第一篇：測量力量教案

青島版小學科學四年級下冊 《測量重力》教學設(shè)計

教學目標

1、能用測力計對物體進行測量觀察，采集數(shù)據(jù)，并進行簡單記錄；能提出探究活動的大體思路。

2、會使用測力計測物體的重力。、保持與發(fā)展對身邊自然事物的好奇心，培養(yǎng)興趣，善于猜想，樂于合作交流。教學重點 會使用測力計測量物體的重力。教學難點 制作簡單的測力計。教具 學具

橡皮、橡皮泥、平板測力計、圓筒測力計、鉤碼、測力計掛圖 教學過程

一、創(chuàng)設(shè)情境 提出問題

談話：（出示牛頓圖片）同學們，認識這位科學家嗎？

早在300多年前，牛頓就對蘋果為什么落地產(chǎn)生疑問并進行了深入研究，你知道蘋果為什么會落地嗎？

學生回答：受到了地球引力的作用/重力的原因/ 提問：橡皮和橡皮泥受到的重力一樣嗎？ 學生大膽猜想，引出課題：測量重力。（板書）

二、小組學習自主探究

1、組織學生觀察彈簧秤，互相討論彈簧秤的種類和構(gòu)造。

教師用多媒體顯示彈簧秤的種類，指導學生認識不同類型的彈簧秤。（圓盤測力計、圓

筒

測

力

計、平

板

測

力計）

2、學生匯報測力計的構(gòu)造，教師用多媒體顯示彈簧秤由六部分組成：（1）、提環(huán)，（2）、彈簧，（3）、拉鉤，（4）、指針，（5）、刻度，（6）、單位。（板書：牛頓）指導認識一牛頓力，用手拉鉤環(huán)，體會一牛頓力有多大。(認真地觀察彈簧測力計的刻度板，上面標出的單位是什么，認識刻度板上一大格是多在力，一小格是多大力，刻度板上最多能測多大的力。)

3、學生玩彈簧測力計。

慢慢地用力拉彈簧，改變用力大小，看彈簧的長度有什么變化。說說彈簧測力計為什么時候能測量力的大小。

三、匯報交流 評價質(zhì)疑

談話：同學們用測力計測量了許多物體所受的重力，你想不想自己動手制作一個測力計？

交流：制作測力計需要的材料和制作的關(guān)鍵。出示制作步驟 學生展示作品，師生點評，現(xiàn)場使用，測量物體所受重力。

四、總結(jié)概括 抽象提升

1.談話：同學們用測力計測量了許多物體所受的重力，你想不想自己動手制作一個測力計？

2.交流：制作測力計需要的材料和制作的關(guān)鍵。

3.出示制作步驟：

①用試管夾將木板固定在鐵架臺上，把白紙條貼在木板上，并把彈簧固定在木板上（帶鉤的一端朝下）。

②用尺子測量彈簧的原長，并在紙條上標出，將此作為0°刻線。

③向彈簧測力計下加砝碼，一次加一個，并分別在白紙上標出伸長的位置。（但不超過彈簧彈性限度，且沒超過木板及上面的白紙條）

4.學生制作測力計。

5.現(xiàn)場使用，測量物體所受重力。

五、鞏固應(yīng)用 拓展提高

嫦娥一號”探測衛(wèi)星在地球軌道和月球軌道上受到的重力一樣嗎？請查閱相關(guān)資料了解一下。

教學反思： 這節(jié)課學生興趣濃厚，學得積極主動，主要體現(xiàn)在以學生活動為主，通過引導他們自主探究、合作交流，學習新知。

1.合作探究，認識測力計。

測力計是學生生活中不常見的測量工具，通過讓學生自己觀察、研究、發(fā)現(xiàn)測力計的結(jié)構(gòu)、原理及重力的單位。這一環(huán)節(jié)，學生學得較好，能在相互補充、完善中認識測力計各部分的名稱，為制作測力計作了有利鋪墊。

2.動手測量，總結(jié)方法。

讓學生自己用測力計測量一個鉤碼所受重力，然后根據(jù)測量結(jié)果總結(jié)測力計的正確使用方法，引導學生對自己的操作過程進行思考，不但培養(yǎng)了他們的動手實踐能力，同時提高了他們解決問題的能力。

課堂上，過分強調(diào)物體所受重力，導致部分學生在匯報交流時，回答問題不積極。在制作測力計環(huán)節(jié)，應(yīng)該在學生交流之后出示制作步驟，課堂上，學生開始動手制作了，再引導他們看制作步驟，此時學生的興趣已經(jīng)轉(zhuǎn)移在制作過程中，根本不去關(guān)注步驟了，導致測力計的制作浪費時間。

石廟學校 趙維萍

第二篇：測量教案

累計

累計

累計

累計

累計 ??

累計

累計

累計

累計

累計

累計

累計

累計

累計

累計

累計

累計

累計

累計

第三篇：測量教案

第一章

測量的初步知識

一、長度的測量

誤差（1課時）

一、教學目標

1．物理知識方面的要求．

（l）知道測量在學習物理中的重要性．

（2）知道長度的國際單位和常用單位，能進行單位變換．

（3）學習估測生活范圍內(nèi)物體的長度．

（4）能認識刻度尺的零刻線、最小刻度和量程．

（5）知道用刻度尺測量長度時，要信讀到最小刻度值的下一位．知道測量結(jié)果由數(shù)值和單位組成．

（6）常識性了解誤差的有關(guān)知識，常識性了解長度測量中的有效數(shù)字．

2．通過演示（投影）、講解、練習、歸納等方式培養(yǎng)和提高學生觀察和思維能力．

（1）觀察教材圖11和1－2，說明測量的必要性和目測的不準確性．

（2）通過講解長度的國際單位，歸納出比米大和比米小的單位及相互關(guān)系．

（3）用自己手中的刻度尺測量一些長度，歸納出測量中的注意事項．

3．滲透簡單測量中的嚴謹性教育，說明測量在物理學習中的重要性．

二、重點、難點分析

1．了解測量在物理學習中的必要性和重要性．

2．學會正確使用刻度尺測長度．

三、教具

1．米尺（最小刻度是毫米）、卷尺（最小刻度是厘米）、”游標卡尺、”干分尺．

2．幻燈片；最小刻度是毫米、厘米、0.5分米的尺子；刻度尺正確使用的圖示．

3．學生自備：最小刻度是毫米的刻度尺（0～30厘米）

四、主要教學過程

（－）引人新課

師：日常生活離不開測量，例如：買菜、測體溫、人的體重、身高、體育比賽的時間都需要測量．而秤、溫度計、鐘表、刻度尺都是我們熟悉的測量工具．測量在物理學習中十分重要，我們學習物理，就從學習長度的測量開始．

那么，長度測量中要注意什么問題呢？能否憑人的感覺呢？

（注：可用復(fù)合投影片打出幾個長度進行比較）

師：如圖1-1-1，光比較（1）和（2），憑經(jīng)驗學生可能答： AB＝ A1 B1，用投影將AB復(fù)合到A1 B1上）發(fā)現(xiàn)判斷錯了．再比較（2）和（3），學生憑感覺，可能答：A2B2＞A1B1，一對比，發(fā)現(xiàn)又錯了．

（注：引入中還可以用課本圖11，比較帽子的高和帽沿直徑，往往人的感覺又不對）

師：生活中，測量僅靠感覺是不可靠的，所以測量長度必須用刻度尺． 再找學生說自己身高，引出測量的結(jié)果必須有單位．

（二）教學過程設(shè)計

第一章測量的初步知識（板書）

第一節(jié)長度的測量誤差（板書）

一、長度的單位（板書）

1．長度的國際單位：米（m）．（板書）

（注：可簡單介紹國際單位制，或引導課下閱讀課本P9小資料）

引導學生回答長度的其它單位．

學生：比米大的單位有千米（km），比米小的單位有分米（dm），厘米（cm），毫米（mm），微米（μrn）等．

2．單位換算．（板書）

可先從學生熟悉的單位換算引出：

1米= 10分米．

1分米= 10厘米．

1厘米= 10毫米．

1毫米= 1000微米．

然后，再按書上形式給出各單位和米的關(guān)系：

1千米= 1000米= 103米．

1分米= 0.1米=1/10米=10-1米． 1厘米= = 0.01米=1/100米=10-2米． 1毫米= = 0.001米=1/1000米=10-3米．

1微米= = 0.000 001米=1/1 000 000米=10-6米．

隨堂練習：

78千米=＿＿＿＿＿米（×進率1000）．

5分米=＿＿＿＿＿＿米（×進率1/10）．

68微米=＿＿＿＿＿＿厘米（×進率1/10 000）．

（注：與微米有關(guān)的換算學生不熟悉，容易出錯，可多練幾個）

二、刻度尺的使用（板書）

展示：米尺、卷尺、游標卡尺、干分尺．

1．常用工具：刻度尺．

（采取邊演示邊講解的方法）

投影透明刻度尺，讓學生指出：刻度尺的零刻線，它一次能測量的最大長度（也就是量程），它的最小刻度值．（也就是1個小格表示的長度值）

學生觀察并回答：自己使用的刻度尺的零刻線、量程和最小刻度值．

投影：最小刻度是厘米的尺子．也讓學生分析回答．

小結(jié)：使用刻度尺前要先觀察刻度尺的零刻度線、量程和最小刻度值．（板書）

2．正確用刻度尺．（板書）

【演示】（1）尺要放正（對比課本 P7圖1-5）并說明厚尺子怎么放．（2）確定零刻線（投影零刻線磨損的尺子，說明使用方法）并說明：零刻線磨損的尺子可以從其它刻線量起．（3）視線要與尺面垂直．（投影 P7圖1-7）

小結(jié)：測量時，刻度尺要放正，刻度尺的刻度線應(yīng)與被測物體的長度線段貼近；若刻度尺的零刻度線已磨損，可以任選某一刻度為起點刻度線，讀數(shù)時要注意減去起點刻度線前面的數(shù)字；觀察測量結(jié)果時，視線要與刻度尺面垂直，面且要正對刻度線．

3．正確讀數(shù)和記錄．（板書）

讀數(shù)時，除讀出最小刻度以上各位數(shù)值外，還要估讀到最小刻度的下一位．

隨堂練習：（投影）用最小刻度不同的尺子去測量同一物體的長度．

學生活動：可叫一組學生，用最小刻度是毫米的尺子讀不同物體的長度，再用最小刻度是厘米的尺子讀不同的物體長度．從而練習正確讀數(shù)．

觀察發(fā)現(xiàn)：用最小刻度木同的尺子測量同一物體長度，記錄結(jié)果不一樣，也就是有效數(shù)字不同．

師：有效數(shù)字是指從左邊第一個木是零的數(shù)字到信讀值，都叫做有效數(shù)字．

舉剛才讀過的一組數(shù)據(jù)，說明有效數(shù)字是多少．并說明估讀只能讀一位．

學生活動：用量程是30厘米的刻度尺，測量物理課本的長和寬．還可從不同部位測長和寬，并將數(shù)據(jù)記錄到筆記本上．

老師分析：學生記錄中最后一位往往是不同的，這也恰好體現(xiàn)了：估計的數(shù)值對于每個學生來說可能不同．

小結(jié)：測量結(jié)果是由數(shù)字（準確數(shù)字、估計數(shù)字）和單位組成的．

由前面學生實驗引出誤差．

三、誤差及減小方法（板書）

1．什么叫誤差：測量值和真實值之間的差異叫誤差．

2．造成誤差原因．

舉例說明：測量工具和人為的原因都會造成誤差．

3．誤差不等于錯誤．

舉例說明：錯誤可以避免，誤差不能避免．

4．減小誤差方法．

（1）根據(jù)測量需要選擇合適的工具．

（2）多次測量取平均值．

舉例：如課本寬，可以在不同部位測寬度，至少三次，然后取平均值．

對于一頁紙的厚度，則可以采取測200頁紙的厚度，再經(jīng)過計算，求得一頁紙厚度的方法．

（三）課堂小結(jié)

師：請學生看課本P．8，“想想議議”，讓學生把正確使用刻度尺的規(guī)則歸納成幾條寫在自己的本上．

如：1．觀察刻度尺的零刻線，量程和最小刻度．

2．將尺子放正．

3．讀數(shù)時視線與尺面垂直．

4．記錄結(jié)果要有數(shù)值和單位．

（四）作業(yè)與思考

1．書上p．8練習1、2．3．p．11習題1、2、3．

小實驗：自制卷尺測身高

2．思考題：地圖上鐵路線的長度是曲線或折線，如何用刻度尺測出它的長度？還需借助什么器材？

3．補充習題：

（1）測量長度最常用的工具是＿＿＿＿＿＿．

（2）測量結(jié)果是由＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿＿組成的．

（3）將下列單位變換為國際單位：

145厘米=＿＿＿＿＿＿．735分米=＿＿＿＿＿＿．

2.5千米=＿＿＿＿＿＿．

500毫米=＿＿＿＿＿＿．

（五）教學說明

1．長度的測量和單位，學生往往認為是“早已知道”的內(nèi)容，因而造成學習時不夠重視，教師應(yīng)注意通過讓學生觀察、動手、動腦、動口去調(diào)動學生的學習積極性，并抓住學習中易犯的錯誤，使學生意識到學習長度測量的必要性和重要性．

2．應(yīng)抓住本節(jié)課的難點：如單位換算，課本中出現(xiàn)了指數(shù)表示數(shù)字的方法，但學生一般掌握的木夠熟練，這時可不必強求，只要換算正確便可．

3．充分利用課本，引導學生閱讀課本及補充的閱讀材料，如 p．9～p．10中的“國際單位”和“一些距離和長度”．通過閱讀：原子的半徑到地球的半徑，激發(fā)學生探索自然界奧秘的興趣．

（北師大二附中

曾 路）

第四篇：控制測量教案

第一章 緒 論

第一節(jié) 控制測量的任務(wù)和作用

一、概述

1、控制網(wǎng)

控制測量學是研究精確測定和描繪地面控制點空間位置及其變化的學科。它是在大地測量學基本理論基礎(chǔ)上以工程建設(shè)測量為主要服務(wù)對象而發(fā)展和形成的，為人類社會活動提供有用的空間信息。

2、控制測量

測定控制點位的工作，稱為控制測量

3、國家控制網(wǎng)

在全國范圍內(nèi)建立的控制網(wǎng)，稱為國家控制網(wǎng)。國家平面控制網(wǎng)主要布設(shè)成三角網(wǎng)，采用三角測量的方法。國家高程控制網(wǎng)布設(shè)成水準網(wǎng)，采用精密水準測量的方法。

4、城市控制網(wǎng)

在城市地區(qū)，為測繪大比例尺地形圖、進行市政工程和建筑工程放樣、而在國家控制網(wǎng)的控制下建立的控制網(wǎng)，稱為城市控制網(wǎng)。

5、小地區(qū)控制測量

在面積小于15km2范圍內(nèi)建立的控制網(wǎng)，稱為小地區(qū)控制網(wǎng)。

二、工程控制測量的基本任務(wù)和作用

1、在設(shè)計階段建立用于測繪大比例尺地形圖的測圖控制網(wǎng)

在這一階段，設(shè)計人員要在大比例尺地形圖上進行建筑物的設(shè)計或區(qū)域規(guī)劃，以求得設(shè)計所依據(jù)的各項數(shù)據(jù)。因此，控制測量的任務(wù)是布設(shè)作為圖根控制依據(jù)的測圖控制網(wǎng)，以保證地形圖的精度和各幅地形圖之間的準確拼接。

2、在施工階段建立施工控制網(wǎng)

在這一階段，施工測量的主要任務(wù)是將圖紙上設(shè)計的建筑物放樣到實地上去。在施工放樣之前，需建立具有必要精度的施工控制網(wǎng)。

3、在工程竣工后的運營階段，建立以監(jiān)視建筑物變形為目的的變形觀測專用控制網(wǎng)

以上2、3階段布設(shè)的兩種控制網(wǎng)統(tǒng)稱為專用控制網(wǎng)。

三、控制測量學的主要研究內(nèi)容

控制測量學的基本科學技術(shù)內(nèi)容概括如下：

（1）研究建立和維持高科技水平的工程和國家水平控制網(wǎng)和精密水準網(wǎng)的原理和方法，以滿足國民經(jīng)濟和國防建設(shè)以及地學科學研究的需要。

（2）研究獲得高精度測量成果的精密儀器和科學的使用方法。

（3）研究地球表面測量成果向橢球及平面的數(shù)學投影變換及有關(guān)問題的測量計算。

（4）研究高精度和多類別的地面網(wǎng)、空間網(wǎng)及其聯(lián)合網(wǎng)的數(shù)學處理的理論和方法、控制測量數(shù)據(jù)庫的建立及應(yīng)用等。

第二節(jié) 控制網(wǎng)的布設(shè)形式

一、平面控制網(wǎng)的布設(shè)形式

1、導線網(wǎng)的布設(shè)形式

導線網(wǎng)是目前工測控制網(wǎng)較常用的一種布設(shè)形式，它包括單一導線和具有一個或多個結(jié)點的導線網(wǎng)。網(wǎng)中的觀測值是角度（或方向）和邊長。獨立導線網(wǎng)的起算數(shù)據(jù)是：一個起算點的 坐標和一個方向的方位角。

導線網(wǎng)與三角網(wǎng)相比，主要優(yōu)點在于：

（1）網(wǎng)中各點上的方向數(shù)較少，除結(jié)點外只有兩個方向，因而受通視要求的限制較小，易于選點和降低覘標高度，甚至無須造標。（2）導線網(wǎng)的圖形非常靈活，選點時可根據(jù)具體情況隨時改變。（3）網(wǎng)中的邊長都是直接測定的，因此邊長的精度較均勻。

導線網(wǎng)的缺點主要是：導線網(wǎng)中的多余觀測數(shù)較同樣規(guī)模的三角網(wǎng)要少，有時不易發(fā)現(xiàn)觀測值中的粗差，因而可靠性不高

2、三角網(wǎng)

在地面上選定一系列點位1，2，﹒﹒﹒﹒，使互相觀測的兩點通視，把它們按三角形的形式連接起來即構(gòu)成三角網(wǎng)。如果測區(qū)較小，可以把測區(qū)所在的一部分橢球面近似看做平面，則該三角網(wǎng)即為平面上的三角網(wǎng)（圖1-4）。三角網(wǎng)中的觀測量是網(wǎng)中的全部（或大部分）方向值（有關(guān)方向值的觀測方法見第三章），圖1-4中每條實線表示對向觀測的兩個方向。根據(jù)方向值即可算出任意兩個方向之間的夾角。

3、邊角網(wǎng)和三邊網(wǎng)

邊角網(wǎng)是指測角又測邊的以三角形為基本圖形的網(wǎng)。如果只測邊而不測角即為三邊網(wǎng)。實際上導線網(wǎng)也可以看做是邊角網(wǎng)的特殊情況。

4、GPS網(wǎng)

二、高程控制網(wǎng)的布設(shè)

1、幾何水準測量

用水準儀和水準尺進行水準測量的方法叫幾何水準測量。

2、三角高程測量

三角高程測量主要用于山區(qū)的高程控制和平面控制點的高程測定。

第三節(jié) 國家控制網(wǎng)的布設(shè)

一、布設(shè)原則

我國幅員遼闊，在大部分領(lǐng)域（約9 600 OOOkm)上布設(shè)國家天文大地網(wǎng)，是一項規(guī)模巨大的工程。

1、分級布網(wǎng)、逐級控制

由于我國領(lǐng)土遼闊，地形復(fù)雜，不可能用最高精度和較大密度的控制網(wǎng)一次布滿全國。為了適時地保障國家經(jīng)濟建設(shè)和國防建設(shè)用圖的需要，根據(jù)主次緩急而采用分級布網(wǎng)、逐級控制的原則是十分必要的。即先以精度高而稀疏的一等三角鎖盡可能沿經(jīng)緯線方向縱橫交叉地迅速布滿全國，形成統(tǒng)一的骨干大地控制網(wǎng)，然后在一等鎖環(huán)內(nèi)逐級（或同時）布設(shè)二、三、四等控制網(wǎng)。

2、應(yīng)有足夠的精度

3、應(yīng)有足夠的密度

控制點的密度，主要根據(jù)測圖方法及測圖比例尺的大小而定。

4、應(yīng)有統(tǒng)一的規(guī)格

由于我國三角鎖網(wǎng)的規(guī)模巨大，必須有大量的測量單位和作業(yè)人員分區(qū)同時進行作業(yè)，為此，必須由國家制定統(tǒng)一的大地測量法式和作業(yè)規(guī)范，作為建立全國統(tǒng)一技術(shù)規(guī)格的控制

二、布設(shè)方案

根據(jù)國家平面控制網(wǎng)施測時的測繪技術(shù)水平，我國決定采取傳統(tǒng)的三角網(wǎng)作為水平控制網(wǎng)的基本形式，只是在青藏高原特殊困難的地區(qū)布設(shè)了一等電磁波測距導線。

1、一等三角鎖布設(shè)方案

一等三角鎖是國家大地控制網(wǎng)的骨干，其主要作用是控制二等以下各級三角測量，并為地球科學研究提供資料。

一等三角鎖盡可能沿經(jīng)緯線方向布設(shè)成縱橫交叉的網(wǎng)狀圖形。在一等鎖交叉處設(shè)置起算邊，以獲得精確的起算邊長。

一等鎖在起算邊兩端點上精密測定了天文經(jīng)緯度和天文方位角，作為起算方位角，用來控制鎖、網(wǎng)中方位角誤差的積累

2、二等三角鎖、網(wǎng)布設(shè)方案

二等三角網(wǎng)是在一等鎖控制下布設(shè)的，它是國家三角網(wǎng)的全面基礎(chǔ)，同時又是地形測圖的基本控制。因此，必須兼顧精度和密度兩個方面的要求。

在一等三角鎖和二等基本鎖控制下，布設(shè)平均邊長約為13km的二等補充網(wǎng)。按三角形閉合差計算所得的測角中誤差小于士2.5“。

為了控制邊長和角度誤差的積累，以保證二等網(wǎng)的精度，在二等網(wǎng)中央處測定了起算邊及其兩端點的天文經(jīng)緯度和方位角，測定的精度與一等點相同

3、三、四等三角網(wǎng)布設(shè)方案 三、四等三角網(wǎng)是在一、二等網(wǎng)控制下布設(shè)的，是為了加密控制點，以滿足測圖和工程建設(shè)的需要。

三、四等點以高等級三角點為基礎(chǔ)，盡可能采用插網(wǎng)方法布設(shè)，但也采用了插點方法布設(shè)，或越級布網(wǎng)。即在二等網(wǎng)內(nèi)直接插人四等全面網(wǎng)，而不經(jīng)過三等網(wǎng)的加密。三等網(wǎng)的平均邊長為8km，四等網(wǎng)的邊長在2～6km范圍內(nèi)變通。由三角形閉合差計算所得的測角中誤差，三等為士1.8”，四等為士2.5"。

4、GPS網(wǎng)

1）國家GPS A級網(wǎng) 2）國家GPS B級網(wǎng) 3）全國GPS一、二級網(wǎng)

三、國家高程控制網(wǎng)

高程控制網(wǎng)主要用水準測量和三角高程測量方法建立。（1）用水準測量方法建立的高程控制網(wǎng)稱為水準網(wǎng)。高程控制網(wǎng)可以一次全面布網(wǎng)，也可以分級布設(shè)。各等級水準測量都可作為測區(qū)的首級高程控制。（2）三角高程測量是根據(jù)兩點間的豎直角和水平距離計算高差而求出高程的，其精度低于水準測量。

國家高程控制網(wǎng)是用水準測量的方法建立起來的，又稱國家水準網(wǎng)，按控制等級和施測精度分為四個等級，一、二等為精密水準測量，三、四等為普通水準測量。一等水準網(wǎng)是國家高程控制網(wǎng)的骨干；二等水準網(wǎng)布設(shè)于一等水準環(huán)內(nèi)，是國家高程控制網(wǎng)的全面基礎(chǔ)；

三、四等水準網(wǎng)為國家高程網(wǎng)的進一步加密。目前我國主要采用的是1985國家高程系統(tǒng)。

第四節(jié) 工程平面控制網(wǎng)的布設(shè)原則和方案

一、布設(shè)原則

工測控制網(wǎng)可分為兩種：一種是在各項工程建設(shè)的規(guī)劃設(shè)計階段，為測繪大比例尺地形圖和房地產(chǎn)管理測量而建立的控制網(wǎng)，叫做測圖控制網(wǎng)；另一種是為工程建筑物的施工放樣或變形觀測等專門用途而建立的控制網(wǎng)，我們稱其為專用控制網(wǎng)。建立這兩種控制網(wǎng)時亦應(yīng)遵守下列布網(wǎng)原則。

1、分級布網(wǎng)、逐級控制

對于工測控制網(wǎng)，通常先布設(shè)精度要求最高的首級控制網(wǎng)，隨后根據(jù)測圖需要，測區(qū)面積的大小再加密若干級較低精度的控制網(wǎng)

2、要有足夠的精度

以工測控制網(wǎng)為例，一般要求最低一級控制網(wǎng)（四等網(wǎng)）的點位中誤差能滿足大比例尺1:500的測圖要求。

3、要有足夠的密度

不論是工測控制網(wǎng)或?qū)Ｓ每刂凭W(wǎng)，都要求在測區(qū)內(nèi)有足夠多的控制點。

4、要有統(tǒng)一的規(guī)格

為了使不同的工測部門施測的控制網(wǎng)能夠互相利用、互相協(xié)調(diào)，也應(yīng)制定統(tǒng)一的規(guī)范，如現(xiàn)行的《城市測量規(guī)范》和《工程測量規(guī)范》。

二、布設(shè)方案

工測三角網(wǎng)具有如下的特點：

② 各等級三角網(wǎng)平均邊長較相應(yīng)等級的國家網(wǎng)邊長顯著地縮短； ②三角網(wǎng)的等級較多；

③ 各等級控制網(wǎng)均可作為測區(qū)的首級控制；

④三、四等三角網(wǎng)起算邊相對中誤差，按首級網(wǎng)和加密網(wǎng)分別對待。以上這些特點主要是考慮到工測控制網(wǎng)應(yīng)滿足最大比例尺1:500測圖的要求而提出的。

三、專用控制網(wǎng)的布設(shè)特點

專用控制網(wǎng)是為工程建筑物的施工放樣或變形觀測等專門用途而建立的。由于專用控制網(wǎng)的用途非常明確，因此建網(wǎng)時應(yīng)根據(jù)特定的要求進行控制網(wǎng)的技術(shù)設(shè)計。

第五節(jié) 控制測量作業(yè)流程

用于工程測量的控制測量，一般作業(yè)流程是：

收集本測區(qū)的資料----測區(qū)踏勘----圖上設(shè)計---野外實地選點--造標埋石---觀測---計算

控制測量的任務(wù)是精確確定控制點的空間位置。1）選定控制點的位置

其工作步驟包括收集資料，實地踏勘，圖上設(shè)計，實地選點，造標、埋石。

2）觀測

用精密的儀器和科學的操作方法將控制網(wǎng)中的觀測元素精密測定出來。

3）計算

用嚴密的計算方法將控制點的空間位置計算出來。計算步驟包括歸算（將地面觀測結(jié)果歸算至橢球面上）；投影（將橢球面上的歸算結(jié)果投影到高斯平面上）；平差（在高斯平面上按最小二乘法進行嚴密平差）。

第二章 控制測量技術(shù)設(shè)計

第一節(jié) 概述

一、技術(shù)設(shè)計的意義和主要任務(wù)

1、技術(shù)設(shè)計的意義

2、技術(shù)設(shè)計的主要任務(wù)

（1）根據(jù)生產(chǎn)任務(wù)，結(jié)合測區(qū)具體情況，擬定最佳控制網(wǎng)布設(shè)方案。

（2）確定適宜的精度等級。（3）擬定建網(wǎng)計劃

二、技術(shù)設(shè)計的依據(jù)和基本原則

1、技術(shù)設(shè)計的依據(jù)

1）、上級下達任務(wù)的文件或合同書 2）有關(guān)的法規(guī)和技術(shù)標準

3）有關(guān)測繪產(chǎn)品生產(chǎn)定額、成本定額和裝備標準

2、技術(shù)設(shè)計的基本原則

1）技術(shù)設(shè)計方案應(yīng)先考整體，后考局部，顧及發(fā)展；要滿足用戶的要求，重視社會效益和經(jīng)濟效益。

2）要從作業(yè)區(qū)實際情況出發(fā)，考作業(yè)單位的實力，挖掘潛力，選擇最佳方案。

3）廣泛收集、認真分析和充分利用已有的測繪產(chǎn)品及資料 4）極采用適用的新技術(shù)、新方法、新工藝。

三、編寫技術(shù)設(shè)計書

1、工程名稱及任務(wù)概況。

2、作業(yè)區(qū)自然地理概況。

3、已有資料的利用情況。

4、主要作業(yè)方法 和技術(shù)規(guī)定

5、計劃安排和經(jīng)費預(yù)算

6、附件

1）可供利用的已有資料清單 2）附圖、附表 3）其他

第二節(jié) 技術(shù)設(shè)計中的幾個技術(shù)問題

一、控制網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計

先提出多種布設(shè)方案，測角網(wǎng)、測邊網(wǎng)、導線網(wǎng)、邊角組合網(wǎng)以及測哪些邊、測哪角等，根據(jù)網(wǎng)形和合各點的近似坐標，利用計算程序進行精度估算，優(yōu)選出點位中誤差最小、相對點位中誤差在重要方向上的分量最小觀測工作量最小的方案

二、技術(shù)設(shè)計的內(nèi)容和步驟

1、收集和分析資料

（1）測區(qū)內(nèi)各種比例尺的地形圖。

（2）已有的控制測量成果（包括全部有關(guān)技術(shù)文件、圖表、手簿等等）。特別應(yīng)注意是否有幾個單位施測的成果，如果有，則應(yīng)了解各套成果間的坐標系、高程系統(tǒng)是否統(tǒng)一以及如何換算等問題。

（3）有關(guān)測區(qū)的氣象、地質(zhì)等情況，以供建標、埋石、安排作業(yè)時間等方面的參考。

（4）現(xiàn)場踏勘了解已有控制標志的保存完好情況。

（5）調(diào)查測區(qū)的行政區(qū)劃、交通便利情況和物資供應(yīng)情況。若在少數(shù)民族地區(qū)，則應(yīng)了解民族風俗、習慣。

對搜集到的上述資料進行分析，以確定網(wǎng)的布設(shè)形式，起始數(shù)據(jù)如何獲得，網(wǎng)的未來擴展等。

其次還應(yīng)考慮網(wǎng)的坐標系投影帶和投影面的選擇。

此外還應(yīng)考慮網(wǎng)的圖形結(jié)構(gòu)，舊有標志可否利用等問題。

2、控制網(wǎng)圖上設(shè)計（1）從技術(shù)指標方面考慮

圖形結(jié)構(gòu)良好，邊長適中，對于三角網(wǎng)求距角不小于30°；便于擴展和加密低級網(wǎng)，點位要選在視野遼闊，展望良好的地方；為減弱旁折光的影響，要求視線超越（或旁離）障礙物一定的距離；點位要長期保存，宜選在土質(zhì)堅硬，易于排水的高地上。

（2）從經(jīng)濟指標方面考慮

充分利用制高點和高建筑物等有利地形、地物，以便在不影響觀測精度的前提下，盡量降低覘標高度；充分利用舊點，以便節(jié)省造標埋石費用，同時可避免在同一地方不同單位建造數(shù)座覘標，出現(xiàn)既浪費國家資財，又容易造成混亂的現(xiàn)象。

（3）從安全生產(chǎn)方面考慮

點位離公路、鐵路和其他建筑物以及高壓電線等應(yīng)有一定的距離。

三、平面控制測量技術(shù)設(shè)計布設(shè)

1、控制網(wǎng)布設(shè)應(yīng)符合的要求 衛(wèi)星定位測量控制網(wǎng)的布設(shè)，應(yīng)符合哪些要求？

1）應(yīng)根據(jù)測區(qū)的實際情況﹑精度要求﹑衛(wèi)星狀況﹑接收機的類型和數(shù)量以及測區(qū)已有的測量資料進行綜合設(shè)計。

2）首級網(wǎng)布設(shè)時，宜聯(lián)測2個以上高級國家控制點或地方坐標系的高級控制點；對控制網(wǎng)內(nèi)的邊長，宜構(gòu)成大地四邊形或中點多邊形。

3）控制網(wǎng)應(yīng)由獨立觀測邊構(gòu)成一個或若干個閉合環(huán)或附合路線：各等級控制網(wǎng)中構(gòu)成閉合環(huán)或附合路線的邊數(shù)不宜多于6條。

4）各等級控制網(wǎng)中獨立基線的觀測總數(shù)，不宜少于必要觀測基線數(shù)的1.5倍。5）加密網(wǎng)應(yīng)根據(jù)工程需要，在滿足本規(guī)范精度要求的前提下可采取比較靈活的布網(wǎng)方式。）對于采用GPS-RTK測圖的測區(qū)，在控制網(wǎng)的布設(shè)中應(yīng)顧及參考站點的分布及位置。

2、實地選點

導線網(wǎng)控制點點位的選定應(yīng)符合的要求

1）相鄰點之間必須通視，點位能長期保存； 2）便于加密、擴展和尋找；

3）觀測視線超越（或旁離）障礙物應(yīng)在1.3m以上；

4）平面控制點位置應(yīng)沿路線布設(shè)，距路中心的位置宜大于50m且小于300m，同時應(yīng)便于測角、測距及地形測量和定測放線；

第三節(jié) 工程實例

一、任務(wù)概述

二、已有資料分析及利用

(1)平面控制資料：測區(qū)各地塊內(nèi)均已有D級GPS控制點，該控制點采用XX市統(tǒng)一坐標系（采用1980西安坐標系，中央子午線為116o54′，投影面為-150米），可以直接利用作為本測區(qū)的平面起算資料。

(2)高程控制資料：測區(qū)內(nèi)分布有2個四等水準點，作為本測區(qū)高程起算資料。

(3)圖件資料：測區(qū)內(nèi)有XX市國土資源檔案館提供的1:10000、1:50000地形圖，可作為本項目設(shè)計、選點、計劃用圖。

三、作業(yè)技術(shù)規(guī)范及標準

（1）《城市測量規(guī)范》CJJ/T8—2011；

（2）《國家三、四等水準測量規(guī)范》GB12898-91，國家技術(shù)監(jiān)督局頒發(fā)；

（3）《全球定位系統(tǒng)(GPS)測量規(guī)范》GB/T 18314—2009；（4）《衛(wèi)星定位城市測量技術(shù)規(guī)范》CJJ/T 73—2010；（5）《全球定位系統(tǒng)城市測量技術(shù)規(guī)范》CJJ73—2010；

（6）《全球定位系統(tǒng)實時動態(tài)測量（RTK）技術(shù)規(guī)范》CH/T 2009—2010；（7）《1：500、1：1000、1：2000地形圖圖式》GB/T20257.1-2007；（8）《測繪成果質(zhì)量檢查與驗收》GB/T 24356—2009；（9）《數(shù)字測繪成果質(zhì)量檢查與驗收》GB/T18316-2008中華人民共和國國家標準；

（10）《全球定位系統(tǒng)實時動態(tài)測量（RTK）技術(shù)規(guī)范》CH/T2009-2010；

四、基本技術(shù)要求

(1)平面控制系統(tǒng)：采用XX市統(tǒng)一坐標系（采用1980西安坐標系，中央子午線為116o，投影面為-150米）。(2)高程控制系統(tǒng)：釆用1985國家高程基準。(3)成圖方式：全野外數(shù)字化成圖。(4)基本等高距：0.5m

五、平面控制測量

在測區(qū)現(xiàn)有的GPS-D、E級控制點的基礎(chǔ)上，布設(shè)一定密度的5秒和8秒點，同時為滿足XX市新興產(chǎn)業(yè)園1:500數(shù)字化地形圖測繪技術(shù)設(shè)計

1：500數(shù)字化地形測圖的需要發(fā)展布設(shè)圖根點。按要求文件及1：500比例尺成圖相關(guān)技術(shù)要求則每平方公里不少于3個5秒，每平方公里不少于13個8秒點，5秒點采用先進的徠卡或拓普康GPS施測；極個別情況采用徠卡或其他型號全站儀測距導線方式施測；8秒點主要以全站儀測距導線施測，其形式可布設(shè)成導線網(wǎng)、結(jié)點導線或單導線。

1、GPS控制網(wǎng)測量

空值網(wǎng)以GPS形式施測時,其布網(wǎng)應(yīng)由一個或多個獨立觀測環(huán)構(gòu)成。GPS控制網(wǎng)由非同步觀測邊構(gòu)成多邊形閉合環(huán)或附合路線,GPS網(wǎng)宜采用邊連式布網(wǎng)，不宜采用點連式布網(wǎng),GPS網(wǎng)中不得出現(xiàn)自由基線。同時GPS控制網(wǎng)與已知控制點聯(lián)測的點數(shù)應(yīng)不少于3個。

表4-6 GPS方法觀測主要技術(shù)要求

GPS觀測，應(yīng)在現(xiàn)場填寫觀測手薄，不得事后補記。觀測手薄的內(nèi)容如下： 點名、接收機名稱（型號）、接收機編號、觀測者、開機時間、關(guān)機時間、時段號、天線高（測前、測后、平均）、日期。

(1)GPS測量技術(shù)要求

GPSI級網(wǎng)釆用靜態(tài)定位測量，GPS網(wǎng)應(yīng)布設(shè)成具有獨立檢核條件的圖形(如三角形、大地四邊形、五邊形）。GPS網(wǎng)點與高級點的聯(lián)測不少于3個。起算點外圍連線最好要包容覆蓋整個控制范圍。

GPS控制的點位應(yīng)滿足GPS觀測要求，同時顧及后續(xù)使用常規(guī)儀器進行加密測量的需要，所選的GPSI級點必須保證有兩個以上方向的通視。GPSI級點密度以保證發(fā)展二級導線為原則。

GPS控制網(wǎng)相鄰點間弦長測量中誤差規(guī)定如下：(2)基線解算

基線解算可以釆用隨機軟件在微機上進行。野外觀測數(shù)據(jù)必須及時備份，并由專人保管，向甲方提供具備交換數(shù)據(jù)格式的所有原始基線數(shù)據(jù)。

1)同步環(huán)基線精度要求：坐標分量相對閉合差<9ppm;環(huán)線全長相對閉合差<15ppm;2)基線組成異步環(huán)的坐標分量閉合差和全長閉合差精度要求：

Wx≤2n δ（2--1）Wy ≤2n δ（2--2）Wz≤2n δ（2--3）Ws= Wx2+Wy2+Wz2 ≤23n δ（2--4）3)復(fù)測基線的長度較差，不宜超過下式規(guī)定：

ds ≤22δ（2--5）

(3)平差計算

GPS內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理釆用隨機軟件進行平差計算。當各項要求符合標準后，應(yīng)以有效觀測最長的一個重合點的WGS-84系三維坐標作為起算數(shù)據(jù)，進行GPS網(wǎng)的無約束平差。

4)無約束平差中，基線向量的改正數(shù)絕對值應(yīng)滿足下式要求：

V△x≤3δ（2--6）V△y≤3δ（2--7）V△z≤3δ（2--8）

其中：V＝異步環(huán)坐標分量閉合差（mm）； δ＝弦長標準差(mm)；

5)約束平差中，基線向量的改正數(shù)與剔除粗差后的無約束平差結(jié)果的同名基線相應(yīng)改正數(shù)的較差應(yīng)符合下式要求：

dV△x≤2δ（2--9）dV△y≤2δ（2--10）dV△z≤2δ（2--11）

GPSI級網(wǎng)應(yīng)釆用聯(lián)測了四等水準（或等外水準）的占全網(wǎng)總點數(shù)約30%的控制點，作為GPS網(wǎng)高程擬合起算，這些聯(lián)測的控制點應(yīng)均勻分布在GPS網(wǎng)的周邊和中間。

當城區(qū)不利于GPS觀測時，可釆用電磁波測距導線加密一級控制點，其主-級電磁波測距導線主要技術(shù)要求表。

2、導線平面控制測量(1)導線布設(shè)

(2)導線選點注意事項: 1)導線點選在土質(zhì)堅硬、穩(wěn)定的地方，以便于保存點的標志和安置儀器。2)導線點選在地勢較高，視野開闊的地方，以刞于進行碎部測量或加密以及施工放樣。

3)導線各邊的長度應(yīng)按規(guī)范規(guī)定盡是接近平均邊長，且不同導線各邊長不應(yīng)相差過大。導線點的數(shù)量要足夠，以便控制整修測區(qū)。

4)相鄰導線間要通視。

5)所選的導線間必須滿足超越（或遠離）障礙物1.3米以上。

6)路線平面控制點的位置應(yīng)沿路線布設(shè)，距路中心的位置大于50M且小于300M，同時應(yīng)便于測角、測距、及地形測量和定線放樣。

7)在橋梁和隧道處，應(yīng)考慮橋隧布設(shè)控制網(wǎng)的要求，在大型構(gòu)造物的兩側(cè)應(yīng)分別布設(shè)一對平面控制點。

(3)精度分析

設(shè)，m1、m2分別為兩個獨立觀測值(或兩獨立觀測值函數(shù))的中誤差，則其加權(quán)平均值的中誤差M為、圖根控制測量 一、二級控制點測量采用GPS RTK方式，本項目圖根控制測量仍采用GPS RTK方法。

(1)一、二級平面控制測量

平面坐標和高程記錄精確至0.001m。天線高量取精確至0.001m。RTK平面控制點測量主要技術(shù)要求應(yīng)符合表4-8規(guī)定。

RTK控制點平面坐標測量時，流動站采集衛(wèi)星觀測數(shù)據(jù)，并通過數(shù)據(jù)鏈接收來自基準站的數(shù)據(jù)，在系統(tǒng)內(nèi)組成差分觀測值進行實時處理，通過坐標轉(zhuǎn)換方法將觀測得到的地心坐標轉(zhuǎn)換為指定坐標系中的平面坐標。

1)RTK平面控制點測量流動站的技術(shù)要求與操作方法 2）成果數(shù)據(jù)處理與檢查

① RTK控制測量外業(yè)采集的數(shù)據(jù)應(yīng)及時進行備份和內(nèi)外業(yè)檢查。② RTK控制測量外業(yè)觀測記錄采用儀器自帶內(nèi)存卡或測量手簿，（2)圖根控制測量 1)網(wǎng)絡(luò)RTK測量

當圖根導線布設(shè)成支導線時，支導線的長度不應(yīng)超過圖根導線測量主要技術(shù)要求規(guī)定長度的1/2，邊數(shù)不宜多于3條。

(1)圖根點選點

圖根控制點應(yīng)選在利于保存、便于使用的地方。(2)圖根控制測量可采用測距導線方式進行測量

1)電磁波測距圖根導線的主要技術(shù)規(guī)格按下表執(zhí)行： 2)圖根點相對于起算點的點位中誤差不得超過±5cm。

3)導線長度短于上表1/3 時，其絕對閉合差不應(yīng)大于±0.15m。

4)在房屋密集區(qū)作業(yè)時，導線的邊數(shù)可適當增加，但其他技術(shù)指標仍按上表執(zhí)行。5)圖根導線一般應(yīng)為附合導線。但當遇到較大的廠礦、企業(yè)、學校，只有一個出入口時，允許采用閉合導線。

6)當受地形條件限制導線無法附合時，可布設(shè)不超過四條邊的支導線，支導線不得發(fā)展新點。

(3)圖根控制測量可釆用GPS實時動態(tài)（RTK)技術(shù)進行觀測

在實際工作中某些可能不適宜直接采用RTK方式測定圖根點，可以采用在合適區(qū)域布設(shè)高等級控制點，以高等級控制點為起算點采取圖根導線測量的方式布設(shè)圖根點。

根據(jù)圖根導線的布設(shè)原則，需要布設(shè)更高一級的控制點為起算點?，F(xiàn)有規(guī)范規(guī)定，RTK平面控制點按精度劃分等級為：一級控制點、二級控制點、三級控制點。根據(jù)《城市測量規(guī)范》

六、高程控制測量

根據(jù)對地形圖進行分析的結(jié)果，本地區(qū)地勢起伏不大，因此可以將導線點兼作水準點，即水準網(wǎng)的布設(shè)形式同導線網(wǎng)。

(1)水準觀測

水準測量所使用的儀器及水準尺，應(yīng)符合水準儀視準軸與水準管軸的夾角i，DS1型應(yīng)不超過15″，DS3型不應(yīng)超過20″。補償式自動安平水準儀的補償誤差△a對于二等水準不應(yīng)超過0.2″，三等不應(yīng)超過0.5″。

水準尺上的米間隔平均長與名義長之差，對于因瓦水準尺，不應(yīng)超過0.15mm；對于條形碼尺，不應(yīng)超過0.1mm；對于木質(zhì)雙面水準尺，不應(yīng)超過0.5mm。

兩次觀測高差較差超限時應(yīng)重測。重測后對于二等水準應(yīng)選取兩次異鄉(xiāng)觀測的合格結(jié)果，其他等級則應(yīng)將重測結(jié)果與原測結(jié)果分別比較，較差不超過限值時，取三次結(jié)果的平均數(shù)。

(2)精度檢核

水準測量應(yīng)達到足夠的精度，測量過程中應(yīng)進行如下檢核：

每完成一條水準路線的測量，需要進行往返高差不符值和每公里高差中數(shù)的偶然中誤差?M的計算（小于100或測段數(shù)不足20個的路線，可納入相鄰路線一并計算），其公式為： ?? 七、三角高程測量

電磁波測距三角高程測量，宜在平面控制點的基礎(chǔ)上布設(shè)成三角高程網(wǎng)或者高程導線。應(yīng)采用規(guī)定的手簿記錄并統(tǒng)一編號，手簿中記載項目的原始數(shù)據(jù)應(yīng)字跡清晰端正、填寫齊全。外業(yè)手簿種任何原始記錄不得擦該或涂改，更不能轉(zhuǎn)抄復(fù)制。劃去不用的廢站也應(yīng)注明原因。

垂直角應(yīng)對向觀測，高差計算時，應(yīng)考慮大氣折光差的影響，經(jīng)各項檢核合格后，取對向觀測高差中數(shù)組成附合高程路線進行平差。

內(nèi)業(yè)計算時，單向觀測時的高差根據(jù)平距按下列公式計算。

1、控制點數(shù)據(jù)取位及成果整理(1)控制測量觀測值、成果的取位按下列要求進行：水平角、垂直角取至整秒，距離、儀器高、覘標高、成果坐標、四等水準高程成果取位至醒，測距尚程成果取至cm。(2)GPSI級點要求制作點位說明，并制作一份相應(yīng)的GPS控制點通視圖。

(3)地形控制點的成果，按不同的等級整理裝訂成冊。每一冊的點號從小到大按順序排列，以便查找。每一冊的首頁應(yīng)附有導線略圖。

(4)計算資料中，包括計算說明、儀器檢定書、控制展點圖、已知點成果表。計算過程中的有關(guān)符號應(yīng)在計算說明中用文字說明。

八、提交的成果

(1)文檔部分：技術(shù)設(shè)計書；技術(shù)總結(jié)；工作報告；自查報告；驗收報告；法定鑒定機構(gòu)對儀器的檢驗資料或儀器檢驗鑒定書；所有觀測手薄；所有平差計算資料及精度統(tǒng)計。

(2)成果部分：控制網(wǎng)展點網(wǎng)形圖、點之記、平面控制聯(lián)測圖、水準路線圖；控制點平面與高程成果表；數(shù)字地形塊圖及分幅圖；精度評定資料；塊圖及分幅圖接圖表等。

(3)圖紙部分：1：500白紙分幅地形圖一套。(4)成果資料表中，文字和表格采用word文檔或excel格式，圖形資料采用DWG文件格式，資料封面加蓋作業(yè)單位公章，所有資料配有電子光盤四套

第三章 GPS平面控制測量 第一節(jié) GPS概述

全球定位系統(tǒng)(GPS)是20世紀70年代由美國陸?？杖娐?lián)合研制的新一代空間衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)。其主要目的是為陸、海、空三大領(lǐng)域提供實時、全天候和全球性的導航服務(wù)，并用于情報收集、核爆監(jiān)測和應(yīng)急通訊等一些軍事目的，是美國獨霸全球戰(zhàn)略的重要組成。經(jīng)過20余年的研究實驗，耗資300億美元，到1994年3月，全球覆蓋率高達98%的24顆GPS衛(wèi)星星座己布設(shè)完成。

一、GPS系統(tǒng)組成：

GPS全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)由三部分組成：空間部分---GPS星座；地面控制部分---地面監(jiān)控系統(tǒng)；用戶設(shè)備部分---GPS 信號接收機。

1、地面控制部分

地面控制部分由一個主控站,5 個全球監(jiān)測站和3 個地面控制站組成。監(jiān)測站均配裝有精密的銫鐘和能夠連續(xù)測量到所有可見衛(wèi)星的接受機。監(jiān)測站將取得的衛(wèi)星觀測數(shù)據(jù),包括電離層和氣象數(shù)據(jù),經(jīng)過初步處理后,傳送到主控站。主控站從各監(jiān)測站收集跟蹤數(shù)據(jù),計算出衛(wèi)星的軌道和時鐘參數(shù),然后將結(jié)果送到3 個地面控制站。地面控制站在每顆衛(wèi)星運行至上空時,把這些導航數(shù)據(jù)及主控站指令注入到衛(wèi)星。這種注入對每顆GPS 衛(wèi)星每天一次,并在衛(wèi)星離開注入站作用范圍之前進行最后的注入。如果某地面站發(fā)生故障,那么在衛(wèi)星中預(yù)存的導航信息還可用一段時間,但導航精度會逐漸降低。

2、空間部分

GPS的空間部分是由24 顆工作衛(wèi)星組成,它位于距地表20 200km的上空,均勻分布在6 個軌道面上(每個軌道面4 顆),軌道傾角為55°。此外,還有4 顆有源備份衛(wèi)星在軌運行。衛(wèi)星的分布使得在全球任何地方、任何時間都可觀測到4 顆以上的衛(wèi)星,并能保持良好定位解算精度的幾何圖象。這就提供了在時間上連續(xù)的全球?qū)Ш侥芰?。GPS 衛(wèi)星產(chǎn)生兩組電碼, 一組稱為C/ A 碼(Coarse/ Acquisition Code11023MHz);一組稱為P 碼(Procise Code 10123MHz),P 碼因頻率較高,不易受干擾,定位精度高,因此受美國軍方管制,并設(shè)有密碼,一般民間無法解讀,主要為美國軍方服務(wù)。C/ A 碼人為采取措施而刻意降低精度后,主要開放給民間使用。

3、用戶設(shè)備部分

用戶設(shè)備部分即GPS 信號接收機。其主要功能是能夠捕獲到按一定衛(wèi)星截止角所選擇的待測衛(wèi)星，并跟蹤這些衛(wèi)星的運行。當接收機捕獲到跟蹤的衛(wèi)星信號后，即可測量出接收天線至衛(wèi)星的偽距離和距離的變化率,解調(diào)出衛(wèi)星軌道參數(shù)等數(shù)據(jù)。根據(jù)這些數(shù)據(jù)，接收機中的微處理計算機就可按定位解算方法進行定位計算，計算出用戶所在地理位置的經(jīng)緯度、高度、速度、時間等信息。接收機硬件和機內(nèi)軟件以及GPS 數(shù)據(jù)的后處理軟件包構(gòu)成完整的GPS 用戶設(shè)備。GPS 接收機的結(jié)構(gòu)分為天線單元和接收單元兩部分。接收機一般采用機內(nèi)和機外兩種直流電源。設(shè)置機內(nèi)電源的目的在于更換外電源時不中斷連續(xù)觀測。在用機外電源時機內(nèi)電池自動充電。關(guān)機后，機內(nèi)電池為RAM存儲器供電，以防止數(shù)據(jù)丟失。目前各種類型的接受機體積越來越小，重量越來越輕，便于野外觀測使用。

二、GPS系統(tǒng)的特點

1、定位精度高

2、觀測時間短

3、測站間無通視

4、可提供三維坐標

5、操作簡便

6、全天侯作業(yè)

7、功能多、應(yīng)用廣。

三、GPS定位原理

1、偽距的概念和偽距測量

GPS衛(wèi)星能夠按照星載時鐘發(fā)射結(jié)構(gòu)為‘偽隨機噪聲碼的信號，稱為測距碼信號(即粗碼C／A碼或精碼P碼)。該信號從衛(wèi)星發(fā)射經(jīng)時間t后，到達接收機天線；衛(wèi)星至接收機的空間幾何距離ρ=C t。

實際上，由于傳播時間t中包含有衛(wèi)星時鐘與接收機時鐘不同步的誤差，測距碼在大氣中傳播的延遲誤差等等，因此求得的距離值并非真正的站星幾何距離，習慣上稱之為“偽距”，用ρ表示，與之相對應(yīng)的定位方法稱為偽距法定位。

偽距測量是在用全球定位系統(tǒng)進行導航和定位時，用衛(wèi)星發(fā)播的偽隨機碼與接收機復(fù)制碼的相關(guān)技術(shù)，測定測站到衛(wèi)星之間的、含有時鐘誤差和大氣層折射延遲的距離的技術(shù)和方法。測得的距離含有時鐘誤差和大氣層折射延遲，而非“真實距離”,故稱偽距。它是為實現(xiàn)偽距定位，利用測定的偽距組成以接收機天線相位中心的三維坐標和衛(wèi)星鐘差為未知數(shù)的方程組，經(jīng)最小二乘法解算以獲得接收機天線相位中心三維坐標,并將其歸化為測站點的三維坐標。由于方程組含有4個未知數(shù)，必須有4個以上經(jīng)偽距測量而獲得的偽距。此法既能用于接收機固定在地面測站上的靜態(tài)定位，又適于接收機置于運動載體上的動態(tài)定位。但后者的絕對定位精度較低，只能用于精度要求不高的導航。

2、載波相位測量 1）原理

載波相位測量，又稱RTK技術(shù)是利用接收機測定載波相位觀測值或其差分觀測值，經(jīng)基線向量解算以獲得兩個同步觀測站之間的基線向量坐標差的技術(shù)和方法。

2）周跳與整周未知數(shù)（1）周跳 如果由于某種原因在兩個觀測歷元之間的某一段時間工作計數(shù)器中止了正常的累積工作，從而使整周計數(shù)較應(yīng)有值少了n周，那么當計數(shù)器恢復(fù)正常工作后，所有的載波相位觀測值中的整周計數(shù)Int(ψ)便都會含有同一偏差值——較正常值少n周。這種整周計數(shù)Int(ψ)出現(xiàn)系統(tǒng)偏差而不足一周的部分Fr(ψ)仍然保持正確的現(xiàn)象稱為整周跳變，簡稱周跳。

（2）周跳的探測與修復(fù)（3）整周未知數(shù)

3、相對定位

在多個測站上進行同步觀測以測定測站之間相對位置的衛(wèi)星定位。是為確定測站點之間的三維或二維坐標差,采用載波相位測量可實現(xiàn)高精度的相對定位

4、單點定位

單點定位就是根據(jù)一臺接收機的觀測數(shù)據(jù)來確定接收機位置的方式，它只能采用偽距觀測量，可用于車船等的概略導航定位。也稱為“絕對定位”。

5、精密單點定位

精密單點定位是利用GPS精密星歷和精密鐘差文件，以無電離層影響的載波相位和偽距組合觀測值為觀測資料，對測站的位置、接收機鐘差、對流層天頂延遲以及組合后的相位模糊度等參數(shù)進行估計

第二節(jié) GPS控制網(wǎng)的布設(shè)

一、GPS控制網(wǎng)的布設(shè)的綜述

一個完整的技術(shù)設(shè)計，主要應(yīng)包含如下內(nèi)容：

1、項目來源

介紹項目的來源、性質(zhì)。即項目由何單位、部門下達、發(fā)包，屬于何種性質(zhì)的項目等。

2、測區(qū)概況

介紹測區(qū)的地理位置、氣候、人文、經(jīng)濟發(fā)展狀況、交通條件、通訊條件等。這可為今后工程施測工作的開展提供必要的信息。如在施測時作業(yè)時間、交通工具的安排，電力設(shè)備使用，通訊設(shè)備的使用等。

3、工程概況

介紹工程的目的、作用、要求、GPS網(wǎng)等級（精度）、完成時間、有無特殊要求等在進行技術(shù)設(shè)計、實際作業(yè)和數(shù)據(jù)處理中所必須要了解的信息。

4、技術(shù)依據(jù)

介紹工程所依據(jù)的測量規(guī)范、工程規(guī)范、行業(yè)標準及相關(guān)的技術(shù)要求等。

5、現(xiàn)有測繪成果

介紹測區(qū)內(nèi)及與測區(qū)相關(guān)地區(qū)的現(xiàn)有測繪成果的情況。如已知點、測區(qū)地形圖等。

6、施測方案

介紹測量采用的儀器設(shè)備的種類、采取的布網(wǎng)方法等。

7、作業(yè)要求

規(guī)定選點埋石要求、外業(yè)觀測時的具體操作規(guī)程、技術(shù)要求等，包括儀器參數(shù)的設(shè)置（如采樣率、截止高度角等）、對中精度、整平精度、天線高的量測方法及精度要求等。

8、觀測質(zhì)量控制

介紹外業(yè)觀測的質(zhì)量要求，包括質(zhì)量控制方法及各項限差要求等。如數(shù)據(jù)刪除率、RMS值、RATIO值、同步環(huán)閉合差、異步環(huán)閉合差、相鄰點相對中誤差、點位中誤差等。

9、數(shù)據(jù)處理方案

詳細的數(shù)據(jù)處理方案，包括基線解算和網(wǎng)平差處理所采用的軟件和處理方法等內(nèi)容。

對于基線解算的數(shù)據(jù)處理方案，應(yīng)包含如下內(nèi)容：基線解算軟件、參與解算的觀測值、解算時所使用的衛(wèi)星星歷類型等。

對于網(wǎng)平差的數(shù)據(jù)處理方案，應(yīng)包含如下內(nèi)容：網(wǎng)平差處理軟件、網(wǎng)平差類型、網(wǎng)平差時的坐標系、基準及投影、起算數(shù)據(jù)的選取等。

10、提交成果要求

規(guī)定提交成果的類型及形式；若國家技術(shù)質(zhì)量監(jiān)督總局或行業(yè)發(fā)布新的技術(shù)設(shè)計規(guī)定，應(yīng)據(jù)之編寫。

二、GPS控制網(wǎng)對精度和密度的要求

GPS網(wǎng)的精度指標，通常是以網(wǎng)中相鄰點之間的距離誤差來表示的，其具體形式為：

其中，：網(wǎng)中相鄰點間的距離中誤差(mm)；

：固定誤差(mm)；

分級布網(wǎng)，逐級控制；應(yīng)有足夠的精度；應(yīng)有足夠的密度；應(yīng)有統(tǒng)一的規(guī)格。

三、GPS控制網(wǎng)的布網(wǎng)形式

GPS控制網(wǎng)常用的布網(wǎng)形式有跟蹤站式、戰(zhàn)式、多基準站式、同步圖形擴展式、單基準站式。

1、跟蹤站式 1）布網(wǎng)形式

若干臺接收機長期固定安放在測站上，進行常年、不間斷的觀測，即一年觀測365天，一天觀測24小時，這種觀測方式很象是跟蹤站，因此，這種布網(wǎng)形式被稱為跟蹤站式。

2）特點

接收機在各個測站上進行了不間斷的連續(xù)觀測，觀測時間長、數(shù)據(jù)量大，而且在處理采用這種方式所采集的數(shù)據(jù)時，一般采用精密星歷，因此，采用此種形式布設(shè)的GPS網(wǎng)具有很高的精度和框架基準特性

2、會戰(zhàn)式 1）布網(wǎng)形式

在布設(shè)GPS網(wǎng)時，一次組織多臺GPS接收機，集中在一段不太長的時間內(nèi)，共同作業(yè)。在作業(yè)時，所有接收機在若干天的時間里分別在同一批點上進行多天、長時段的同步觀測，在完成一批點的測量后，所有接收機又都遷移到另外一批點上進行相同方式的觀測，直至所有的點觀測完畢，這就是所謂的會戰(zhàn)式的布網(wǎng)。

2）特點

所布設(shè)的GPS網(wǎng)，因為各基線均進行過較長時間、多時段的觀測，因而具有特高的尺度精度。此種布網(wǎng)方式一般用于布設(shè)A、B級網(wǎng)。

3、多基準站式 1）布網(wǎng)形式 若干臺接收機在一段時間里長期固定在某幾個點上進行長時間的觀測，這些測站稱為基準站，在基準站進行觀測的同時，另外一些接收機則在這些基準站周圍相互之間進行同步觀測。（見圖10-6）

2）特點

所布設(shè)的GPS網(wǎng)，由于在各個基準站之間進行了長時間的觀測，因此，可以獲得較高精度的定位結(jié)果，這些高精度的基線向量可以作為整個GPS網(wǎng)的骨架，具較強的圖形結(jié)構(gòu)。

4、同步圖形擴展式 1）布網(wǎng)形式

多臺接收機在不同測站上進行同步觀測，在完成一個時段的同步觀測后，又遷移到其它的測站上進行同步觀測，每次同步觀測都可以形成一個同步圖形，在測量過程中，不同的同步圖形間一般有若干個公共點相連，整個GPS網(wǎng)由這些同步圖形構(gòu)成。

2）特點

具有擴展速度快，圖形強度較高，且作業(yè)方法簡單的優(yōu)點。同步圖形擴展式是布設(shè)GPS網(wǎng)時最常用的一種布網(wǎng)形式。

5、單基準站式 1）布網(wǎng)形式

又稱作星形網(wǎng)方式，它是以一臺接收機作為基準站，在某個測站上連續(xù)開機觀測，其余的接收機在此基準站觀測期間，在其周圍流動，每到一點就進行觀測，流動的接收機之間一般不要求同步，這樣，流動的接收機每觀測一個時段，就與基準站間測得一條同步觀測基線，所有這樣測得的同步基線就形成了一個以基準站為中心的星形。流動的接收機有時也稱為流動站。

2）特點

單基準站式的布網(wǎng)方式的效率很高，但是由于各流動站一般只與基準站之間有同步觀測基線，故圖形強度很弱，為提高圖形強度，一般需要每個測站至少進行兩次觀測。

四、GPS控制網(wǎng)布設(shè)原則

1、選點

（1）為保證對衛(wèi)星的連續(xù)跟蹤觀測和衛(wèi)星信號的質(zhì)量，要求測站上空應(yīng)盡可能的開闊，在10°~15°高度角以上不能有成片的障礙物。

（2）為減少各種電磁波對GPS衛(wèi)星信號的干擾，在測站周圍約200m的范圍內(nèi)不能有強電磁波干擾源，如大功率無線電發(fā)射設(shè)施、高壓輸電線等。

（3）為避免或減少多路徑效應(yīng)的發(fā)生，測站應(yīng)遠離對電磁波信號反射強烈的地形、地物，如高層建筑、成片水域等。

（4）為便于觀測作業(yè)和今后的應(yīng)用，測站應(yīng)選在交通便利，上點方便的地方。

（5）測站應(yīng)選擇在易于保存的地方。

2、提高GPS控制網(wǎng)可靠性的方法

首先，增加觀測期數(shù)。這樣測得的獨立基線數(shù)就會增加，可以提高控制網(wǎng)的可靠性精度。

其次，保證一定的重復(fù)設(shè)站次數(shù)。重復(fù)設(shè)站次數(shù)可以確保GPS網(wǎng)的可靠性，原因有二：①通過在同一測站上的多次觀測，可有效地發(fā)現(xiàn)設(shè)站對中、整平、量測天線高等人為錯誤；②當同一臺接收機在同一測站上連續(xù)進行多個時段的觀察時，各個時段必須重新安置儀器，以更好地消除各種人為操作誤差和錯誤。

再次，保證每個測站獨立基線相連在3條以上。3條以上的獨立基數(shù)相連，可使測站具有較高的可靠性。在布設(shè)GPS網(wǎng)時，各個點的可靠性與該點上所連接的基線數(shù)直接相關(guān)，點上所連接的基線數(shù)越多，點的可靠性則越高。

最后，在布網(wǎng)時要使網(wǎng)中所有異步環(huán)的邊數(shù)不大于6條。在布設(shè)GPS網(wǎng)時，隨著組成異步環(huán)的基線向量數(shù)的增加，其檢驗質(zhì)量的能力將逐漸下降。

3、提高GPS網(wǎng)精度的方法

首先，保證GPS網(wǎng)中各相鄰點的相對精度。在全面網(wǎng)之上布設(shè)框架網(wǎng)，以框架網(wǎng)作為整個GPS網(wǎng)的骨架；制定一個子區(qū)和子環(huán)路的實測方案。其次，引入高精度激光測距邊。在布設(shè)GPS網(wǎng)

時，作為觀測值與GPS觀測值(基線向量)一同進行聯(lián)合平差，或?qū)⑺鼈冏鳛槠鹚氵呴L。最后，采用高程擬合的方法測定網(wǎng)中各點的正常高／正高。水準點的數(shù)量盡可能多，在網(wǎng)中均勻分布，網(wǎng)中的四周將整個網(wǎng)包含在其中

4、布設(shè)GPS網(wǎng)時起算點的選取與分布

首先，科學確定起算點的數(shù)量。一般來說，若要求所布設(shè)的GPS網(wǎng)的成果與舊成果吻合，則起算點數(shù)量越多越好；若沒有這樣的要求，則一般可選3~5個起算點。這樣，既可以保證新老坐標成果的一致性，也可以保持GPS網(wǎng)的原有精度。其次，合理確定起算點的位置。起算點的位置與精度直接相關(guān)，為保證整網(wǎng)的點位精度均勻，起算點一般應(yīng)均勻地分布在GPS網(wǎng)的周圍，要避免分布在網(wǎng)中一側(cè)。

5、布設(shè)GPS網(wǎng)時起算邊長的選取與分布

在布設(shè)GPS網(wǎng)時，可以采用高精度激光測距邊作為起算邊長，激光測距邊的數(shù)量可在3~5條左右，可設(shè)置在GPS網(wǎng)中的任意位置。但激光測距邊兩端點的高差不應(yīng)過分懸殊。

6、布設(shè)GPS網(wǎng)時起算方位的選取與分布

在布設(shè)GPS網(wǎng)時，可以引入起算方位，但起算方位不宜太多，起算方位可布設(shè)在GPS網(wǎng)中的任意位置。

五、布設(shè)GPS控制網(wǎng)的設(shè)計指標

1、效率指標

在進行GPS網(wǎng)的設(shè)計時，應(yīng)采用效率指標來衡量設(shè)計方案的效率，以及在采用布網(wǎng)方案作業(yè)中所需要的時間、消耗等問題。

2、高精度指標

GPS控制網(wǎng)的高精度性是工程測量的基石，也是其最明顯的優(yōu)勢之一。在布設(shè)時，要做到高精度性原則：先確定GPS網(wǎng)的網(wǎng)形，再根據(jù)GPS網(wǎng)的網(wǎng)形，得到GPS網(wǎng)的設(shè)計矩陣B，從而得到GPS網(wǎng)的協(xié)因數(shù)陣Q=(BTPB)，由此做到GPS控制網(wǎng)的高精度性原則。

3、可靠性指標

可靠性是GPS控制網(wǎng)布設(shè)的重要原則之一。在進行實際GPS網(wǎng)的設(shè)計時，一般采用一種反映GPS網(wǎng)可靠性的數(shù)量指建設(shè)項目中一項非常重要的技術(shù)進步。與傳統(tǒng)控制測量方法相比，GPS技術(shù)具有點位精度高、觀測時間短、操作簡便、可全球全天候作業(yè)等優(yōu)點，但并不等于GPS控制網(wǎng)就無需像傳統(tǒng)控制測量方法那樣進行控制網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計。

GPS網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計是實施GPS測量的基礎(chǔ)性工作，在網(wǎng)的精確性、可靠性和經(jīng)濟性等方面,尋求設(shè)計的最佳方案。

1GPS控制網(wǎng)的特點

（1）網(wǎng)形與衛(wèi)星空間分布的幾何圖形相關(guān)。GPS控制網(wǎng)的精 度與網(wǎng)中的點所構(gòu)成的幾何圖形沒有關(guān)系，與觀測權(quán)相關(guān)程度不大，與邊和邊所構(gòu)成的角度無關(guān)，主要取決于網(wǎng)中個點發(fā)出基線的數(shù)目及基線的權(quán)陣。

（2）具有非層次結(jié)構(gòu)性。根據(jù)采用儀器類型和作業(yè)模式不同，得到不同精度的觀測值，這與經(jīng)典控制網(wǎng)的“逐級控制”、“分

級施測”

沒有關(guān)系，GPS網(wǎng)可用相同精度一次擴展達到所需的密度設(shè)計要求。

（3）沒有誤差積累且分布均勻。誤差積累是經(jīng)典控制網(wǎng)存在特性之一，而GPS網(wǎng)則沒有誤差的積累，而且誤差分布比較均勻，各邊的方位和邊長的相對精度基本是相同的。

（4）簡單易行的必要基準條件。GPS網(wǎng)的觀測數(shù)據(jù)(基線向量)中包含了尺度和方位信息，理論上只需要一個已知點的坐標即可確定GPS網(wǎng)的平移。GPS控制網(wǎng)布設(shè)應(yīng)堅持的原則 2.1 效率優(yōu)先原則

在進行GPS網(wǎng)的設(shè)計時，應(yīng)采用效率指標來衡量設(shè)計方案的效率，以及在采用布網(wǎng)方案作業(yè)中所需要的時間、消耗等問題。2.2高精度性原則

GPS控制網(wǎng)的高精度性是工程測量的基石，也是其最明顯的優(yōu)勢之一。在布設(shè)時，要做到高精度性原則：先確定GPS網(wǎng)的網(wǎng)形，再根據(jù)GPS網(wǎng)的網(wǎng)形，得到GPS網(wǎng)的設(shè)計矩陣B，從而得到GPS網(wǎng)的協(xié)因數(shù)陣Q=(BTPB)，由此做到GPS控制網(wǎng)的高精度性原則。

2.3可靠性原則

可靠性原則是GPS控制網(wǎng)布設(shè)的重要原則之一。在進行實際GPS網(wǎng)的設(shè)計時，一般采用一種反映GPS網(wǎng)可靠性的數(shù)量指標，結(jié)合各項精度指標，以達到改善網(wǎng)的質(zhì)量的目的。

第三節(jié) GPS控制測量數(shù)據(jù)采集

一、GPS外業(yè)觀測的作業(yè)方式

在設(shè)計GPS控制網(wǎng)時,因GPS同步觀測不要求通視,所以,其圖形設(shè)計具有較大的靈活性。GPS控制網(wǎng)的圖形設(shè)計主要取決于用戶的要求、經(jīng)費、時間、人力以及所投入接收機的類型、數(shù)量和后勤保障條件等。GPS控制網(wǎng)布設(shè)通常有以下幾種方法。

1、點連式點連式是指相鄰圖形之間僅有一個公共點連接(圖1)。以這種方式布點所構(gòu)成的圖形幾何強度弱,一般不單獨使用。

2、邊連式

邊連式是指同步圖形之間由一條公共基線連接

(圖2)。這種布網(wǎng)方案,網(wǎng)的幾何強度較高,具有較多的復(fù)測邊和非同步圖形閉合條件,具有良好的自檢能力,經(jīng)平差后,網(wǎng)中相鄰點間基線向量的精度均勻。缺點是觀測工作量大。

3、網(wǎng)連式

（1）觀測作業(yè)方式 在作業(yè)時，相鄰的同步圖形間有3個（含3個）以上的公共點相連。這樣，當有臺儀器共同作業(yè)時，每觀測一個時段，就可以測得個新點，當這些儀器觀測了個時段后，就可以測得個點。

（2）特點

所測設(shè)的GPS網(wǎng)具有很強的圖形強度，但網(wǎng)連式觀測作業(yè)方式的作業(yè)效率很低。

4、混連式

（1）觀測作業(yè)方式

在實際的GPS作業(yè)中，一般并不是單獨采用上面所介紹的某一種觀測作業(yè)模式，而是根據(jù)具體情況，有選擇地靈活采用這幾種方式作業(yè)，這樣一種種觀測作業(yè)方式就是所謂的混連式。

（2）特點

實際作業(yè)中最常用的作業(yè)方式，它實際上是點連式、邊連式和網(wǎng)連式的一個結(jié)合體。

二、外業(yè)GPS調(diào)度與觀測記錄

1、調(diào)度計劃

為保證GPS外業(yè)觀測作業(yè)的順利進行，保障精度，提高效率，在進行GPS外業(yè)觀測之前，就編制好調(diào)度計劃。

（1）GPS衛(wèi)星可見性預(yù)報圖表 GPS定位的精度與衛(wèi)星的幾何分布密切相關(guān)。從GPS可見性預(yù)報圖表中可以了解衛(wèi)星的分布狀況。

1）星歷預(yù)報表 2）星歷預(yù)報圖形)連

2、外業(yè)調(diào)度

按照技術(shù)設(shè)計與實地踏勘所得結(jié)果，對需測GPS點分布的情況，交通路線等因素加以綜合考慮，顧及星歷預(yù)報，制定合理的外業(yè)調(diào)度計劃。根據(jù)測量規(guī)范，確定觀測段數(shù)及每時段觀測時間，在保證結(jié)果精度的基礎(chǔ)上，盡量提高作業(yè)效率。

3、觀測作業(yè)

目前接收機的自動化程度較高，操作人員只需作好以下工作即可： 1）各測站的觀測員應(yīng)按計劃規(guī)定的時間作業(yè)，確保同步觀測。2）確保接收機存儲器（目前常用CF卡）有足夠存儲空間。3）開始觀測后，正確輸入高度角，天線高及天線高量取方式。4）觀測過程中應(yīng)注意查看測站信息、接收到的衛(wèi)星數(shù)量、衛(wèi)星號、各通道信噪比、相位測量殘差、實時定位的結(jié)果及其變化和存儲介質(zhì)記錄等情況。一般來講，主要注意DOP值的變化，如DOP值偏高（GDOP一般不應(yīng)高于6），應(yīng)及時與其他測站觀測員取得聯(lián)系，適當延長觀測時間。

5）同一觀測時段中，接收機不得關(guān)閉或重啟；將每測段信息如實記錄在GPS測量手簿上。6）進行長距離高等級GPS測量時，要將氣象元素，空氣濕度等如實記錄，每隔一小時或兩小時記錄一次。

三、GPS定位中的誤差源

GPS定位中出現(xiàn)的各種誤差從誤差源來講大體可分為下列三類：

1、衛(wèi)星有關(guān)的誤差（1）衛(wèi)星星歷誤差

由衛(wèi)星星歷所給出的衛(wèi)星位置與衛(wèi)星的實際位置之差稱為衛(wèi)星星歷誤差。星歷誤差的大小主要取決于衛(wèi)星定軌系統(tǒng)的質(zhì)量，如定軌站的數(shù)量及其地理分布，觀測值的數(shù)量及精度，定軌時所有的數(shù)學力學模型和定軌軟件的完善程度等。此外與星歷的外推時間間隔（實測星歷的外推時間間隔可視為零）也有直接關(guān)系。

（2）衛(wèi)星鐘的鐘誤差

衛(wèi)星上雖然使用了高精度的原子鐘，但它們也不可避免地存在誤差，這種誤差既包含著系統(tǒng)性的誤差（如鐘差、鐘速、頻漂等偏差），也包含著隨機誤差。系統(tǒng)誤差遠較隨機誤差的值大，而且可以通過檢驗和比對來確定并通過模型來加以改正；而隨機誤差只能通過鐘的穩(wěn)定度來描述其統(tǒng)計特性，無法確定其符號和大小。

2、與信號傳播有關(guān)的誤差

與GPS信號傳播有關(guān)的誤差主要是大氣折射誤差和多路徑效應(yīng)。（1）電離層延遲 電離層（含平流層）是高度在先60～1000km間的大氣層。在太陽紫外線X射線、射線和高能粒子的作用下，該區(qū)域內(nèi)的氣體分子和原子將產(chǎn)生電離，形成自由電子和正離子。帶電粒子的存在將影響無線電信號的傳播，使傳播速度發(fā)生變化，傳播路徑產(chǎn)生彎曲，從而使信號傳播時間 t 與真空中光速c的乘積不等于衛(wèi)星至接收機的幾何距離，產(chǎn)生所謂的電離層延遲。

（2）對流層延遲

對流層是高度在50km以下的大氣層。整個大氣中的絕大部分質(zhì)量集中在對流層中。GPS衛(wèi)星信號在對流層中的傳播速度V=c/n。以為真空中的光速，n為大氣折射率，其值取決于氣溫、氣壓和相對濕度等因子。此外，信號的傳播路徑也會產(chǎn)生彎曲。由于上述原因使距離測量值產(chǎn)生的系統(tǒng)性偏差稱為對流層延遲。對流層對測距碼偽距和載波相位觀測值的影響是相同的。

（3）多路徑誤差

多路徑誤差:經(jīng)某些物體表面反射后到達接收機的信號如果與直接來自衛(wèi)星的信號疊加干擾后進入接收機，就將使測量值產(chǎn)生系統(tǒng)誤差。

多路徑誤差對測距碼偽距觀測值的影響要比對載波相位觀測值的影響大得多。多路徑誤差取決于測站周圍的環(huán)境、接收機的性能以及觀測時間的長短。

3、與接收機有關(guān)的誤差（1）接收機的鐘誤差（2）接收機的位置誤差（3）接收機的測量噪聲

4、相對論效應(yīng)（1）狹義相對論

由于衛(wèi)星鐘被安置在高速運動的衛(wèi)星中，按照狹義相對論的觀點會產(chǎn)生時間膨脹的現(xiàn)象，對GPS衛(wèi)星鐘的影響。

（2）廣義相對論

原理：由廣義相對論可知，若衛(wèi)星所處的重力位為，地面測站處的重力位為，那么同一臺鐘放在衛(wèi)星上和放在地面上時鐘頻率將相差：

5、其它因素

GPS控制部分人為或計算機造成的影響；

由于GPS控制部分的問題或用戶在進行數(shù)據(jù)處理時引入的誤差等； 數(shù)據(jù)處理軟件的算法不完善對定位結(jié)果的影響。第四節(jié) GPS控制網(wǎng)數(shù)據(jù)處理

一、基線解算

1、觀測值的處理

GPS基線向量表示了各測站間的一種位置關(guān)系，即測站與測站間的坐標增量。GPS基線向量與常規(guī)測量中的基線是有區(qū)別的，常規(guī)測量中的基線只有長度屬性，而GPS基線向量則具有長度、水平方位和垂直方位等三項屬性。GPS基線向量是GPS同步觀測的直接結(jié)果，也是進行GPS網(wǎng)平差，獲取最終點位的觀測值。

若在某一歷元中，對k顆衛(wèi)星數(shù)進行了同步觀測，則可以得到k-1個雙差觀測值；若在整個同步觀測時段內(nèi)同步觀測衛(wèi)星的總數(shù)為l則整周未知數(shù)的數(shù)量為l-1。

在進行基線解算時，電離層延遲和對流層延遲一般并不作為未知參數(shù)，而是通過模型改正或差分處理等方法將它們消除。因此，基線解算時一般只有兩類參數(shù)，一類是測站的坐標參數(shù)，數(shù)量為3；另一類是整周未知數(shù)參數(shù)（m為同步觀測的衛(wèi)星數(shù)），數(shù)量為。

2、基線解算

基線解算的過程實際上主要是一個平差的過程，平差所采用的觀測值主要是雙差觀測值。在基線解算時，平差要分三個階段進行，第一階段進行初始平差，解算出整周未知數(shù)參數(shù)的和基線向量的實數(shù)解（浮動解）；在第二階段，將整周未知數(shù)固定成整數(shù)；在第三階段，將確定了的整周未知數(shù)作為已知值，僅將待定的測站坐標作為未知參數(shù)，再次進行平差解算，解求出基線向量的最終解-整數(shù)解（固定解）。

（1）初始平差

根據(jù)雙差觀測值的觀測方程（需要進行線性化），組成誤差方程后，然后組成法方程后，求解待定的未知參數(shù)其精度信息，通過初始平差，所解算出的整周未知數(shù)參數(shù)本應(yīng)為整數(shù)，但由于觀測值誤差、隨機模型和函數(shù)模型不完善等原因，使得其結(jié)果為實數(shù)，因此，此時與實數(shù)的整周未知數(shù)參數(shù)對應(yīng)的基線解被稱作基線向量的實數(shù)解或浮動解。

（2）整周未知數(shù)的確定（3）確定基線向量的固定解

當確定了整周未知數(shù)的整數(shù)值后，與之相對應(yīng)的基線向量就是基線向量的整數(shù)解。

二、基線解算的分類

1、單基線解算（1）定義

當有臺GPS接收機進行了一個時段的同步觀測后，每兩臺接收機之間就可以形成一條基線向量，共有條同步觀測基線，其中可以選出相互獨立的條同步觀測基線，至于這條獨立基線如何選取，只要保證所選的條獨立基線不構(gòu)成閉合環(huán)就可以了。這也是說，凡是構(gòu)成了閉合環(huán)的同步基線是函數(shù)相關(guān)的，同步觀測所獲得的獨立基線雖然不具有函數(shù)相關(guān)的特性，但它們卻是誤差相關(guān)的，實際上所有的同步觀測基線間都是誤差相關(guān)的。所謂單基線解算，就是在基線解算時不顧及同步觀測基線間的誤差相關(guān)性，對每條基線單獨進行解算。

（2）特點

單基線解算的算法簡單，但由于其解算結(jié)果無法反映同步基線間的誤差相關(guān)的特性，不利于后面的網(wǎng)平差處理，一般只用在較低級別GPS網(wǎng)的測量中。

2、多基線解算（1）定義

與單基線解算不同的是，多基線解算顧及了同步觀測基線間的誤差相關(guān)性，在基線解算時對所有同步觀測的獨立基線一并解算。

（2）特點

多基線解由于在基線解算時顧及了同步觀測基線間的誤差相關(guān)特性，因此，在理論上是嚴密的。

三、基線解算的質(zhì)量控制

1、質(zhì)量控制指標

2、數(shù)據(jù)刪除率

在基線解算時，如果觀測值的改正數(shù)大于某一個閾值時，則認為該觀測值含有粗差，則需要將其刪除。被刪除觀測值的數(shù)量與觀測值的總數(shù)的比值，就是所謂的數(shù)據(jù)刪除率。

數(shù)據(jù)刪除率從某一方面反映出了GPS原始觀測值的質(zhì)量。數(shù)據(jù)刪除率越高，說明觀測值的質(zhì)量越差。

3、RATIO值

4、RDOP

5、RMS

6、同步環(huán)閉合差

7、異步環(huán)閉合差

8、重復(fù)基線較差

四、GPS基線向量網(wǎng)平差

1、網(wǎng)平差的分類

GPS網(wǎng)平差的類型有多種，根據(jù)平差所進行的坐標空間，可將GPS網(wǎng)平差分為三維平差和二維平差，根據(jù)平差時所采用的觀測值和起算數(shù)據(jù)的數(shù)量和類型，可將平差分為無約束平差、約束平差和聯(lián)合平差等。

（1）三維平差與二維平差

三維平差：平差在三維空間坐標系中進行，觀測值為三維空間中的觀測值，解算出的結(jié)果為點的三維空間坐標。GPS網(wǎng)的三維平差，一般在三維空間直角坐標系或三維空間大地坐標系下進行。

二維平差：平差在二維平面坐標系下進行，觀測值為二維觀測值，解算出的結(jié)果為點的二維平面坐標。二維平差一般適合于小范圍GPS網(wǎng)的平差。

（2）無約束平差、約束平差和聯(lián)合平差

無約束平差：在平差時不引入會造成GPS網(wǎng)產(chǎn)生由非觀測量所引起的變形的外部起算數(shù)據(jù)。常見的GPS網(wǎng)的無約束平差，一般是在平差時沒有起算數(shù)據(jù)或沒有多余的起算數(shù)據(jù)。

約束平差：平差時所采用的觀測值完全是GPS觀測值（即GPS基線向量），而且，在平差時引入了使得GPS網(wǎng)產(chǎn)生由非觀測量所引起的變形的外部起算數(shù)據(jù)。

聯(lián)合平差：平差時所采用的觀測值除了GPS觀測值以外，還采用了地面常規(guī)觀測值，這些地面常規(guī)觀測值包括邊長、方向、角度等觀測值等。

2、平差過程

（1）取基線向量，構(gòu)建GPS基線向量網(wǎng)（2）三維無約束平差

在構(gòu)成了GPS基線向量網(wǎng)后，需要進行GPS網(wǎng)的三維無約束平差，通過無約束平差主要達到以下幾個目的：

約束平差的具體步驟是：

1）指定進行平差的基準和坐標系統(tǒng)。2）指定起算數(shù)據(jù)。3）檢驗約束條件的質(zhì)量。4）進行平差解算。

3、質(zhì)量分析與控制

五、GPS數(shù)據(jù)處理過程 GPS基線解算的過程是：

1、原始觀測數(shù)據(jù)的讀入

2、外業(yè)輸入數(shù)據(jù)的檢查與修改

3、基線解算的控制參數(shù)

4、基線解算

5、基線質(zhì)量的檢驗

6、平差

進行精度評定，得到各測站平差后坐標。

7、成果轉(zhuǎn)化

根據(jù)實際生產(chǎn)需要，轉(zhuǎn)化為當?shù)刈鴺耍话闵逃密浖性摴δ堋?/p>

8、結(jié)束

第四章平面控制測量

第一節(jié)

精密測角測量

一、精密電子測角儀器的基本原理

1、編碼度盤測角原理 1)編碼度盤測角原理(絕對法)編碼度盤類似于普通光學度盤的玻璃碼盤，在此平面上分著若干寬度相同的同心圓環(huán)，而每一圓環(huán)又被刻制成若干等長的透光和不透光區(qū)，這種圓環(huán)稱為編碼度盤的“碼道”。每條碼道代表一個二進制的數(shù)位，有里到外，位數(shù)由高到低。在碼道數(shù)目一定的條件下，整個編碼盤可以分成數(shù)目一定，面積相等的扇形區(qū)，稱為編碼盤碼區(qū)。處于同一碼區(qū)內(nèi)的各碼道的透光區(qū)與不透光區(qū)的排列，構(gòu)成編碼盤的一個編碼,這一碼區(qū)所顯示的角度范圍，稱為編碼度盤的角度分辨率。為了讀取各碼區(qū)的編碼數(shù)，需要編碼度盤的碼道一測設(shè)置光源，而在對應(yīng)的碼盤另一側(cè)設(shè)置光電探測器，每一檢測器對應(yīng)一個光源。碼盤上的發(fā)光二極管和碼盤下的光敏二極管組成測角的讀定標志，把碼盤的透光和不透光，由光電二極管轉(zhuǎn)換成電信號，以透光表示“1”，不透光表示“0”，這樣碼盤上每一格就對應(yīng)一個二進制數(shù)，經(jīng)過譯碼即成十進制數(shù)，從而能顯示一個度盤上讀出的方位或角度數(shù)值。因此，編碼度盤的測角方式為絕對法測角。

2)光柵度盤測角原理(增量法)光柵就是具有刻制成許多寬度和間隔都相等的直線條紋的光學器件，即它是由許多等間隔的透光的縫隙和不透光的刻畫線所組成。光通過光柵時會產(chǎn)生光的衍射效應(yīng)。用于透射衍射的光柵稱為透射光柵，用于反射光衍射的光柵稱為反射光柵。光柵有兩個基本參數(shù)，一是毫米長度范圍內(nèi)的條紋數(shù)，稱為條紋密度:二是相鄰條紋之間的距離，稱為間距。根據(jù)測量對象不同，有長度測量用的光柵刻在一直尺上稱為直線光柵。另一種是用于角度測量的光柵，是在度盤徑向按等角距離刻制的輻射狀的徑向光柵。

3）動態(tài)測角原理

二、精密測角方法

1、方向觀測法的觀測程序

如圖，若測站上有5個待測方向：A、B、C、D、E，選擇其中的一個方向（如A）作為起始方向（亦稱零方向），在盤左位置，從起始方向A開始，按順時針方向依次照準A、B、C、D、E，并讀取度盤讀數(shù)，稱為上半測回；然后縱轉(zhuǎn)望遠鏡，在盤右位置按逆時針方向旋轉(zhuǎn)照準部，從最后一個方向E開始，依次照準E、D、C、B、A并讀數(shù)，稱為下半測回。上下半測回合為一測回。這種觀測方法就叫做方向觀測法（又叫方向法）。

如果在上半測回照準最后一個方向E之后繼續(xù)按順時針方向旋轉(zhuǎn)照準部，重新照準零方向A并讀數(shù)；下半測回也從零方向A開始，依次照準A、E、D、C、B、A，并進行讀數(shù)。這樣，在每半測回中，都從零方向開始照準部旋轉(zhuǎn)一整周，再閉合到零方向上的操作，就叫“歸零”。通常把這種“歸零”的方向觀測法稱為全圓方向法。習慣上把方向觀測法和全圓方向法統(tǒng)稱為方向觀測法或方向法。當觀測方向多于3個時，采用全圓方向法。

“歸零”的作用是：當應(yīng)觀測的方向較多時，半測回的觀測時間也較長，這樣在半測回中很難保持儀器底座及儀器本身不發(fā)生變動。由于“歸零”，便可以從零方向的兩次方向值之差（即歸零差）的大小，判明這種變動對觀測精度影響的程度以及觀測結(jié)果是否可以采用。

采用方向觀測法時，選擇理想的方向作為零方向是最重要的。如果零方向選擇的不理想，不僅是觀測工作無法順利進行，而且還會影響方向值的精度。選擇的零方向應(yīng)滿足以下的條件：

第一，邊長適中。就是說，與本點其他方向比較，其邊長既不是太長，又不是最短。

第二，成像清晰，目標背景最好是天空。若本點所有目標的背景均不是天空時，可選擇背景為遠山的目標作為零方向。另外，零方向的相位差影響要小。

第三，視線超越或旁離障礙物較遠，不易受水平折光影響，視線最好從覘標的兩櫓柱中

間通過。

有些方向雖能滿足上述要求，但經(jīng)常處在云霧中，也不宜選作零方向。

2、方向觀測法的要求 1）觀測度盤表 2）一測回操作程序

（1）照準零方向標的，按觀測度盤表配置測微盤和度盤。

（2）按順時針方向旋轉(zhuǎn)照準部1～2周后，精確照準零方向標的，讀取水平度盤和測微盤讀數(shù)（重合對徑分劃線兩次，讀取水平度盤讀數(shù)一次，讀取測微盤讀數(shù)兩次）。

（3）順時針方向旋轉(zhuǎn)照準部，精確照準2方向標的，按（2）款方法進行讀數(shù)，繼續(xù)按順時針方向旋轉(zhuǎn)照準部，依次精確照準3，4，?，n方向標的并讀數(shù)，最后閉合至零方向(當觀測的方向數(shù)小于3時，可以不“歸零”)。

（4）縱轉(zhuǎn)望遠鏡，按逆時針方向旋轉(zhuǎn)照準部1~2周后，依次精確照準1，n，?3，2，1方向標的，并按（2）款讀數(shù)方法進行讀數(shù)。

3）觀測手簿的記錄與計算

3、方向觀測法的規(guī)則

（1）一測回中不得變動望遠鏡焦距。觀測前要認真調(diào)整望遠鏡焦距，消除視差，一測回中不得變動焦距。轉(zhuǎn)動望遠鏡時，不要握住調(diào)焦環(huán)，以免碰動焦距。

（2）在各測回中，應(yīng)將起始方向的讀數(shù)均勻分配在度盤和測微盤上。這是為了消除或減弱度盤、測微盤分劃誤差的影響。

（3）上、下半測回間縱轉(zhuǎn)望遠鏡，使一測回的觀測在盤左和盤右進行。

一般上半測回在盤左位置進行，下半測回在盤右位置進行。作用在于消除視準軸誤差及水平軸傾斜誤差的影響，并可獲得二倍照準差的數(shù)值，借以判斷觀測質(zhì)量。

（4）下半測回與上半測回照準目標的順序相反，并保持對每一觀測目標的操作時間大致相等。

其作用在于減弱覘標內(nèi)架或腳架扭轉(zhuǎn)的影響以及視準軸隨時間、溫度變化的影響等，就是說，在一測回觀測中要連續(xù)均勻，不要由于某一目標成像不佳或其他原因而停留過久，在高標上觀測更應(yīng)注意此問題。

（5）半測回中照準部的旋轉(zhuǎn)方向應(yīng)保持不變。這樣可以減弱度盤帶動和空隙帶

第五篇：電壓測量教案

電壓測量

知識目標：

1、知道電源的作用、電壓的單位。了解一些常見電壓及我國家庭電路電壓。

2、知道電壓表用途、符號，會正確連接電壓表，并能正確選擇量程和讀數(shù)。

3、通過實驗探究，總結(jié)出串聯(lián)和并聯(lián)電路中電壓關(guān)系。

能力目標：

培養(yǎng)學生的觀察、分析、歸納能力和語言表達信息的能力。

情感目標：

1、體會類比是科學研究的常用方法。

2、培養(yǎng)學生學科知識聯(lián)系實際的意識。

預(yù)習提示：

1、__________是電壓。

2、___________是提供電壓的裝置。

3、在國際單位單位中電壓的單位是___________，符號是 __________。

4、測量電壓的儀表是_______,實驗中的電壓表有_____個接線柱，_____個量程。

5、串聯(lián)電路電壓特點是_______________________。

6、并聯(lián)電路電壓特點是_______________________。

學生在思考后得不出結(jié)論的情況下，需要教師的講解點撥。電流是看不見、摸不著的，怎樣讓學生對其有一個形象的了解，教材用水流類比電流、閥門類比開關(guān)、渦輪類比電燈、抽水機類比電源、水位差類比電壓.讓學生體會用“水位差是形成水流的原因”類比“電壓是形成電流的原因”；用“抽水機是形成水位差的原因”類比“電源是形成電源的原因”；用“流動的水沖動水輪機轉(zhuǎn)動”類比“流動的電荷使燈泡發(fā)光”。

在學生初步知道電源、電壓、電流的作用后，介紹了電壓有高低、電壓的單位；介紹了生產(chǎn)、生活中的用電器的電壓值，是學生感覺到“電壓”就在我們身邊。

電壓概念的初步建立過程充分體現(xiàn)了“類比的科學方法”，把難懂的概念用通俗的方法說明使學生容易理解。

教學過程：

演示一個顯示電路通電的實驗（小燈泡發(fā)光），啟發(fā)指出電路中有電流。提問電流是怎樣產(chǎn)生的？若學生回答是因為電路中接有電源，則可進一步提問：有電源為什么就會有電流呢？學生的回答一般是不完全的，在指出它們的正確方面以后，就此引入新課。

一、用類比法講解電流形成電原因 對初中學生可以采用類比方法，說明電壓使電路中形成了電流，電源是提供電壓的裝置。接下來用掛圖進行類比說明：

水路---------電路 閥門--------開關(guān) 小鍋輪------小燈泡 抽水機------電源 由以上類比，啟發(fā)學生歸納出： 水壓是產(chǎn)生水流的原因。抽水機是提供水壓的裝置。電源使提供電壓的裝置。

注意：講授電壓時，還需著重指明是那段電路兩段的電壓.常說的“電路上的電壓”，指的是“這段電路兩端的電壓”。

二、電壓的高低與單位

教師向?qū)W生說明：

先從水壓有大小引出電壓也應(yīng)有大?。ǜ叩停?）用1節(jié)、2節(jié)、3節(jié)干電池分別給同一個小燈泡通電（選用額定電壓為3.8V的燈泡），小燈泡的亮度不一樣.（2）用手搖發(fā)電機給一個小燈泡通電，改變手搖的快慢，小燈泡的亮度不同.從小燈泡的亮度不同，說明不同電源產(chǎn)生的電壓不同.教師歸納總結(jié)

1.符號: U 2.單位:伏特(V)、千伏(kV)、毫伏（mV）1 kV =103V 1 mV =10-3V 3.記?。?/p>

一節(jié)干電池的電壓 1.5 V 一節(jié)蓄電池的電壓 2 V 對人體安全的電壓 不高于36V 家庭電路的電壓 220V

三、電壓表：

1.作用：測量電路兩端的電壓的儀表。2.符號：V 3.量程和分度值 4.學生練習讀數(shù) 練習：

出示掛圖，讓學生讀出電壓表的示數(shù)

四、電壓表使用方法

教師邊演示邊說明

1、電壓表要并聯(lián)在被測電路的兩端；

2、電壓表必須使電流從電壓表的“+”接線柱流進，從“-”接線柱流出；

3、被測電壓不要超過電壓表的量程；

（事先不能估測出電壓大小，用試觸法）

4、電壓表可以直接連到電源的正、負極上，測出的示數(shù)是電源的電壓。學生練習：

在下圖所示的電路中，電壓表所測的各是哪只燈泡的電壓？

五、實驗探究: 學生動手實驗、教生總結(jié)出串聯(lián)、并聯(lián)電路中的電壓關(guān)系 結(jié)論：

串聯(lián)：U= U 1+ U 2

并聯(lián)：U= U 1= U 2

六、當堂檢測：

(1)、1節(jié)干電池的電壓是_____V, 對人體安全的電壓不高于_____V, 家庭照明電路的電壓是______V。

(2)、如圖，若電壓表是0~3V量程，指針指的電壓是_______V,若用0~15V量程時,電壓為______V。

（3）、如圖,當開關(guān)S閉合時,電壓表所測的電壓是()A、燈L2的電壓 B、燈L1的電壓 C、電源的電壓 D、電源和燈L2的電壓

板書設(shè)計：

測量電壓

1、電壓：電壓是形成電流的原因，電源是提供電壓的裝置

2、電壓的符號及單位

電壓用 U 表示

單位: V（伏特）KV（千伏）mV（毫伏）

μV（微伏）

換算：1KV=103V 1mV=10－3V 1μV=10－6V

3、用電壓表測電壓

4、串聯(lián)、并聯(lián)電路中的電壓關(guān)系

串聯(lián)：U= U 1+ U 2

并聯(lián)：U= U 1= U 2