GNSS测量技术及应用.ppt

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1、GNSS测量技术及应用 解 读 学 习 北京市测绘设计研究院 朱 照 荣 7、 城市 GNSS高程测量 7.1 一般规定 7.1.1 GNSS高程测量按作业过程应分为高程异常模型的建立、 GNSS测量 和数据处理。高程异常模型可利用已有模型。 高程系统中最常用的有正高系统（以大地水准面作为参考基准面）和正 常高系统（以似大地水准面为参考基准面）。我国使用的高程系统是正常 高系统。 采用 GNSS测量技术测定地面点的高程是以地心坐标的地球椭球面为基准 的大地高 H，大地水准面和似大地水准面相对于地球椭球面有一个高度差， 分别称为大地水准面差距 N和高程异常 。 大地高 H、正高 Hg和正常高 H

2、 之间按下列公式计算： H Hg N H H 如果能够比较精确地确定地面点的高程异常，则用 GNSS测量方法可精确 测定地面点的正常高。 7、 城市 GNSS高程测量 确定地面点高程异常的方法主要有： 大地水准面模型法； 重力测量法； 绘等值线图法； 区域几何内插法； 转换参数法； 整体平差法； 区域似大地水准面精化法等。 7、 城市 GNSS高程测量 7、 城市 GNSS高程测量 7.1.2 GNSS高程测量按精度等级划分为四等、图根和碎部。高程异常模 型内符合中误差（简称模型内符合中误差）、高程中误差、检测较差不应 超过表 7.1.2的规定。 7、 城市 GNSS高程测量 GNSS测量时实

3、际得到的是测量点的三维坐标。由于受技术条件的限制， 从八十年代末 GPS技术引进后，只是使用了 GPS测量的平面二维成果，高程 测量成果一直没有大量使用。 随着全球高精度重力场模型的确定及基础理论上的突破，经过大量的实 验， GNSS测量求取正常高成为了现实。 按照 城市测量规范 CJJ8中高程测量的精度等级的划分。本条规定了 城市 GNSS高程测量分为四等、图根和碎部三个等级。 GNSS高程测量由于受到自然地理环境的影响以及当前技术手段的限制。 各等级又划分为平原及丘陵和山区两种不同的情况。并分别制定了各等级 的高程异常模型内符合中误差、高程测量中误差、检测较差等精度指标。 条文说明对误差的

4、制定做了部分推算，由于在山区大地水准面变化复杂， 目前还没有足够的实验数据证明可以利用 GNSS高程测量来代替四等水准测 量，故表 7.1.2中没有作出规定。 7、 城市 GNSS高程测量 7.1.3 GNSS高程测量可与 GNSS控制测量同时进行，也可单独进行。 7.1.4 GNSS高程测量时，应至少联测一个已知高程控制点进行检核，较 差应符合本规范表 7.1.2的规定 。 本条规定了作业员在进行 GNSS高程测量时，应至少有一个以上的已知高 程控制点进行检核。一方面可以检核该区域高程异常模型的正确性；另一 方面可以检核 RTK作业时各项设臵的正确性和 RTK作业的规范性。 7、 城市 GN

5、SS高程测量 7.2 技术要求 7.2.1 高程异常模型应利用 GNSS测量、水准测量、重力测量、地形测 量及重力场模型等资料，按物理大地测量计算方法获得。在区域面积小、 地形平坦及重力异常变化平缓地区，可利用水准测量和 GNSS测量资料， 通过数学拟合方法，获取该区域的高程异常模型。 对于区域范围大或地形地质情况复杂地区，只依靠 GNSS测量、水准测 量资料确定高程异常模型比较困难，需开展专项的区域似大地水准面精 化工作，制定详细的技术设计，收集重力、水准、地形等大量资料，并 结合 GNSS测量、水准测量和重力测量，利用重力场模型和先进的计算方 法获得区域高程异常模型成果。在该区域进行 GN

6、SS高程测量时，可根据 精度要求直接使用该模型。 为了推广 GNSS高程测量技术，国内已完成了十多个省级、三十多个大、 中型城市的区域似大地水准面精化工作，为这些区域的 GNSS高程测量提 供了基础。 7、 城市 GNSS高程测量 区域似大地水准面精化工作 是一个综合了多种测量手段、使用了大量 已有的数据、进行了复杂的数据处理的成果。技术难度大，资料、测量 成果的互补性很强，数据处理技术过程繁琐。因此，本规范没有对区域 似大地水准面精化进行规定，只规定了使用模型的精度。对于似大地水 准面精化工作，建议应另行进行技术设计，由专业的技术人员来完成。 四等 GNSS高程测量应使用区域似大地水准面精化

7、成果。 对于测区面积不超过 一百平方公里 、地形较为平坦的地区或对于一些 线型工程项目。可以直接使用水准测量、 GNSS测量资料，通过相对简单 的平面或二次曲面高程拟合等数学模型，获取该区域的高程异常模型。 区域高程异常模型的正确选取是进行 GNSS高程测量的先决条件。 7、 城市 GNSS高程测量 7.2.2 GNSS水准点的布设应符合下列规定： 1 点位应均匀分布于测区范围内； 2 平原地区点间距不宜超过 5km； 3 地形起伏大时，应按测区地形特征增加点位； 4 点位选取应符合本规范第 5.2.2条和现行行业标准 城市测量规范 CJJ8 中高程控制点的规定； 5 计算选取的拟合点数不应少

8、于 5个。 参与拟合计算的 GNSS水准点应能反映区域重力异常变化情况。高程异常 模型的精度主要取决于这些拟合点的分布和测量精度。 由于重力异常变化人为无法确定，为了真实反映区域的重力异常变化情 况。 作业时只能覆盖作业区域、根据地形特征均匀布点。拟合计算范围的边沿应 具有足够的已知点，以确保内插计算，避免外推。 GNSS水准点的拟合稳健性对拟合精度的影响较大。计算中应进行稳健性 分析，筛选出模型兼容性较好的已知点进行。 7、 城市 GNSS高程测量 7.2.3 GNSS水准点观测技术要求应符合表 7.2.3的规定。 7.2.4 GNSS水准点的数据处理应符合本规范第 5.4节和现行行业标准

9、城 市测量规范 CJJ8有关高程测量数据处理的规定。 7、 城市 GNSS高程测量 7.2.5 采用数学拟合法建立高程异常模型时，应根据拟合区域的面积、地 形、区域和地质情况，选择合适的数学模型。 测区面积小、地形较为平坦、重力梯度分布平缓时，高程异常模型可采 用曲面拟合方法。平面拟合法、多项式曲面拟合法、多面函数拟合法等 GNSS高程控制网布设成线状或带状时，可采用曲线拟合。多项式曲线 拟合法、三次样条曲线拟合法、阿克玛（ Akima）拟合法等。 测区面积较大（超过一百平方公里）、没有似大地水准面精化工作的地 区或呈大跨度带状分布时，为了控制高程拟合的误差传递，应根据地形地 质情况、高程异常

10、变化梯度合理地划分区域，进行分区拟合计算。 7、 城市 GNSS高程测量 7.2.6 新建立高程异常模型应进行 GNSS测量高程中误差检测。检测应符 合下列规定： 1 检测点应均匀分布于拟合区域，且应位于拟合点间的中部并能反映地形 特征。检测点数不应少于拟合点总数的 15%，且不应少于 5个点； 2 点位选取应符合本规范第 5.2.2条和现行行业标准 城市测量规范 CJJ8中高程控制点的选点规定； 3 观测及数据处理应符合本规范第 7.2.3条和第 7.2.4条中水准联测的规 定。 7.2.7 GNSS高程测量应符合下列规定： 1 GNSS高程测量选点应符合本规范第 5.2.2条的规定，可采取

11、埋设永久测 量标志、实地标注点位等方法设置测量点； 2 GNSS高程测量的技术要求应符合表 7.2.7的规定； 7、 城市 GNSS高程测量 3 宜选用固定误差不超过 20mm、比例误差系数不超过 2mm/km的 RTK接收机； 4 采用静态观测方法时，布网、观测、已知点联测和数据处理应符合本规 范第 5章的规定； 5 采用 RTK观测方法时，选点、观测和数据处理及检验应符合本规范第 6章 的规定。 7.2.8 GNSS高程测量应在高程异常模型覆盖区域内进行，不应外扩。 7、 城市 GNSS高程测量 7.3 数据处理与检验 7.3.1 采用 GNSS静态观测方法时，数据处理应符合本规范第 5.

12、4节的规定。 采用 RTK观测方法时，数据处理应符合本规范第 6.5节的规定。 7.3.2 水准测量的数据处理应符合现行行业标准 城市测量规范 CJJ8 中高程控制测量的规定。 7.3.3 GNSS高程测量成果应按已确定的区域高程异常模型进行正常高程 计算。 7、 城市 GNSS高程测量 7.3.4 新建立的高程异常模型应进行模型内符合中误差计算，并应符合本 规范表 7.1.2的规定。模型内符合中误差应按下式计算： GNSS高程拟合的各种模型都各有其优势与缺陷，有其一定的适用范围， 且不同拟合模型可能对高程异常模型的影响差异较大，关键在于模型函数 能否最佳地表达出整个区域的高程异常变化。因此新

13、建立的 GNSS高程异常 模型应进行模型的精度评定 。 7、 城市 GNSS高程测量 7.3.5 新建立的高程异常模型应进行模型外符合高程中误差计算，并应符 合本规范表 7.1.2中高程中误差的规定。外符合高程中误差应按下式计算： 新建立的 GNSS高程异常模型是否合理，需要一定数量的已知点来模型外 符合检核，检测点的数量较少没有统计意义，只有检测点大于 20个时才有 统计意义，才能够较好地检验高程异常模型的实际精度。 7、 城市 GNSS高程测量 7.3.6 GNSS高程测量工作完成后，应进行 100%的内业检查和 10%的外业同 精度检测。内业检查应符合本规范第 6.5.6条的规定。外业抽

14、检可采取水准 测量、光电测距三角高程测量或 GNSS测量方法进行。 GNSS高程测量工作完成后，需要对成果进行精度评定。进行一定量的外 业抽检，抽检比例应大于常规测量的外检比例，本规范规定外业抽检比例 不能低于 10%。通过外部的实测结果来评定 GNSS高程测量的精度，已参与模 型拟合的 GNSS水准点不得参与检测计算。本条还规定了可以采用的检测方 法 。 7.3.7 采用水准或光电测距三角高程检测时，应至少联测一个已知高程点， 并应符合现行行业标准 城市测量规范 CJJ8的规定；采用 GNSS测量检测 时，应符合本规范第 5章、第 6章的规定。 GNSS高程测量成果应与区域的高程控制网系统一

15、致，为了避免出现独立 的高程系统，本条规定了任何检测方法都要至少联测一个已知高程点。 7、 城市 GNSS高程测量 7.3.8 采用 GNSS方法进行高程检测时，检测较差不应超过本规范表 7.1.2 的规定；采用水准或光电测距三角高程检测时，检测较差不应超过表 7.3.8 的规定。 依据 城市测量规范 CJJ 8的规定，水准测量同精度检测已测测段高差 之差按原等级水准测量限差的来执行，三角高程测量按对向观测高差或单 向两次高差较差执行，碎部检测较差按高程中误差的两倍执行 7、 城市 GNSS高程测量 7.3.9 GNSS高程测量检测时，高程中误差应符合本规范表 7.1.2的规定， 并应按下式计

16、算： 7.3.10 新建立的高程异常模型外符合高程中误差的计算可与 GNSS高程测 量检测高程中误差的计算进行统一设计、一次完成。 7、 城市 GNSS高程测量 7.4 成果提交 7.4.1 GNSS高程测量完成后，宜提交下列成果： 1 技术设计书； 2 仪器鉴定资料； 3 控制点示意图。 7.4.2 GNSS高程测量完成后，应提交下列成果： 1 起算点成果资料； 2 外业观测原始记录文件； 3 平差计算文件； 4 高程异常模型及精度评定； 5 测量成果表； 6 技术总结。 谢谢！ 谢谢！ 10 2012 谢谢！ Beijing institute of surveying and mapping 北京市测绘设计研究院