)機(jī)組的觀測(cè)星組和時(shí)間是否一致，打印的數(shù)據(jù)、字跡是否清晰可辨；</p><p>　　2)每一個(gè)觀測(cè)時(shí)段結(jié)束后，各機(jī)組上交的數(shù)據(jù)資料，是否符合調(diào)度命令規(guī)定的要求；</p><p>　　3)記簿中應(yīng)該記錄的項(xiàng)目是否完整；</p><p>　　4)實(shí)時(shí)定位成果檢驗(yàn)；</p><p>　　5)觀測(cè)數(shù)據(jù)中整周間斷點(diǎn)數(shù)量的統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)；</

99、p><p>　　6)觀測(cè)值殘差的統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)；</p><p>　　7)重復(fù)設(shè)站互關(guān)的檢驗(yàn)；</p><p>　　8)重復(fù)邊長(zhǎng)成果互差的檢驗(yàn)；</p><p>　　9)環(huán)閉合差的檢驗(yàn)。</p><p><b>　　2、測(cè)站成果檢驗(yàn)</b></p><p>　　機(jī)組人員評(píng)定在各種主客

100、觀條件制約下，觀測(cè)成果的質(zhì)量如何，大致分為：良好、一般、存疑、報(bào)廢四種。</p><p>　　無干擾、大氣穩(wěn)定、接收機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)正常，其他狀態(tài)正常為“良好”；有明顯干擾信號(hào)，大氣過程有明顯波動(dòng)，接收機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)不很正常，儀器故障失鎖致使10％左右觀測(cè)數(shù)據(jù)無效等狀態(tài)為“一般”；以上各項(xiàng)更嚴(yán)重，致使20％的數(shù)據(jù)不能被正常記錄，實(shí)時(shí)定位解的收斂過程起伏大，解向量各分量的內(nèi)符合精度在30-50m狀態(tài)的“存疑”；由于種種因素影響，使一

101、個(gè)時(shí)候的額定工和量喪失1/3以上；或測(cè)站實(shí)時(shí)定位解算過程中收斂十分困難，最后解向最多數(shù)分量的內(nèi)符合精度超過50m等狀況為“報(bào)廢”。</p><p>　　2.1 同步邊觀測(cè)質(zhì)量分析檢驗(yàn)</p><p>　　同步邊又稱基線或直接邊，它的檢驗(yàn)項(xiàng)目：</p><p>　　2.1.1 觀測(cè)值質(zhì)量檢查</p><p>　　1） 剔除比平差中由于整周間斷或

102、誤差超限剔除的觀測(cè)值比例就小于10％-25％。</p><p>　　2） 殘差分布觀測(cè)值與最或然值之差稱為殘差，由于軟件中采用的模型不同，系統(tǒng)誤差的殘余部分對(duì)解的影響也不一樣，目前尚未有更優(yōu)秀的GPS定位軟件能使系統(tǒng)誤差的殘差所占比重降到與偶然誤差相當(dāng)?shù)乃剑沁h(yuǎn)大于偶然誤差部分，這是一個(gè)有待深入研究的課題。</p><p>　　2.1.2成果精度檢驗(yàn)   

103、 </p><p>　　同步邊平差值的相對(duì)中誤差應(yīng)小于相應(yīng)等級(jí)的限差。在國(guó)家和地方基準(zhǔn)網(wǎng)點(diǎn)及國(guó)家基準(zhǔn)網(wǎng)點(diǎn)的特級(jí)、零級(jí)GPS測(cè)量中，外業(yè)直接邊用普通軟件進(jìn)行概略平差，內(nèi)符合精度以及和以往歷次重復(fù)平差值的互差均應(yīng)在1-2ppm之間。</p><p>　　2.2 相關(guān)成果檢驗(yàn)  1)重復(fù)邊成果互差，同一條邊若先后觀測(cè)多于一個(gè)時(shí)段，得到兩個(gè)以上的邊長(zhǎng)成果，其互差的絕

104、對(duì)值應(yīng)小于0．14m，相對(duì)，誤差的上限為本級(jí)精度指標(biāo)的2倍。重復(fù)數(shù)在三個(gè)時(shí)段以上時(shí)，各時(shí)段的平差結(jié)果與邊長(zhǎng)平均值比的偏差應(yīng)小于0．10m。  2)環(huán)閉合差的檢驗(yàn)當(dāng)測(cè)區(qū)內(nèi)務(wù)同步邊也組成一個(gè)封閉環(huán)時(shí)，各坐標(biāo)差之和應(yīng)為零，由于各種誤差存在，三個(gè)坐標(biāo)差分量(m為環(huán)中邊數(shù))。</p><p>　　2.3 重合點(diǎn)的檢驗(yàn)  若測(cè)區(qū)內(nèi)有兩個(gè)以上高級(jí)起算點(diǎn)，分別通用不同傳算途徑，推出同一

105、點(diǎn)的坐標(biāo)差應(yīng)滿足    </p><p>　　式中：（dx,dy,dz）表示其中任何一個(gè)分量，m為傳算邊的總數(shù)。</p><p>　　同時(shí)還應(yīng)滿足    </p><p><b>　　第五節(jié) 補(bǔ)測(cè)與重測(cè)</b></p><p>　　凡不符

106、合規(guī)范及要求的成果，超差超限的成果須進(jìn)行重測(cè)；凡缺測(cè)、漏測(cè)或經(jīng)質(zhì)量檢查和數(shù)據(jù)處理后，觀測(cè)數(shù)據(jù)不足時(shí)，有關(guān)成果則應(yīng)補(bǔ)測(cè)。需補(bǔ)測(cè)、重測(cè)的成果，應(yīng)統(tǒng)籌安排，同步進(jìn)行。</p><p>　　第四章 GPS的外業(yè)組織及方案制定</p><p><b>　　第一節(jié) 作業(yè)要求</b></p><p><b>　　1、質(zhì)量目標(biāo)及要求</b&

107、gt;</p><p>　　1.1   質(zhì)量目標(biāo)</p><p>　　測(cè)繪產(chǎn)品合格率100%，良等品率95%，優(yōu)等品率90%</p><p>　　技術(shù)交底到位率100%</p><p>　　杜絕重大質(zhì)量、安全事故。</p><p>　　1.2 質(zhì)量保證措施</p><p>　　1）嚴(yán)格

108、按照《全球定位系統(tǒng)城市測(cè)量技術(shù)規(guī)程》CJJ73-97的有關(guān)測(cè)量技術(shù)要求和技術(shù)設(shè)計(jì)書進(jìn)行測(cè)繪工作。</p><p>　　2）強(qiáng)調(diào)內(nèi)外業(yè)人員的自檢互檢工作，切實(shí)做到不把問題帶到下一個(gè)測(cè)量環(huán)節(jié)，為自己的成果負(fù)責(zé)。</p><p><b>　　2、工程要求</b></p><p>　　1）聯(lián)測(cè)二等三角點(diǎn)一個(gè)，三等三角點(diǎn)一個(gè)，四等三角點(diǎn)八個(gè)，四等水準(zhǔn)點(diǎn)五

109、個(gè)</p><p>　　2）布設(shè)E級(jí)GPS控制點(diǎn)38個(gè)。</p><p>　　2.1 測(cè)量工期工期安排</p><p>　　以合同簽定的日期為準(zhǔn)，進(jìn)行工期安排，保證按時(shí)或提前完成。</p><p><b>　　2.2 工序要求</b></p><p>　　項(xiàng)目按接受委托-現(xiàn)場(chǎng)踏勘-方案設(shè)計(jì)-方案

110、研究-方案圖-甲方意見-施工圖-審定審核-外業(yè)施工-內(nèi)業(yè)檢核-平差處理-技術(shù)總結(jié)-成果交接的流程進(jìn)行。</p><p>　　為了保證上述流程的順利實(shí)施，無論是內(nèi)業(yè)組還是外業(yè)組都必須做到：當(dāng)天的工作當(dāng)天完成，早碰頭晚聯(lián)系，由負(fù)責(zé)人總結(jié)一天的工作，作出第二天的工作安排。</p><p>　　2.3 安全、文明施工</p><p>　　1）在交通要道測(cè)量時(shí)，要注意過往的車

111、輛，避免儀器設(shè)備和測(cè)量人員發(fā)生交通意外事故。</p><p>　　2）進(jìn)入綠化帶測(cè)量時(shí)，注意綠化帶植被的保護(hù)，不要人為踐踏和采摘、折枝。</p><p>　　3）注意儀器設(shè)備的保護(hù)，禁止雨天作業(yè)。</p><p><b>　　3、記錄項(xiàng)要求</b></p><p>　　測(cè)量工作來不得半點(diǎn)馬虎，本次測(cè)量特別強(qiáng)調(diào)了以下幾點(diǎn)。

112、</p><p>　　1）一切原始 觀測(cè)數(shù)據(jù)均現(xiàn)場(chǎng)記錄在正規(guī)手薄上，禁止涂改和轉(zhuǎn)抄。要求每一觀測(cè)時(shí)間段的首末頁各記事項(xiàng)目必須記載清楚，填寫齊全。</p><p>　　2）對(duì)GPS原始數(shù)據(jù)不須做任何更改。</p><p>　　3）觀測(cè)結(jié)束后，及時(shí)整理手薄，一級(jí)一級(jí)檢查簽名后用于內(nèi)業(yè)計(jì)算。</p><p><b>　　第二節(jié) 前期準(zhǔn)備&

113、lt;/b></p><p><b>　　1、資料收集</b></p><p>　　控制測(cè)量工作的各個(gè)環(huán)節(jié)必須嚴(yán)格按照《規(guī)程》的要求進(jìn)行，積極地準(zhǔn)備是今后的控制測(cè)量工作良好的開端。</p><p>　　首先是控制點(diǎn)資料的收集，收集的主要內(nèi)容有：</p><p>　　1）  收集測(cè)區(qū)內(nèi)所有四等以上控制點(diǎn)為本

114、次地籍戡丈的首級(jí)起始點(diǎn)；</p><p>　　2）  進(jìn)行精度指標(biāo)分析，要求符合四等網(wǎng)的各項(xiàng)指標(biāo)，并要進(jìn)行實(shí)地的控制點(diǎn)調(diào)查與檢查。</p><p>　　同時(shí)，對(duì)控制測(cè)量工作所使用的GPS接收機(jī)已經(jīng)定期了進(jìn)行檢測(cè)。</p><p><b>　　2、測(cè)量?jī)x器設(shè)備</b></p><p>　　采用儀器和設(shè)備情況表&l

115、t;/p><p><b>　　第三節(jié) 作業(yè)方案</b></p><p><b>　　1、項(xiàng)目?jī)?nèi)業(yè)設(shè)計(jì)：</b></p><p>　　太原西山特長(zhǎng)隧道施工控制網(wǎng)內(nèi)容有：</p><p><b>　?、?原線路坐標(biāo)</b></p><p>　　北京54 坐標(biāo)，中

116、央子午線為111°，高程為1985 國(guó)家高程基準(zhǔn)。成果</p><p><b>　　精度為二等。</b></p><p><b>　　② 施工獨(dú)立坐標(biāo)</b></p><p>　　北京54 橢球，中央子午線112°21′30″，投影面920 米（正常高），</p><p>　　高

117、程為1985 國(guó)家高程基準(zhǔn)。坐標(biāo)系統(tǒng)滿足投影長(zhǎng)度變形值不大于1cm/km 的</p><p>　　要求，成果精度為二等。</p><p><b>　　③ 高程</b></p><p>　　1985 國(guó)家高程基準(zhǔn)，成果為二等水準(zhǔn)精度，部分山區(qū)點(diǎn)為三等三角高程</p><p><b>　　精度。</b>