GPS城市控制网

GPS城市控制网（共11篇）

GPS城市控制网 篇1

1 全国大地基准及其坐标框架

任何一个坐标系都需要坐标框架来实现, 我国2000国家大地坐标系相应的坐标框架是国家GPS2000网.它的定义与国际地球参考系统 (ITRS) 相同.其框架的选择是以国际IGS站和国内IGS站以及国内连续运行的GPS永久跟踪站 (主要是“网络工程”的基准站) 为基础, 再将国内所有站址保存完好的GPS观测站 (约2000个左右GPS站) 的数据与这些永久跟踪站数据一起平差, 构成我国新一代地心坐标参考框架。

国家GPS2000网是一个三维的、动态的、高精度和实用的大地坐标框架。这个空间大地控制网的启用, 将使我国大地坐标框架在三维和高精度方面走上一个新的台阶。但在另一方面, 该网点的平均密度仅为1∶70km×70km。也就是平均9幅1∶5万比例尺的地形图中才能找到一个GPS2000网点分布疏密亦不均匀。因此GPS2000网要真正成为实用的国家大地坐标框架, 要服务于全国广大 (静态) 定位用户 (不论是二维的还是三维的) , 面临的主要问题是GPS2000的点数过少。因而GPS点的加密以及GPS服务网的建立将是全国各地地理信息基础设施建设的重要组成部分。

2 城市控制网的现代化

随着科学技术与社会经济的飞速发展, 信息化时代已经到来:空间数据基础设施 (SDI) 是支撑并形成信息化社会的一个必备的基础设施。一个开放性的空间数据基础设施所要解决的主要问题和具备的基本功能就是实时地为所有的用户提供精确可靠的时间和空间信息。连续运行的GPS卫星参考站网综合服务系统就是当代最为有效的空间数据基础设施之一。由利用全球卫星定位技术在一定地域建立若干永久性、连续性卫星跟踪站 (或基准站) 及相应实时播发站, 用户再通过各种数据通信手段, 结合自身的卫星跟踪观测数据, 实时获得带有时间标志的位置信息, 用于实时精密导航、高精度快速实时定位、三维放样和各类变形监测, 从而为城市规划、施工建设、国土与地籍管理、基础测绘、环境监测、灾害预测、天气预报、交通监管、精细农业等服务, 将为城市信息化提供了一个强有力的基础设施和物质保障。这是城市全球定位综合服务系统技术兴起与发展的必然的趋势。

在跨入新世纪以来, 香港、深圳、上海、广州、北京、苏州等城市都先后投入巨资, 开始建设城市多用途空间信息服务参考网系统。香港卫星定位参考站网由12个连续运行参考站组成。分两期建设, 分别在2001, 2002年完成, 用户在10km半径内能找到至少2个参考站供测量使用。深圳市连续运行卫星定位服务系统由10个GPS卫星连续观测跟踪站组成, 一期工程完成4个跟踪站建设, 现在进入试用阶段。上海市GPS综合应用网由14个GPS基准站组成, 形成以上海为中心覆盖整个长江三角洲地区的GPS气象服务网, 已基本建成, 正在试运行中。广州市的基准站网由10个基准站所组成。北京市全球卫星定位综合服务系统, 将由28个GPS卫星连续跟踪站组成, 2003年初己启动, 一期为试验工程, 在规划区内建立5个跟踪站, 已初步建成, 正转入数据采集处理和应用试用期, 然后再逐步扩大。在我国的一些直辖市和中心城市也都在积极酝酿建立城市全球定位综合服务系统, 位于长三角地域的苏州市也已建立了基准站网。

然而, 值得注意的一个问题是, 不少城市在建立了基准站网后并未用此促进日常应用的城市控制网的发展和提高, 基准站网点所获得的基于ITRF框架的高精度三维地心坐标既未用于提高城市控制网的精度, 更未与日常应用的通常属于独立地方坐标建立必要的联系和转换关系。而这无疑应列入为城市控制网的现代化的重要内容, 但至今尚未引起重视。

3 建设的目标

全国绝大多数城市的坐标框架仅是二维的、平面的, 因此能提供的成果仅是这些控制点在地方独立坐标系中的高斯平面直角坐标。即使从90年代起很多城市采用GPS技术对城市控制网作了改造, 情况亦是如此。因就独立坐标系而言, 所提供的大地经纬度和大地高近似地基于国家参考椭球面, 而不是与平面坐标相对应的区域性椭球面上应有的大地经纬度、大地高。所给出的三维直角坐标情况也相类似, 属于某种含义不清的参心坐标系。

由于真正的成果仅是平面坐标, 这就难以实现城市坐标与三维地心坐标间的精确转换, 以致在设立RTK基准站时会遇到一些技术障碍。

长期以来由于受科技水平的限制, 点位的测定和表示总是分解为平面和高程位置两个方面, 这当然称不上是在一个统一三维坐标系中的三维坐标, 但出于无奈。人们也就满足于二维的平面坐标。随着空间技术和虚拟技术的发展, 现代城市控制网最好也同时具有符合客观空间实际的三维地心坐标, 这将是城市测量技术的一个发展趋势。2003年国家测绘部门己面向全国提供了以GPS2000网为坐标框架的三维地心坐标, 因此在城市控制网现代化改建中, 就应考虑在城市实现三维地心坐标系, 使与国家的建设步伐一致, 并与国际接轨。而从实用上说, 城市三维地心坐标框架的建立又将有力地推动GPS实时动态定位技术 (RTK) 的发展和普及, 并将有力地促进城市基础地理信息建设。

4 建设的任务

为实现城市控制网的现代化, 必须新建三维地心坐标系, 这就首先需要建立由若干点组成的城市基准站网, 网中须联测包括IGS站在内的国内若干个连续运行站, 采用GAMIT和GLOBK软件作数据处理。

将基准站点作为遍布全市的首级GPS控制网的固定点, 不仅能提高城市GPS网的精度。而且能获得所有控制点基于ITRF框架的三维地心坐标, 从而推进RTK新技术的应用, 使每个控制点都兼有WGS84及CGCS2000三维精确坐标, 都能方便地成为实施RTK技术的基准站, 从而实现城市测量定位控制网的现代化, 在空间数据基础设施建设方面步入国际先进行列。为此须进一步研究对GPS附合网作三维平差的合适的方法。

还须研究如何将首级控制网点的三维地心坐标转换到现有的城市独立坐标, 不仅要求实现精确严密的转换关系, 而且要求经转换后基础控制网和原有首级GPS控制网两网重合点上的坐标较差为最小, 从而维持原有二维坐标系的框架。但与以往的习惯做法不同, 不再以国家参考椭球面作为过渡, 而是要使其高斯平面直角坐标与大地经纬度、大地高及三维直角坐标有着完全严密的对应关系, 均基于与城市投影面密切吻合的区域性椭球面。

参考文献

[1]杨振涛, 刘宗泉.GPS地籍控制测量的联网及其精度[J].测绘信息与工程, 1996 (4) .

[2]张吉春, 王金梅.GPS RTK控制测量在地籍测量中的应用[J].科技创新导报, 2009 (8) .

GPS城市控制网 篇2

矿山GPS控制网的高程拟合

矿山控制网的布设,一般采用GPS静态技术解决平面控制的问题,而高程控制的.问题则大多数采用电磁波测距三角高程的技术来解决.通过实际算例得出,在高山区矿区控制网布设中,利用GPS静态测量技术,通过增加起算点数量和采用曲面拟合的方法,能满足矿区控制网的高程精度要求.

作 者：钟生才 李正昌 周元昆 赵福泰 ZHONG Sheng-cai LI Zheng-chang ZHOU Yuan-kun ZHAO Fu-tai  作者单位：云南省有色地质局三一二队,云南,安宁,650300 刊 名：地矿测绘 英文刊名：SURVEYING AND MAPPING OF GEOLOGY AND MINERAL RESOURCES 年，卷(期)： 25(2) 分类号：P228.4 P224 关键词：矿山GPS控制   三角高程测量   曲面拟合高程  

带状GPS控制网的优化设计探讨 篇3

关键词：长输管线 GPS控制网 优化设计

中图分类号：P288.4文献标识码：A文章编号：1674-098X（2012）09（b）-0051-02

1 引言

GPS作为一项全新的测量定位技术已经被广泛的应用在工程建设的各个领域。GPS测量技术在长输管线测量中的应用革新了传统的长输管线测量模式，改善了测量精度，降低了劳动强度，提高了工作效率，为管线工程建设提供了有力的保障。但是，随着西气东输、川气东输、海气登陆等诸多大型工程的全线开工，长输管线工程建设规模在不断扩大，线路穿越各种地形、地质情况复杂以及水系发达区域，对长输管线工程测量的质量和进度都提出了很高的要求。因此，构建全线优化合理的GPS控制网对提高测绘精度、保证工程质量、加快作业进度、节约工程成本起到至关重要的作用。

2 长输管线GPS控制网的构网特点与构网原则

一般的长距离输油、输气管线长度都能达到数百公里甚至上千公里，测量工作贯穿工程建设的可行性研究、初步设计、施工测绘、管线施工、竣工图测绘等各个阶段，为管线设计提供中线两侧各100米左右狭长带状分布的全线带状地形图、线路全程纵断面图、局部穿跨越放大平面图，局部放大纵断面图、站场及阀室地形图等现场测绘资料。因此，为满足工程需要长输管线GPS控制网一般沿线路按点对布设，构成由大地四边形或中心多边形延伸的覆盖管道中线的带状网。

3 长输管线GPS网的优化设计

长输管线GPS控制网的优化设计，是在限定精度、可靠性和费用等质量标准下，寻求网设计的最佳极值。与经典控制网的优化设计不同， GPS网是一种非层次结构的，可一次扩展到所需的密度；对天观测卫星，不需要点间相互通视；测量精度与网形无关，与观测卫星的几何分布密切相关。

3.1 基准优化设计

GPS网的基准优化设计主要是对坐标未知参数进行设计。基准选取的不同将会对网的精度产生直接影响，其中包括GPS网基线向量解中位置基准的选择，以及GPS网转换到地方坐标系所需的基准设计。由于GPS尺度往往存在系统误差，也应对GPS网的尺度基准进行优化设计。

GPS基线向量解算中作为位置基准的固定点误差是引起基线误差的一个重要因素，使用测量时获得的单点定位值作为起算坐标其误差较大，且使用不同点作为基准时其基线向量差可达数厘米，因此必须对网的位置基准进行优选设计。

位置基准优化方案：

（1）采用网中具有较准确WGS-84系坐标的点作为GPS网的固定位置基准。

（2）采用网中具有较高单点定位的Doppler点或SLR站点GPS网中的一点或多点基准。

（3）无任何其他起算数据时，可采用网中一点多次GPS观测的伪距坐标作为网的位置基准。

3.2 精度优化设计

GPS网的精度不受网点所构成的几何图形的影响，即其精度与网中各点的坐标及边与边之间的角度无关，而只与网中各点所发出的基线数目及基线的权阵有关。GPS网的精度设计是根据偶然误差传播定律，按照一定的精度设计方法，分析网中各未知点平差后预期能达到的精度。管道GPS控制测量分为国家等级点的加密控制测量（D级）和线路控制测量（E）级两级。GPS网相邻点间弦长精度通常表示为：

式中：为标准差（mm）；a为固定误差（mm）；b比例误差系数；d为相邻点间的距离（mm）（表1）。

在满足工程需求的前提下，设计合理的测量精度不但可以极大地节约成本，而且能够圆满的完成工程的预期目标。

3.3 施测方案优化设计

GPS野外观测工作主要是接收GPS卫星信号数据，由于GPS观测精度与所接收信号的卫星的几何分布及所观测的卫星数目密切相关。而作业的效率与所选用的接收机数目、观测的时间、观测的顺序密切相关。因此，在进行GPS外業观测之前做好卫星星历预报，拟定观测调度计划，对于保证观测工作的顺利完成、保障观测结果的精度及提高作业效率是及其重要的。

优化方案：

（1）紧扣测量目的布网。对于长输管线而言应尽量布设成大地四边形或中心多边形延伸的带状网，在满足工程要求以及GPS测量相关规定的前提下尽量把点位布设在交通便利，易于摆站，工程利用方便的地方。

（2）预测最佳观测时间。卫星星历预报要准确的预测观测当天测区的卫星GDOP值，可见卫星数量和时间以及天气状况等，以便于选取最佳的观测时段，保证观测成果质量。

（3）安排最佳上点计划。GPS网平差计算要求每个时段必须进行同步观测，即每台接收机同时观测同一组卫星足够的时间，这就需要对每一组仪器设备的上点路线，到达时间，进行科学准确的计划安排，有一点失误都会影响到整个观测方案的顺利实施。

4 工程实例

某原油管道工程线路全长900km，由于数字摄影测量技术的引入对全线GPS控制网的布设提出了更高的要求，不仅要满足常规工程测量的要求还应满足数字摄影测量像片控制点的需要。对此，工程首级GPS控制网按D级网布设，在对全线进行优化设计时，我们引入了足够数量的国家三角点、水准点、以及高精度的GPS点，以提高网的起算精度。全线共分四段进行布网和平差计算，相邻网间以网连接进行检核，全线控制点以5～6km点对布设，构成覆盖管道中线的带状网。

5 结语

（1）带状GPS控制网宜选取分布均匀、数量适当的已知点，进行高程拟合时，高程点要均匀覆盖整个拟和区域，可内插不可外推。

（2）建立框架网，在此基础上对点的位置、观测顺序、上点路线等进行优化调整。

（3）制定合理的观测方案，包括观测时段的长短、人员、车辆、设备的数量等。

（4）结合长输管线的工程特点，布设全线优化合理的首级GPS控制网以达到高效率、低成本的优化设计目的。

参考文献

[1]张勤，李家权.全球定位系统GPS测量原理及其数据处理基础，2001.

[2]长距离输油输气管道测量规范，2003.

[3]李征航，黄劲松.GPS测量原理及应用.武汉大学出版社，2005.

GPS城市控制网的建立与应用 篇4

GPS技术在测量领域已得到了广泛的应用,与传统的测量作业模式相比,由于GPS技术具有定位精度高、全天候、操作简便、布网自由度大以及自动化程度高等优点,GPS已成为建立城市控制网的主要手段。GPS控制网的建立,不但为测绘工程(包括低级平面控制网和基础地形图测绘工程等)提供了基础技术保障,也为城市规划、土地、交通、公安、房产、市政等部门实现数字化、信息化管理打下了坚实的基础。

2 GPS城市控制网的设计方向

对于城市GPS控制网,既要考虑近期建设和规划的需要;又要考虑远期发展的需要;还应具有根据具体情况扩展GPS控制网的功能。GPS测量具有高精度和不要求通视的优点,有的城市已经考虑将城市GPS网建成为兼有监测三维形变功能的控制网。这样既可以为城市建设提供发现隐患、预防灾害的极有价值的信息;也有利于充分发挥GPS网和测绘工作在城市建设中的作用,为城市规划、城市建设和管理部门提供所需的测量数据。

3 GPS城市控制网的设计与施测

3.1 网的图形设计

网的图形设计,虽然主要决定于用户的要求,但是有关时间和人力的消耗以及所需接收设备的型号、数量和保障条件等也都与网的图形设计有关。对此应当充分加以顾及,以期在满足用户要求的条件下,尽量减少消耗,设计的一般原则是:

(1)GPS网应根据测区实际需要和交通状况进行设计。GPS网的点与点间不要求通视,但应考虑常规测量方法加密时的应用,每点应有一个以上通视方向。

(2)在布网设计时应顾及原有城市测绘成果资料,宜采用原有城市坐标系统。对凡符合GPS网布点要求的旧有控制点,应充分利用其标石。

(3)GPS网应由一个或者若干个独立观测环构成,也可采用附和线路形式构成。

(4)为求定GPS点在地面坐标系的坐标,应在地面坐标系中选定起算数据和联测原有地方控制点若干个,大中城市GPS控制网应与国家控制网相互连接和转换,并应于附近的国家控制点联测,联测点数不应少于3个。小城市或工程控制网可联测2～3个。

3.2 点位的基本要求

GPS点点位的选择,对GPS观测工作的顺利进行并得到可靠的效果有重要影响,所以在选点工作开始之前,应充分收集和了解有观测区的的地理情况,以及原有测量标志点的分布和保存情况,以便确立适宜的观测站位置。

3.3 施测

根据卫星星历数据得出的卫星可见性预报,预计观测时可捕捉到卫星的状况,根据规范对GPS控制网的要求(表1),可全天作业。依照卫星可见性预报结果,结合测区的交通条件、GPS网设计网形及测站的位置,制定观测计划。需要注意的问题包括:

(1)观测组按照调度表规定时间作业,保证同步观测。

(2)开机前后各量取天线高一测回,每测回从不同部位量取三次,两测回天线高之差不大于3mm。

(3)在作业过程中,要认真输入测站名,观测日期,时段号,开关机时间以及天线高等信息。

(4)一个时段观测中,不得关机又重新启动、自测试、改变卫星高度角及数据采样间隔、改变天线位置,关闭或删除文件等。

4 GPS城市控制网的数据处理

GPS测量数据的测后处理,一般均可借助相应的后处理软件自动完成。随着定位技术的迅速发展,GPS测量数据后处理的功能和自动化成俗将不断增强和提高,所采用的模型也将不断改进。

观测成果的外业检核,是确保外业观测质量,实现预期定位精度的重要环节。外业观测成果的质量检核项目,主要有同步边观测数据的检核、重复观测边的检核、同步环闭合差的检核和异步环闭合差的检核四项。

各等级GPS控制网同时执行下列公式要求:

(1)相邻点间弦长精度:

式中σ-标准差(基线向量弦长中误差mm);a-固定误差(mm);b-比例误差系数;d-相邻点间距离(km)

(2)各独立环的坐标分量闭合差和全长闭合差符合下式的规定:

n-独立环中的边数

(3)复测基线的长度较差

(4)三维无约束平差基线向量改正数绝对值

(5)约束平差基线向量改正数绝对值

5 城市GPS的主要工作

由于GPS控制网高精度,全天候,控制点之间无需通视和数据处理简便的优点,布设高精度大型控制网十分方便和高效。市区只要四、五个GPS长年跟踪站,应用GPS(RTK)定位技术就可以对GPS静态控制网进行恢复和修补工作。因此,全国各大城市逐渐布设城市GPS控制网。北京、上海、天津、郑州、成都、广东等大城市以及中小城市都布设了城市GPS控制网。以北京市为例,在市区布设了59个主要控制点构成的GPS主控网(二等),在每个控制点附近又布设了一个方向点,构成的GPS方向网以满足城市测绘的需要。在工程测量控制方面,城市轻轨GPS控制网,高速公路GPS控制网还有一些工程的施工放样、放线、拨地、钉桩等工程的控制都是GPS控制点。

总结

当前测绘技术正从模拟、解析测量阶段发展到数字化、自动化阶段,从后处理阶段到实时处理阶段。现代多个用户要求测绘行业建立实现全自动、全天候、全时域、全空域的连续测量体系,这样,任何静态的、模拟的、人工的,以光电技术为主实现数据采集的测绘模式都远远不能满足这一要求。社会的发展和进步,迫使测绘工程现代化、信息化、实时化。因此,GPS卫星定位技术的三维实时动态测绘参考基准就是城市测绘技术发展的必然趋势。

参考文献

[1]周忠谟,易杰军,周琪.GPS卫星测量原理与应用[M].北京:测绘出版社,1992.

[2]全球定位系统城市测量技术规程CJJ73-97 [S].

GPS城市控制网 篇5

利用GPS定位技术建立沛县地籍测量控制网

随着GPS定位技术的快速发展,GPS定位技术在工程测量领域的应用越来越广泛,从控制测量、地形测图,到施工放样都发挥了重要的作用.本文主要叙述了利用GPS定位技术建立沛县地籍控制网的情况.

作 者：作者单位：刊 名：全球定位系统英文刊名：GNSS WORLD OF CHINA年，卷(期)：200934(4)分类号：P224关键词：GPS定位技术 地籍测量控制网 基线向量 复测基线 同步环 异步环 网平差

GPS城市控制网 篇6

【关键词】工程测量；控制网；高斯投影变形；GPS

1、绪论

在国家坐标系统下，利用高斯平面上或测区的平均高程面上的正形投影，对于工程测量的控制网的控制面积进行投影，在离开中央子午线或测区中央子午线过程中，投影变形会在正形投影中出现，工程控制测量要求内部精度比较高。高精度的观测成果，一般可以通过GPS进行控制测量得到。但是，高斯投影变形存在于进行GPS观测成果到平面直角坐标的转换过程中，在相关工程规范的要求下，进行变形值控制在限差内尤为必要[1]，本文主要实际情况的基础上，就这一个问题进行分析，提出在控制網起算点进行投影改正的基础上再进行相关的解算的方法。

2、投影变形的原因

在我国大比例尺测图中，其中采用的主要投影方式是高斯投影。变形在地图投影中将会出现，这是因为地球椭球面呈现出一个不可以延展的曲面。等角横切椭圆柱投影是高斯投影的形式，其中，角度变形并不存在，只存在于面积变形和长度变形，本文主要探讨高斯投影中长度变形相关问题[2]。在平面图上进行实地上边长的展会工作，一般有两个步骤来处理实地水平距离问题。第一，体现出实地平距归化到参考椭球面的问题，主要体现高程对长度归算的影响问题；第二，在高斯平面得到椭球面上的长度投影，然后进行相关的投影改正工作。在上述两种改正工作以后，地面平距的真实长度就肯定发生了变化，所谓的投影变形是上述的地面长度和高斯投影平面上的长度之差。

3、解决方案

独立控制网在工程控制网中的使用，如果对于GPS观测得到的边长都进行相关的改正处理，这样的操作非常麻烦。在实际情况中，笔者总结出较为实用的方法，分析如下。把GPS二维约束平差中所需要的相关的起算点的坐标在平均高程面上进行归算，然后，通过利用归算以后的坐标，这样就可以进行GPS二维约束平差，这样就能够得到相应的测区中平均高程面的结果。根据GB50026-2007《工程测量规范》相关条款，在测距边水平距离的归化和投影方面中，应该注意以下相关问题，在公式一中的水平距离，归算到任务书中规定的某一高程面或者是测区平均高程面的测距边长度。

在上述三个式子的分析下，基准设置为控制网中心的已知点（YZ0），平均高程面上进行两个起算点（YZ1、YZ2）的归算。边长可以通过其中的三角点YZ1、YZ2坐标进行相关的反算而获得，也就是得到上述式子中的D2，上式中的△y、ym、Rm也可以根据YZ1、YZ2的坐标及高程进行求解获得，然后可以计算得出D值，在公式中，可以计算得出D0的数据，这样YZ1就可以获得，并且得到相应的归算后的坐标值。YZ2归算后的坐标值同样可以获得，在GPS二维约束平差下，通过归算后的坐标，就可以得到测区平均工作面结果。分析上述做法，在国家大地坐标系下，核心就是网的基准设定为固定边长以及归算到平均高程面上三个点的固定坐标，这些都是平差的约束条件。

4 实例应用分析

对于某工程网进行分析，其是一个由32个点组成的D级GPS网，其中的已知点位SQE1、SQE2、SQE3。在进行二维约束平差过程中，起算数据联测SQE1、SQE2、SQE3 3个1980西安坐标系3°带的数据，也就是在中央子午线117°的数据，二维约束平差然后再全网进行操作，这样，各点的1980西安坐标系成果就可以获得。在经过平差计算后，比较部分全站仪实测边长和高斯坐标反算边长，可以发现在工程测量中，变形值应该规定在1/40000，也就是2.5cm/km之中，经过分析这变形值显然超出规范所要求的限差。

可以通过本文的方法进行改进，在测区平均高程面上进行归算GPS平差起算点，然后，进行相关的平差操作，为了高斯投影变形值能够减少，让观测成果归算至测区平均高程面上。

根据上述三式子，测区中心上的位置大约为SQE3点，这样，在基准点选择为SQE3后，212m测区平均高程面上进行QE1、SQE2归算。各点的测区平均工作面数据可以在归算后的坐标基础上，通过GPS二维约束平差而计算获得。表1为全站仪实测边长和用此类方法工程坐标反算边长的比较表。

5、结语

在工程测量中，实地放样边长的确定过程中，当存在投影变形超过2.5cm/km的情况下，应该经过国家坐标反算的边长施加投影改正，但是，这样存在改正每一条边的复杂工作，在实际操作过程中存在极大不方便性。因此，整个测区考虑投影变形处理是进行布设工程控制网的一种考虑，本文介绍的工程测量中GPS控制网的高斯投影变形处理方法，能够有效使得GPS基线边长高斯投影变形产生的差值满足要求。

参考文献

[1]陈为民.乌拉哈达水库GPS施工控制网的建立[J].西江月，2013，（24）.

GPS地籍控制网的建立 篇7

1 布网原则与观测方案的拟定

地籍控制测量就是测设地籍基本控制点和地籍图根控制点，是为开展初始土地登记、建立基础地籍资料以及日常地籍的动态管理而布设的平面测量控制。根据国家土地局颁布的《城镇地籍调查规程》要求，地籍平面控制网可布设为二、三、四等三角网、三边网及边角网，一、二级小三角网 (锁) ，一、二级导线网及相应等级的GPS网，并且各等级地籍平面控制网点根据城镇规模均可作为首级控制。利用GPS技术进行地籍控制，没有常规三角网 (锁) 布设时的近似等边要求。

1.1 基准设计

GPS网的基准包括网的位里基准、方向基准和尺度基准。而网的基准的确定通过网的整体平差计算来实现。GPS网的基准设计主要是指确定网的位置基准。确定网的位置基准，可选网中一点的坐标值加以固定或给予适当的权，或者网中的点均不固定，通过自由网伪逆平差或稳拟平差，确定网的位置基准。这种以最小约束法进行GPS网的平差，对网的定向与尺度没有影响，平差后网的方向和尺度以及网的相对精度都是相同的，但网的位置及点位精度却不相同。在网中选若干点的坐标值并加以固定，或者选网中若干点的坐标值并加以固定，或者选网中若干点的坐标值并给以适当的权，在确定网的位置基准的同时，将对GPS网的方向和尺度产生影响，其影响程度与约束条件的多少及所取观测值的精度有关。

1.2 选点与观测方案的拟定

由于GPS测量观测站之间不要求相互通视，而且网的图形结构也比较灵活，所以，选点工作较经典控制测量的选点工作简便。但由于点位的选择对于保证测量结果具有重要意义，所以，在选点工作开始之前，应充分收集和了解有关测区的地理情况以及原有测盘标志点的分布及保持情况，以便确定适宜的观测站的位置。所选之点应对空通视，远离大功率电视塔、微波站、高频大功率雷达和发射天线等，远离大面积水域、玻璃幕墙，点位尽量不选在斜坡上，并且要求便于观测和加密发展、交通方便。

用GPS建立地籍测量控制网，点间不必都通视，每个点有两个方向通视即可，少数点一个方向通视也可。点间距离可长可短，不必顾及图形结构。一个GPS网，其最短边可为600～1000m，长边可达20～30km。点位应从实际出发，以使用为原则。

观测卫星的几何分布对GPS定位的精度具有重要影响，所以，为了选择最佳的观测时段，在拟定观测计划时，应首先编制GPS卫星可见性图。GPS定位中，观测卫星与地面测站所组成的几何图形，其强度因子可取空间位置精度因子 (DPOP) 为代表，无论是绝对定位还是相对定位，其值均不应超过一定的要求。最佳观测时间确定后，观测工作的进程计划，网的规模、精度要求、作业的接收机数量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拟定。

2 观测数据的处理方法

2.1 观测数据的处理方法

GPS数据预处理是对原始观测数据进行编辑、加工与整理，分流出各种专用的信息文件，为进一步的平差计算作准备。从原始记录中，通过解码将各项数据分类整理，剔除无效观测值和信息，形成各种数据文件，如星历文件、观测文件和测站信息文件等，然后进行观测数据的平滑、滤波、周跳探测、载波相位观测值的修复以及对观测值进行各项必要的改正。观测成果的外业检核是确保外业观测质量，实现预期定位精度的重要环节，所以当观测任务结束后，必须在测区及时对外业的观测数据质量进行检核和评价，以便及时发现不合格的成果，并根据情况采取淘汰或重测、补测措施。同步边观测数据的检核主要指观测数据的剔除和观值的残差之差。观测值的偶然误差和系统误差残余部分的影响与数据处理中所采用的模型密切相关。残差分析主要任务是试图将观测值中的偶然差分离出来。

应用GPS技术进行地籍控制测量，首先对原始观测数据进行预处理，解算出各基线向量，然后对同步边观测数据检核、重复观测边的检核以及环闭合差的检核，并且以上3种检核均应满足设计书和现行GPS测量规范的精度指标要求。

2.2 测量数据的后处理

预处理完毕，根据预处理所获得的标准化数据文件，便可进行观测数据的平差计算。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作为观测信息，以一个点的WGS-84系三维坐标作为起算依据，进行GPS网的三维无约束平差。在无约束平差确定的有效观测量基础上，在国家坐标系或城市坐标系下进行二维约束平差。

当只有一个国家点作为起算点时，可建立地方坐标系。在建立独立的地方坐标系时，若测区的平均高程超过一定数量，则以该平均高程面作为坐标的投影面，测区离带中央子午线较远时，应选取通过测区中心的子午线作为坐标系的中央子午线。

2.3 观测数据的误差分析

在建立GPS地籍控制网时，影响控制网精度的主要因素是观测数据的精度，而影响观测数据精度的主要误差来源可分为: (1) 与信号传播有关的误差; (2) 与信号传播有关的误差; (3) 与接收设备有关的误差以及地球自转、相对论效应等影响所造成的其它误差。如表1所示。

3 结束语

地籍测量往往具有范围大、界址点测量琐碎、数据更新快等特点，GPS作为地籍测量中的一种测绘技术，具有许多优点，如:操作简便、减少人力费用、定位精度高、全天候作业，同时也存在卫星可见度、信号屏蔽等问题。针对GPS的缺陷性，为了解决GPS无法测量部分地籍碎部点这一问题，提出了GPS与全站仪、GPS与CCD相机、GPS与手持式激光测距仪集成等测量技术措施。随着GPS技术的不断发展，其在地籍测量中的使用会更广泛。

摘要：土地管理工作的基础是地籍管理, 地籍测绘是获取地籍管理信息的重要途径, GPS以其测量精度和自动化程度都比较高的优势成为地籍测绘中的重要技术手段之一。分析了建立GPS地籍控制网的建立基本步骤。

关键词：GPS,布网,地籍测绘

参考文献

GPS控制网高程拟合精度初探 篇8

全球定位系统是美国从本世纪70年代开始研制, 于1994年全面建成, 具有在海、陆、空进行全方位实时三维导航与定位能力的新一代卫星导航与定位系统。GPS以全天候、高精度、高效率等显著特点, 赢得广大测绘工作者的信赖, 并成功地应用于大地测量、工程测量、航空摄影测量、运载工具导航和管制、地壳运动监测、工程变形监测、资源勘察、地球动力学等测绘学科, 给测绘领域带来一场深刻的技术革命。目前, 大多数的首级控制网中平面采用GPS测量, 高程主要采用传统的几何水准测量方法建立高精度的水准网。但在一些环境条件恶劣的情况下, 水准观测难度较大, 甚至无法进行。本文结合在鄯善县C级GPS网测量的数据, 通过分析起算点分布对拟合高程精度的影响, 探讨在满足高程精度的情况下, 尽量减少水准工作量的可行性。

2 GPS观测及数据检核

观测前所使用的GPS接收机均检定合格。GPS观测所使用到的有关设备, 如基座、对中器、脚架、量高尺等亦进行了检查, 均符合观测要求。观测同时采用4台双频GPS接收机进行同步图形观测, 每个同步图形观测2个时段, 每个时段观测1小时以上, 观测采用静态同步模式, 卫星高度角≥15度, 历元间隔15秒, PDOP值小于6.0, 观测卫星数4个以上。图为C级GPS网网图。

外业观测时, 注意防止人员和其它物体碰动或阻挡接收机天线。架设天线时, 天线安置对中误差不大于3mm, 天线定向线指向磁北, 定向误差不大于±5°。

每时段观测前后各量测一次天线高, 读数精确至1mm。量测的两次天线高之差不大于3mm, 取平均值作为最后天线高。天线高量测时, 量测互为120°天线的三个位置, 当互差小于3mm后, 取中数为本次的天线高。观测前后手簿中详细记录天线高量取的位置及方式。

2.1 内业数据预处理

C级GPS网GPS外业观测数据预处理采用随机软件TGO1.63进行GPS观测数据下载、RINEX格式转换、数据文件命名等准备工作。

2.2 基线向量解算

基线解算采用广播星历进行计算, GPS观测值加入对流层延迟修正, 基线解算采用双差固定解。根据GPS网相邻点基线长度精度公式计算:

式中:σ为标准差, 单位为mm, d为相邻点间距离, a为固定误差, b为比例误差系数。衡量垂直误差时, a、b值放宽一倍。

2.3 数据质量检核

基线经复测基线较差、同步环、异步环质量检核, 所有基线均合格, 检核精度数据统计见下表:

3 C级GPS网的无约束平差

当观测数据的各项质量指标经检验符合要求时, 方可进行C级GPS网的无约束平差。C级GPS网作一个整体网进行平差计算, 无约束平差提供基线向量的改正数、基线的相对和绝对误差、各点在WGS-84坐标系下的空间直角坐标和大地经纬度坐标及大地高、各点的平面坐标。平差后基线分量改正数绝对值V△x最大=14mm、V△y最大=56mm、V△z最大=52mm, 均小于限差3σ=200mm。

以上各项精度指标均符合设计书及规范的要求, 可以进行GPS网的高程拟合。

4 GPS网高程拟合

高程拟合通常是通过测区范围内及周边具有水准高程的GPS点, 通过各种模型, 拟合出高程异常面, 通常有平移法、平面拟合法、曲面拟合法等, 没有水准高程的GPS点可以通过读取高程异常面的数值, 加上大地高求得, 即下式:

h=H+ζ, 式中h表示正常高, H表示大地高, ζ表示高程异常。

大地高是由GPS网通过无约束平差后得到的GPS点的高程, 通常具有很高的精度, 因此, 要得到精确的正常高, 就必须得到精度很高的高程异常值。下面通过在Power ADJ4.0平差软件下的高程拟合模块具体分析高程拟合精度。

高程网共中所有GPS点均有四等及以上等级的水准高程, 高程变化规律为由北向南逐渐降低, 至南部地势稍微变高, 测区比高超过610米。拟合方式选取曲面拟合, 拟合时均匀选取周边及中部高程点, 其余作为外部检核点。通过选取不同的拟合点及外部检核点, 可以发现, 拟合精度存在一定的规律。下表为不同方式拟合的高程与水准高程的比较:

通过上表数据可以看出, 通过分片拟合, 4405, SC42, SC12, SC45, SC36五点精度明显提高, 可以达到四等水准精度, 而其余点精度变化有大有小, 并且精度较差, 只能达到三角高程的精度。

从常规办法分析, 拟合精度没有规律可循, 但我们可以从高程异常着手, 分析其中的规律。为直观表现, 把每点的高程异常值作为GPS点的高程, 通过建立DTM模型, 绘出高程异常值的等值线图, 以帮助我们分析。右图为高程异常等值线图, 等值距为0.1米。

从图中可以看出, 等值线的密度可以大致分为北、中、南三块, 结合本文上表中高程分片拟合的结果, 我们发现, 在外部检核点误差较大的点, 点位恰恰位于高程异常等值线变化明显的地方。根据测绘地形图我们知道, 在地形变换的地方必须测定高程, 否则, 根据高程点内插的地形变换处的高程会有误差, 误差随地形变换处的剧烈程度会产生相应的变化, 因此在做GPS点的高程拟合时, 高程起算点必须分布合理, 同理, 在选择高程拟合外部检核点时, 应注意选择点的正确性, 切不可随意选择, 尤其是在高程异常变化剧烈的地方。

5 结束语

从以上试验结果的分析可得出结论:在进行高程拟合时, 需考虑测区的地形变化情况。在平地区域, 高程异常值变化较小, 高程拟合可以达到较高的精度, 而在地形起伏较大的地方, 高程异常值变化剧烈, 选取的高程起算点不正确, 会极大地降低高程拟合精度。为减少水准工作量, 在确实需要做高程拟合的情况下, 可先根据测区地形起伏情况, 施测部分水准路线, 求得部分点的水准高程, 生成高程异常等值线图, 根据图形情况确定可以做高程拟合的点位, 以保证高程精度的情况下, 确实减少水准工作量。

摘要：GPS高程拟合作为求取待定点高程的方法, 在实际工作中被大量运用, 文章结合实例, 采用不同的高程拟合方式, 对高程所能达到的精度进行了分析, 提出提高高程拟合精度的办法。

关键词：高程异常,高程拟合,检核点,精度

参考文献

[1]GB/T18314-2001, 全球定位系统 (GPS) 测量规范[S].

GPS控制网的精度分析 篇9

1 GPS控制网精度影响分析

GPS测量精度会受到各方面的影响, 其具体如下:

1) 根据以前的资料显示, 当GPS定位技术运用于各种控制网时, 如果同样的图形采用不同的连接方式, 那么得到的测量结果精度也会不同。已知点数目不同, 测量结果也会有差异, 已知点数目适当能够更好的约束平差计算, 相应的转换参数也能更精确的计算出来。2) GPS控制网需要精度高, 但是不是测量时间越长越好, 实际工作中, 应该考虑经济成本和实际的条件来确定测量的时间。3) 当有单、双频接收机两个选择时, 应该根据测量距离的长短来定夺, 比如基线距离较长 (如果大于10KM) , 那么双频接收机会是不错的选择, 在长距离时, 它的测量定位精度要好于单频接收机。而当距离较短, 两者的精度相当时, 施工人员就应该根据经济成本和实际操作需要来选择测量仪器。4) 在观察时间方面, 晚上电离层中带电离子很少, 从而电离层对观测值的折射影响不大, 所以一般晚上天黑后, 进行GPS测量能获得较高精度的测量数据。

2 实例分析过程

2.1 测量选址

本次测量选址为控制网A、B, 控制网A为城区, 部署地点为城区, 地势较平坦, 视野较开阔。A网共有21条基线, 其中11条基线是重复的, 已知地方坐标的控制点为P001、P004、P005和P006。控制网B为一个城市交通道路控制网的一部分, 地势平坦, 本次部署的二维测线3条, 重复基线3条。

2.2 数据采集、处理和分析

1) 数据采集。这次数据采集, GPS控制网A和B, 设置的相同的方面是, 都设置时间段为1小时, 并且卫星截止高度角都是五度, 数据历元间隔为5S。不同的地方是:GPS控制网A采用的是GPS单频接收机进行同步观察, 接收卫星的个数最多为12颗, 最少为6颗, 卫星PDOP值最大值为5.2。GPS控制网B采用的是GPS单频接收机和天宝GPS双频接收机联合使用, 并且同步接收的卫星个数最多是8颗, 最少是4颗。2) 数据处理。GPS控制网A只采用南方GPS数据处理软件3.0, GPS控制网采用的是GPS数据处理软件3.0和天宝TGO联合作用。在处理数据时, 全部基线都采用的是双差固定解, 基线向量检核由复测基线检核和同步环检核组成。

由于限差按照《全球定位系统GPS测量规范》进行, 所以得出同步环中:WX=WY=WZ<=±姨35δ, 复测基线W复=2姨2δ (δ=姨5mm2+ (1ppm×D) 2) , 其中D为平均边长。最后, 按照上面的公式得出:GPS控制网A的复测基线限差同步观测环为W复=56.2mm, WX=WY=WZ<=10、0mm;GPS控制网B的为W复=72.1mm, WX=WY=WZ<=28.8mm, 这样的精度符合规范的要求。

3) 精度比较分析。对比1:不同的接收机和时间长度条件。在GPS控制网B中, 运用TGO处理软件对天宝5800接收机, 在白天的早上8点到10点之间和晚上的8点到10点之间进行数据观测处理, 并且利用软件进行30分钟和60分钟无约束平差的对比, 最后在WGS-84坐标下得出, 观测时间较长 (60分钟) 时, 得出的基线比例误差相对较小。在01~03这条基线中, 观测30分钟条件的基线比例误差在总体上是大于60分钟的, 但是两个精度差不多, 但是对于距离大于10KM的, 双频接收机得到的基线比例误差远比单频的小。对比2:白天和晚上的区别。对GPS控制网B, 现在利用同等条件对其进行观测, 使用的是南方单频接收机, 对比是白天和晚上的差异。在比较边长中误差和相对精度这两项数据时, 在晚上要高于上午观测数据的解算结果精度。对于单频接收机来说, 当距离大于10KM时, 其晚间天黑以后, 观测数据的解算结果精度要高于白天观测的, 并且距离越长, 其产生的效果会更好。对比3:不同的网形结构和已经点个数不同。对于网形结构和已经点个数不同的条件下, 精度结果有什么不同呢?下面做了一些比较。对于GPS控制网A运用的是南方GPS处理软件, 在不同基线下, 用不同的方式连接成不同的网状形式, 点连方式的网形图也不同, 通过南方GPS处理软件4.0, 对已知点进行有效控制, 最后得出1个已知点、2个已知点、3个已知点或者4个已知点条件下, 不同的GPS网状连接方式下, 二维约束条件平差有哪些不同, 并且利用已知点个数的不同, 分析了平差处理方式, 推出了北京在54坐标下P001点坐标以及计算出了其点位误差。最后得出点连方式的平均点位误差为0、026m, 边连方式的平均点位误差为0.022m。而边点混连后, 在这一方式下平均点位误差为0、0259m。在一个点、两个点、三个点、四个点的情况下, 平均点位误差分别是0.0414m、0.0182m、0.0188m、0.0228m。由此可以得出点位精度顺序是边连方式优于边点混连方式, 最次是点连方式。而在已知点数目上, 三个点的最优, 其次是两个点、四个点, 最后是一个点的连接方式。

3 总结

由以上分析可知, 得出以下结论:1) 在其他条件一定并且相同的条件下, 边连方式布网是最好的选择。2) 选择已知点数目时, 一般情况下是越多越精确, 但是要考虑不能有粗差。选择的测量点数, 由于现实的限制, 也不可能有很多, 所以根据实际情况选择合适数目的已知点数目。3) 在观测时间上, 当然是60分钟的更精确。分析得出观测时间越长越好, 但是也要考虑时间的作业成本。4) 不同接收机, 测量的精度也不同, 在能满足要求的条件下, 选择单频也合适。5) 晚上电离层影响小, 所以晚上天黑以后GPS测量精度会高于白天。在相等条件下, 晚上的测量结果更精确。

摘要：GPS定位技术以其精确性和高度准确性应用于各个行业的各个方面, 比如交通部门、金融保险部门、消防部门等等。其起源于1958年, 于1964年正式投入使用。在工程建设中, 基于GPS定位技术建立的控制网也理所当然的得到了广泛的应用。本文结合具体实例, 分析和探究了各因素对GPS控制网的平面精度的影响, 最后指出了如何在既满足GPS控制网精度的条件下, 又能降低作业成本的影响的方法, 从而实现成本控制和实现工程安全稳定的双赢局面。

关键词：精度,GPS精度为,探究

参考文献

[1]刘大杰, 施一民.全球定位系统 (GPS) 的原理与数据处理[M].同济大学出版社, 1996.

GPS控制网优化设计探讨与分析 篇10

GPS全球定位系统(Global Positioning System)是美国从20世纪70年代开始研制，历时20年，耗资200多亿美元，于20世纪90年代初全面建成，具有在海、陆、空全方位实时导航与定位功能的新一代卫星导航与定位系统。

经过十几年在我国测绘等部门的使用，GPS技术以全天候、自动化、高精度、高效益等特点，成功地应用于大地测量、航空摄影、工程测量、导航定位等领域，给测绘和导航领域带来一场深刻的技术革命。

如何在控制测量中应用GPS技术，建立可靠、低成本、高精度的测量控制网，本文将就上述几方面的标准对GPS控制网的优化设计进行解析。

1 GPS控制网设计原则

对GPS控制网优化设计就是对它的可靠性、精确性和经济性进行整体调整与协调，以求得设计的最佳方案。

1.1 可靠性原则

可靠性是GPS控制网设计应考虑的重要内容之一。可靠性具体又分为内可靠性和外可靠性，它们分别代表发现粗差和抵御粗差的能力。GPS控制网可靠性的数量指标用字母η来表示，它的具体定义是:整网的多余独立基线数与总的独立基线数的比值，即η=J多/J独。对不同网形η值进行比较，可直观的反映出网形结构可靠性相对的强与弱。

1.2 高精度原则

高精度是GPS控制相对于其他控制最明显的优势之一，它是测量工作的基石。设计时先确定网形结构，再根据网形，得到GPS控制网的设计矩阵。通过对常用坐标方差，也就是协方差阵进行分析确认整个控制网的精度指标。实际应用时多用点与点之间的距离、角度和方位的方差或标准差来进行比较分析。

1.3 高效率低成本原则

任何控制网的布设都是在考虑精度和可靠性的同时，也要考虑费用问题。GPS控制网的优化设计，就是在满足可靠性和精度的前提下，提高工作效率，降低生产成本，使费用最低。用公式表达为:

2 GPS控制网的优化设计步骤

2.1 确定合理的GPS控制网等级和初步方案

根据GPS控制网布设的目的、范围和使用要求，确定合理的精度等级。首先在原有大比例尺图上进行初步选点，然后到野外进行踏勘。根据实地情况，对初选点位进行确定、调整，使其符合布网要求和野外观测条件，形成初步的布网方案。

2.2 采用合理的网形结构及连接方式

根据初步的布点方案和现有设备，选择合理的网形结构及连接方式是保证控制网的可靠性、精度和降低费用的前提。

当前GPS网点的连接方式主要有四种:点连式、边连式、混连式及网连式。点连式所构成的图形几何强度太弱;网连式布网冗赘，工作量太大;边连式布网有太多的非同步闭合条件。采用边点结合的混合式布网方法布网灵活、工作量适中、效率较高，是一种较为理想的模型。

2.3 根据GPS控制网优化设计原则进行优化设计

以初步方案为基础，分析现有的人力、仪器、物力和财力情况，针对测区的实际地形及交通条件，考虑当地的气候等观测条件，充分考虑不同的布设意见，形成多套可行的方案，进而通过计算GPS的基本特征值，对不同方案进行比对、分析、整合、优化，以求设计出最优方案。

2.3.1 计算对比分析控制网的可靠性指标η

总体可靠性指标:η=J多/J独。

其中，J多=C×(N-1)-(n-1)为多余基线数;J独=C×(N-1)为独立基线数;C=nm/N为观测时段数;n为网的总点数;m为每点设站数;N为接受机数。

2.3.2 计算对比分析控制网的精度指标

根据标称精度计算GPS的边长方差mS2和方位角方差mα2，其计算公式为:

其中，a为GPS接收机标称精度中的边长固定误差，mm;b为GPS接收机标称精度中的边长比例误差系数，ppm;c为GPS接收机标称精度中的方向固定误差;d为GPS接收机标称精度中的方向比例误差系数;s为GPS网中相邻点间的距离，km。

2.3.3 对GPS控制网整体效率进行分析

在进行GPS控制网效率分析中，一般是对多种方案的效率指标(e)进行分析评比。效率指标(e)的定义是:理论最少观测期数与设计的观测期数的比值，具体计算方法如下:

如GPS网中控制点的个数为n，用于观测的接收机台数为m，则该网的最少观测期数为:

用R表示重复设站率，则理论观测期数为:

网的效率指标如下:

其中，e为总效率;e1为理论设计效率;e2为实际效率。

根据最简单的独立闭合环或附合线路边数的规定及上述总效率的计算公式，可选择不同的布网方案，进行多次重复图上布网计算，以求得最高效率的布网方案，从而达到降低成本的目的。

2.4 综合比较选定最优方案

高精度、高可靠性往往和低成本原则存在一定的制约作用，要想达到三者关系的完美结合这就需要通过上述过程对控制网的布网方案进行比较、分析、整合和优化。综合各方信息，从下面两个方面进行比较选定最终方案。

1)在人力、物力、财力支出固定的情况下，使控制网的精度、可靠性最高;

2)在保证控制网精度、可靠性满足设计要求的同时，使成本费用最低。上述两个原则实质是一致的，最优解是相同的。方案计算结果在满足规范要求的同时，对不同方案进行比较分析。找到可靠性、精度、费用的合理结合点，使方案最优。

3 GPS控制网优化设计的方法

当前国内对GPS控制网的优化设计主要有两种方法，即解析法和模拟法。

解析法就是在设计的各阶段根据固定参数和约束条件，对待测点求最优解。由于约束条件多而复杂，实际应用受到了一定的限制，所以解析法多用于小范围的精密控制网设计中。

模拟法就是利用平差模型，模拟一组或多组起始数据与观测值，输入到平差软件中。对计算出的控制网的可靠性、点位精度、成本费用等进行分析比较。对控制网起始数据、网形结构、观测条件等进行修正、重复计算，最终确定符合设计要求的较理想的方案。具体做法为:

1)保证控制网中各相邻点的相对精度，构建框架网作为整个网形的骨架。引入高精度激光测距边作为已知条件进行联合平差，以提高控制网的整体精度。2)增加观测期数、保证一定的重复设站次数，以更好的消除人为操作对网形可靠性的影响。布网时，要保证每个控制点都应有3条以上的独立基线，网中所有异步环的边数不应多于6条，以使测点和网形具有较高的可靠性。3)合理选择起算点个数、位置与精度，以保证整个控制网点位精度均匀。对一般控制网来说，起算点选择3个～5个，均匀分布于所布设控制网周围，精度等级最好一致。4)在满足可靠性和精度的前提下，对布设方案进行优化设计，以减少工作量，提高工作效率，进而降低生产成本，提高经济效益。

4 结语

通过分析GPS控制网布设原则，结合控制网的用途和测区的实际，通过合理的、科学的计算，可以达到对GPS控制网进行优化设计的目的，由此可以提高观测效率，节省成本。在实际操作过程中，应结合实际情况合理布网，兼顾可靠性、精度、效率成本各方因素，寻求最优方案。

参考文献

[1]GB/T18314-2001,全球定位系统(GPS)测量规范[S].

[2]CJJ73-97,全球定位系统城市测量技术规程[S].

[3]潘宝玉.临淄区四等GPS网的布网特点及精度分析[J].测绘通报,2001(9):9-11.

[4]周拥军.GPS网的模拟优化设计[J].测绘工程,2001(3):25-28.

广州GPS平面控制网扩建与使用 篇11

2004年广州建立了覆盖整个广州城区的三等GPS控制网(以下简称为原网)。2009年为了满足2015年地铁新线建设规划,广州进行了GPS控制网的扩建(以下简称为扩建网)。控制网扩建的主要原因有:(1)原网是在二等GPS“孤”点的基础上建立的三等控制网,由于没有建立二等控制框架网,原网的整体精度有待提高;(2)控制网的整体性不强。原网建成后,根据线路建设需要,在原网的基础上进行了几次局部扩网;(3)对已建成的三等GPS控制网进行复测。

1网形设计

1.1设计原则

扩建网的设计原则有:(1)技术指标需满足规范要求;(2)扩建网既要满足在建线路的需要又要满足2015年新增线路需要;(3)应建立二等GPS框架网。

1.2扩建网构成

如图1,GPS扩建网由二等GPS框架网和三等GPS控制网构成。其中:二等GPS框架网39个、原网旧点103个和新增线路GPS控制网45个。多边形以三边形和四边形为主,并且要求闭合环中的边不数最多超过6条。

新增点位的选点和标石埋设均满足规范要求。

2外业观测

GPS控制网观测具体参数见表1。

3数据处理

数据处理采用框架网和三等网的整网平差,并将控制网纳入广州市平面基准进行平差计算。坐标系统采用广州市平面坐标系统。

3.1起算点选择

起算点的选择原则:(1)所选择的起算点应达到较高精度、具有良好的兼容性;(2)原则上采用广州市二等以上城市高等级控制点作为起算,在条件许可的情况下还应尽量采用广州市二等网的框架点作为起算;(3)所选用的起算点在网中应尽量均匀分布,网形薄弱处应适当增加起算点,确保全网更好地得到控制。

3.2基线解算

3.2.1框架网基线解算

框架网的基线解算采用Trimble公司的处理软件TGO(Trimble Geomatic Office)来完成,选取广播星历进行解算。在解算中每一条基线都按双差固定解来解算。同时,根据同步和异步闭合环的闭合差值及时了解基线的质量情况。

二等框架网共解算独立基线94条,其中最长边27072.680m,最短边2515.092m,平均边长10803.095m。基线长度0～10km有48条,10～20km有43条,超过20km有3条。

3.2.2三等GPS网基线解算

采用Trimble公司的处理软件TGO来完成,利用了广播星历进行解算,每一条基线都要求双差固定解。根据设计网形和同步、异步闭合环的闭合差值及时了解基线的质量情况。

三等GPS网全网共解算独立基线431条,其中最长边15332.38m,最短边593.084m,平均边长4074.27m。基线长度0～3km有331条,5～10km有96条,超过10km有4条。

3.3整网平差

平差计算采用后处理软件TGPPSW for WIN32完成。

整网平差以地铁框架网中的二等GPS控制点作为骨架点,将地铁框架网和三等GPS控制网合并在一起作整体平差,从而直接得到二等GPS框架网和三等GPS网坐标成果。

3.3.1异步环闭合差及重复基线检验

整网共由187个点组成,实际采用独立观测基线向量共525条,其中有78条重复观测向量,共组成闭合环261个。

在261个闭合环中,其坐标差分量、环闭合差全部满足《全球定位系统城市测量技术规程》要求。最大环闭合差为6.30ppm(限差要求为9.50ppm),最小为0.06ppm;闭合环差值0～2ppm有172个,2～4ppm有75个,4～6ppm有12个,6～8ppm有2个。

重复基线较差最小为0.21ppm,最大为18.06ppm(限差31.5ppm),重复基线较差平均为3.68ppm。重复基线较差0～2ppm有36个,2～4ppm有26个,4～6ppm有12个,大于6ppm有4个。

3.3.2 WGS-84无约束平差

以二等GPS控制点WS作为固定点,以其绝对定位的WGS-84坐标为起算点数据,平差后基线向量的改正值分布情况见表2。

基线向量的改正值都在限差范围内,表明基线中没有粗差。

3.3.3 WGS-84三维约束平差

三维约束平差的目的是计算出全网所有点的WGS-84坐标。选用5个二等GPS控制点作为起算点。分别为:E3、YH、SH、HL、WS。这五个点都拥有高精度的WGS-84坐标。

三维约束平差后,最弱点为TP,统计结果见表3。

结果表明,WGS-84三维约束平差结果较好。

3.3.4广州坐标约束平差

整网平差共采用16个广州市二等GPS控制点作为起算点进行平差,如图1,只有M2点为非二等GPS框架点。约束平差后,基线向量的改正数与同名基线无约束平差相应改正数的较差符合规范要求,分布情况见表4。

(1)点位精度。约束平差后,最弱点为平岗(09),点位中误差为1.17cm,小于1.2cm。整网内符合精度很高,满足点位中误差规范要求。

(2)最弱边精度情况。最弱边为80-B7(593.084m),边长相对中误差为9.84ppm(1/10.1万),满足1/10万的设计要求。

(3)相邻点位精度。根据《城市轨道交通工程测量规范》,相邻点的相对点位中误差可用下式进行计算:

式中:(MG)—GPS网中最弱点的点位中误差(mm);

(MG)ij—GPS网中相邻点的相对中误差(mm);

按本网最弱点点位中误差(MG)=±11.7mm代入上式,计算得(MG)ij=±8.27mm,符合相邻点位中误差小于10mm的要求。

3.4整网平差结果

与旧点原有坐标的比较整网平差结果与旧点原有坐标比较结果详见附表,整网平差结果满足不同线路控制网重合点坐标较差≤±25mm的要求。统计结果见表5。

3.5扩建网技术成果

全网平差结果最小点位中误差4.0mm,最大点位中误差11.7mm,平均点位中误差为6.4mm,相邻点最弱相对中误差为±8.3mm,最弱边相对中误差9.84ppm(1/10.1万),其各项精度指标优于《城市轨道交通工程测量规范》的要求。

4控制网的使用

扩建网与原网比较,在精度和整体性方面都有所提高。该网成果于2009年开始使用于九号线、十三号线精密导线测设以及六号线精密导线复测,使用结果证明该网精度能满足地铁工程建设需要。但使用中也存在一些需要注意的地方。

4.1精密导线起算数据选择的合理性直接影响到导线的精度、使用。扩建网中三等GPS平面控制测量网,平均边长4074.27m米,其中最长边15332.38m米,最短边593.084m米。(1)平均边长过长,除了由于瞄准影响测角而不利于提高精密导线精度外,也不利于导线的维护。因此,新版地铁测量规范对导线结点间角度个数作了限制。(2)扩建网为了满足在建线路需要,网中局部边长较短。边长较短同样不利于精密导线布设。(3)闭合环或附合环内的导线在2km左右或导线结点间角度个数为6～8,比较有利于导线的测设、使用与维护;导线过长应布设成结点导线网的形式。

4.2选点尽量使GPS点有两个以上通视方向。精密导线网复测中发现,存在部分GPS测站角度较差超限现象。经过分析,主要原因有以下几点:GPS测站观测倾角大;GPS边长长,观测视线差;需要瞄准远、近距离相差悬殊的目标也会影响GPS测站的测角精度。若有两个以上通视方向,至少在测角中可以起到检核作用。

4.3新线建设精密导线布设可以直接采用整网平差结果,但是对于旧线已建精密导线,在采用GPS成果时,需要经过综合考虑:(1)重测网结果与原网旧点原有坐标比较较差较小的,可采用重测网也可采用原网结果。(2)较差较大的,需观测该点与周围相邻点的边角关系,判断该点是否发生变动。若未变动,一般采用原网结果,以保持精密导线连续性。若已变动,一般采用扩建网结果,以保持精密导线正确性。(3)选用新、旧成果时,即要考虑该点坐标较差,又要考虑相邻点坐标较差以及两点之间的距离。《地下铁道、轻轨交通工程测量规范》GB50308-2008规定GPS控制网的平均边长为2KM,点位较差小于5cm,因此相对点位测角允许偏差为:Δ/L×ρ=50/2000000×206265=5.1″,其值相当于三等平面点测角检测限差。显然,坐标较差±50mm对不同距离点位的影响是不同的。

5结论

广州地铁GPS扩建网的覆盖范围和精度是可以满足地铁建设需要的。使用时合理选择起算数据,不仅可以克服地铁GPS控制测量存在的不足,而且有利于导线的测设、使用与维护。

参考文献

[1]乔仰文,赵长胜.GPS卫星定位原理及其在测绘中的应用[M].北京:教育科学出版社,2003.

[2]秦长利.城市轨道交通工程测量[M].北京:中国建筑工业出版社,2008.

[3]刘基余,李征航.全球定位系统原理及其应用[M].北京:测绘出版社,1993.

[4]周忠谟,易杰军,周琪.GPS卫星测量原理与应用[M].北京:测绘出版社,1999.

[5]孙青平.城市轨道交通GPS控制网布设应用研究[D].华南理工大学2009.

[6]CJJ8-99,城市测量规范[S].

[7]GB50308-2008,城市轨道交通工程测量规范[S].