GNSS外业观测手簿

GNSS测量原理及应用一、GNSS测量原理（以GPS为代表）（一）、GPS基本原理GPS导航系统的基本原理是测量出已知位置的卫星到用户接收机之间的距离，然后综合多颗卫星的数据就可知道接收机的具体位置。

要达到这一目的，卫星的位置可以根据星载时钟所记录的时间在卫星星历中查出。

而用户到卫星的距离则通过记录卫星信号传播到用户所经历的时间，再将其乘以光速得到（由于大气层电离层的干扰，这一距离并不是用户与卫星之间的真实距离，而是伪距（PR）：当GPS卫星正常工作时，会不断地用1和0二进制码元组成的伪随机码（简称伪码）发射导航电文。

GPS系统使用的伪码一共有两种，分别是民用的C/A码和军用的P(Y）码。

C/A 码频率 1.023MHz，重复周期一毫秒，码间距1微秒，相当于300m；P码频率10.23MHz，重复周期266.4天，码间距0.1微秒，相当于30m。

而Y码是在P码的基础上形成的，保密性能更佳。

导航电文包括卫星星历、工作状况、时钟改正、电离层时延修正、大气折射修正等信息。

它是从卫星信号中解调制出来，以50b/s调制在载频上发射的。

导航电文每个主帧中包含5个子帧每帧长6s。

前三帧各10个字码；每三十秒重复一次，每小时更新一次。

后两帧共15000b。

导航电文中的内容主要有遥测码、转换码、第1、2、3数据块，其中最重要的则为星历数据。

当用户接受到导航电文时，提取出卫星时间并将其与自己的时钟做对比便可得知卫星与用户的距离，再利用导航电文中的卫星星历数据推算出卫星发射电文时所处位置，用户在WGS-84大地坐标系中的位置速度等信息便可得知。

可见GPS导航系统卫星部分的作用就是不断地发射导航电文。

然而，由于用户接受机使用的时钟与卫星星载时钟不可能总是同步，所以除了用户的三维坐标x、y、z外，还要引进一个Δt即卫星与接收机之间的时间差作为未知数，然后用4个方程将这4个未知数解出来。

所以如果想知道接收机所处的位置，至少要能接收到4个卫星的信号。

GNSS-RTK外业操作五步教学法朱曙光;聂松广;郭玉珍【期刊名称】《内江科技》【年(卷),期】2018(039)010【总页数】2页(P62-63)【作者】朱曙光;聂松广;郭玉珍【作者单位】黄河水利职业技术学院;黄河水利职业技术学院;黄河水利职业技术学院【正文语种】中文GNSS具有定位精度高、全天候作业、操作简单等特点，在工程建设及测绘的各个领域得到了深入的应用。

GNSSRTK外业操作为GNSS教学的重要实践环节，本文通过阐述GNSS-RTK外业操作五步教学法，使学生快速理解和掌握GNSS-RTK 系统的基本功能及作业流程。

1 引言GNSS-RTK是我院工程测量技术专业核心技能课程“GNSS测量与定位技术” 中的一个重要教学环节。

GNSS-RTK是一种实时动态的载波相位差分技术，移动站接收机通过采集GNSS观测数据和来自于基准站的测站信息及观测数据进行实时差分处理得到移动站点坐标，移动站和基准站之间主要通过电台或数据网络方式进行通信，其精度可以达到1厘米左右。

GNSSRTK的类型包括单基站RTK和多基站RTK两种类型，本文主要根据日常实践教学和从事相关生产任务总结出了关于GNSSRTK外业操作的常规作业流程（见图1），以供大家学习和交流。

图1 GNSS-RTK操作流程2 GNSS-RTK五步教学法2.1 准备工作（1）收集已有控制点资料。

RTK作业之前首先要搜集测区已有的控制点成果资料，对成果资料进行可靠性检验，若满足精度要求，可以从中选择3～4个控制点用于求取测区的转换参数，这些点最好均匀分布于测区四周，避免点位过于集中或分布在一条直线上，这样RTK定位测量的精度会更高。

（2）仪器设备检查。

在出外作业前要检查接收机、电台等能否正常工作，确保所有设备电量充足满足一天作业需要，另外注意检查携带的配件是否齐全，不同的作业模式需要的设备也不尽相同，出工之前一定要检查清楚，不要遗漏以免影响工作效率。

（3）手簿设置。

不看后悔的RTK⼿簿操作常识！每天不厌其烦的发招聘信息，图⽂教程给你RTK在测量仪器中可是⼀⼤神器，但是呢，总有些⼈遇到各种⼿簿设置问题，今天就了解下这些⼿簿操作常识。

⾸先简单介绍下： RTK是能够在野外实时得到厘⽶级定位精度的测量⽅法，它采⽤了载波相位动态实时差分⽅法，是GNSS应⽤的重⼤⾥程碑，它的出现为⼯程放样、地形测图，各种控制测量带来了新曙光，极⼤地提⾼了外业作业效率。

⼿簿LandStar 7是基于Android平台的⼀款⼤地测量型软件。

充分利⽤安卓平台的优势，并集合了强⼤的图形引擎，⾸次在常规测量软件中添加了对图层、代码等属性的编辑和绘制；充分优化的数据库结构⽀持8万点以上的数据浏览；⽽且创新性加⼊的⼯作模式，设备信息等功能，使得⽤户只需⼀步，就可以完成之前复杂的操作流程；同时结合强⼤的云服务功能，让数据的分享、备份更简单。

硬件：i80系 10系\T8系等华测GNSS产品软件：Landstar 7安卓软件1、连接仪器将华测RTK以及电台、⾼增益天线架设完毕并开机。

2、⼿簿打开Landstar 7软件连接设备类型：（i80系类 10系类\T8系类选择“智能RTK”，其他选择“GNSS RTK”）连接⽅式：智能RTK可使⽤WIFI和蓝⽛，GNSS RTK选择蓝⽛连接热点或⽬标蓝⽛：在系统配置好蓝⽛（密码1234）或WIFI(默认密码12345678)，设备名称为设备SN号（SN号在接收机底部标签上）天线类型：选择对应仪器型号完成后点击连接按钮。

连接3、设置基准站或移动站⑴内置电台1+N模式（作业距离短，⼀般⼩于3公⾥使⽤）连接基准站，进⼊“配置-⼯作模式”，选择“默认：⾃启动基准站-内置电台”点击“接受”；连接移动站，选择“默认：⾃启动移动站-华测电台”（此时基站移动站使⽤电台信道7，频率461.050MHz通讯）点击“接受”。

⑵外挂电台1+N模式连接基准站，进⼊“配置-⼯作模式”，选择“默认：⾃启动基准站-外挂电台”点击“接受”，设置外挂电台为信道7（频率461.050MHz）；连接移动站，选择“默认：⾃启动移动站-华测电台”点击“接受”。

在GPS观测技术出现之前，一般平面控制网都是采用三角网、导线网等形式进行观测。

90年代我国引入了GPS观测技术，由于其精度高且控制点间不需通视的优点，很快就成为平面控制网的主要观测手段。

现在除美国的GPS以外，还有俄罗斯的格洛纳斯（GLONASS），欧盟的伽利略（Galileo）和中国的北斗（BD）等全球卫星导航系统，都可以为我们提供全球高精度的导航定位服务。

全球卫星导航系统简称GNSS，原来的GPS接收机发展到现在基本上都能同时接收GPS、GLONASS、Galileo、BD等卫星信号，所以现在在称为GPS接收机已经不太准确，一般称为GNSS接收机，原来的GPS观测技术也扩展为GNSS观测技术，采用GNSS技术进行观测的平面控制网则称为GNSS控制网。

本文就GNSS控制网的观测和平差进行介绍。

一、GNSS控制网的设计GNSS控制网设计最重要的是确定控制网的等级。

GNSS测量规范比较多，有国家标准也有行业标准。

由于不同的规范对等级的规定不一致，比如《全球定位系统（GPS）测量规范》中规定的等级为B、C、D、E（A级为连续运行参考站网），《全球定位系统（GPS）铁路测量规程》也是B、C、D、E四级，《卫星定位城市测量技术规范》、《城市测量规范》和《工程测量规范》中规定的精度级别为二等、三等、四等、一级、二级，《公路全球定位系统(GPS)测量规范》中规定的等级为一级、二级、三级、四级。

所以要确定GNSS控制网的等级，首先要确定采用的技术依据，也就是用哪个规范。

这个就要根据实际的需求来进行确定，如果实在不确定采用哪个规范，可以直接采用国家标准《全球定位系统（GPS）测量规范》。

图1 《全球定位系统（GPS）测量规范》中的精度等级规定图2 《工程测量规范》中的精度等级规定根据采用的规范确定好GNSS控制网的等级后，就可以根据规范的相关规定进行具体的技术设计。

主要有坐标系统的确定，起算点的选择，控制点点位及布网概略设计，采用的GNSS接收机与数据处理软件及平差软件，控制网观测、数据处理及平差技术要求及上交成果资料等内容。

青岛市连续运行基准站系统QDCORSRTK测量作业规定（试行）青岛市勘察测绘研究院二〇〇八年五月目录1 总则.............................................. 错误!未定义书签。

2 术语.............................................. 错误!未定义书签。

3 引用标准及文件.................................... 错误!未定义书签。

4 坐标系统和时间.................................... 错误!未定义书签。

坐标系统....................................... 错误!未定义书签。

时间........................................... 错误!未定义书签。

5 精度等级.......................................... 错误!未定义书签。

RTK平面测量精度等级........................... 错误!未定义书签。

RTK高程测量精度等级........................... 错误!未定义书签。

6 GNSS RTK平面测量................................. 错误!未定义书签。

一般规定....................................... 错误!未定义书签。

仪器设备....................................... 错误!未定义书签。

网络RTK测量................................... 错误!未定义书签。

基于QDCORS的单基站RTK测量.................... 错误!未定义书签。

7 动态GNSS高程测量................................. 错误!未定义书签。

************大学GNSS数据采集与处理技术设计书课程名称 专 业 班 级 组员姓名 任课教师目录1 基本概况 (2)2 主要任务 (2)3 作业依据 (2)4 使用的仪器及物品 (2)5 已有起始资料情况 (2)6 坐标系统 (3)7 GPS控制网的布设 (3)7.1 GPS网图形设计及设计原则 (3)7.1.1 GPS网图形设计原则 (3)7.1.2 GPS网图形设计 (3)7.2 GPS网的密度设计 (3)7.3 GPS控制网的选点 (4)7.4 埋石 (4)8 制定观测计划 (4)9 静态外业观测 (5)9.1 外业基本要求 (5)9.2 外业观测记录要求 (6)9.3 静态数据传输与备份 (6)10 静态数据处理 (6)10.1 静态数据处理任务 (6)10.2 数据处理的具体事项 (7)10.2.1 基线解算及其质量检验 (7)10.2.2 GPS网平差 ............................ 错误!未定义书签。

11 提交的成果 (8)附录 (9)GNSS数据采集与处理技术设计书1 基本概况*******大学北校区位于****省****市******新城，校园地势整体平整，校内绿化面积较大，校园环境优美，周末时间人流量较少。

2 主要任务进行GPS外业静态测量，并进行数据处理，建立二级GPS控制网。

3作业依据a．《全球定位系统GPS测量规范》 GB/T 18314-2022；b.《工程测量规范》 GB 50026-2022；c.《全球定位系统城市测量技术规程》 CJJ73-2022；d.《测绘成果质量检查与验收》GB/T 24356-2022。

4使用的仪器及物品表1 仪器及物品列表仪器及物品名称 型号/规格 数量 GPS接收机（含基座）南方灵锐s864台脚架 大 4个小钢尺 3m4把计算机 联想ThinkCentre若干数据传输软件与GPS接收机配套若干数据处理软件中海达HDS2003若干数据传输线与GPS接收机配套1根铅笔HB4支5 已有起始资料情况校园内已有供实习使用的GPS控制点，标石保存完好。

中华人民共和国行业标准全球定位系统城市测量技术规程T echnical Specification for Urban Surveying Using Global Positioning SystemCJJ73—2010Xxxxx 北京目录1 总则 (1)2 术语、符号和代号 (2)2.1 术语 (2)2.2 符号 (4)2.3 代号 (6)3 基本规定 (7)3.1 精度等级 (7)3.2 坐标系统 (9)3.3 时间 (10)4 城市连续运行基准站网（CORS）建设 (11)4.1 一般要求 (11)4.2 CORS基准站网的布设 (12)4.3 基准站建设 (13)4.4 通讯网络建设 (16)4.5 管理中心建设 (17)4.6 服务中心建设 (19)4.7 坐标联测 (20)4.8 系统测试 (22)4.9 成果提交 (24)4.10 系统维护 (25)5 城市GNSS网的建设 (28)5.1 一般规定 (28)5.2 选点及埋石 (29)5.3 GNSS测量 (31)5.4 数据处理 (36)5.5 质量检查与技术总结 (39)6 GNSS RTK测量 (42)6.1 一般规定 (42)6.2 仪器设备 (42)6.3 单基站RTK测量 (43)6.4 网络RTK测量 (46)6.5数据处理与检验 (47)6.6 成果提交 (48)7 GNSS高程测量 (49)7.1 一般规定 (49)7.2 技术要求 (49)7.3 数据处理与检验 (52)7.4 成果提交 (54)附录A地球椭球和参考椭球的基本几何参数 (55)附录B 直角坐标系间相互转换的常用方法 (56)附录C 连续运行基准站点之记 (59)附录D 连续运行基准站观测墩埋设及规格 (60)附录E 通信设备登记表 (62)附录F 系统维护日志表 (63)附录G GNSS控制点的标志、标石和造埋规格 (64)附录H GNSS控制点点之记 (67)附录J 光学对点器的检验与校正 (68)附录K 接收机内部噪声水平用零基线检验的方法 (69)附录L 天线相位中心稳定性的检验 (70)附录M GNSS外业观测手簿 (71)附录N GNSS高程异常拟合的常用方法 (72)附录Q GNSS RTK外业观测手簿 (77)1 总则1.0.1 为了统一全球导航卫星系统（GNSS）技术在城市测量中的应用，为城市规划、建设与管理以及科学研究等提供准确、适时、可靠的空间地理信息，制定本规程。

深圳市卫星定位测量规程Code for Shenzhen Urban Surveying Using Satellite Positioning System深圳市地籍测绘大队2009年3月目次1 一般规定 (1)1.1术语 (1)1.2符号 (2)1.3GNSS测量 (4)1.4数据处理 (6)1.5质量检查与技术总结 (9)2 城市GNSS RTK测量 (11)2.1一般规定 (11)1.2仪器设备 (12)2.3单基站RTK测量 (13)2.4城市网络RTK测量 (15)2.5数据处理与检验 (16)2.6成果提交 (16)3 城市GNSS高程测量 (18)3.1一般规定 (18)3.2技术要求 (18)3.3数据处理与检验 (19)3.4成果提交 (21)附录A GNSS外业观测手簿 (22)附录B GNSS RTK基准站外业观测手簿 (23)1 一般规定1.1 术语1.1.1 观测时段observation session测站上开始记录卫星观测数据到记录停止的时间间隔。

1.1.2 同步观测simultaneous observation两台及以上接收机同时对共同卫星进行观测。

1.1.3 同步观测环simultaneous observation loop三台及以上接收机同步观测所获得的基线向量构成的闭合环，简称同步环。

1.1.4 异步观测环unsimultaneous observation loop由不同时段的观测基线向量构成的闭合环，简称异步环。

1.1.5 独立基线independ baseline线性无关的一组观测基线。

1.1.6 星历ephemeris用来表示不同时刻卫星在轨道位置的一组参数。

1.1.7 广播星历broadcast ephemeris卫星实时发播的卫星轨道参数。

1.1.8 精密星历precise ephemeris利用全球或区域导航卫星跟踪站网的观测数据经后处理确定的导航卫星精密轨道参数。

实验一GNSS静态测量实验指导一、目的和要求（1）了解GNSS接收机的基本构造，认识其主要部件的名称和作用；（2）认识各指示灯的作用；（3）熟练掌握GNSS接收机的使用方法，外业观测的记录要求；（4）掌握GNSS静态相对定位测量的模式、及方法及接收机的操作和设置。

二、仪器和工具GNSS接收机1台，脚架1，卷尺1把。

三、实验内容本次实验每个班分若干个小组，每组4-5人，相对定位要求3台以上接收机进行同步观测，每三个小组做为一个大组分组进行GNSS静态相对定位测量，在熟悉GNSS接收机操作的基础上，要求观测两个边连式的同步观测环，每个小组在选择的控制点安置仪器，量取仪器高，设置仪器工作模式为静态模式，设置采样间隔为5秒，卫星高度截止角为10°，每一时段静态测量时间为30分钟，并练习填写外业观测记录表（表1）。

外业数据采集完毕，各组将仪器携带至测绘教研室，将各组所测的数据拷回，以备静态数据内业数据处理。

学生在做完实验后应编写相应的实验报告，对GNSS相对定位测量的模式、同步观测的方法做一总结。

四、实验方法与步骤（1）在校园内空旷的地方选择4个点；首先选择1、2、3点安置接收机，将仪器对中整平，量取并计算天线高（量取仪器高三次，三次量取的结果之差不得超过3mm，并取平均值。

仪器高应由控制点标石中心量至测高片上沿），将接收机号、所架点号、天线高填入记录手簿相应位置；（2）按照正确的开机过程将接收机开机，设置工作模式和采集模式，开始跟踪GNSS卫星，GNSS信号指示等连续闪烁4次以上，说明搜星正常；（3）待同步观测的接收机均搜星正常后由大组组长统一指挥启动数据记录，同步观测30分钟；将记录数据起止时间填入记录手簿相应位置；（4）数据记录结束后将接收机按照正确的关机过程将3台接收机关机，进行搬站，将1号点上的接收机搬至4号点进行第二个时段的观测，观测方法同第一时段。

所观测网形如下图1所示：123图1 边连式网形五、GNSS仪器使用及注意事项（1）一个时段观测中不得进行以下操作：关闭接收机又重新启动；进行自测试改变卫星高度角；改变数据采样间隔；改变天线位置；按动关闭文件和删除文件等；（2）观测员在作业期间不得擅自离开测站，并应防止仪器受震动和被移动，防止人和其他物体靠近天线，遮挡卫星信号；（3）雷雨过境时应关机待测，并卸下天线以防雷击；（4）不可踩到和碰到接收机数据电缆和天线电缆，以防人为信号失锁，记录数据丢失，电缆折断甚至控制器死机；（5）每一时段开始前，应查看电池电压，判断是否满足本时段观测（正常工作电压10-36VDC）；（6）测前应保证接收机有足够的存贮空间，以及避免手簿系统故障或中断造成数据丢失。