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1、 GPS城市控制网改造工程第一章 概 述全球定位系统（Global Positioning System-GPS）作为新一代的卫星导航定位系统，经过二十多年的发展，已发展成为一种被广泛采用的系统，它的应用领域和应用前景已远远超出了该系统设计者当初的设想，目前，它在航空、航天、军事、交通、运输、资源勘探、通信、气象等几乎所有的领域中，都被作为一项非常重要的技术手段和方法，用来进行导航、定时、定位、地球物理参数测定和大气物理参数测定等。作为较早采用GPS技术的领域，在测量中，它最初主要用于高精度大地测量和控制测量，建立各种类型和等级的测量控制网；现在，它除了继续在这些领域发挥着重要作用外，还在测量
2、领域的其它方面得到充分的应用，如用于各种类型的施工放样、测图、变形观测、航空摄影测量、海测和地理信息系统中地理数据的采集等。尤其是在各种类型的测量控制网的建立这一方面，GPS定位技术已基本上取代了常规测量手段，成为了主要的技术手段。现在，在我国采用GPS技术布设了新的国家大地测量控制网，很多城市也都采用GPS技术建立了城市控制网。本课题利用GPS定位技术建立控制网的基本原理和方法，结合对某城市某区的GPS网改造工程，着重从技术设计、外业观测、基线解算、直到网平差等各个环节就如何提高测量精度做了研究。第二章GPS定位原理概述GPS的组成GPS（Global Positioning System）
3、即全球定位系统，是由美国建立的一个卫星导航定位系统，利用该系统，用户可以在全球范围内实现全天候、连续、实时的三维导航定位和测速；另外，利用该系统，用户还能够进行高精度的时间传递和高精度的精密定位。GPS计划始于1973年，已于1994年进入完全运行状态(FOC FOC Full Operational Capability。)。GPS的整个系统由空间部分、地面控制部分和用户部分所组成：n 空间部分GPS的空间部分是由24颗GPS工作卫星所组成，这些GPS工作卫星共同组成了GPS卫星星座，其中21颗为可用于导航的卫星，3颗为活动的备用卫星 实际上这3颗备用卫星同样可用于导航定位。这24颗卫星分布
4、在6个倾角为55的轨道上绕地球运行。卫星的运行周期约为12恒星时。每颗GPS工作卫星都发出用于导航定位的信号。GPS用户正是利用这些信号来进行工作的。n 控制部分GPS的控制部分由分布在全球的由若干个跟踪站所组成的监控系统所构成，根据其作用的不同，这些跟踪站又被分为主控站、监控站和注入站。主控站有一个，位于美国克罗拉多（Colorado）的法尔孔（Falcon）空军基地，它的作用是根据各监控站对GPS的观测数据，计算出卫星的星历和卫星钟的改正参数等，并将这些数据通过注入站注入到卫星中去；同时，它还对卫星进行控制，向卫星发布指令，当工作卫星出现故障时，调度备用卫星，替代失效的工作卫星工作；另外，
5、主控站也具有监控站的功能。监控站有五个，除了主控站外，其它四个分别位于夏威夷（Hawaii）、阿松森群岛（Ascencion）、迭哥伽西亚（Diego Garcia）、卡瓦加兰（Kwajalein），监控站的作用是接收卫星信号，监测卫星的工作状态；注入站有三个，它们分别位于阿松森群岛（Ascencion）、迭哥伽西亚（Diego Garcia）、卡瓦加兰（Kwajalein），注入站的作用是将主控站计算出的卫星星历和卫星钟的改正数等注入到卫星中去。n 用户部分GPS的用户部分由GPS接收机、数据处理软件及相应的用户设备如计算机气象仪器等所组成。它的作用是接收GPS卫星所发出的信号，利用这些信号
6、进行导航定位等工作。以上这三个部分共同组成了一个完整的GPS系统。2.1GPS信号GPS卫星发射两种频率的载波信号，即频率为1575.42MHz的L1载波和频率为1227.60HMz的L2载波，它们的频率分别是基本频率10.23MHz的154倍和120倍，它们的波长分别为19.03cm和24.42cm。在L1和L2上又分别调制着多种信号，这些信号主要有：n C/A码C/A码又被称为粗捕获码，它被调制在L1载波上，是1MHz的伪随机噪声码（PRN码），其码长为1023位（周期为1ms）。由于每颗卫星的C/A码都不一样，因此，我们经常用它们的PRN号来区分它们。C/A码是普通用户用以测定测站到卫星
7、间的距离的一种主要的信号。n P码P码又被称为精码，它被调制在L1和L2载波上，是10MHz的伪随机噪声码，其周期为七天。在实施AS时，P码与W码进行模二相加生成保密的Y码，此时，一般用户无法利用P码来进行导航定位。n Y码见P码。n 导航信息导航信息被调制在L1载波上，其信号频率为50Hz，包含有GPS卫星的轨道参数、卫星钟改正数和其它一些系统参数。用户一般需要利用此导航信息来计算某一时刻GPS卫星在地球轨道上的位置，导航信息也被称为广播星历。2.1.1SPS和PPSGPS系统针对不同用户提供两种不同类型的服务。一种是标准定位服务(SPSStandard Positioning Servic
8、e)，另一种是精密定位服务(PPSPrecision Positioning Service)。这两种不同类型的服务分别由两种不同的子系统提供，标准定位服务由标准定位子系统(SPSStandard Positioning System)提供，精密定位服务则由精密定位子系统(PPSPrecision Positioning System)提供。SPS主要面向全世界的民用用户。PPS主要面向美国及其盟国的军事部门以及民用的特许用户。1.SPSSPS Standard Positioning Service（标准定位服务）是供普通民用用户使用的。世界上的任何民用用户都可以免费且不受限制地使用该类定位
9、服务。绝大多数的GPS接收机都具有接收SPS信号的能力，美国国防部通过采用SA有意识地降低了SPS的定位精度。SPS的估计精度为：水平精度：100 m垂直精度：156 m时间精度：340 ns ns：纳秒，10-9秒。2.PPSPPS Precision Positioning Service（精密定位服务）是供经过美国政府授权的用户使用的。这类用户包括美国及其盟国的军事部门、某些美国政府部门、以及一些经过挑选并通过美国政府特别批准的民用用户。使用PPS需要采用加密设备、密钥以及专用的接收机。PPS的估计精度为：水平精度：22 m垂直精度：27.7 m时间精度：100 ns2.2GPS定位的常
10、用观测值在GPS定位中，经常采用下列观测值中的一种或几种进行数据处理，以确定出待定点的坐标或待定点之间的基线向量：L1载波相位观测值L2载波相位观测值（半波或全波）调制在L1上的C/A码伪距调制在L1上的P码伪距调制在L2上的P码伪距L1上的多普勒频移L2上的多普勒频移实际上，在进行GPS定位时，除了大量地使用上面的观测值进行数据处理以外，还经常使用由上面的若干种观测值通过某些组合而形成的一些特殊观测值，如宽巷观测值（Wide-Lane） L1-L2。、窄巷观测值（Narrow-Lane） L1+L2。、消除电离层延迟的观测值（Ion-Free） 2.546L1-1.984L2。来进行数据处理
11、。2.2.1GPS定位的误差源我们在利用GPS进行定位时，会受到各种各样因素的影响。影响GPS定位精度的因素可以依据其具体来源分为以下四大类：n 与GPS卫星有关的因素n 与传播途径有关的因素n 与接收机有关的因素n 其它因素2.2.1.1与GPS卫星有关的因素n SASA是Selective Availability，意思是可选择的定位能力，SA的目的是对不同的用户提供不同精度的定位服务。美国政府从其国家利益出发，通过降低广播星历精度（技术）、在GPS基准信号中加入高频抖动（技术）等方法，人为降低普通用户利用GPS进行导航定位时的精度。卫星星历误差在进行GPS定位时，是将GPS卫星当作动态的
12、已知点，而计算在某时刻GPS卫星位置所需的卫星轨道参数是通过各种种类的星历 常用的星历有广播星历和精密星历两种。提供的，但不论采用哪种种类的星历，所计算出的卫星位置都会与其真实位置有所差异，这就是所谓的星历误差。卫星钟差卫星钟差是GPS卫星上所安装的原子钟的钟面时与GPS标准时间之间的误差。卫星信号发射天线相位中心偏差卫星信号发射天线相位中心偏差是GPS卫星上信号发射天线的标称相位中心与其真实相位中心之间的差异。2.2.1.2与传播途径有关的因素电离层延迟由于地球周围的电离层对电磁波的折射效应，使得GPS信号的传播速度发生变化，这种变化称为电离层延迟。电磁波所受电离层折射的影响与电磁波的频率以
13、及电磁波传播途径上电子总含量有关。对流层延迟由于地球周围的对流层对电磁波的折射效应，使得GPS信号的传播速度发生变化，这种变化称为对流层延迟。电磁波所受对流层折射的影响与电磁波传播途径上的温度、湿度和气压有关。多路径效应由于接收机周围环境的影响，使得接收机所接收到的卫星信号中还包含有各种反射和折射信号的影响，这就是所谓的多路径效应。2.2.1.3与接收机有关的因素接收机钟差接收机钟差是GPS接收机所使用的钟的钟面时与GPS标准时之间的差异。接收机天线相位中心偏差接收机天线相位中心偏差是GPS接收机天线的标称相位中心与其真实的相位中心之间的差异。接收机软件和硬件造成的误差在进行GPS定位时，定位
14、结果还会受到诸如处理与控制软件和硬件等的影响。2.2.1.4其它因素GPS控制部分人为或计算机造成的影响由于GPS控制部分的问题或用户在进行数据处理时引入的误差等。数据处理软件的影响数据处理软件的算法不完善对定位结果的影响。2.3GPS定位方法GPS定位的方法是多种多样的，用户可以根据不同的用途采用不同的定位方法。GPS定位方法可依据不同的分类标准，作如下划分：n 根据定位所采用的观测值伪距定位伪距定位所采用的观测值为GPS伪距观测值，所采用的伪距观测值既可以是C/A码伪距，也可以是P码伪距。伪距定位的优点是数据处理简单，对定位条件的要求低，不存在整周模糊度的问题，可以非常容易地实现实时定位；
15、其缺点是观测值精度低，C/A 码伪距观测值的精度一般为3米，而P码伪距观测值的精度一般也在30个厘米左右，从而导致定位成果精度低，另外，若采用精度较高的P码伪距观测值，还存在AS的问题。载波相位定位载波相位定位所采用的观测值为GPS的载波相位观测值，即L1、L2或它们的某种线性组合。载波相位定位的优点是观测值的精度高，一般优于2个毫米；其缺点是数据处理过程复杂，存在整周模糊度的问题。n 根据定位的模式绝对定位绝对定位又称为单点定位，这是一种采用一台接收机进行定位的模式，它所确定的是接收机天线的绝对坐标。这种定位模式的特点是作业方式简单，可以单机作业。绝对定位一般用于导航和精度要求不高的应用中。
16、相对定位相对定位又称为差分定位，这种定位模式采用两台以上的接收机，同时对一组相同的卫星进行观测，以确定接收机天线间的相互位置关系。n 根据获取定位结果的时间实时定位实时定位是根据接收机观测到的数据，实时地解算出接收机天线所在的位置。非实时定位非实时定位又称后处理定位，它是通过对接收机接收到的数据进行后处理以进行定位得方法。n 根据定位时接收机的运动状态动态定位所谓动态定位，就是在进行GPS定位时，认为接收机的天线在整个观测过程中的位置是变化的。也就是说，在数据处理时，将接收机天线的位置作为一个随时间的改变而改变的量。动态定位又分为Kinematic和Dynamic两类。静态定位所谓静态定位，就
17、是在进行GPS定位时，认为接收机的天线在整个观测过程中的位置是保持不变的。也就是说，在数据处理时，将接收机天线的位置作为一个不随时间的改变而改变的量。在测量中，静态定位一般用于高精度的测量定位，其具体观测模式多台接收机在不同的测站上进行静止同步观测，时间由几分钟、几小时甚至数十小时不等。第三章坐标系、基准和坐标系统测量的基本任务就是确定物体在空间中的位置、姿态及其运动轨迹。而对这些特征的描述都是建立在某一个特定的空间框架和时间框架之上的。所谓空间框架就是我们常说的坐标系统，而时间框架就是我们常说的时间系统。3.1坐标系统一个完整的坐标系统是由坐标系和基准两方面要素所构成的。坐标系指的是描述空间
18、位置的表达形式，而基准指的是为描述空间位置而定义的一系列点、线、面。在大地测量中的基准一般是指为确定点在空间中的位置，而采用的地球椭球或参考椭球的几何参数和物理参数，及其在空间的定位、定向方式，以及在描述空间位置时所采用的单位长度的定义。3.1.1坐标系的分类正如前面所提及的，所谓坐标系指的是描述空间位置的表达形式，即采用什么方法来表示空间位置。人们为了描述空间位置，采用了多种方法，从而也产生了不同的坐标系，如直角坐标系、极坐标系等。在测量中，常用的坐标系有以下几种：n 空间直角坐标系空间直角坐标系的坐标系原点位于参考椭球的中心，Z轴指向参考椭球的北极，X轴指向起始子午面与赤道的交点，Y轴位于
19、赤道面上，且按右手系与X轴呈90夹角。某点在空间中的坐标可用该点在此坐标系的各个坐标轴上的投影来表示。（见图1）图1 空间直角坐标系n 空间大地坐标系空间大地坐标系是采用大地经度（L）、大地纬度（B）和大地高（H）来描述空间位置的。纬度是空间的点与参考椭球面的法线与赤道面的夹角，经度是空间中的点与参考椭球的自转轴所在的面与参考椭球的起始子午面的夹角，大地高是空间点沿参考椭球的法线方向到参考椭球面的距离。图2 空间大地坐标系n 平面直角坐标系平面直角坐标系是利用投影变换，将空间坐标（空间直角坐标或空间大地坐标）通过某种数学变换映射到平面上，这种变换又称为投影变换。投影变换的方法有很多，如UTM投
20、影、Lambuda投影等，在我国采用的是高斯-克吕格投影，也称为高斯投影。3.2基准所谓基准是指为描述空间位置而定义的点、线、面，在大地测量中，在大地测量中，基准是指用以描述地球形状的参考椭球的参数，如参考椭球的长短半轴，以及参考椭球在空间中的定位及定向，还有在描述这些位置时所采用的单位长度的定义。3.3GPS测量中常用的坐标系统3.3.1WGS-84WGS-84坐标系是目前GPS所采用的坐标系统，GPS所发布的星历参数就是基于此坐标系统的。WGS-84坐标系统的全称是World Geodical System-84（世界大地坐标系-84），它是一个地心地固坐标系统。WGS-84坐标系统由美国
21、国防部制图局建立，于1987年取代了当时GPS所采用的坐标系统WGS-72坐标系统而成为GPS的所使用的坐标系统。WGS-84坐标系的坐标原点位于地球的质心，Z轴指向BIH1984.0定义的协议地球极方向，X轴指向BIH1984.0的启始子午面和赤道的交点，Y轴与X轴和Z轴构成右手系。WGS-84系所采用椭球参数为：3.3.2 1954年北京坐标系1954年北京坐标系是我国目前广泛采用的大地测量坐标系。该坐标系源自于原苏联采用过的1942年普尔科夫坐标系。建国前，我国没有统一的大地坐标系统，建国初期，在苏联专家的建议下，我国根据当时的具体情况，建立起了全国统一的1954年北京坐标系。该坐标系采
22、用的参考椭球是克拉索夫斯基椭球，该椭球的参数为：遗憾的是，该椭球并未依据当时我国的天文观测资料进行重新定位，而是由前苏联西伯利亚地区的一等锁，经我国的东北地区传算过来的，该坐标系的高程异常是以前苏联1955年大地水准面重新平差的结果为起算值，按我国天文水准路线推算出来的，而高程又是以1956年青岛验潮站的黄海平均海水面为基准。1954年北京坐标系建立后，全国天文大地网尚未布测完毕，因此，在全国分期布设该网的同时，相应地进行了分区的天文大地网局部平差，以满足经济和国防建设的需要。局部平差是按逐级控制的原则，先分区平差一等锁系，然后以一等锁环为起算值，平差环内的二等三角锁，平差时网区的连接部仅作了
23、近似处理，如有的仅取两区的平差值，当某些一等锁环内的二等网太大，在当时的计算条件下无法处理时，也进行了分区平差，连接部仍采用近似处理的方法。由于当时条件的限制，1954年北京坐标系存在着很多缺点，主要表现在以下几个方面：1. 克拉索夫斯基椭球参数同现代精确的椭球参数的差异较大，并且不包含表示地球物理特性的参数，因而给理论和实际工作带来了许多不便。2. 椭球定向不十分明确，椭球的短半轴既不指向国际通用的CIO极，也不指向目前我国使用的JYD极。参考椭球面与我国大地水准面呈西高东低的系统性倾斜，东部高程异常达60余米，最大达67米。3. 该坐标系统的大地点坐标是经过局部分区平差得到的，因此，全国的
24、天文大地控制点实际上不能形成一个整体，区与区之间有较大的隙距，如在有的接合部中，同一点在不同区的坐标值相差1-2米，不同分区的尺度差异也很大，而且坐标传递是从东北到西北和西南，后一区是以前一区的最弱部作为坐标起算点，因而一等锁具有明显的坐标积累误差。3.3.3 1980年西安大地坐标系1978年，我国决定重新对全国天文大地网施行整体平差，并且建立新的国家大地坐标系统，整体平差在新大地坐标系统中进行，这个坐标系统就是1980年西安大地坐标系统。1980年西安大地坐标系统所采用的地球椭球参数的四个几何和物理参数采用了IAG 1975年的推荐值，它们是根据上面所给的参数，可算出1980年西安大地坐标
25、系所采用的参考椭球的扁率为：椭球的短轴平行于地球的自转轴（由地球质心指向1968.0 JYD地极原点方向），起始子午面平行于格林尼治平均天文子午面，椭球面同似大地水准面在我国境内符合最好，高程系统以1956年黄海平均海水面为高程起算基准。第四章GPS网的设计准则出发点GPS网设计的出发点是在保证质量的前提下，尽可能地提高效率，努力降低成本。因此，在进行GPS的设计和测设时，既不能脱离实际的应用需求，盲目地最求不必要的高精度和高可靠性；也不能为追求高效率和低成本，而放弃对质量的要求。4.1GPS网布网作业准则4.1.1选点n 为保证对卫星的连续跟踪观测和卫星信号的质量，要求测站上空应尽可能的开阔
26、，在1015高度角以上不能有成片的障碍物。n 为减少各种电磁波对GPS卫星信号的干扰，在测站周围约200m的范围内不能有强电磁波干扰源，如大功率无线电发射设施、高压输电线等。n 为避免或减少多路径效应的发生，测站应远离对电磁波信号反射强烈的地形、地物，如高层建筑、成片水域等。n 为便于观测作业和今后的应用，测站应选在交通便利，上点方便的地方。n 测站应选择在易于保存的地方。4.1.2提高GPS网可靠性的方法n 增加观测期数（增加独立基线数）。在布设GPS网时，适当增加观测期数（时段数）对于提高GPS网的可靠性非常有效。因为，随着观测期数的增加，所测得的独立基线数就会增加，而独立基线数的增加，对
27、网的可靠性的提高是非常有宜的。n 保证一定的重复设站次数 实际上这与增加观测期数是一致的。保证一定的重复设站次数，可确保GPS网的可靠性。一方面，通过在同一测站上的多次观测，可有效地发现设站、对中、整平、量测天线高等人为错误；另一方面，重复设站次数的增加，也意味着观测期数的增加。不过，需要注意的是，当同一台接收机在同一测站上连续进行多个时段的观测时，各个时段间必须重新安置仪器，以更好地消除各种人为操作误差和错误。n 保证每个测站至少与三条以上的独立基线相连，这样可以使得测站具有较高的可靠性。在布设GPS网时，各个点的可靠性与点位无直接关系，而与该点上所连接的基线数有关，点上所连接的基线数越多，
28、点的可靠性则越高。n 在布网时要使网中所有最小异步环的边数不大于6条。在布设GPS网时，检查GPS观测值（基线向量）质量的最佳方法是异步环闭合差，而随着组成异步环的基线向量数的增加，其检验质量的能力将逐渐下降。4.2提高GPS网精度的方法n 为保证GPS网中各相邻点具有较高的相对精度，对网中距离较近的点一定要进行同步观测，以获得它们间的直接观测基线。n 为提高整个GPS网的精度，可以在全面网之上布设框架网，以框架网作为整个GPS网的骨架。n 在布网时要使网中所有最小异步环的边数不大于6条。n 在布设GPS网时，引入高精度激光测距边，作为观测值与GPS观测值（基线向量）一同进行联合平差，或将它们
29、作为起算边长。n 若要采用高程拟合的方法，测定网中各点的正常高/正高，则需在布网时，选定一定数量的水准点，水准点的数量应竟可能的多，且应在网中均匀分布，还要保证有部分点分布在网中的四周，将整个网包含在其中。n 为提高GPS网的尺度精度，可采用如下方法：增设长时间、多时段的基线向量。4.2.1布设GPS网时起算点的选取与分布n 若要求所布设的GPS网的成果与旧成果吻合最好，则起算点 一定要保证所采用的起算点的成果不能有质量问题。数量越多越好，若不要求所布设的GPS网的成果完全与旧成果吻合，则一般可选35个起算点，这样既可以保证新老坐标成果的一致性，也可以保持GPS网的原有精度。n 为保证整网的点
30、位精度均匀，起算点一般应均匀地分布在GPS网的周围。要避免所有的起算点分布在网中一侧的情况。4.2.2布设GPS网时起算边长的选取与分布n 在布设GPS网时，可以采用高精度激光测距边作为起算边长，激光测距边的数量可在35条左右，它们可设置在GPS网中的任意位置。但激光测距边两端点的高差不应过分悬殊。4.2.3布设GPS网时起算方位的选取与分布n 在布设GPS网时，可以引入起算方位，但起算方位不宜太多，起算方位可布设在GPS网中的任意位置。第五章GPS观测精度的研究51 BALNET(V3.0) 软件使用简介 BALNET软件包括了GPS快速静态定位、坐标转换、GPS网平差和高程计算等功能。界面
31、友好，全中文操作环境，简单易懂，软件的前身是快速定位软件TJGPS和网平差软件TGPPS，主要数据处理模块由FORTRAN在WIN9X下用32位编译而成。按照软件菜单的顺序能方便地进行GPS基线解算和GPS网平差。软件包括下列功能：511文件管理1、 数据目录2、 文件查看3、 资源、4、 文件打印5、 退出512基线解算1、 读入数据2、 编辑测站3、 参数设置4、 单点定位5、 形成差分6、 叁差处理7、 双差处理513网平差1、坐标转换2、选择基线3、已知数据4、平差数据5、算闭合差6、平差计算52 Ashtech LOCUS单频接收机简介一体化的单频接收机体积小重量轻，带1#电池仅重1
32、.4公斤4Mb内存,可存96小时的观测数据功耗低,四节1#电池可用100小时操作简单,四个指示灯监控全过程红外数据传输技术操作简便的后处理软件53 软件环境及计算机配置要求1、软件环境操作系统:Windows98、Windows2000、WindowsXP 2、硬件环境CPU：MMX200HZ以上内存：128M以上硬盘：4G以上，至少100M的硬盘存储空间显示屏：至少256色，800*600的分辨率54 测区概况5、4、1宝山区位于上海市的北翼辅城，区内有宝山工业园区、吴淞工业区、宝刚工业区、主要交通干道包括逸仙高架、沪太路、月罗公路、和宝安公路等，本GPS加密控制网东、北分别与黄浦江、长江为
33、界，南连接杨浦、虹口、闸北、和普陀四区，西和北部分别与嘉江苏为邻，测区控制面积430平方公里。5、5宝山GPS控制网布设原则宝山地区原有各等级三角网建立在1990年前后，至今有10年历史。随着近年城市建设的飞速发展，许多三角点因各种原因遭到破坏、报废、或产生位移，或相互间不通视，现有的控制点已经不能满足市政建设发展的要求，为保证本次建立的宝山GPS控制网具有网型合理、点位分布均匀、图形强度和数据精度可靠，使用方便，项目设计为宝山GPS加密网确立如下原则：5、5、1采用全面网的布网方式，即以优化的上海市二等网（1996年优化成果）为基础，直接布设平均边长为2KM（区域中心）或4-5KM（区域边缘
34、）左右的宝山GPS加密网。5、5、2以经典三角形网为构网图型，相邻点间可不必全部通视，但每点必需至少保证两个以上的通视方向；在此基础上尽可能均匀布点，覆盖宝山全区，以保证网型具有可靠的图形强度和图形检核条件。5、5、3为分析并保证本加密网与区内原有的平面控制的有效衔接和检查原有的三角点的精度情况，对于能满足构图条件且又具备良好通视条件的较稳固牢靠的区内原有四等三角点（如“IV宝山XX），选点时应充分加以利用，特别是新选点位方圆500米以内有控制点的，为避免相邻点距过近，一般应选用原有控制点。5、5、4 GPS点位应选在视野开阔而坚固的建筑物顶，高度角15度以上不应有成片障碍，且点位附近要避免强
35、电磁场及微波热源干扰。5、5、5本次布设的宝山GPS加密网点编号原则：点号有字母“G”加四位数字（起始数“3210”）组成，既G3210 G3211等等。5、5、6 区内原有以“III3XX”为点号的三等三角点拟作为联测点一起参与本网的观测和数据分析所用。5、5、7 外业观测采用“边连接”推进快速静态定位模式，使用7-10台ASHTECH LOCUS型单频GPS接收机测量，同步观测时段按CJJ73-97全球定位系统城市测量技术规程执行，观测路径有多边型环组成，每个多边型环独立观测边数以不少于8条为宜，每个其始二等点重复设站数不少于两次。5、5、8 为了保证宝山GPS控制网与上海市平面控制坐标系
36、保持一致。本加密网测区周边内外均匀分布有多个上海市二等三角点，可作为本加密网的起算数据，在先期基线解算和无约束平差通过之后，利用这些起算数据进行二维约束平差。5、6 以有控制点、可利用的点位、新选点位情况及本网设计精度要求5、6、1本网起算点位 本网以II等三角点II 9、II 10、II 15、II 16、II 17甲、II 24、II 26为起算点，在数据处理时，由于与II 9相关的基线不算太好，故去除了II 9及相关的基线，起算点共6个。这些起算点均匀分布于网的四周及网的中间，结构较为合理。5、6、2 本网测区范围内的原有（不同年代施测）III等三角点、IV等三角点及GPS点均作为未知点
37、（利用点位，不用坐标），参与了本网的平差。1、 新III等三角点10点，分别是：III301、III302、III303、III306、III307、III310、III359、III312、III311、III316。2、 原有III等三角点2点，分别是III207、III016。3、 GPS点一点，G3010（12米钢标）为青浦，嘉定GPS加密控制网成果。4、 原IV等三角点29点，分别是IV宝44、IV宝79、IV宝46、IV宝42、IV宝47、IV宝80、IV宝48、IV宝49、IV宝50、IV宝52、IV宝54、IV宝55、IV宝62、IV宝63、IV宝64、IV宝59、IV宝25、
38、IV宝69、IV宝40、IV宝61、IV宝70、IV宝71、IV宝66、IV宝81、IV宝73、IV宝75、IV宝76、IV宝77、IV宝78。5、6、3新布设的控制点 按项目设计及专业的要求，并根据实际情况进行选点，本网总点数83点，其中新选点位34点，利用以有点位42点，起始点7个；保证所选点有两个以上的通视方向。 本网中最长边11.0公里，最短边0.44公里，平均边长3公里。 对新选点埋设40CM*40CM混凝土基础的水泥铜芯明暗标。5、6、4 本网设计精度 最弱边相对中误差MS/S小于或等于1/80000。 最弱点点位中误差M小于或等于5CM。5、7 外业观测及成果检验5、7、1 外业
39、观测 本网外业观测严格按项目设计和专业设计的要求进行，数据采用8台ASTECH单频GPS接收机进行同步观测，设计分20个时段完成，采用边连接的方式进行同步图形的扩展，由于个别时端数据质量欠佳，最后补测了部分基线。 5、7、2作业要求 测前应对上述设计的所有点进行调查，对任何原因不能利用或不适宜使用的原有点位可就近布设新点，采用4040标石或强制归心钢标，并在技术总结中对废除的老点位情况作出说明。全网分时段观测采用图形连接为主，边连接为辅的推进方式，单一观测时间不小于60分钟，由已知点构成的基线边重复观测时段不小于二次。其他要求参见CJJ7397技术规程，另外观测时应特别注意钢标标头要拆除及投影
40、、仪器高等问题。作业小组应实地了解测区情况 ，包括点位情况（点的位置、上点的难度等）、交通状况等。 同步观测时段长度为60分钟,对长度超过5公里的基线,延长观测时间至80分钟；数据采样间隔20秒，截止卫星高度角15，有效观测卫星数大于4。天线必须严格对中、整平，对中误差3mm；每时段开机前、关机后各量取天线高一次，两次值互差不得大于3mm，取平均值作为最后结果。接收机在观测过程中不应在接收机旁使用对讲机，要防止人和其他物体靠近天线，遮挡卫星信号；有雷雨时应关机停测。观测人员除了严格按照作业规范、作业指令进行操作外，还要对一些特殊情况，如不能按时开机、仪器故障和电源故障等，灵活地采取应对措施。对
41、建有钢标(高标)的点，应将点位投影到观测台，如观测台过小，应加大观测台，观测时应注意拆去标头。在一段外业观测结束后，应及时地将观测数据传输到计算机中，并根据要求进行备份，在数据传输时需要对照外业观测记录手簿，检查所输入的记录是否正确；对所获得的外业数据及时地进行处理，解算出基线向量，并对解算结果进行质量评估。5、7、3 GPS外业观测成果的检查 本网GPS外业观测作业中，同步观测时段严格按作业时段安排进行，外业手薄记录齐全完整。同步环闭合差及相对闭合差本网技术设计的要求，由独立基线构成的异步环边数不大于8条。全网独立观测基线向量132条，多余观测数达50条，与必要观测数82条之比大于1/2，共
42、组成51个异步环。 异步环闭合差结果统计表（共51个闭合环，为闭合差限差）异步环闭合差（W）异步环个数所占百分比异步环相对闭合差（W/sppm)异步环个数所占百分比1/32345.15.0815.6 由统计表可知，异步环闭合差45.1%在规定限差的1/3之内，50.0%在规定限差的1/3与2/3之内，所有异步环的闭合差均满足项目设计要求，其相对闭合差均小于12.5ppm（即1/80000）。通过以上数据，外业观测成果均在项目设计限差范围内，观测数据可靠。5、8 数据处理及平差计算5、8、1数据处理 本网的基线解算及网平差处理采用同济大学的BALNET(V3.0)快速定位软件，基线质量应满足以下
43、规定：同步环全长相对闭合差5ppm。异步环全长闭合差23复测基线的两次较差22n闭合环或附和路线的边数8其中=(10mm*10mm)+(5ppm*D(Km)* 5ppm*D(Km) 网平差由合格的独立基线向量所构成的GPS向量网进行平差解算，同时注意对起算数据的质量的检验，得出网中各点的坐标成果。5、8、2 平差计算 本网的基线解算及网平差处理采用同济大学的BALNET(V3.0)快速定位软件，网平差由合格的独立基线向量所构成的GPS向量网进行平差解算，在数据处理时，由于与II 9相关的基线不是太好，故去除了II 9及相关的基线，本网平差时共有82点，132条独立基线参与平差，根据平差结果有：
44、5、8、2、1 观测边相对中误差MS/S 本网设计精度MS/S1/80000，全网平差共取用独立基线132条，精度统计见下表：观测边相对中误差MS/S(ppm)与限差()比较异步环个数所占百分比0-4.161/39874.24.16-6.251/3-1/22518.96.25-8.331/2-2/353.88.33-12,52/3-43.112.50由上表可以得到：观测边相对中误差小于1/3限差的占89.5%，在1/3与2/3限差之间的占10.5%；上述基线相对中误差小于项目设计1/80000的要求，最弱边基线II 7甲到G3254的精度为12.14ppm，这条边边长过短，为0.44Km但也达
45、到了项目设计相对精度1/80000的要求。5、8、2、2 点位中误差M 本网共76个未知点，其精度统计结果见下表： 点位中误差 (CM)与限差(M)比较 个数所占百分比0-1.671/3M6889.5 1.67-2.51/3M-1/2M810.5 2.51/2M0由上表可以得到：本网新设点的点位中误差均小于限差要求的1/2，其中最大中误差G3224为2.37CM，从平差结果看，本GPS加密控制网成果良好，完全满足本网设计精度要求。本网约一半以上的点利用宝山区原有的四等控制点和三等控制点的点位，共有重合点42个，其新旧坐标比较见新旧坐标较差表：新旧坐标较差表 重合点号 坐标差 重合点号 坐标差新点号旧点号Y（CM）X（CM）M（CM）新点号旧点号Y（CM）X（CM）M（CM)G3211IV宝44-13.1 1.9 13.2 G3266III306-0.7 7.6 7.6 G3010G3010-4.2 -2.7 5.0 G3261IV宝25-12.2