深圳市GNSS测量规程.docx
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深圳市GNSS测量规程
深圳市卫星定位测量规程
CodeforShenzhenUrban
SurveyingUsingSatellitePositioningSystem
深圳市地籍测绘大队
2009年3月
目次
1一般规定1
1.1术语1
1.2符号3
1.3GNSS测量5
1.4数据处理10
1.5质量检查与技术总结13
2城市GNSSRTK测量16
2.1一般规定16
1.2仪器设备17
2.3单基站RTK测量19
2.4城市网络RTK测量23
2.5数据处理与检验23
2.6成果提交24
3城市GNSS高程测量26
3.1一般规定26
3.2技术要求26
3.3数据处理与检验28
3.4成果提交30
附录AGNSS外业观测手簿32
附录BGNSSRTK基准站外业观测手簿33
1一般规定
1.1术语
1.1.1观测时段observationsession
测站上开始记录卫星观测数据到记录停止的时间间隔。
1.1.2同步观测simultaneousobservation
两台及以上接收机同时对共同卫星进行观测。
1.1.3同步观测环simultaneousobservationloop
三台及以上接收机同步观测所获得的基线向量构成的闭合环,简称同步环。
1.1.4异步观测环unsimultaneousobservationloop
由不同时段的观测基线向量构成的闭合环,简称异步环。
1.1.5独立基线independbaseline
线性无关的一组观测基线。
1.1.6星历ephemeris
用来表示不同时刻卫星在轨道位置的一组参数。
1.1.7广播星历broadcastephemeris
卫星实时发播的卫星轨道参数。
1.1.8精密星历preciseephemeris
利用全球或区域导航卫星跟踪站网的观测数据经后处理确定的导航卫星精密轨道参数。
1.1.9单基线singlebaseline
两台接收机同步观测数据解算得到的基线向量。
1.1.10多基线multiplebaseline
两台以上接收机同步观测数据解算得到的所有独立基线向量。
1.1.11数据剔除率percentageofdatarejection
同一时段中未采用的观测值个数与获取的同类观测值总数的比值。
1.1.12GNSS网GlobalNavigationSatelliteSystemnetwork
使用卫星定位技术建设的测量控制网,或称为GNSS控制网。
1.1.13高程异常heightanomaly
从地面点沿正常重力线量取正常高所得端点构成的封闭曲面(似大地水准面)相对于参考椭球面的高度。
1.1.14GNSS高程测量GNSSheightsurvey
利用GNSS技术测得的大地高,结合测量点的高程异常值,获得该点的正常高。
1.1.15CORS系统ContinuouslyOperatingReferenceStationsystem
由多个连续运行的GNSS基准站及计算机网络、通信网络等组成,用于提供不同精度、多种方式定位服务的信息系统。
1.2符号
1.2.1代号
——固定误差
——比例误差系数
——相邻点间的距离
——拟合点水准高程与模型计算高程之差;检测点水准高程与GNSS测量的高程之差;检测点两次测量的高程之差
——测试点平面点位平均值和每次观测平面点位的差值;检核点平面点位较差
ds——复测基线的长度较差;测试点点位平均值和每次观测点位的差值
、
、
——测试点坐标分量平均值和观测值分量的差值
dV△X、dV△Y、dV△Z——同一基线约束平差基线分量的改正数与无约束平差基线分量的改正数的较差
——测试点的观测次数
L——水准检测线路长度
——高程异常模型内符合中误差
——GNSS测量高程中误差
——测试点的平面点位外符合中误差;检核点的平面点位中误差
——点位内符合中误差
、
、
——坐标分量内符合中误差
n——闭合环边数;参与拟合的点数
——检测点个数;测试点个数
S——三角高程边长
V△X、V△Y、V△Z——基线分量的改正数绝对值
——环闭合差
、
、
——环坐标分量闭合差
——基线长度中误差
1.2.2缩略语
BSTBeijingstandardtime北京标准时
GNSSglobalnavigationsatellitesystem全球导航卫星系统
IGSinternationalGNSSservice国际GNSS服务局
ITRFinternationalterreetrialreferecceframe国际地球参考框架
PDOPpositiondilutionofprecision空间位置精度因子
Rinexthereceiverindependentexchangeformat
与接收机无关的数据交换格式
RTCMradiotechnicalcommitteeformaritimeservices
海事服务无线电技术委员会
RTDreal-timedifferential利用伪距差分的实时动态定位
RTKreal-timekinematic利用载波相位差分的实时动态定位
UTCcoordinateuniversaltime协调世界时
UTMuniversaltransversemercatorprojection
通用横轴墨卡托投影
1.3GNSS测量
1.3.1城市CORS系统提供的观测数据可作为布设各等级控制网的起算依据。
1.3.2选用的GNSS接收机应符合表1.3.2的规定。
表1.3.2GNSS接收机的选用
等级
项目
二等
三等
四等
一级
二级
接收机类型
双频
双频或单频
双频或单频
双频或单频
双频或单频
标称精度
≤(5mm+2×10-6d)
≤(5mm+2×10-6d)
≤(10mm+5×10-6d)
≤(10mm+5×10-6d)
≤(10mm+5×10-6d)
同步观测
接收机数
≥4
≥3
≥3
≥3
≥3
1.3.3GNSS接收设备的检验应符合下列要求:
1GNSS接收设备应按现行行业标准《全球定位系统(GPS)接收机(测地型和导航型)校准规范》JJF1118的要求定期进行检定,检定周期宜为一年;
2新购置的或经过维修的GNSS接收设备应进行检验,内容包括一般检验、常规检验、通电检验和实测检验。
1.3.4一般检验应符合下列要求:
1接收机及天线型号应与标称一致,外观应良好;
2各种部件及其附件应匹配、齐全和完好,紧固的部件应不得松动和脱落;
3设备使用手册和后处理软件操作手册及磁(光)盘应齐全。
1.3.5常规检验应符合下列要求:
1天线或基座圆水准器和光学对点器应符合要求,光学对点器的测试方法应符合现行行业标准《光学经纬仪检定规程》JJG414的规定;
2天线高的量尺应完好,尺长精度应符合要求;
3数据传录设备及软件应齐全,数据传输性能应完好;
4通过实例计算测试和评估数据后处理软件,结果满足要求可使用。
1.3.6确认各种电缆正确连接后,可进行通电检验。
通电检验应符合下列要求:
1电源及工作状态指示灯工作应正常;
2按键和显示系统工作应正常;
3利用自测试命令进行测试;
4检验接收机锁定卫星时间,接收信号强弱及信号失锁情况。
1.3.7实测检验应包括下列内容:
1接收机内部噪声水平测试,测试方法应符合现行行业标准《全球定位系统(GPS)测量型接收机检定规程》CH8016的规定;
2接收机天线相位中心稳定性测试,测试方法应符合现行行业标准《全球定位系统(GPS)测量型接收机检定规程》CH8016的规定;
3接收机野外作业性能及不同测程精度指标测试;
4接收机高、低温性能测试;
5接收机综合性能评价等。
1.3.8用于等级测量的接收机,在使用前应按本规程第1.3.7条第1、2款要求进行实测检验,每年按本规程第1.3.7条第3、4、5款要求进行实测检验。
1.3.9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应投入生产使用。
1.3.10GNSS接收设备的维护应符合下列要求:
1接收设备应有专人保管,运输期间应有专人押送,并应采取防震、防潮、防晒、防尘、防蚀和防辐射等防护措施;
2接收设备的接头和连接器应保持清洁,电缆线不应扭折,不应在地面拖拉、碾砸。
连接电源前,电池正负极连接应正确,观测前电压应正常;
3当接收设备置于楼顶、高标或其他设施顶端作业时,应采取加固措施,在大风和雷雨天气作业时,应采取防风和防雷措施;
4作业结束后,应及时对接收设备进行擦拭,并放入有软垫的仪器箱内;仪器箱应置放于通风、干燥阴凉处,箱内应放置干燥剂并及时更换;
5接收设备在室内存放时,电池应在充满状态下存放,应每隔1至2个月充放电一次;
6仪器发生故障后,应转交专业人员维修。
1.3.11GNSS观测技术要求应符合表1.3.11的规定。
表1.3.11GNSS测量各等级的作业的基本技术要求
项目
等级
观测方法
二等
三等
四等
一级
二级
卫星高度角(º)
静态
≥15
≥15
≥15
≥15
≥15
有效观测
同类卫星数
静态
≥4
≥4
≥4
≥4
≥4
平均重复设站数
静态
≥2
≥2
≥1.6
≥1.6
≥1.6
时段长度(min)
静态
≥90
≥60
≥45
≥45
≥45
数据采样间隔(s)
静态
10~30
10~30
10~30
10~30
10~30
PDOP值
静态
<6
<6
<6
<6
<6
1.3.12观测实施计划应符合下列要求:
1观测实施计划可根据测区范围的大小分区编制;
2观测实施计划内容应包括作业日期、时间、测站名称和接收机名称等。
1.3.13观测准备工作应符合下列要求:
1安置GNSS接收机天线时,天线应整平,定向标志宜指向正北。
对于定向标志不明显的接收机天线,可预先设置定向标志;
2用三脚架安置GNSS接收机天线时,对中误差应小于3mm;在高标基板上安置天线时,应将标志中心投影到基板上,投影示误三角形最长边或示误四边形对角线应小于5mm;
3天线高应量测至毫米,测前、测后应各量测一次,两次较差不应大于3mm,并取平均值作为最终成果;较差超限时应查明原因,并记录在GNSS外业观测手簿备注栏内。
GNSS外业观测手簿格式应符合本规程附录A的规定。
1.3.14GNSS的外业观测应符合下列要求:
1接收机工作状态正常后,应进行自测试,并记录测站名、日期、时段号和天线高等信息;
2接收机开始记录数据后,应查看测站信息、卫星状况、实时定位结果、存储介质记录和电源工作情况等,异常情况应记录在GNSS外业观测手簿备注栏内;
3观测过程中应逐项填写GNSS外业观测手簿中的记录项目,记录应符合本规程附录A的规定;
4GNSS静态测量时,各接收机采样间隔应一致;
5作业期间使用手机和对讲机时宜远离接收机;雷雨天气时应关机停测,并卸下天线以防雷击;
6作业期间不允许下列操作:
关机又重新启动、自测试、改变仪器高度值与测站名、改变GNSS天线位置、关闭文件或删除文件等;
7作业人员在作业期间不得离开仪器,应防止仪器受到震动和被移动,防止人和其他物体靠近天线,遮挡卫星信号;
8观测结束后,应检查GNSS外业观测手簿的内容,并将点位保护好后,方可迁站;
9每日观测完成后,应将全部数据双备份,清空接收机存储器,及时对数据进行处理,剔除不合格数据。
1.3.15观测记录整理应符合下列要求:
1原始观测记录不应涂改、转抄和追记;
2数据存储介质应贴标识,标识信息应与记录手簿中的有关信息一一对应;
3接收机内存数据转存过程中,不应进行任何剔除和删改,不应调用任何对数据实施重新加工组合的操作指令。
1.4数据处理
1.4.1城市二等GNSS网基线解算和平差宜采用高精度解算软件,其他等级控制网可采用商用软件。
1.4.2数据预处理应符合下列要求:
1城市二等GNSS网应采用卫星精密星历解算基线,其它等级控制网可采用卫星广播星历解算基线;
2当使用不同型号的接收设备共同作业时,应将观测数据转换成标准格式后,进行统一的基线解算;
3基线解算可采用多基线解或单基线解,每个同步观测图形应选定一个起算点。
起算点应按CORS站、已知点坐标和单点定位结果的先后顺序选择;
4观测值应加入对流层延迟修正,对流层延迟修正模型中的气象元素可采用标准气象元素;
5基线解算宜采用双差固定解;
6处理结果中应包括相对定位坐标及其方差阵、基线及其方差阵——协方差阵等平差所需的元素。
1.4.3数据检验应符合下列要求:
1同一时段观测值的数据剔除率不宜大于20%;
2复测基线的长度较差应满足下式的要求:
(1.4.3-1)
式中:
——复测基线的长度较差。
3采用同一种数学模型解算的基线,网中任何一个三边构成的同步环闭合差应满足下列公式的要求:
(1.4.3-2)
(1.4.3-3)
(1.4.3-4)
(1.4.3-5)
(1.4.3-6)
式中:
、
、
——环坐标分量闭合差;
——环闭合差;
4GNSS网外业基线预处理结果,异步环或附合线路坐标闭合差应满足下列公式的要求:
(1.4.3-7)
(1.4.3-8)
(1.4.3-9)
(1.4.3-10)
(1.4.3-11)
式中:
——环闭合差,
n——闭合环边数。
1.4.4数据检验中,若重复基线、同步环、异步环或附合路线中的基线超限,应舍弃基线后重新构成异步环,所含异步环基线数应符合表1.4.4的规定且闭合差应符合本规程第1.4.3条的规定,否则应进行重测。
舍弃和重测的基线应分析,并记录在数据检验报告中。
表1.4.4异步环或附合线路边数的规定
等级
二等
三等
四等
一级
二级
异步环或附合线路的边数(条)
≤6
≤8
≤10
≤10
≤10
1.4.5数据处理应符合下列要求:
1无约束平差应符合下列要求:
1)基线向量检核符合要求后,应以三维基线向量及其相应方差——协方差阵作为观测信息,按基线解算时确定的一个点的地心系三维坐标作为起算依据,进行GNSS网的无约束平差;
2)无约束平差应提供各点在地心系下的三维坐标、各基线向量、改正数和精度信息;
3)无约束平差中,基线分量的改正数绝对值应满足下列公式的要求:
(1.4.5-1)
(1.4.5-2)
(1.4.5-3)
式中:
V△X、V△Y、V△Z——基线分量的改正数绝对值。
2约束平差应符合下列要求:
1)可选择国家坐标系或城市坐标系,对通过无约束平差后的观测值进行三维约束平差或二维约束平差。
平差中,可对已知点坐标、已知距离和已知方位进行强制约束或加权约束;
2)约束平差中,基线分量的改正数与经过剔除粗差后的无约束平差结果的同一基线相应改正数较差的应满足下列公式的要求:
(1.4.5-4)
(1.4.5-5)
(1.4.5-6)
式中:
dV△X、dV△Y、dV△Z——同一基线约束平差基线分量的改正数与无约束平差基线分量的改正数的较差。
3)当平差软件不能输出基线向量改正数时,应进行不少于2个已知点的部分约束平差,通过平差获得未参加约束已知点的平差坐标,其点位变化相对于约束点的边长相对中误差应不低于表1.4.5规定的上一等级控制网中最弱边相对中误差。
表1.4.5GNSS网的主要技术要求
等级
平均边长(km)
(mm)
(1×10-6)
最弱边相对中误差
二等
9
≤5
≤2
1/120,000
三等
5
≤5
≤2
1/80,000
四等
2
≤10
≤5
1/45,000
一级
1
≤10
≤5
1/20,000
二级
<1
≤10
≤5
1/10,000
注:
当边长小于200m时,边长中误差应小于±2cm。
3方位角取位至0.1″,坐标和边长应取位至毫米。
1.4.6测量成果输出宜包括相应坐标系中的三维或二维坐标、基线向量改正数、基线边长、方位角、转换参数及其精度等信息。
1.5质量检查与技术总结
1.5.1质量检查应包括下列内容:
1使用仪器的精度等级、检定状态和检定记录;
2控制点布设情况,选埋资料的完整性;
3外业观测资料中多余观测、各项限差、技术指标情况;
4数据处理过程中,数据录入、已知数据的使用、各项限差、闭合差和精度统计情况;
5记录完整、准确性、记录项目齐全性;
6观测数据的各项改正是否齐全;
7计算过程正确性、资料整理的完整性、精度统计和质量评定的合理性;
8提交成果的正确性和完整性;
9技术报告内容的完整性、统计数据的准确性、结论的可靠性。
1.5.2各项工作完成后应编写项目技术总结,技术总结应重点突出、文理通顺、表达清楚、结论明确。
技术总结内容应包括:
1测区概况,自然地理条件等;
2任务来源,施测目的和基本精度要求,测区已有测量情况;
3施测单位,施测起止时间,技术依据,作业人员情况,接收设备类型与数量以及检验情况,观测方法,重测、补测情况,作业环境,重合点情况,工作量与工日情况;
4野外数据检核,起算数据情况,数据后处理内容、方法与软件情况;
5外业观测数据质量分析与野外检核计算情况;
6方案实施与规范执行情况;
7提交成果中尚存问题和需说明的其他问题;
8各种附表与附图。
5.1.3提交的成果资料应包括下列内容:
1任务或合同书、技术设计书;
2利用的已有成果资料情况;
3仪器检校资料和自检原始记录;
4点之记、外业原始观测记录、平差计算手簿(含电子文档);
5质量检查资料;
6技术总结;
7设计网图、观测网图、数据处理用图、成果图;
8坐标、高程成果及注释资料。
2城市GNSSRTK测量
2.1一般规定
2.1.1RTK测量可采用单基站RTK测量和网络RTK测量两种方法进行。
已建立CORS系统的城市,宜采用网络RTK测量。
在困难地区,也可采用后处理动态测量的模式进行RTK测量。
2.1.2GNSSRTK平面测量按精度应划分为一级、二级、三级、图根和碎部。
技术要求应符合表2.1.2的规定。
表2.1.2GNSSRTK平面测量技术要求
等级
相邻点间距离(m)
点位中误差(cm)
边长相对
中误差
起算点
等级
流动站到单基准站间距离(km)
测回数
一级
≥500
5
≤1/20,000
——
——
≥4
二级
≥300
5
≤1/10,000
四等及以上
≤6
≥3
三级
≥200
5
≤1/6,000
四等及以上
≤6
≥3
二级及以上
≤3
图根
≥100
5
≤1/4,000
四等及以上
≤6
≥2
三级及以上
≤3
碎部
——
图上
0.5mm
——
四等及以上
≤15
≥1
三级及以上
≤10
注:
1一级GNSS控制点布设应采用网络RTK测量技术;
2网络RTK测量可不受起算点等级、流动站到单基准站间距离的限制;
3困难地区相邻点间距离缩短至表中的2/3,边长较差应不大于2cm。
2.1.3利用RTK测量方法布设控制点时,点位选择应符合以下规定。
1点位应选择在交通便利,并有利于扩展和联测的地点;
2视场内障碍物的高度角不宜大于15º;
3站址与周围电视台、电台、微波站、通信基站、变电所等大功率无线电发射源的距离应大于200m,与高压输电线、微波通道的距离应大于100m;
4站址附近不应有大型建筑物、玻璃幕墙及大面积水域等强烈干扰接收机接收卫星信号的物体;
5站址应避开断层破碎带、易于发生滑坡、沉陷等地质构造不稳定区域和地下水位变化较大的地点;
6对符合上述要求的已有控制点,经检查点位稳定可靠的可充分利用;
7点位选定后应现场作标记、画略图。
2.1.4RTK测量时,GNSS卫星的状况应符合表2.1.4规定。
表2.1.4GNSS卫星状况的基本要求
观测窗口状态
15°以上的卫星个数
PDOP值
良好
≥6
<4
可用
5
<6
不可用
<5
≥6
2.1.5RTK测量时,开始作业或重新设置基准站后,应至少在一个已知点上进行检核,并应符合下列要求:
1在控制点上检核,平面位置较差不应大于5cm;
2在碎部点上检核,平面位置较差不应大于图上0.5mm。
2.1.6利用已有RTK测设的控制点时,应进行坐标或几何检核。
1.2仪器设备
1.2.1RTK测量接收设备应符合下列要求:
1接收设备应包括双频接收机、天线和天线电缆、数据链设备、数据采集器等;
2基准站设备应能发送RTCM标准格式差分数据;
3流动站设备应能接收并处理标准差分数据;
4宜选用固定误差不超过10mm、比例误差系数不超过2mm/km的RTK接收机。
1.2.2接收设备的检验应符合下列规定:
1接收设备的检验应符合下列要求:
1)GNSS接收设备应按现行行业标准《全球定位系统(GPS)接收机(测地型和导航型)校准规范》JJF1118的要求定期进行检定,检定周期宜为一年;
2)新购置的或经过维修的GNSS接收设备应进行检验,内容包括一般检验、常规检验、通电检验和实测检验。
2RTK测量前宜对设备进行下列检验:
1)基准站与流动站的数据链连通检验;
2)数据采集器与接收机的通信连通检验。
1.2.3接收设备的维护应符合下列要求。
1接收设备应有专人保管,运输期间应有专人押送,并应采取防震、防潮、防晒、防尘、防蚀和防辐射等防护措施;
2接收设备的接头和连接器应保持清洁,电缆线不应扭折,不应在地面拖拉、碾砸。
连接电源前,电池正负极连接应正确,观测前电压应正常;
3当接收设备置于楼顶、高标或其他设施顶端作业时,应采取加固措施,在大风和雷雨天气作业时,应采取防风和防雷措施;
4作业结束后,应及时对接收设备进行擦拭,并放入有软垫的仪器箱内;仪器箱应置放于通风、干燥阴凉处,箱内应放置干燥剂并及时更换;
5接收设备在室内存放时,电池应在充满状态下存放,应每隔1至2个月充放电一次;
6仪器发生故障后,应转交专业人员维修。
2.3单基站RTK测量
2.3.1基准站设置应符合下列要求:
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