《水运工程测量规范》讲义Word格式.docx
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取其极限误差作为坐标互差限值，即Δd=2Mp
Δd为坐标互差限值。
由上可知：
规定2倍相对点位中误差是科学的。
第3.4节电磁波测距
本节和94版规范相比较，也没有大的改变。
第3.4.3条根据国标《工程测量规范》对边长往返观测较差的规定作了调整。
第3.4.5条对注
（2）关于垂直角各测回互差作了修订。
第3.5节GPS测量
本节是这次规范修订的重点。
经过十多年的发展，GPS已经成为测绘领域普遍采用的控制测量方法，其理论和实践已非常成熟，各单位也积累了不少的经验。
但是由于94版规范编写时的局限性，原规范在GPS控制测量方面对有关问题没有规定，或规定的不太合理，已经远远不能适应实际工作的需要。
本次修订主要是根据近年来的实践经验，参照国家和行业有关标准的GPS有关规定对94版规范进行了重大调整。
第3.5.1条关于GPS网精度的规定
本条对GPS平面控制网不同等级的技术要求进行了规定。
和94版规范相比较，在本条中补充了GPS精度计算公式及其说明，增加了GPS网中相邻点平均距离的限值等内容。
关于控制点等级的划分，有必要作一专门的说明。
在我国的测绘实践中，关于国家大地控制点，一般都有两种不同的精度描述方法，天文大地点和三角点用传统的方法，如测角中误差、测距中误差等精度指标来描述，GPS则采用另一套精度描述体系。
水运工程测量也不例外。
在本规范中，将用于水运工程测量的平面控制点分为三级，即一级、二级和图根点。
按照第3.3节的规定，用传统的三角测量方法来定义相应的精度指标如下：
限差项目
一级
二级
图根
测角中误差（”）
5
10
20
相对相邻起算点的点位中误差
0.1
图上0.1mm
测距相对中误差
1/60000
1/30000
1/10000
说明：
当测图比例尺大于1：
1000时，一、二级点相对于起算点的点位中误差应不大于5cm；
等于或小于1：
10000时，应不大于20cm。
对于GPS控制测量，采用的是利用固定误差和比例误差计算GPA基线向量弦长中误差的方法来划分精度等级。
比较GB12327-1998《海道测量规范》和水运工程测量规范》中的有关规定是有意义的。
《海道测量规范》GB12327-1998
《水运工程测量规范》
等级
94版
修订版
海控1
a≤10
b≤5
a=8
b=8
a≤8
8≦b≦10
海控2
b≤10
a=16
b=16
a≤16
16≦b≦20
测图点
基线端点相对点位中误差小于0.1m
图根点
a=30
b=50
注：
相邻点间弦长精度公式（2（）2）
式中：
──标准偏差，即等效距离误差，mm
──固定误差，mm
──比例误差系数，10-6，ppm
──相邻点间的距离，Km
在本次修订中，参照国家有关规定，对94版规范中关于图根点精度采用和国标《海道测量规范》一致的规定，不再用固定误差和比例误差来限制。
对于一级和二级点，根据港口的规模和一般的工作经验，把GPS基线的平均边长分别规定为5—10km和2—5km，因此把相应的比例误差系数也给定范围，以便在实际工作中灵活掌握。
第3.5.2条关于GPS控制网布设的有关规定
3.5.2.1关于GPS控制网起算点的等级和数量
本规范规定“GPS测量控制网中作为起算点的高级控制点不得少于2个，宜用第3个已知点作校核，并应均匀分布，使之与待定点构成闭合环”。
什么是高级控制点？
尽管规范没有明确规定，在实际工作中也要遵循“高级控制低级”的原则，港口控制测量的起算点应不低于国家GPSD级点，最好为C级点。
关于同级发展问题，尽管GPS基线的精度可以作到0.01PPM，以往实践上也有同级发展的实例，在军用标准GJB2228-94《全球定位系统（GPS）大地测量规则》中，虽然也规定了高级控制低级的原则，但同时又规定它的三、四级网可以“联测两个以上高级或同级的已知点”，说明可以同级发展，这也是自相矛盾的。
《海道测量规范》也不允许同级发展控制点。
因此在水运工程测量中也应避免同级发展。
关于GPS网起算点个数，94版规范规定“GPS网中应至少包含3个起算点”，GB12327-1998规定不少于2个。
根据GPS测量所能达到的技术能力，2个起算点已经足够，实践证明也是可行的，因此这里作了相应的修改。
但是同时规定应有第3个点作校核，是为了防止起算点本身问题造成测量结果不理想。
若需要计算测区的坐标转换参数，则至少需要3个已知点。
至于已知点应均匀分布的原因是显而易见的。
3.5.2.2关于闭合环的边数
本条款按照国标中的相关规定对94版的若干名词进行了修订。
以“由独立基线构成的多边网或附和路线”代替了“全面网或闭合导线”；
由“最简独立闭合环”代替了“闭合环”；
取消了“多余观测基线”这个概念及相关的规定。
GPS网的图形布设一般有点连式、边连式、网连式及边点混合连接等四种基本方式。
选择什么样的网，取决于工程所要求的精度、野外条件及GPS接收机数量等因素。
关于最简独立闭合环或附和路线的边数，94版不分等级一律规定为“不大于10条”，明显不太合理。
修订后为“一级网不应多于8条，其余等级不应多于10条。
”这和国标是一致的。
3.5.2.3关于GPS边长大于20km时应使用双频接收机，是为了削弱电离层的影响。
但是由于在水运工程测量中已经规定一级点平均边长不超过10km，极限边长超过20km的不多，一般情况下，单频接收机已经足够了。
3.5.2.4本款是对RTK-DGPS技术用于图根点加密提出的要求。
由于RTK技术已经非常成熟，可以用来进行图根点加密。
但由于RTK受外界干扰因素比较大，尚不能用于等级点的加密。
而且规范要求在使用RTK之前一定要在已知点上进行比对，防止基准点有问题或者仪器设置错误，同时对测区环境噪声、通讯距离也是个测试。
要求采样时间不少于5s，主要是考虑应有足够的多余观测，防止卫星失锁。
第3.5.3条关于GPS选点埋石的技术要求
本条关于GPS选点埋石的规定是十分清楚明了的，其原因也是众所周知的，在这里不在一一列举。
总体上讲GPS点位应方便使用和保存，地平仰角15度以上无障碍物，避开电磁辐射源和易产生多路径效应误差的物体。
3.5.3.1在选择GPS点时，最主要的考虑是要保证GPS卫星发出的微弱信号能够正常、稳定、连续地接收，要避开高压线、变电站、雷达等大功率无线电发射源，但避开的距离不同的规范有不同的规定。
GB12327-1998规定“距点位1km内无强功率的电台、微波中继站等电辐射源”。
GJB2228-94规定“距点位100m范围内无高压输电线、变电站，1km内无强功率的电台、微波中继站等电辐射源”。
94版规范规定“测点与大功率无线电发射源的距离应大于300m，与变电站、高压线的距离应大于100m”。
到底距离多大才好？
在实际工作中也不能一概而论。
有些无线电发射源并不影响GPS卫星信号的接收，最明显的例子就是我们的RBN/DGPS台站。
台站以200W功率向外发射差分GPS信号时，GPS接收机本身还在正常工作，两者距离不过百米。
我们的经验是能避开的尽量避开，避开的效果应以实际观测效果来定，不能机械地用距离来定。
有时实在不能躲开这些干扰源时，也可以在这些干扰源不工作的间隙进行观测。
因此在本次修订中对避开电辐射源的距离没有做具体规定。
3.5.3.2关于GPS方位点，94版规范要求“GPS点间应至少有一个方向相互通视。
”GB12327-1998也有类似的规定。
其实这一规定在实际生产中意义不大，除非有特殊的用途或直接用来测地形，在GPS测量实践中，尤其是做高等级控制网时，一般不要求点间通视，尤其是点间距离较远时。
对需要利用常规的光学方法在GPS点的基础上发展新点时，规定GPS点应有方位点，以及两者之间的距离不小于300m是必要的，目的是为了提高光学观测的精度。
若用GPS技术在原GPS点上发展新点，点间的距离应无特殊要求。
因此规范修订为“当GPS点间需要通视时，应在附近设方位点，两者之间的距离不宜小于300m，其观测精度应与GPS点相同。
”
3.5.3.3关于GPS点环视图。
绘制环视图是为了在数据后处理时对卫星信号进行分析。
对于大部分符合规定的GPS点来讲，绘制环视图是没有必要的。
只有当点位周围地平仰角15度以上有大范围的障碍物或点位周围有大面积水域时，绘制环视图才有意义，因为这时才有可能遮挡信号和产生多路径效应误差。
因此本规范没有要求所有的GPS点都绘制环视图。
3.5.3.4关于埋石规格和要求可参考附录。
在水运工程测量中经常需要在建筑物（如楼顶）或码头面埋石，附录中给出的标石规格可能不一定实用，可以按照国家标准中的有关规定执行，这里不再赘述。
第3.5.4关于GPS点之记
绘制点之记是为了存档和使用方便，这是测量的基本要求，应严格遵守，认真填写。
有条件的可以建立相应的数据库进行管理，并加入照片等多媒体资料。
当然这已超出了规范的范围。
第3.5.5条关于GPS观测的技术要求
本条对GPS观测前的仪器检验、设备安装、仪器高量取；
观测过程中的参数设置、注意事项；
观测结束后的数据转录等进行了规定。
这些规定基本上和94版一致，并参考了《海道测量规范》的相关规定。
3.5.5.2关于接收机天线的对中误差，94版规范不分等级统一规定为应小于3mm，这里修订为“一、二级点不得超过2mm，图根点不得超过3mm”，并提出了偏心观测时，应“测定归心元素，将成果归算到标石中心”的要求。
3.5.5.3关于天线高的量取，94版规定的比较模糊，修订后要求测前、测后都要量取天线高，主要是为了防止在土质松软地区仪器下沉对观测精度的影响。
每次量取分三个角度三次读数取平均，是为了验证天线是否整平。
要求“精确到1mm，测量前后量高之差不应大于3mm，取其平均值作为天线高。
3.5.5.4至3.5.5.7是关于观测期间的要求。
由于GPS观测需要多个台站同步进行，一个台站出问题，其余台站都要受影响，因此本规范除了给出了一些技术参数外，还对观测期间人为和自然的干扰问题进行了规定，以保证观测数据的质量和同步观测的顺利完成。
另外，这里还和《海道测量规范》进行了比较，供大家参考。
技术要求
《海道测量规范》
卫星天线的高度
天线相位中心距离地面高度不得小于1.3m
没有规定
观测时段数
H1至少2个时段，H2和HC至少1个时段
观测时段长度
H1、H2、HC的观测时段分别进行了规定，即60min、45min、30min
不区分等级，只规定长度不少于30min
采样间隔
15s
15—60s
PDOP
≤6
≤8
3.5.5.8关于观测结束后的规定。
观测结束之前应检查天线是否碰动，对中误差是否超限，各种参数设置是否变化。
这是很关键的一步，决不是可有可无的，它对于保证数据的质量，及时进行修测或不测是十分重要的。
有时候可能因为一个误操作使整个时段作废；
有时候甚至出现观测结束了，而数据却没有记录下来的事情；
有时因为点名、时段号起的不合理给后面的数据处理带来不必要的麻烦。
凡此种种，都说明收测前的检查十分关键。
另外为了第二天工作的方便，也为了检验数据质量，每天观测结束之后应及时将观测数据转入计算机并进行数据备份，这应养成习惯。
第3.5.6条关于GPS数据处理的规定
3.5.6.1GPS网数据处理分基线解算和网平差两个阶段。
数据处理一般应在外业测量成果经过分析检查之后进行。
各阶段数据处理软件，一般应采用商用软件或经过鉴定、验算，认为可靠的软件。
如果外业数据质量比较好，各种计算参数设置比较合理，一般采取软件自动处理的方法就可以得到满意的基线结算结果。
如果某颗卫星或某个时段、某个点数据不好，可以进行人工干预，或强制设定一些技术指标，以便获得更好的计算结果。
但对干预过程应作好记录，以便分析。
3.5.6.2关于外业数据质量检核，94版规范没有规定，这里借鉴国家标准的有关内容进行了补充。
观测超成果的外业检核包括每个时段同步边观测数据的检核、重复观测边的检核、同步观测环检核、异步观测环检核等内容，详细内容可参考有关教材。
3.5.6.3关于返测和重测。
对经过检核超限的基线在充分分析基础上，进行野外返工观测。
基线返工应注意以下几个问题：
（1）无论何种原因造成一个控制点不能与两条独立基线相连结，则在该点上应补测或重测不少于一条独立基线。
（2）可以舍弃在复测基线边长较差、同步环闭合差、独立环闭合差检验中超限的基线，但必须保证舍弃基线后独立环所含基线数，不得超过本规范的规定，否则应重测该基线或者有关的同步图形。
（3）由于点位不符合GPS测量要求而造成一个测站多次重测仍不能满足各项限差规定时，可以按照技术设计的要求另选新点进行重测。
3.5.6.4关于GPS网的平差，94版规范要求基线观测值宜先投影在平面上，在进行平差计算。
其实这是不必要的。
修订后只说明了平差所在的坐标系，即“GPS网的最小无约束平差应在WGS-84坐标系中进行；
GPS网的最小约束平差可在WGS-84坐标系、国家坐标系或地方独立坐标系中进行。
在各项质量检核符合要求之后，以所有独立基线组成闭合图形，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系三维坐标作为起算数据，进行GPS网的无约束平差。
无约束平差应当提供各控制点在WGS-84系下的三维坐标，各基线向量三个坐标差观测值的总改正数，基线边长以及点位和边长的精度信息。
在无约束平差确定的有效观测量的基础上，在国家坐标系或城市独立坐标系下进行三维约束平差或二维约束平差。
约束点的已知坐标，已知距离或已知方位，可以作为强制约束的固定值，也可作为加权观测值。
由于GPS使用的是WGS-84坐标系，而我们使用的是北京1954年坐标系，或者西安1980年大地坐标系，有时还要使用当地的地方坐标系或临时坐标系，因此坐标系之间的相互转换是经常发生的。
因为水运工程测量测区范围一般都比较小，如果采用全国范围或跨省、市地区范围的坐标转换参数，在工程中可能引起较大的转换误差，所以一般都采用局部拟合的方法计算坐标转换参数。
但不管转换参数如何得到，在使用之前都应当进行检核。
3.5.6.5这里规定了GPS网平差应提交的成果，可以作为对平差软件的要求，也可以对技术报告的要求。
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