全球定位系统(GPS)测量规范 page 1
全球定位系统（GPS）测量规范 page 1
第九篇GPS在测绘中的应用 附： 全球定位系统(GPS)测量规范 GB/T18314-2001 1范围 本标准规定利用全球定位系统(GS)按静态、快速静态定位原理，建立测量控制 网（简称(GS)控制网）的原则、等级划分和作业方法。 本标准适用于国家和局部GS控制网的设计、布测与数据处理。 2引用标准 下列标准所包含的条文，通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。本标准出版 时，所示版本均为有效。所有标准都会被修订，使用本标准的各方应探讨使用下列标准 最新版本的可能性。 GB12897一1991国家一、二等水准测量规范 GB12898一1991国家三、四等水准测量规范 GB/T17942一2000国家三角测量规范 CH1002一1995测绘产品检查验收规定 GH1003一1995测绘产品质量评定标准 CH/T1004一1999测绘技术设计规定 CH8016一1995全球定位系统(GS)测量型接收机检定规程 3术语 3.1观测时段observation session 测站上开始接收卫星信号到停止接收，连续观测的时间间隔称为观测时段，简称时 段。 3.2同步观测simultaneous observation 两台或两台以上接收机同时对同一组卫星进行的观测。 3.3同步观测环simultaneous observation loop 三台或三台以上接收机同步观测所获得的基线向量构成的闭合环。 3.4独立观测环independent observation loop 由非同步观测获得的基线向量构成的闭合环。 3.5数据剔除率percentage of data rejection 同一时段中，删除的观测值个数与获取的观测值总数的比值。 3.6天线高antenna height 观测时接收机天线相位中心至测站中心标志面的高度。 -1173-
附： 全球定位系统（!"#）测量规范 !$ % & ’()’*—+,’ ’ 范围 本标准规定利用全球定位系统（!"#）按静态、快速静态定位原理，建立测量控制 网（简称（!"#）控制网）的原则、等级划分和作业方法。 本标准适用于国家和局部 !"# 控制网的设计、布测与数据处理。 + 引用标准 下列标准所包含的条文，通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。本标准出版 时，所示版本均为有效。所有标准都会被修订，使用本标准的各方应探讨使用下列标准 最新版本的可能性。 !$ ’+(-.—’-’ 国家一、二等水准测量规范 !$ ’+(-(—’-’ 国家三、四等水准测量规范 !$% & ’.-*+—+, 国家三角测量规范 /0 ’,+—’-1 测绘产品检查验收规定 !0 ’,)—’-1 测绘产品质量评定标准 /0% & ’,*—’- 测绘技术设计规定 /0 (,’2—’-1 全球定位系统（!"#）测量型接收机检定规程 ) 术语 !"# 观测时段 3456789:;3< 5655;3< 测站上开始接收卫星信号到停止接收，连续观测的时间间隔称为观测时段，简称时 段。 !"$ 同步观测 5;=>?:9<63>5 3456789:;3< 两台或两台以上接收机同时对同一组卫星进行的观测。 !"! 同步观测环 5;=>?:9<63>5 3456789:;3< ?33@ 三台或三台以上接收机同步观测所获得的基线向量构成的闭合环。 !"% 独立观测环 ;<A6@6<A6<: 3456789:;3< ?33@ 由非同步观测获得的基线向量构成的闭合环。 !"& 数据剔除率 @67B6<:9C6 3D A9:9 76E6B:;3< 同一时段中，删除的观测值个数与获取的观测值总数的比值。 !"’ 天线高 9<:6<<9 F6;CF: 观测时接收机天线相位中心至测站中心标志面的高度。 — ##"! — 第九篇 !"# 在测绘中的应用
第九篇GPS在测绘中的应用 3.7参考站Reference station 在一定的观测时间内，一台或几台接收机分别固定在一个或几个测站上，一直保持 跟踪观测卫星，其余接收机在这些测站的一定范围内流动设站作业，这些固定测站就称 为参考站。 3.8流动站roving station 在参考站的一定范围内流动作业的接收机所设立的测站。 3.9观测单元observation unit 快速静态定位测量时，参考站从开始至停止接收卫星信号连续观测的时间段。 3.10世界大地坐标系1984(WGS84)World Geodetic System1984 由美国国防部在与WGS72相应的精密星历NSWC一9Z一2基础上，采用1980大地参 考数和BH1984.0系统定向所建立的一种地心坐标系。 3.ll国际地球参考框架ITRF YY,International Terrestrial Reference Frame 由国际地球自转服务局推荐的以国际参考子午面和国际参考极为定向基准，以 ERS YY天文常数为基础所定义的一种地球参考系和地心（地球）坐标系。 3.12GPS静态定位测量static GPS positioning 通过在多个测站上进行若干时段同步观测，确定测站之间相对位置的GS定位测 量 3.13GPS快速静态定位测量rapid static GPS positioning 利用快速整周模糊度解算法原理所进行的GS静态定位测量。 3.l4永久性跟踪站permanent tracking station 长期连续跟踪接收卫星信号的永久性地面观测站。 3.l5单基线解single baseline solution 在多台GPS接收机同步观剥中，每次选取两台接收机的GP观测数据解算相应的 基线向量。 3.l6多基线解multi-baseline solution 从m(m≥3)台GS接收机同步观测值中，由m一1条独立基线构成观测方程，统 解算出m一1条基线向量。 4坐标系和时间系统 4.1坐标系 4.1.1G测量采用广播星历时，其相应坐标系为世界大地坐标系WGS84。该坐 标系的地球椭球基本参数以及主要几何和物理常数见附录A(标准的附录)。 GS测量采用精密星历时，其坐标系为相应历元的国际地球参考框架ITRF YY。当 换算为大地坐标时，可采用与WGS84相同的地球椭球基本参数以及主要几何和物理常 数。 4.1.2当要求提供1980西安坐标系或其他参考坐标系时，可按坐标转换等方法求 得这些坐标系的坐标。 当要求提供1985国家高程基准或其他高程系高程时，可按高程拟合、大地水准面 精化等方法求得这些高程系统的高程。 -1174-
!"# 参考站 !"#"$"%&" ’()(*+% 在一定的观测时间内，一台或几台接收机分别固定在一个或几个测站上，一直保持 跟踪观测卫星，其余接收机在这些测站的一定范围内流动设站作业，这些固定测站就称 为参考站。 !"$ 流动站 $+,*%- ’()(*+% 在参考站的一定范围内流动作业的接收机所设立的测站。 !"% 观测单元 +.’"$,)(*+% /%*( 快速静态定位测量时，参考站从开始至停止接收卫星信号连续观测的时间段。 !"&’ 世界大地坐标系 &%$(（01234）0+$56 1"+6"(*& 27’("8 9:34 由美国国防部在与 012;< 相应的精密星历 =20>—:?—< 基础上，采用 9:3@ 大地参 考数和 ABC9:34D@ 系统定向所建立的一种地心坐标系。 !"&& 国际地球参考框架 BE!F GG，B%("$%)(*+%)5 E"$$"’($*)5 !"#"$"%&" F$)8" 由国际地球自转服务局推荐的以国际参考子午面和国际参考极为定向基准，以 BH!2 GG 天文常数为基础所定义的一种地球参考系和地心（地球）坐标系。 !"&) 1I2 静态定位测量 ’()(*& 1I2 J+’*(*+%*%- 通过在多个测站上进行若干时段同步观测，确定测站之间相对位置的 1I2 定位测 量。 !"&! 1I2 快速静态定位测量 $)J*6 ’()(*& 1I2 J+’*(*+%*%- 利用快速整周模糊度解算法原理所进行的 1I2 静态定位测量。 !"&( 永久性跟踪站 J"$8)%"%( ($)&K*%- ’()(*+% 长期连续跟踪接收卫星信号的永久性地面观测站。 !"&* 单基线解 ’*%-5" .)’"5*%" ’+5/(*+% 在多台 1I2 接收机同步观测中，每次选取两台接收机的 1I2 观测数据解算相应的 基线向量。 !"&+ 多基线解 8/5(* L .)’"5*%" ’+5/(*+% 从 8（8!M）台 1I2 接收机同步观测值中，由 8—9 条独立基线构成观测方程，统 一解算出 8—9 条基线向量。 4 坐标系和时间系统 ("& 坐标系 ("&"& 1I2 测量采用广播星历时，其相应坐标系为世界大地坐标系 01234。该坐 标系的地球椭球基本参数以及主要几何和物理常数见附录 N（标准的附录）。 1I2 测量采用精密星历时，其坐标系为相应历元的国际地球参考框架 BE!F GG。当 换算为大地坐标时，可采用与 012 34 相同的地球椭球基本参数以及主要几何和物理常 数。 ("&") 当要求提供 &%$’ 西安坐标系或其他参考坐标系时，可按坐标转换等方法求 得这些坐标系的坐标。 当要求提供 9:3O 国家高程基准或其他高程系高程时，可按高程拟合、大地水准面 精化等方法求得这些高程系统的高程。 — ##"! — 第九篇 1I2 在测绘中的应用
第九篇GPS在测绘中的应用 1980西安坐标系及1954年北京坐标系的参考椭球基本参数以及主要几何和物理常 数见附录A(标准的附录)。 4.2时间系统 GS测量采用GS时间系统，手簿记录宜采用世界协调时(UTC)。 5精度分级 5.1GPS测量按其精度划分为AA、A、B、C、D、E级。 GS快速静态定位测量可用于C、D、E级GPS控制网的布设。 5.2各级GS测量的用途： AA级主要用于全球性的地球动力学研究、地壳形变测量和精密定轨： A级主要用于区域性的地球动力学研究和地壳形变测量： B级主要用于局部形变监测和各种精密工程测量： C级主要用于大、中城市及工程测量的基本控制网 D、E级主要用于中、小城市、城镇及测图、地籍、土地信息、房产、物探、勘测、 建筑施工等的控制测量。 AA、A级可作为建立地心参考框架的基础。 AA、A、B级可作为建立国家空间大地测量控制网的基础 5.3各级GS网相邻点间基线长度精度用下式表示，并按表1规定执行。 =V√a+(bd10-6 .(1) 式中：。 -标准差，mm: a -固定误差，mm: b—比例误差系数： 一相邻点间距离，mm。 表1 精度分级 级别 周定误差a,mm 比例误差系数 AA ≤3 ≤0.01 ≤5 ≤0.1 ≤8 ≤1 ≤10 ≤10 ≤10 E ≤10 ≤20 -1175-
!"#$ 西安坐标系及 !"%& 年北京坐标系的参考椭球基本参数以及主要几何和物理常 数见附录 ’（标准的附录）。 !"# 时间系统 ()* 测量采用 ()* 时间系统，手簿记录宜采用世界协调时（+,-）。 % 精度分级 $"% ()* 测量按其精度划分为 ’’、’、.、-、/、0 级。 ()* 快速静态定位测量可用于 -、/、0 级 ()* 控制网的布设。 $"# 各级 ()* 测量的用途： ’’ 级主要用于全球性的地球动力学研究、地壳形变测量和精密定轨； ’ 级主要用于区域性的地球动力学研究和地壳形变测量； . 级主要用于局部形变监测和各种精密工程测量； - 级主要用于大、中城市及工程测量的基本控制网； /、0 级主要用于中、小城市、城镇及测图、地籍、土地信息、房产、物探、勘测、 建筑施工等的控制测量。 ’’、’ 级可作为建立地心参考框架的基础。 ’’、’、. 级可作为建立国家空间大地测量控制网的基础。 $"& 各级 ()* 网相邻点间基线长度精度用下式表示，并按表 ! 规定执行。 !1 2 3 4 （5·6·!$ ! 7 8）3 .（!） 式中：!———标准差，99； 2———固定误差，99； 5———比例误差系数； 6———相邻点间距离，99。 表 ! 精度分级 级 别 固定误差 2，99 比例误差系数 ’’ ": "$;$! ’ "% "$;! . "# "! - "!$ "% / "!$ "!$ 0 "!$ "3$ — ##"! — 第九篇 ()* 在测绘中的应用
第九篇GS在测绘中的应用 5.4GS测量大地高差的精度，固定误差a和比例误差系数b按表1可放宽1倍执 行。 5.5AA、A级站平差后在ITRF YY地心参考框架中的点位精度及对连续观测站经 多次观测后计算的相邻站间基线长度年变化率测定精度，按表2规定执行。 表2 点位精度和基线长度年变化率精度规定 级别 点位地心坐标精度，m 基线长度年变化率精度，mm/年 AA ≤0.05 ≤2 A ≤0.1 ≤3 6网的技术设计 6.1技术设计的基本要求 GPS网布测前应进行技术设计，以得到最优的布测方案。技术设计书的格式、内 容、要求与审批程序按照CH/T1004进行。 6.2技术设计准备 6.2.1根据任务的需要，收集测区范围既有的国家三角网、导线点、天文重力水 准点、水准点、甚长基线干涉测量站、卫星激光测距站、天文台和已有的GS站点资 料，包括点之记、网图、成果表、技术总结等。 6.2.2搜集测区范围内有关的地形图、交通图、及测区总体建设规划和近期发展 方面的资料。若任务需要，还应搜集有关的地震、地质资料等。 6.2.3技术设计前，应对上述资料分析研究，必要时进行实地勘察，然后进行图 上设计。 6.3技术设计的原则 6.3.1在设计图上应标出新设计的G点的点位、点名、点号和级别，还应标出 相关的各类测量站点、水准路线及主要的交通路线、水系和居民地等。 6.3.2G网布设原则 6.3.2.1GS网的布设应视其目的、要求的精度、卫星状况、接收机类型和数量、 测区已有的资料、测区地形和交通状况以及作业效率综合考虑，按照优化设计原则进 6.3.2.2AA、A、B级GS网应布设成连续网，除边缘点外，每点的连接点数应 不少于3点。C、D、E级G网可布设成多边形或附合路线。 6.3.2.3A级及A级以下各级G网中，最简独立闭合环或附合路线的边数应符 合表3的规定。 -1176-
!"# !"# 测量大地高差的精度，固定误差 $ 和比例误差系数 % 按表 & 可放宽 & 倍执 行。 !"! ’’、’ 级站平差后在 ()*+ , 地心参考框架中的点位精度及对连续观测站经 多次观测后计算的相邻站间基线长度年变化率测定精度，按表 - 规定执行。 表 - 点位精度和基线长度年变化率精度规定 级别 点位地心坐标精度，. 基线长度年变化率精度，./ 年 ’’ !0102 !- ’ !01& !3 4 网的技术设计 $"% 技术设计的基本要求 !"# 网布测前应进行技术设计，以得到最优的布测方案。技术设计书的格式、内 容、要求与审批程序按照 56/ ) &007 进行。 $"& 技术设计准备 $"&"% 根据任务的需要，收集测区范围既有的国家三角网、导线点、天文重力水 准点、水准点、甚长基线干涉测量站、卫星激光测距站、天文台和已有的 !"# 站点资 料，包括点之记、网图、成果表、技术总结等。 $"&"& 搜集测区范围内有关的地形图、交通图、及测区总体建设规划和近期发展 方面的资料。若任务需要，还应搜集有关的地震、地质资料等。 $"&"’ 技术设计前，应对上述资料分析研究，必要时进行实地勘察，然后进行图 上设计。 $"’ 技术设计的原则 $"’"% 在设计图上应标出新设计的 !"# 点的点位、点名、点号和级别，还应标出 相关的各类测量站点、水准路线及主要的交通路线、水系和居民地等。 $"’"& !"# 网布设原则 $"’"&"% !"# 网的布设应视其目的、要求的精度、卫星状况、接收机类型和数量、 测区已有的资料、测区地形和交通状况以及作业效率综合考虑，按照优化设计原则进 行。 $"’"&"& ’’、’、8 级 !"# 网应布设成连续网，除边缘点外，每点的连接点数应 不少于 3 点。5、9、: 级 !"# 网可布设成多边形或附合路线。 $"’"&"’ ’ 级及 ’ 级以下各级 !"# 网中，最简独立闭合环或附合路线的边数应符 合表 3 的规定。 — ##"! — 第九篇 !"# 在测绘中的应用