GPS静态控制测量外业操作指南

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GPS控制测量外业作业要求及技术指南

一：外业观测作业人员操作内容

安置接收机天线（严格对中整平、定向、量取仪器高）、设置接收

机中的参数（如观测模式、截止高度角、和采样间隔等；如不设参数，接收机一般就采用缺省值），以及开机、关机等工作，其他工作由接收机自动完成。

二：操作流程：【选点与埋石——GPS接收机的检查——观测方案设计——观测作业——外业观测成果质量检核】

1. 选点准备：

根据收集的测区内及周边现有平面和高程控制点以及测区地形图等，依据项目任务书或合同书以及相关规范的要求在图上进行设计，标绘处计划设站的区域。 1.1 选点的基本要求

基本要符合规范（全球定位系统GPS测量规范GB/T18314-2009）的相关要求：

A） 测站四周视野开阔，高度角15°以上不允许存在成片的

障碍物

B） 远离大功率无线电发射源，以免损坏接收机天线，高压

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电线50米至少，大功率无线发射源至少200米。 C） 测站远离房屋、围墙、广告牌、山坡及大面积平静水面

（湖泊、池塘）等信号反射物，以免出现严重的多路径效应。

D） 点位应位于地质条件良好、点位稳定、易于保护的地方，

并尽可能顾及交通条件。

1.2 选点作业

A） 测量人员应按照在图上选择的初步位置以及对点位的基本

要求，在实地最终选定点位，并做好相应的标记。 B） 利用旧点时，应对旧点的稳定性、可靠性和完好性进行检

查，符合要求时方可利用。

C） 点名以该点位所在地命名，无法区分时，可在点名后加注

（一）、（二）。

D） 新旧点重合时，应沿用旧点名，一般不应更改。 E） 选点工作完成后，应按规范要求的形式绘制GPS网选点

图，可以用相机或手机拍照片。 提交的资料：①点之记 ②GPS网选点图 1.3 埋石

C、D、E及GPS点在满足标石稳定、易于长期保存的前提下，均可根据具体情况选用。 提交的资料：标石建造的照片

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2. 仪器的验检： 2.1 一般视检

GPS接收机及其天线的外观是否良好，是否有挤压摩擦造成的伤痕，仪器、天线等设备的型号是否正确。

各种零部件及附件、配件等是否齐全完好，是否与主体匹配。 需紧固的部件是否有松动。 2.2 通电检验

有关的信号灯工作是否正常、按键及显示系统工作是否正常、仪器自测试结果是否正常等 2.3 实测检验

测试检验是GPS接收机检验的主要内容，起检验方法有：用标准基线检验；已知坐标、边长检验；零基线检验；相位中心偏移量检验等。 2.4 附件检验

电池、电缆、电源是否完好；天线或基座上的圆水准器和光学对中期工作是否正常。 补充：

不同类型的接收机参加共同作业时，应在已知基线上进行比对测试，

超过相应等级限差时不得使用。

3. 观测方案的设计 3.1基本技术要求

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说明:1）有效卫星指连续观测不短于一定时间的卫星，对于B、C、D和E及GPS网测量，该时间为15分钟。

2）时段长度为从开始记录数据至结束记录之间的时间段。 3）观测时段数大于等于1.6是指采用网观测模式时，每测

站至少观测一时段，其中至少60%的测站至少观测两个时段。 4）B、C、D、E级可不观测气象元素，而只记录天气状况

5）实行分区观测时，相邻分区至少应有4个公共点。

3.2 接收机数量的配置要求

静态控制测量中，应尽可能采用双频接收机，这样有利于周跳

探测、电离层折射影响的消除以及观测值质量的保证。

级别 双频 观测值种类 同步观测接受C —— L1载波相位 ≧3 4 / 16

D —— L1载波相位 ≧2 E —— L1载波相位 ≧2 GPS控制测量外业技术指南 第5页

及数 说明：接收机的数量最好为偶数：4-6台 理论上：接收机数量越多，网中直接联测点的数量就越多，网的结构就越好。 3.3 接受机参数的设置

在进行外业观测期间，接收机必须设置统一的卫星截止高度角和采样间隔参数，规范中的都是上限值，实际作业时，可适当减小它们的设置值，如卫星截止高度角可低至10°，采样间隔可短至5s.

3.3 设站及观测记录

对中、整平、量取仪器高（对中误差不大于1mm，用钢卷尺在互为120°的三处量取天线高，当互差不大于3mm时（否则应重新架设仪器），取平均数。

天线高量取方法：

天线高公式：（天线底盘半径R，三次量取斜高平均值L）

观测记录：每个时段始末各记录一次观测卫星号、天气状况、

实时定位的PDOP值，即一次在时段开始时，一次在时段结束时。但当时段超过2小时时候，应在UTC整点时记录一次。每时段观测前后应量取天线高，两次差不应大于3mm。

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3.4 观测时段及观测时长的选择（最好避开中午11点到下午3点）

观测时段的选择主要取决于卫星星座，可以通过专门的星历预

报软件来帮助确定合适的观测窗口。（此类软件根据测区的概略位置和30天以内的卫星概略星历（卫星历书），给出不同时刻t测站上可见卫星数以及可见卫星的高度角和方位角，同时还给出t时刻由该测站及可见卫星所组成几何图形的PDOP值，这样用户就能选用卫星数较多、PDOP值较小的时间段来进行观测。

3.5 布网的形式

在建立GPS网时，通常网中的点的数量要远远多于用来观测的GPS接收机的数量，这就需要采用逐步推进方式的同步图形扩展法来进行网测量。（同步图形扩式布网形式：该中布网形式，就是多台接收机

在不同测站上进行同步观测，在完成一个时段的同步观测后，又迁移到其他测站上进行同步观测，每次同步观测都可以形成一个同步图形，在测量过程中，不同的同步图形间一般有若干个公共点相连，整个GPS网由这些同步图形构成。在该布网形式中，接收机的数量通常远少于GPS网的点数，所有接收机的地位是对等的，没有主次之分。会战式与同步图形扩展式在观测作业上非常相似，其主要区别是：会战式所采用的接收机数量较多，观测时段较长（24h）。）

同步图形扩展式是目前GPS控制测量中普遍采用的一种布网模式,采用该种布网形式时，根据连接点的数量可将同步图形间的连接方式分为点连式、边连式、网连式。

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A） 点连式

所谓点连式，就是在观测作业时相邻的同步图形间只通过一个公共点相连如下图；优点:作业效率高、图形扩展迅速，缺点：图形强度低。

B） 边连式

所谓边连式，就是在观测作业时，相邻的同步图形间有一条（即两个公共点）相连。边连式观测作业方式具有较好的图形强度和较高的作业效率。如下图。

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C） 网连式

是在作业时，相邻的同步图形间有3个以上（含3个）的公共点相连，显然采用网连式至少需要4台以上（含4台）接收机参与观测。网连式具有很强的图形强度，但作业效率较低。 3.6 调度方案（迁站方案）

迁站方案是在连续多个时段的观测作业期间，解决何组、何时再何点进行测量，以及如何达到该点的问题。 常用的迁站方案：平推式、翻转式、伸缩式

1） 平推式

平推式迁站法的基本原则是在进行同步图形的推进时，各小组从一点到另一点的路线距离长度基本一致，且每组运动的距离最短。为了满足上述要求时，在推进时，

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通常是所有的小组都要迁站，每个组基本上都是向前迁移到邻近的一个点。

从理论上看，平推式迁站法的效率很高，因为每个小组在一个共同的时间里进行迁站，时间利用率非常高。另外，平推式也提高测量成果的可靠性，因为在网中将会有许多的点是由不同的小组采用不同的设备测量的，这有利于发现上站错误以及消弱对中、整平误差的影响。但实际并非如此，效率低，所需物资多。

2） 翻转式（实用型）

是在进行同步图形扩展时，一部分小组留在原测站上，另一部分小组迁站到新的测站上；在进行下一次同步图形扩展时，则上一次留在原测站上的小组迁站，而上一次迁站的小组则留在原测站上。

翻转式迁站法比较简单，各作业小组在外业观测中

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作业强度较小；但是，这种方式无法发现上站发生错误的情况。另外，为了消弱仪器对中整平误差的影响，在原测站上连续观测多个时段的小组一定要在进行每个时段测量时，重新安置仪器。

3） 伸缩式（比较繁琐）

4. 观测作业 4.1 准备工作

GPS接受机在正式观测前应进行预热和静置，具体要求按所

采用接收机的操作手册进行。

按观测计划要求进行对中、整平、量取仪器高以及天线定向。

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