水准测量的基本原理就是利用水准仪提供一条水平视线，利用水准尺计算两点之间的高差，从已知的开始，测量位置点的高程的过程。
六、数据采集与处理流程图
数据采集和处理流程图如图1示。
数据采集
数据传输
否
格式转换 工具：中海达GPS接收机 结果：记录在接收机中的原始观测数据 工具：数据传输软件 结果：记录在接收机中的原始观测数据 工具：格式转换软件 结果：标准格式的数据 工具：坐标投影变换软件 结果：WGS-84坐标系 工具：基线结算软件 结果：GPS基线向量解算 坐标转换 基线解算 基线闭合差是否在限差是 网平差 工具：GPS网平差软件 结果：网平差相关统计数据
图1 GPS数据采集和处理流程图
七、 GPS控制网的布设及观测准备过程
1、GPS网布设
采用静态相对定位方法建立测区GPS平面控制网，等级为D级。
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2、GPS点位选择及网的布设原则
⑴.点位的选择符合技术设计要求，并有利于其他测量手段进行扩展与联测； ⑵.点位的基础应坚实稳固，易于长期保存，并有利于安全作业； ⑶.点位应设在易于安装接收设备、视野开阔的较高点上； ⑷.点位目标要显著，视场周围15°不应有障碍物；
⑸.点位应远离大功率无线电发射源（如电视台、微波站等），其距离不小200m，远离高压输电线和微波无线电信号传送通道，其距离不得小于50m；
⑹.点位附近不应有大面积水域或不应有强烈干扰卫星信号接收的物体； ⑺.交通应便于作业。
⑻.选点人员应按技术设计进行踏勘，在实地按要求选点定位。当利用旧点时
应对旧点的稳定性、完好性，以及觇标是否安全、可用性进行检查，符合要求方可利用。
3、GPS控制网的网形布设及精度分析
本测区设计以边连式布设D级GPS点4个，D级控制网采用3台接收机观测，分2个观测时段进行观测。
GPS网相邻点间基线中误差?按下式计算：
???a2?(b?d)2
式中a(mm)为固定误差；b(ppm)为比例误差系数；d(km)为相邻点间的距离。GPS-D级网的主要技术要求应符合下表规定。相邻点最小距离应为平均距离的1/2～1/3；最大距离应为平均距离的2～3倍。
表1 GPS网的主要技术要求 等级 D级 平均距离（km） 5~10 固定误差a(mm) ≤10 比例误差b(1×106) ≤10 最弱边长相对中误差 1/45000 注：当边长小于200m时，边长中误差应小于20mm。
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4、GPS控制测量作业要求 ⑴基本技术要求
为保证GPS测量精度，采用载波相位静态相对定位作业模式，D级GPS测量作业的基本技术要求应符合下表的规定。
级 别 D级
注：①、观测时段长度应视点位周围障碍物情况、基线长短而作调整；
卫星截止高度角(°) ≥15 表2 D级GPS测量作业的基本技术要求 有效观测卫平均重复设时段长度星数 站数 (min) ≥4 ≥1.6 ≥45 数据采样间隔(s) 5 PDOP值 ＜5 ②、可不观测气象要素，但应记录雨、晴、阴、云等天气状况。 ⑵ GPS卫星预报和观测调度计划
①保证GPS作业观测工作顺利进行，保障观测成果达到预定的精度，提高作业工效，在进行GPS外业观测之前，应事先编制GPS卫星可见性预报表。预报表应包括可见卫星号、卫星高度角和方位角、最佳观测卫星组、最佳观测时间、点位图形几何强度因子等内容。
②编制预报表所用概略位置应采用测区中心位置的经、纬度。
③作业组在观测前应根据参加作业的GPS接收机台数、网形及卫星预报表编制作业调度表，其内容应包括观测时间、测站号、测站名称以及接收机号等项内容。 ⑶ 提高GPS网可靠性的方法
①增加观测期数（增加独立基线数）。
在布设GPS网时，适当增加观测期数（时段数）对于提高GPS网的可靠性非常有效。因为，随着观测期数的增加，所测得的独立基线数就会增加，而独立基线数的增加，对网的可靠性的提高是非常有益的。
②保证一定的重复设站次数。
保证一定的重复设站次数，可确保GPS网的可靠性。一方面，通过在同一测站上的多次观测，可有效地发现设站、对中、整平、量测天线高等人为错误；另一方面，重复设站次数的增加，也意味着观测期数的增加。不过，需要注意的是，当同一台接收机在同一测站上连续进行多个时段的观测时，各个时段间必须重新安置仪器，以更好地消除各种人为操作误差和错误。
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③保证每个测站至少与三条以上的独立基线相连，这样可以使得测站具有较高的可靠性。 在布设GPS网时，各个点的可靠性与点位无直接关系，而与该点上所连接的基线数有关，点上所连接的基线数越多，点的可靠性则越高。
④在布网时要使网中所有最小异步环的边数不大于6条。
在布设GPS网时，检查GPS观测值（基线向量）质量的最佳方法是异步环闭合差，而随着组成异步环的基线向量数的增加，其检验质量的能力将逐渐下降。 （4）提高GPS网精度的方法
①为保证GPS网中各相邻点具有较高的相对精度，对网中距离较近的点一定要进行同步观测，以获得它们间的直接观测基线。
②为提高整个GPS网的精度，可以在全面网之上布设框架网，以框架网作为整个GPS网的骨架。
③在布网时要使网中所有最小异步环的边数不大于6条。
④在布设GPS网时，引入高精度激光测距边，作为观测值与GPS观测值（基线向量）一同进行联合平差，或将它们作为起算边长。
⑤若要采用高程拟合的方法，测定网中各点的正常高/正高，则需在布网时，选定一定数量的水准点，水准点的数量应尽可能的多，且应在网中均匀分布，还要保证有部分点分布在网中的四周，将整个网包含在其中。
⑥为提高GPS网的尺度精度，可采用如下方法：增设长时间、多时段的基线向量。 ⑸ 布设GPS网时起算点的选取与分布
若要求所布设的GPS网的成果与旧成果吻合最好，则起算点数量越多越好，若不要求所布设的GPS网的成果完全与旧成果吻合，则一般可选3~5个起算点，这样既可以保证新老坐标成果的一致性，也可以保持GPS网的原有精度。
为保证整网的点位精度均匀，起算点一般应均匀地分布在GPS网的周围。要避免所有的起算点分布在网中一侧的情况。
⑹ 布设GPS网时起算边长的选取与分布
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在布设GPS网时，可以采用高精度激光测距边作为起算边长，激光测距边的数量可在3~5条左右，可设置在GPS网中的任意位置。但激光测距边两端点的高差不应过分悬殊。 （7）布设GPS网时起算方位的选取与分布
在布设GPS网时，可以引入起算方位，但起算方位不宜太多，起算方位可布设在GPS网中的任意位置。
5、观测准备过程
出发工作前应检查电池容量是否充足，仪器及其附件是否携带齐全；作业前应检查接收机内存是否充足；天线安置及测量过程应符合下列要求：
①.作业员到测站后应先安置好接收机使其处于静置状态，然后再安置天线；
②.天线可用脚架直接安置在测量标志中心的铅垂线方向上，中误差应小于3mm。天线应整平，天线基座上的圆水准所泡应居中；
③.观测组应严格按调度表规定的时间进行作业。保证同步观测同一卫星组。当情况有变化需修改调度计划时，应经作业队负责人同意，观测组不得擅自更改计划；
④.接收机预置状态应正确，然后方可启动接收机进行观测；
⑤.每时段开机前，作业员应量取天线高，关机后再量取一次天线高作校核，两次量天线高，互差不得大于3mm，取平均值作为最后结果，记录在手簿。若互差超限，应查明原因，提出处理意见记入测量手薄备注栏中。天线高的量取方法应符合《全球定位系统城市测量技术规程》的要求，量取的部位应在观测手薄上绘制略图；
⑥.仪器工作正常后，作业员应及时逐项填写测量手簿中各项内容；
⑦.一个时段观测过程中不得进行以下操作：关闭接收机又重新启动；进行自测试（发现故障除外）；改变卫星高度角 ；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功能键；
⑧.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；
⑨．观测中应保证接收机工作正常，数据记录正确，每日观测结束后，应及时将数据转存至计算机硬、软盘上，确保观测数据不丢失。
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