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静态GPS外业操作方法
概述
GPS测量工作与经典大地测量工作相类似,按其性质可分为外业和内业两大部分。其中:外业工作主要包括选点(即观测站址的选择)、建立观测标志、野外观测作业以及成果质量检核等;内业工作主要包括GPS测量的技术设计、测后数据处理以及技术总结等。如果按照GPS测量实施的工作程序,则大体可分为这样几个阶段:技术设计、选点与建立标志、外业观测、成果检核与处理。
GPS测量是一项技术复杂、要求严格、耗费较大的工作,对这项工作总的原则是,在满足用户要求的情况下,尽可能地减少经费、时间、和人力的消耗。
系统作业模式
GPS测量的作业模式是指利用GPS定位技术,确定观测站之间相对位置所采用的作业方式。它主要由GPS接收设备的软件和硬件来决定。不同的作业模式其作业的方法和观测时间亦有所不同,因此亦有不同的应用范围。
静态相对定位模式
一、作业方法:
采用两台(或两台以上)静态接收机,分别安置在一条(或数条)基线的端点,根据基线长度和要求的精度,按静态GPS测量系统外业的要求同步观测四颗以上的卫星数时段,时段从30分钟至几个小时不等。
二、定位精度:
基线测量的精度可达±(3mm+1ppm×D),D为基线长度,以公里计。
三、作业要求:
采取这种作业模式所观测的独立基线边,应构成闭合图形(如三角形、多边形),以利于观测成果的检核,增强网的强度,提高成果的可靠性和精确性。
四、适用范围:
建立国家大地控制网(二等或二等以下);
建立精密工程控制网,如桥梁测量、隧道测量等;
建立各种加密控制网,如城市测量、图根点测量、道路测量、勘界测量等。
观测中至少跟踪四颗卫星,同时基线边长一般不要超过15公里。
五、作业范围:
控制测量及其加密;工程测量、勘界测量;地籍测量及碎部测量等。
GPS网的技术设计
GPS网的技术设计是GPS测量工作实施的第一步,是一项基础性工作。这项工作应根据网的用途和用户的要求来进行,其主要内容包括精度指标的确定,网的图形设计和网的基准设计。
测量的精度标准
对GPS网的精度要求,主要取决于网的用途。精度指标通常均以网中相邻点之间的距离误差来表示,其形式为
                  
根据GPS网的不同用途,其精度可划分为如表1—1所列的五类标准。
下为不同级别GPS网的精度标准:
 
在GPS网总体设计中,精度指标是比较重要的参数,它的数值将直接影响GPS网的布设方案、观测数据的处理以及作业的时间和经费。在实际设计工作中,用户可根据所作控制的实际需要和可能,合理地制定。既不能制定过低而影响网的精度,也不必要盲目追求过高的精度造成不必要的支出。

网的图形设计虽然主要决定于用户的要求,但是经费、时间和人为的消耗以及所需接收设备的类型、数量和后勤保障条件等,也都与网的设计有关。对此应当充分加以顾及,以期在满足用户要求的条件下尽量减少消耗。
为了满足用户的要求,设计的一般原则是:
① GPS网一般应通过独立观测边构成闭合图形,例如三角形、多边形或附合线路,以增加检核条件,提高网的可靠性。
② GPS网点应尽量与原有地面控制网点相重合。重合点一般不应少于3个(不足时应联测)且在网中应分布均匀,以便可靠地确定GPS网与地面网之间的转换参数。
③ GPS网点应考虑与水准点相重合,而非重合点一般应根据要求以水准测量方法(或相当精度的方法)进行联测,或在网中设一定密度的水准联测点,以便为大地水准面的研究提供资料。
④为了便于观测和水准联测,GPS网点一般应设在视野开阔和容易到达的地方。
⑤为了便于用经典方法联测或扩展,可在网点附近布设一通视良好的方位点,以建立联测方向。方位点与观测站的距离,一般应大干300米。
根据GPS测量的不同用途,GPS网的独立观测边均应构成一定的几何图形。图形的基本形式如下:

GPS网中的三角形边由独立观测边组成。根据经典测量可知,这种图形的几何图形几何结构强,具有良好的自检能力,能够有效的发现观测成果的粗差,以保障网的可靠性。同时,经平差后网中相邻点间基线向量的精度分布均匀。
但其观测工作量较大,尤其当接收机的数量较少时,将使观测工作的总时间大为延长,因此通常只有当网的精度和可靠性要求较高,接收机数目在三台以上时,才单独采用这种图形。见图1-2。
2. 环形网
环形网是由若干含有多条独立观测边的闭合环所组成的网,这种网形与经典测量中的导线网相似,图形的结构比三角形稍差。此时闭合环中所含基线边的数量决定了网的自检能力和可靠性。一般来说,闭合环中包含的基线边不能超过一定的数量。根据有关规范,对闭合环中基线的边数有以下限制;