關(guān)于城市GPS控制網(wǎng)工程探究

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摘要：隨著全球定位系統(tǒng)GPS技術(shù)發(fā)展，城市控制網(wǎng)工程得以改進，文章結(jié)合工程實例，從布網(wǎng)原則、控制網(wǎng)布設(shè)、外業(yè)實測及基準選擇等方面，對城市GPS控制網(wǎng)工程進行探究分析。

關(guān)鍵詞：城市；GPS技術(shù)；控制網(wǎng)；工程；布網(wǎng)原則

GPS技術(shù)作為第2代衛(wèi)星的導(dǎo)航定位系統(tǒng)，以其全球、連續(xù)與實時性等功能，已被廣泛應(yīng)用在工程測量、地籍測量與航空攝影測量等方面，目前在城市控制網(wǎng)工程建設(shè)中，也基本選擇GPS技術(shù)，本文就城市GPS控制網(wǎng)工程進行了分析。

1 工程實例概述

為加強我國土地管理調(diào)控，實施城市控制網(wǎng)工程是必要的，本次測區(qū)地勢為從北向南進行傾斜，處于南低北高丘陵地形，在東北位置緊靠群山，是低丘與山嶺地貌，中部除了有部分山地之外，多數(shù)為地勢平坦區(qū)域，視覺良好，非城市區(qū)域主要是菜地、草地與林園地等植被，測區(qū)中，交通運輸比較困難。在該城市，布設(shè)了三等的GPS控制點是49個，一等的GPS控制點是380個，四等的GPS控制點為41個，地籍圖測量面積為69km3，并實施了城鎮(zhèn)的地籍?dāng)?shù)據(jù)庫構(gòu)建。

2 城市GPS控制網(wǎng)工程構(gòu)建

2.1 城市控制網(wǎng)資料

國家測繪局在1996年布設(shè)了C級地GPS控制網(wǎng)，精度較高，將其作為城市測區(qū)平面控制的起算點，并掌握了國土資源局的站點，將其作為城市測區(qū)的高程控制起算點測量，作業(yè)的技術(shù)依據(jù)為該城市第2次土地調(diào)查的技術(shù)設(shè)計書。

2.2 布網(wǎng)原則

在布設(shè)控制網(wǎng)時，應(yīng)該符合有關(guān)《GPS規(guī)范》的技術(shù)要求，實施逐級控制網(wǎng)的構(gòu)建布設(shè)，GPS相鄰點間的距離也應(yīng)符合GPS規(guī)范要求，并兼顧DGPS，所有符合GPS控制網(wǎng)布點有關(guān)要求的，要把原來的常規(guī)控制網(wǎng)點、新建GPS網(wǎng)與規(guī)定站點等實施聯(lián)測，并精度判定，其互差比允許范圍小時，應(yīng)采取原坐標成果的形式，高于允許范圍時，應(yīng)檢核確定，采取新坐標，其控制點應(yīng)盡量和水準點相重合。

2.3 布設(shè)GPS控制網(wǎng)

在本次城市測量中，一共布設(shè)2個三等的GPS控制網(wǎng)，49個三等的GPS控制點，其邊長是5.1km，四等的GPS控制網(wǎng)布設(shè)了1個，布設(shè)了41個四等的GPS控制點，邊長是2km，一等的GPS控制網(wǎng)布設(shè)了14個，而布設(shè)一等的GPS控制點是380個，邊長是1.1km，不同等級的控制網(wǎng)指標全滿足有關(guān)GPS規(guī)范要求。其中，三四等的GPS控制網(wǎng)起算點是C級控制點，而一等的GPS控制網(wǎng)算點是三四等的控制點，一個控制網(wǎng)最少聯(lián)測三個及以上的已知點。

2.4 外業(yè)施測及其方法

運用GPS控制網(wǎng)進行外業(yè)觀測過程中，作業(yè)人員應(yīng)根據(jù)靜態(tài)觀測的技術(shù)要求執(zhí)行，對中誤差要控制在3mm以內(nèi)，基座的圓水準氣泡應(yīng)該居中，在觀測前后，其天線角度應(yīng)互為120°，對天線斜高進行量取，其互差應(yīng)控制在5mm以內(nèi)，開機之后，將測站有關(guān)信息輸入到GPS技術(shù)接收機當(dāng)中，并實施外業(yè)觀測與記錄。在施測當(dāng)中，常會遇到一些問題，如信息輸入錯誤，作業(yè)人員把數(shù)字0，錯誤輸成字母O，致使GPS控制網(wǎng)無法連接，不能實施GPS控制網(wǎng)構(gòu)建，在文件當(dāng)中，0與O是非常相似的，通常問題難以查出，當(dāng)應(yīng)用南方的NGS9600GPS接收機時，一定注意其測量，在操作當(dāng)中，也會出現(xiàn)輸錯與天線高無法輸入的狀況，為防止此問題，相關(guān)作業(yè)人員應(yīng)在現(xiàn)場對GPS觀測簿進行填寫，數(shù)據(jù)傳輸時，應(yīng)對觀測簿進行核對，確保輸入的天線高值準確無誤。

2.5 控制網(wǎng)基準方法選擇

在城市GPS控制網(wǎng)中，原坐標系統(tǒng)所采取的方法原理均是運用原坐標重合點基準信息轉(zhuǎn)換的，但其方法是有所不同的，方法有約束平差法與自由網(wǎng)的平差法，其中，約束平差法為目前應(yīng)用最普遍的方法，把重合點坐標信息當(dāng)作約束條件，GPS觀測成果能強制轉(zhuǎn)變?yōu)樵鞘械淖鴺讼到y(tǒng)。在原來的城市控制網(wǎng)當(dāng)中，大多采取三角測量法進行構(gòu)建，其精度要比GPS網(wǎng)低出許多，運用約束平差法會造成GPS網(wǎng)的扭曲變形，平差參數(shù)在設(shè)置的時候，已知點和坐標系的匹配檢查是無法實施的，原來的城市控制網(wǎng)和GPS控制網(wǎng)間存在較大精度差異時，運用此方法會出現(xiàn)非觀測的誤差。與約束平差法相比，自由網(wǎng)的平差法引入了必要基準信息，確保了GPS控制網(wǎng)觀測精度的同時，還能轉(zhuǎn)入原坐標的系統(tǒng)當(dāng)中，不過緊靠兩個重合點的基準信息，并不能實現(xiàn)原控制網(wǎng)與GPS網(wǎng)的較好符合性，實際工作中，應(yīng)注意兩套坐標間的差值，多數(shù)狀況下，兩套坐標間的差值是在允許范圍中的，相差較大時，可運用測繪成果，實施坐標系轉(zhuǎn)換。

3 基線向量數(shù)據(jù)處理

3.1 基線向量處理

在GPS技術(shù)定位中，運用載波相位中的觀測值，對同步觀測站間的向量坐標差進行求解的過程就是基線向量的解算。實施數(shù)據(jù)預(yù)處理時，應(yīng)對觀測值粗差進行剔除，實施周跳探測及修復(fù)，因待定測站近似坐標，與精度比較低的基站相比，對衛(wèi)星地距與傳播時間計算的影響較大，需要不斷加強測站坐標的精度，修正信號發(fā)射時的星歷坐標，讓待定值接近整數(shù)，并取得良好向量成果，運用GPSADJ軟件解算基線向量，并采取廣播星歷，依據(jù)單基線與雙差固定的方法給予解算，結(jié)算指標滿足其列式要求，即：

其中，n表示獨立環(huán)邊數(shù)，W表示環(huán)閉合差，而σ表示標準差。在基線向量中，大部分能直接解算合格，或者衛(wèi)星高度調(diào)整后，解算合格，通?；€不合格的，需要刪除衛(wèi)星中的觀測數(shù)據(jù)，并重新給予解算，如本次城市測量中，采取GPS軟件對全部基線進行處理，但發(fā)現(xiàn)12條不合格的基線，經(jīng)過衛(wèi)星截止高度與采樣間隔調(diào)整，重新處理不合格的基線，仍然存在9條不合格的基線，因此GPS軟件解算不能看到基線的殘差圖，可運用觀測數(shù)據(jù)中的*.sth文件，實施標準格式數(shù)據(jù)輸出，運用全球軟件重新解算，可有效觀測數(shù)據(jù)的殘差，合格基線也就較容易得到，運用這兩款軟件對基線向量值進行解算，可找出粗差給予處理。

3.2 平差計算與已知點檢查

基線向量符合要求之后，可按照三維基線向量與方差進行信息觀測，以三維坐標當(dāng)作起算依據(jù)，實施GPS控制網(wǎng)沒有約束的平差計算。當(dāng)運用三維無約束的平差法獲得可靠觀測量之后，可依據(jù)實際要求實施二維約束平差方法，在約束平差的報表中，對計算之后的坐標、基線邊長、向量改正數(shù)與方位參數(shù)等精度信息進行輸出。在該次測量中，四等的GPS控制網(wǎng)中，有3個已知的C級控制點，可將其中任意兩個當(dāng)作已知的控制點，并將剩下一個C級控制點當(dāng)作未知點，實施網(wǎng)平差的計算，將計算之后的坐標及已知成果給予比較，點位誤差最小是0.7cm，最大4cm，中誤差是2.6cm，這表明該次已知點的精度比較好，能當(dāng)作平面控制的測量起算點。

4 結(jié)束語

運用GPS技術(shù)，實施城市控制網(wǎng)工程構(gòu)建，需要很高精度，測站間并不需要通視，并且能全天候、快速高效及實時觀測，還不受距離及環(huán)境限制，在控制網(wǎng)觀測中，應(yīng)制定詳細周密計劃，選擇恰當(dāng)觀測時間，保證觀測任務(wù)良好完成，以提高控制網(wǎng)工程的工作效率與準確性。

參考文獻

[1]喬麗華，馮軍.利用GPS技術(shù)建立城市GPS控制網(wǎng)的方法探討[J].測繪與空間地理信息，2012（3）.

[2]曹麗.建立城市GPS控制網(wǎng)若干問題的思考[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2010（5）.