E级GPS控制测量技术设计书.doc

E级GPS控制测量技术设计书

XXX建筑工程设计院
二0一四年二月

目 录
1、作业技术流程
2、技术要点
2.1准备工作
2.2技术设计
2.4选点埋石
2.5野外观测
2.6数据处理
2.7平差计算
2.8质量检查与自检报告
2.9技术报告
3.0成果整理与提交
3、范例

1、作业技术流程
E级GPS控制测量在地形测量、地籍测量中一般是测区的首级平面控制，控制网的精度保证是后续其它工序的基础。E级GPS控制测量工作时一般按下列流程进行工作：
准备工作→技术设计→选点埋石→野外观测→数据处理→平差计算→质量检查与自检报告→技术报告→成果整理与提交。
2、技术要点
2.1准备工作
E级GPS控制测量的准备工作主要有：熟悉工程的合同或协议，了解委托单位对工程的特殊要求。收集与测区有关的高等级控制点成果及相关资料，收集需用的地形图资料、技术标准，按规范或委托单位的要求制作标石，对参加施工的仪器设备按要求进行检验或校验。进行现场踏勘了解测区现状和已知高等级控制点的保存情况，为技术设计做好准备。准备施工的其它后勤保障工作。
2.2 选点埋石
2.2.1 选点
1．选点人员应由熟悉GPS测量技术及地质技术的人员承担。选点前必须充分研究专业设计书；充分认知测区的地理、地质、水文、气象、验潮等环境信息；熟悉可利用的各种设施、位置环境、交通、水电等信息。
2. 选点人员应收集测区地质资料，实地勘察选定点位。同时考察卫星通视环境与电磁干扰环境，确定可用标石类型、记录点之记有关内容，实地树立标志牌、拍摄照片等。选点（埋石）所占用的土地，应得到土地使用者或管理者的同意。
3．点位应选择在稳定坚实的基岩、岩石、土层、建筑物顶部等能长期保存、满足观测条件的地点，并做好选点标记。点位尽可能位于地面，城区内应尽量选在楼顶上，以便于保存和通视。点位应尽量选在交通便利，方便观测的位置。
4．选点时应避开环境变化大，测量标志难以永久保存的地点，如易受水淹的河床、低地、靠近铁路、公路、已规划的易受施工影响有剧烈震动的地点。点位离开铁路的距离应不小于100m，离公路不小于50m。
5. 选点时应避开地质环境不稳定的地区，如断裂破碎带边缘、易发生洪水、滑坡、岩崩区、局部沉降区，有大量物质搬移的矿区、采石场、大量取土、地下水剧烈变化的地点。
6．选点时应远离发射功率强大的无线发射源、微波信道、高压线等，距离不小于200米，应远离高压输电线和微波无线电传送通道，其距离不得小于50米。并应实地了解发射源和电磁波影响状况，标注在点之记环视图上。
7．选点时应避开多路径环境影响，避免靠近水面、树冠、高大建筑物、低洼潮湿等地点，应保证15°以上无遮挡。50米以内的各种固定与变化反射体应标注在点之记环视图上。
8．选点时应设计水准联测路线，对于要联测等级水准的GPS控制点，尤其是当点位处于河流、湖泊、水库的边缘时，在其位置选择上一定要考虑其水准联测的可能性。
9． 选点完成后提交工作总结；及其它相关资料，包括点之记信息、本点与相邻点网图、实地选点方案等。
10．选点结束后，实地选点方案必须经过业主或质检部门检查验收，合格后方可进入埋石阶段。
2.2.2 埋石
2.2.2.1标石类型、规格及制作
1．标石类型：地面采用GB/T 18314-2001《全球定位系统（GPS）测量规范》中的混凝土普通标石（i），楼顶采用建筑物上标石（j）。标石尺寸如下：
① 地面标石：
基 座：长、宽各70cm，厚30cm（现场混凝土浇灌，代替盘石）。
柱 石:下底宽40cm，上底宽20cm，高60cm（预制）。
指示盘(保护井盖)：长、宽各60cm，厚度15cm（预制）；指示盘顶面刻绘“D或E级GPS ×××（点号）；严禁碰动；埋石年月（2014.01）”。
警示桩：长方体，20×20×60cm（预制）。在警示桩上部30cm范围内竖排分左右两行刻印 “测量标志”及“严禁破坏”字样。
② 楼顶标石：下底30cm，上底20cm，高15cm（现场混凝土浇灌）。
2．中心标志：采用采用长10cm、直径4cm的铜质或不锈钢标志。在金属标志的正中位置用小钻头凿刻深2.0mm、粗1.0mm的小洞作为GPS观测的对中点。在标志表面刻印“D或E级GPS点”字样。
3．标石规格
4．标石制作：柱石、保护盖、指示盘、警示桩采用预制，其余为现场浇灌。
2.4.2 标石埋设
标石埋设质量直接关系到成果的使用寿命，必须对其质量引起高度重视。
埋石工作应准备的工具包括：运输工具、钻孔（打夯）机械，挖、埋坑工具（锹、镐、冲击钻、铁锤、钢钎等）、铁皮板、水桶、皮尺、振捣工具（电动振捣棒等）、修饰工具（建筑用水平尺、抹子等）、指南针、绘制点之记工具（铅笔、格尺、空白点之记等）、数码相机等。
1．地面标石：
标石坑以选点标记为中心挖掘，大小以方便作业为准，深度不小于1.20m。基座以土模建造，要求两条土模边与东西向平行，土模高20cm，长宽各70cm。混凝土按其施工要求进行配比，在施工时必须充分搅拌并捣实。基座混凝土浇灌至20cm厚时，在基座的正中位置安放柱石，再继续浇灌混凝土10cm，使柱石镶嵌进基座，与混凝土基座牢固地凝结在一起，十分钟后，柱石周边用细土填埋夯实。柱石上面安置保护盖，保护井内填埋细沙或细土，加盖指示盘。在标石北面1.4m处埋设警示桩，警示桩埋入地下35cm，字面朝向标石。
2．楼顶标石：
楼顶标石建造应使用模具。对建造标石的位置必须进行彻底清理，除去沥青等防水物，打毛楼面，在四角位置打入水泥钢钉，清洗楼面，浇灌混凝土，安置中心标志。
2.4.3 标石整饰
在标石预制或浇灌时，在标石面上按下图进行整饰，并用油漆描红。

E级GPS ×××
2014. ×××

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开县建筑工程设计院

2.4.4 埋石关键过程照片拍摄
1．在埋石关键阶段，应拍摄照片反映埋石客观过程。拍照使用分辨率不低于100万像素的数码像机，文件大小以1兆左右为宜。照片为6寸彩色，地面标石3张，楼顶标石2张。照片应含以下内容：
①标石坑照片，应能反映出标石坑的形状和尺寸；
② 标石整饰后照片，应能反映出标石整饰是否规范；
③标石埋设位置照片（远景、近景），应能反映出标石埋设位置的地貌。
④照片张贴式样见附录6。
2．对于地面标石：在挖好标石坑、完成标石装配（未填土，在基座上平行放置长度为70cm的白底黑刻划尺子及字大为5×5cm的点号（白底黑字））、埋石工作完成，三阶段分别拍摄照片。
对于楼顶标石：在完成准备工作并钉好钢钉、埋石工作完成并拆除模具（在楼面平行于标石放置白底黑刻划尺子及字大为5×5cm的点号（白底黑字）），二阶段分别拍摄照片。
3．照片及数据文件按要求整理后作为资料上交。
2.4.5 点之记与测量标志委托保管书绘制
在埋石工作完成后按GB/T 18314-2001《全球定位系统（GPS）测量规范》附录B格式用“Word2000”对点之记进行绘制和整理，采用标准A4纸张打印输出，确保点之记内容完整、格式统一、整齐美观。
点之记中的交通路线图、交通情况、点位略图及点位说明要尽可能多地增加找点信息，以便查找点位，并力求简单明了、语言精练。
当点位周围有高于地平仰角15度以上的障碍物或大面积水域时，需在现场绘制点位环视图。
所有D或E级GPS点（新点和利用旧点）均需按要求制作测量标志委托保管书一式三份，一份交保管单位，上交和存档各一份。
2.4.6 选点埋石结束后应提交的资料
1．D或E级GPS点的点之记。
2．D或E级GPS网的选点网图。
3．测量标志委托保管书。
4．选点与埋石工作技术总结。
2.5 野外观测
2.5.1 野外观测的准备工作
1．仪器设备
E级GPS控制网的野外观测仪器应满足下表的要求：
级别
接收机类型
观测量
同步观测接收机数
标称精度
D级
单频或双频
L1载波相位
≥3
≤（10mm+5×10-6×d）
E级
单频或双频
L1载波相位
≥2
2．GPS接收机应经省级测绘仪器设备检验鉴定机构校准合格，持证投入生产。开工前还应对GPS接收机按GB/T 18314-2001《全球定位系统（GPS）测量规范》9.1-9，4的要求进行检视、检验、校验。
3．作业前应事先编制GPS卫星可见性预报表，并根据作业的接收机台数，E级GPS控制网设计编制作业调度表，其内容应包括观测时间、测站号、测站名称及接收机号等。
2.5.2 野外观测的基本技术要求
E级GPS控制网的野外观测的基本技术要求应符合下表的规定：
项目 级别
D 级
E 级
卫星截止高度角（°）
15
15
同时观测有效卫星数
≥4
≥4
有效观测卫星总数
≥4
≥4
观测时段数
≥1.6*
≥1.6*
时段长度 min
静态
≥45
≥40
快速静态
≥20
≥15
采样间隔 s
静态
10-30
10-30
快速静态
5-15
5-15
时段中任一卫星有
效观测时间 min
静态
≥15
≥15
快速静态
≥5
≥5
* 观测时段≥1.6，指每站观测一时段，至少要有60%的测站再观测一时段。
2.5.3 天线安置应符合下列要求：
1．用三脚架安置天线时一定要严格整平、对中，对中误差不应大于3mm，天线定向线应指向磁北，定向误差不得大于±5º。
2．天线高量测时，应量测互为120º天线的三个位置，当互差小于3mm后，取中数采用，否则，应重新架设、整平仪器，量取天线高。在每时段的观测前后应各量测一次天线高，读数精确至1mm。
3．GPS接收机开机经检验有关指示灯与仪表显示正常后，方可进行自测试并输入测站、观测单元和时段等控制信息。
4．观测期间，不得在天线附近50m以内使用电台，严禁10m以内使用对讲机和手机。
2.6 数据处理
2.6.1 外业观测数据处理
E级GPS控制网的野外数据处理宜利用GPS接收机的随机软件，按原码采用双差相位观测值进行基线解算，采用双差固定解作为最终结果。
外业观测采集的数据通过随机软件PC-CDU通入计算机内，应转成RINEX格式进行备份。
2.6.2外业观测数据质量检核
1．相邻点间基线长度精度用下式表示：
σ = ±
式中： σ —标准差（基线向量的弦长中误差mm）
a —固定误差=10mm
b —比例误差系数=5ppm
d —相邻点间距离（km）
2．同一时段观测值得数据剔出率，其值宜小于10%。
3．同步环闭合差应满足以下要求：
Wx≤σ Wy≤σ Wz≤σ
σ—相应级别规定的精度（按网的实际平均边长计算）。
4．独立闭合环或闭合路线坐标闭合差应满足：
Wx≤3σ Wy≤3σ Wz≤3σ Ws≤3σ
式中：n为闭合环边数； Ws=
σ—相应级别规定的精度（按网的实际平均边长计算）。
5．复测基线的长度较差ds，两两比较应满足：
ds≤2σ
σ—相应级别规定的精度（按网的实际平均边长计算）。
2.7平差计算
在基线向量检验符合要求后，按照GB/T 18314—2001《全球定位系统（GPS）测量规范》的要求，进行GPS网的无约束平差和约束平差。平差计算可使用随机商用软件，但必须保证数据的准确性。
2.7.1 无约束平差
无约束平差以三维基线向量及其相应方差—协方差阵作为观测信息，以一个点的WGS-84系三维坐标为起算依据，进行GPS网的无约束平差。平差结果须提供各点在WGS-84系下的三维坐标、各基线向量及其改正数和其精度信息。
无约束平差中，各基线分量改正数绝对值应满足：
V△x≤ 3σ；V△y≤ 3σ；V△z≤ 3σ
σ—相应级别规定的精度（按网的实际平均边长计算）。
2.7.2 约束平差
利用无约束平差后的可靠观测量，可选择WGS-84坐标系（必要时）、国家坐标系（或地方独立坐标系）下进行三维约束平差或二维约束平差。平差中，对已知点坐标、已知距离和已知方位，可以强制约束，也可以加权约束。平差结果应输出在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、转换参数及其精度信息。
约束平差中，基线分量的改正数与无约束平差结果的同一基线相应改正数较差的绝对值应满足：
dV⊿x≤2σ dV⊿y≤2σ dV⊿z≤2σ
σ—相应级别规定的精度（按网的实际平均边长计算）。
2.7.3 GPS高程拟合
位于山顶、楼顶上等不便进行水准高程联测的E级GPS控制点，其高程应采用二次曲面拟合方式求得。平差时利用已联测等级水准的E级GPS控制点及等级国家三角点进行高程约束，所选择的约束点一般应在7点以上且须分布均匀。
2.7.4 E级GPS控制网的精度指标
1．E级GPS控制网最弱相邻点的相对点位中误差不得大于±5cm。
2．E级GPS控制网测边检查，边长相对中误差分别不得大于1/80000和1/45000。测角检查角度较差分别不得大于±3.6″和±5″。
E级GPS控制网
2.8 质量检查与自检报告
2.8.1 质量检查
1．质量检查分选点埋石、观测、成果三阶段进行。只有当上阶段工作质量合格后才能开展下阶段工作，最终应形成E级GPS控制测量自检报告。
2．工程质量检查实行三级检查制。在工程实施单位自检自查的基础上，由公司的质量检查部门负责二级检查，最后由工程建设单位或委托测绘产品质量监督检验授权站进行三级检查验收。
3．一、二级检查人员应根据各工种、工序所遵循技术依据的具体要求，进行检查并提供成果质量评价。
4．检查量：自查自检100%，二级检查100%，三级检查按《测绘产品质量检查验收规定》执行。质量评定按《测绘产品质量评定标准》执行。
2.8.2 自检报告
E级GPS控制测量自检报告主要应有以下内容：
1．工程概况
主要说明工程的来源、目的、意义、施工时间、投入的人员设备、完成工作量、测区基本情况等。
2．检查工作的主要依据
施工、检查涉及的国家规范、规程、规定、设计书等相关文件。
1． 检查过程
主要说明检查工作的过程、内容、方法、检查量、主要问题及处理等。
2． 质量统计分析
对检查的数据进行统计分析，数据量大时应按区间进行统计分析，
对存在的问题应提出整改意见。
3． 检查结论
自检查报告一般只作是否可以提供验收或进入下到工序的结论，不能决定是否验收合格或质量等级。
2.9 技术报告
2.9.1 项目技术报告的编写依据
1． 项目合同或协议书。
2． 项目技术设计书、有关的法规和技术标准。
3． 项目各专业的自检报告和技术总结。
4． 其他有关的文件和材料。
2.9.2 编写要求
1．内容要真实、完整、齐全。对技术设计、作业方法和成果质量应作出客观准确的分析和评价。对应用的新技术、新方法、新设备和生产的新产品要认真仔细地加以总结。
2．文字要简明扼要，语言应通顺流畅。公式数据和图表应准确，名词、术语、符号、代号和计量单位等均应与有关法规和标准一致。
3．项目的名称应与相应的技术设计书记自检报告一致，幅面大小、封面格式、副封面格式要按公司的同一规定进行。
2.9.3 项目技术总结的主要内容
1．概述
a. 任务的名称、来源、目的、意义、基本任务、承担施工任务的单位名称。
b. 测区概况应包括：范围、行政隶属，自然地理特征，人文气候环境，交通情况和困难类别。
c. 施工的起止时间，施工的概略过程，投入的人员仪器设备概况和实际完成的工作量等。
d. 项目采用的坐标系、高程系、中央子午线、投影方法投影面等。
e. 作业技术依据：包括使用标准、法规和有关技术文件等。
f. 利用已有资料的的情况：包括测区已有资料的来源、数据存储情况（纸质还是电子等）、质量、现场保存情况等。特别是已知的高等级平面和高程成果，一定要说明成果的原坐标系、高程系、中央子午线、投影面、执行的技术标准、达到的精度和分布情况等。还应说明已有资料的检测精度和最终的利用情况。
2．E级GPS控制网测量过程
a. E级GPS控制网的布设情况：包括布网方式、网形、网的点数、已知点数、平均边长、最小边长、最大边长等情况。
b. 选点埋石
E级GPS点点位选择的位置、标石种类、标石的尺寸、埋设的方法、点之记的绘制、利用旧点等。
c．野外观测包括：使用的仪器、仪器的检验校验情况、接收机的安置、天线高的量测、野外观测手簿的记录、观测采用的技术指标、达到的观测时间、取得的观测效果等。
d. 数据处理的内容包括：基线结算采用的软件、采用的结果、数据剔除率、同步环、独立环或符合路线闭合差、复测基线的长度较差等数据的详细情况和精度统计分析。
e. 平差计算应包括：无约束平差和约束平差。无约束平差要说明平差的方法和过程，统计各基线分量改正数绝对值是否达到设计要求。约束平差要说明平差采用的已知点情况，采用的方法、选择的方案，基线分量的改正数与无约束平差结果的同一基线相应改正数较差的绝对值统计分析、E级GPS网的高程拟合、重合点及联测新旧成果的精度情况分析等。
f. 五项检验的数据统计分析，E级GPS网的检测的方法、检查量、检查数据统计分析。
3．质量保证措施
a. 质量保证体系：包括公司质量保证体系的情况、项目质量组织情况、质量责任制等情况。
b. 三检制的落实情况：包括自检、互检、项目的专检等情况。
4．技术结论
a.对整个工程的成果质量、设计方案和作业方法等的评价。
b．经验教训和建议。
5. 提交资料
a. E级GPS点点之记
b. 测量标志委托保管书（可根据业主的要求决定是否提交）
c. 仪器设备的检验校验资料
d. 外业观测手簿及其他记录
e. 数据处理形成的文件资料（电子文档）
f. 控制点成果表（纸质、电子文档两种）
g. E级GPS网展点图
h．技术设计书、自检报告、技术总结
j. 有关的附图
3.0 资料整理与成果提交
各种资料的整理一定要认真、仔细，规格按规定和公司的统一要求进行，应力求齐全、精美。成果资料必须按公司《工程设计和成果报告评审管理办法》的要求进行审核、审定，并签字和加盖公司的测绘资质章，方可提交。

3、范例
1．E级GPS网标石样图：

普通标石埋设剖面图

E级GPS ×××
2014. ×××

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