GNSS测量技术：测前准备

1. 踏勘测区

接受下达的GNSS测量任务或签订GNSS测量合同后，就可依据施工设计图踏勘测区。主要了解测区的下列情况，以便为编写技术设计、施工设计、成本预算提供基础资料。

①交通情况: 公路、铁路、乡村道路的分布及通行情况。

②水系分布情况: 江河、湖泊、池塘、渠道的分布以及桥梁、码头、水路交通情况。

③植被情况: 森林、草原、农作物的分布及面积。

④控制点情况: 三角点、导线点、水准点、多普勒点、GNSS点的等级、坐标、高程及其系统，点位的数量、分布、标志及保存现状。一般采取省、市、县从上至下的调查顺序。为了节省埋设标石的费用，应尽可能多利用原有控制点的标石。

⑤居民点情况: 测区内城镇、村庄居民点的分布，食宿及供电情况。

⑥当地风俗民情: 民族的分布，习俗、习惯、方言以及社会治安情况。

2. 收集资料

结合GNSS测量工作的特点并结合测区的具体情况，收集资料的内容包括:

①各类图件: 1∶ 1万～1∶ 10万比例尺地形图(我国的1/万地形图，每十年更新一次)，大地水准面起伏图，交通图等。

②各类控制点成果: 三角点、导线点、水准点、多普勒点、GNSS点及各控制点的坐标系统、技术总结等有关资料。

③测区有关的地理位置、气候特点; 气象、地质、交通、通信等方面条件的资料。

④城镇、村庄的行政区划表。

3. 器材准备及人员组织

器材、人员的筹组包括如下内容:

①根据观测等级，筹备仪器、计算机及配套设备。

②结合测区交通情况，筹备运输工具及通信设备。

③结合测区材料情况，筹备施工器材，计划油料、材料的消耗。

④根据测区具体情况，并结合测量技术力量组建施工队伍，拟定工作人员名单及岗位。

⑤结合测区情况和测量任务进行详细的经费预算。

4. 外业观测计划的拟定

外业观测工作是GNSS测量的主要工作。观测开始之前，外业观测计划的拟定对于顺利完成野外数据采集任务，保证测量精度，提高工作效率都是极为重要的。在施测前，建议用户根据网的布设方案、规模的大小、精度要求、GNSS卫星星座、参与作业的GNSS数量以及后勤保障条件(交通、通信)等，制定观测计划。

(1)拟定观测计划的依据

①GNSS网规模的大小: 网的规模越大，观测计划越应制定得详细周密。

②点位精度要求。

③GNSS卫星分布的几何图形强度: PDOP值不得大于6; 必须作可见星历预报。

④参加作业的GNSS接收机类型及数量。

⑤测区的交通、通信及后勤保障条件。

(2)观测计划的主要内容(www.xing528.com)

1)确定工作量

用户根据网的精度要求、接收机数目，顾及效率和网的精度、可靠性而确定工作量。具体方法可参考有关规范。这里仅强调一下观测时段、时段长度(同步观测时间)与基线长度等的关系。

为了在后处理中能取得符合精度的成果，必须保证接收机的一定同步观测时间，其取决于众多的因素: 如基线长度、观测卫星的数目、卫星的空间位置精度因子(PDOP)及大气层(主要指电离层)状况。如果用户在4颗以上的卫星且PDOP值小于4.0的情况下进行观测，那么所需的观测时间将主要取决于基线的长度及电离层扰动。

电离层的扰动是随时间及点位的位置而变化的。由于电离层的扰动在夜间要小得多，因此夜间的观测时间通常可以减小一半，或者测程增加一倍。所以，夜间将有利于10km以上的长基线测量。

但是，除非有特别的限制条件，否则要规定精确的观测时间是不客观的。表3.8仅就一般情况下同步观测的时段数及时段的长度必须满足的要求提供一个参考值。

当采用边连接方式可以用下式估算所需时段总数( NT)。

其中，ki为为接收机的数目;

n P为GNSS网的点数;

n T为相对定位的观测时段数。

值得注意的是，大多数情形下只需对基线向量观测一个时段。

2)采用分区观测

若GNSS网的点数较多，而参与同步观测时段的接收机数目有限时，建议分区进行观测。但必须在相邻分区设置公共点，且公共点的数量一般不得少于3个。当相邻分区的公共点点数过少，将使网的整体性变差，从而影响网的精度，如增加公共点数则又会延缓测量工作的进程，这一点请用户根据网的要求慎重考虑。

在一个观测分区内，用户还可根据参加作业的接收机数量，分成若干个同步观测的子区(每个子区必须有两台以上的接收机)，这样整个测区就很容易进行作业管理，从而有利于作业效率的提高。

3)选择卫星的几何图形强度

在GNSS测量中，被测卫星与观测站所构成的几何图形，其强度因子用空间位置因子PDOP来表示，无论是绝对定位还是相对定位，PDOP的值都不得大于6。

4)选择最佳观测时段

卫星数≥4颗且分布均匀，PDOP值小于6的时段，就是最佳观测时段。

5)选择迁站方案

迁站方案是在连续多个时段的观测作业期间，各小组的调度部署计划，它是计划拟定的核心内容，解决的是何组、何时在何点进行测量，以及如何到达该点的问题。

在制定迁站方案时，需要考虑以下因素: 一天内观测时段的数量，迁站及设置安置和拆卸时间，每点的观测次数，可供使用的车辆，观测小组成员到达点位的交通路线熟练程度，点与点之间的交通状况等。

制定迁站方案的基本原则是高可靠、高精度和高效率。在工程应用中，常用的迁站方案有平推式、翻转式和伸缩式等。

平推式迁站的基本原则是在进行同步图形的推进时，各小组从一点到另一点的路线距离长度基本一致，且每组运动的距离最短。在推进时，通常是所有的小组都需要迁站，每个小组基本上都向前迁到邻近的一个点。平推式迁站的效率很高，因为每个小组在一个共同的时间里进行迁站，时间利用率非常高。另外，平推式迁站也提高了测量成果的可靠性，因为在网中将会有许多的点是由不同的小组采用不同的设备测量的，这有利于发现测站错误及削弱对中整平误差的影响。平推式迁站人员和设备搬迁频繁，需要增加交通运输工作，同时加大了小组的作业强度，加大了某组出现意外而导致整个观测作业延误的可能性，还增加了各组协同的难度。

翻转式迁站的基本做法是在进行同步图形扩展时，一部分小组留在原测站上，另一部分小组则迁站到新的测站上; 在进行下一次同步图形扩展时，则上一次留在原测站上的小组迁站，而上一次迁站的小组则留在原测站上。翻转式迁站的调度比较简单，各作业小组在外业观测过程中的作业强度较小。但是，这种方式无法发现上一测站的错误情况。另外，为了削弱仪器对中整平误差的影响，在原测站上连续观测多个时段的小组一定要在进行每个时段的测量时，重新安置仪器。

伸缩式迁站也是小组轮流迁站，其具体方法是: 在开始进行同步图形扩展时，位于扩展方向后部的数个小组留在测站上，位于扩展方向前部的数个小组则迁站到新的测站上;到了下一次同步图形扩展时，位于后部的数个小组迁至前面小组在前次迁站前的测站上，而位于前部的小组留在测站上; 这样完成一次伸缩循环，以此类推，完成整个网的测量。伸缩式迁站的特点是所构成的边长长短结合，精度均匀; 每个点都采用不同的仪器进行了观测，有利于发现一些人为误差。不过，与翻转式相比，调度略显复杂，而且每个小组需要寻找更多的点。

(3)确定观测进程及调度

最佳观测时间确定后，在观测工作开始之前，须制定观测工作的进程表及接收机的调度计划。作业组应根据测区的地形、交通状况、网的大小、精度高低、仪器的数量、GNSS网设计、卫星预报表和测区的天气、地理环境等编制作业调度表，以提高工作效益。作业调度表包括观测时段、测站号、测站名称及接收机号等。作业调度表格式见表3.9。

表3.9 GNSS作业调度表

若作业仪器台数、观测时段数及测站数较多时，在每日出测前应采用外业观测通知单进行调度。

观测工作的进程计划，涉及网的规模、精度要求、作业的接收机数目和后勤保障条件等，在实际工作中，应根据最优化的原则合理制定。