公路全球定位系统GPS测量标准规范.doc
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1、1 总则 1.0.1 为规定运用全球定位系统Global Positioning System,缩 写为 GPS建立公路工程GPS测量控制网原则精度和作业办法, 特制定本规范。 1.0.2 本规范是根据公路勘测规范JTJ 061),并参照全球 定位系统(GPS)测量规范(CH -92)关于规定,在收集 分析研究和总结经验基本上制定。 1.0.3 本规范合用于新建和改建公路工程项目各级GPS控制网布 设与测量。 1.0.4 采用全球定位系统测量技术建立公路平面控制网时,应依照 公路勘测规范(JTJ 061)中规定平面控制测量级别精度 等拟定相应GPS控制网级别。 1.0.5 GPS测量采用WGS
2、-84大地坐标系。当公路工程GPS控制网依照 实际状况采用1954年北京坐标系1980西安坐标系或抵偿坐标系时, 应进行坐标转换。各坐标系地球椭球基本参数重要几何和物理 常数见附录A. 高程系统依照实际状况可采用1956年黄海高程系或1985国家 高程基准. 1.0.6 GPS测量时间系统为协调世界时(UTC). 在作业过程中,附录D GPS观测手薄 中开关机时间可采用北京时间记录. 1.0.7 GPS接受机及附属设备均按关于规定定期检测. 1.0.8 GPS控制测量应按关于规定对全过程进行质量控制. 1.0.9 在提供GPS控制测量成果资料时,应执行保密制度中关于规定.2 术语 2.0.1
3、基线Baseline 两测量标志中心几何连线。 2.0.2 观测时段 Observation session GPS 接受机在测站上从开始接受卫星信号进行观测到停止观 测时间长度。 2.0.3 同步观测 Simultaneous observation 两台或两台以上GPS接受机同步对一卫星进行观测。 2.0.4 同步观测环 Simultaneous observation 三台或三台以上GPS接受机同步观测所获得基线向量构成 闭合环。 2.0.5 独立基线 Independent baseline 由独立观测时段所拟定基线。 2.0.6 独立观测环 Independent observabl
4、e loop 由独立基线向量构成闭合环。 2.0.7 自由基线 Free baseline 不属于任何非同步图形闭合条件基线。 2.0.8 复测基线 Duplicate measure baseline 观测两个或两个以上观测时段基线。 2.0.9 边连式 Link method by a baseline 相邻图形之间以一条基线边相连接布网方式。 2.0.10 无约束平差 Non-constrained adjustment 在一种控制网中,不引入外部基准,或虽引入外部基准但并不产生控制网非观测误差引起变形和改正平差办法。 2.0.11 公路抵偿坐标系 Compensation coordi
5、nate system for highway 在建立公路控制网时,依照需要投影到抵偿高程面上和(或) 以任一子午线为中央子午线一种直角坐标系。2.0.12 首级控制网 First class control network 为一种公路工程项目而建立精度级别最高,并同国家控制 点联测能控制整个路线控制网。 2.0.13 主控制网 Main control network 为满足公路测设放线或施工放样,在首级控制网基本上加密 并贯通整条公路控制网。 2.0.14 天线高 Antenna height 观测时天线平均相位中心标志面高度。3 GPS 控制网分级与设计 3.1 GPS 控制网分级 3.
6、1.1 依照公路及桥梁隧道等构造特点及不同规定,GPS 控制网分为一级二级三级四级共四个级别。 各级GPS控制网重要技术指标规定见表功311 表311 GPS控制网重要技术指标级别每对相邻点平均距离d(km)固定误差a(mm)比例误差b(ppm)最弱相邻点点位中误差m(mm)路线特殊 构造 物路线特殊构造物路线特殊构造物一级4.0105215010二级2.0105525010三级1.01051025010四级0.5102050 注:各级GPS控制网每对相邻点间最小距离应不不大于平均距离1/2,最大距离不适当不不大于平均距离两倍; 特殊构造物指对施工测量精度有特殊规定桥梁隧道等构造物。 3.1.
7、2 GPS控制网相邻点间弦长精度应按下式计算拟定: =a2+(bd) (3.1.2) 式中:弦长原则差(mm); a固定误差(mm); b比例误差(ppm); d相邻点间距离(km)。 3.2 GPS 控制网设计 3.2.1 GPS控制网布设应依照公路级别线地形地物作业时卫星 状况精度规定等因素进行综合设计,并编制技术设计书(或大纲)。3.2.2 GPSWGS-84大地坐标系统转换到所选平面坐标系时,应使测 区内投影长度变形值不不不大于2.5cm/km.依照测区所处地理位置及平 均高程状况,可按下列办法选定坐标系统: 3.2.2.1 当投影长度变形值不不不大于2.5cm/km时,采用高斯正形投
8、影3带平面直角坐标系。 3.2.2.2 当投影长度变形值不不大于2.5cm/km时,可采用公路抵偿坐标系,并可选用下列方式: (1)投影于1954年北京坐标系或者1980西安坐标系椭球面上高斯正形投影任意带平面直角坐标系。 (2)投影于抵偿高程面上高斯正形投影3带平面直角坐标系。 (3)投影于抵偿高程面上高斯正形投影任意带平面直角坐标系。 3.2.3 GPS控制网采用公路抵偿坐标系进行坐标转换时,应拟定如下技术参数; -参照椭球及其相应基本参数; -中央子午线经度值; -纵横坐标加常数值; -投影面正常高; -测区平均高程异常值; -起算点坐标及起算方位角。 公路抵偿坐标系所采用椭球中心、轴向
9、和扁率应与国家参照椭球相似。 3.2.4 公路路线过长时,可视需要将其分为多投影带。在各分带交界附近应布设一对互相通视GPS点。 3.2.5 同一公路工程项目中特殊构造物测量控制网应同项目测量控制网一次完毕设计、施测与平差。 当特殊构造物测量控制网级别规定高时,宜以其作为首级控 制网,并据以扩展其他测量控制网。3.2.6 当GPS 控制网作为公路首控制网,且需采用其他测量办法进行加密时,应每隔离5km设立一对互相到通视GPS点。 当GPS首级控制网直接作为施工控制网时,每个GPS点至少应与一种相邻点通视 3.2.7 设计GPS控制网时,应由一种或若干个独立观测环构成,并包括较多闭合条件。 3.
10、2.8 GPS 控制网由同步GPS观测边构成多边形闭合环或附合路线时,其边数应符合下列规定: -一级GPS控制网应不超过去5条; -二级GPS控制网应不超过去6条; -三级GPS控制、网应不超过去7条; -四级GPS控制网应不超过去8条; 3.2.9 一、二级GPS 控制网应采用网连式、边连式布网;三、四级GPS控制网宜采用铰链导线式或点连式布网。 GPS控制网中不应浮现自由基线。 3.2.10 GPS控制网应同附近级别高国家平面控制网点联测,联测点数应不少于3个,并力求分布均匀,且能控制本控制网。当GPS控制网较长时,应增长联测点数量。 路线附近具备级别高GPS点时,应予以联测。 同一公路工
11、程项目GPS控制网分为各种投影带时,在分带交界附近应同国家平面控制点联测。 3.2.11 GPS点需要进行高程联测时,可采用使GPS点与水准点重叠,或GPS点与水准点联测办法。 平原、微丘地形联测点数量不适当少于6个,必要不不大于3个;联测点间距不适当不不大于20km,且应均匀分布。 重丘、山岭地形联测点数量不适当少于是10个。 各级GPS控制网高程联测应不低于四等水准测量精度规定。4 选点与埋石 4.1 准备 4.1.1在编制技术设计书(或大纲)前应收集与公路工程关于如下资料: -测区划1:10000-1:150000地形图; -既有各类控制测量资料,涉及控制点平面坐标、高程、坐标系统、技术
12、总结等; -测区气象、地质、地形、地貌、交通、通信及供电等资料; -路线走向、线位布设、路线设计数据及大型构造物位置等资 料。 4.1.2按技术设计书(或大纲)规定,进行GPS控制网技术设计。 4.2 选点 4.2.1 选点员应按技术规定进行踏勘,并实地核对、调节、 拟定点位。点位应有助于采用其他测量办法扩展和联测。对需做水准联测点位还应踏勘水准路线。 4.2.2 点位应选在基本稳定,并易于长期保存地点。 4.2.3 点位应便于安顿接受设备和操作,视野开阔,视场内不应有高度角不不大于15成片障碍物,否则应绘制点位环顾图。 4.2.4 点位附近不应有强烈干扰卫星信号接受物体。点位距大功率无线电发
13、射源(如电视台、微波站等)距离应不不大于400m;距220Kv以上电力线路距离应不不大于50m。 4.2.5 点位应利于公路勘测放线与施工放样,且距路线中心线不适当不大于50m,并不不不大于300m。对于大型桥梁、互通式立交、隧道等还应考虑加密布设控制网规定。4.2.6 GPS控制点需要设方位点时,其目的应明显,便于观测;与 GPS点距离不适当不大于500m,且与路线垂直。 4.2.7 GPS控制网点名应沿公路迈进方向顺序编号,并非编号前冠以“GPS”字样和级别。当新点同原有点重叠时,应采用原有点名。 同一种GPS控制网中禁有相似点名。 4.2.8 选定点位应标注于1:10000或1:5000
14、0地形图上,并绘制GPS控制网选点图,填写GPS点之记,点之记格式见附录B。 4.3 埋 石 4.3.1 各级GPS点标石均应有中心标志。中心标志用直径不不大于14mm钢筋制作,并用清晰、精细十字线刻成直径不大于1mm中心点。标石表面应有GPS点名及施测单位名称。 4.3.2 GPS点标石可按附录C预制,亦可现场浇制。埋设时坑底应填以砂石并固密实,或现浇20cm厚混凝土。埋设GPS点应待沉降稳定后方可使用。 4.3.3 GPS点位于山区岩石地段时,可运用基岩凿成坑穴,埋入中心标志并灌溉混凝土。标石顶端外形尺寸应符合附录C规定。 4.3.4 GPS点位于耕作地区时,应埋设于非耕种地上,并露出地面
15、少量;当必要埋设于耕地时,标石顶面应埋设于耕种表土层如下。对冰冻地区,其埋设深度应不不大于该地区冰冻深度。 4.3.5 GPS点位于沙丘或土层疏松地区,应恰当增大标石尺寸和基坑底层现浇混凝土面积与厚度。 4.3.6 当有牢固永久性建筑物可用以设立标石时,可在建筑物上凿孔埋入中心标志并灌溉混凝土,其顶端外形尺寸应符合附录C规定。 4.3.7 运用原有平面控制点时,应确认该点标石完好,并符合同级GPS点观测与埋石规定,且能长期保存。4.3.8 为特殊构造物而设计一、二级GPS控制网可视需要埋设有强制对中装置观测墩。 4.3.9 所有GPS点在埋石处应设立明显指向标志,并现场绘制交通路线略图,填写点
16、之记。5 观测 5.1 技术指标 5.1.1 GPS控制网观测基本技术指标规定见表5.1.1。 表5.1.1 GPS控制网观测基本技术指标。级 别项 目一级二级三级四级卫星高度角()15151515数据采集间隔(s)15151515观测时间静态定位(min)90604540迅速静态(min)201540点位几何图形强度因子(GDOP)6688重复测量至少基线(0/0)5555施测时段数2211有效观测卫星总数6644 5.2 观测筹划 5.2.1 进入测区前,应事先编制GPS卫星可见性预报表。预报表应涉及可见卫星号卫星高度角方位角最佳观测星组最佳观测时间点位图形强度因子概括位置坐标预报历元星历
17、龄期等。 5.2.2 观测作业前,应依照接受机台数GPS图形卫星可见性预报表编制观测筹划。在实行中,应依照实际作业状况,及时作出调节。 5.2.3 观测作业后,应及时绘制联测草图以备后续作业调度使用。5.3 作业规定 5.3.1 观测组必要执行调度筹划,按规定期间进行同步观测作业。 5.3.2 观测人员必要按照GPS接受机操作手册规定进行观测作业。 5.3.3 天线安顿在脚架上直接对中整平时,对中精度为1mm. 5.3.4 天线安顿在觇标上时,应将标志中心投影至基板上,然后在基板上对中整平。如觇标顶部对信号和信息有干扰,则应卸去。 5.3.5 每时段观测应在测前测后分别量取天线高。两次天线高之
18、差应不不不大于3mm,并取平均值作为天线高。 5.3.6 观测时应防止人员或其他物体触动天线或遮挡信号。 5.3.7 接受机开始记录数据后,应随时注意卫星信号和信息存储状况。当接受或存储浮现异常时,应随时进行调节,必要时应及时告知其他接受机以调节观测筹划。 5.3.8 在现场应按规定作业顺序填写观测手簿,不得事后补记。观测手簿格式见附录D。 5.3.9 经检查所有规定作业项目所有完毕,且记录完整无误后方可迁站。 5.3.10 每日观测结束后,应将外业数据文献及时转存到磁盘上,不得作任何剔除或删改。磁盘应贴好标签,并妥善保存。6 基线解算与检核 6.0.1 外业观测结束后及时进行观测数据解决和质
19、量分析,检查其与否符合规范或技术设计规定。 6.0.2 基线解算中所需起算点坐标,可按下列顺序选用: -国家或其他级别高GPS控制网点既有WGS-84坐标值; -国家或其他级别高控制点转换至WGS84坐标值; - GPS单点定位观测2h以上平差值提供WGS-84坐标值。 6.0.3 当GPS控制网点间距离不大于20km时,可不考虑对流层和电离层修正;当不不大于20km时,每时段应于始中终各观测一次气象元素,并采用原则模型加入对流层和电离层修正。 6.0.4 采用M台接受机同步观测时,每一时段应解算出M(M-1)/2条GPS基线向量边,并计算出该观测时间段同步环坐标分量闭合差。当各基线同步观测时
20、间超过观测时间80/100时,其闭合差值应符合式(6.0.4-1)-(6.0.4-4)规定。 Wx(n/5) (604-1) Wy(n/5) (604-2) Wz(n/5) (604-3) W =Wx2+ Wy2+Wz2(3n/5) (604-4) 式中:W同步环坐标分量闭合差(mm); 弦长原则差(mm); n -同步环中边数。 当各基线同步观测时间为观测时间性段40/100-80/100时,其同步环坐标分量闭合差可恰当放宽。 当各基线同步观测时间少于观测时间段40/100时,应按异步环解决。6.0.5 由独立观测边构成异步环坐标分量闭合差应符合式 (605-1)- (605-4)规定: V
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