GPS在城市控制網(wǎng)中的應(yīng)用研究

■白云婷 賈亞娜

（天津市測繪院天津300381）

GPS在城市控制網(wǎng)中的應(yīng)用研究

■白云婷 賈亞娜

（天津市測繪院天津300381）

在城市控制網(wǎng)中，GPS系統(tǒng)建設(shè)的不斷完善和其定位技術(shù)的廣泛推廣以及對GPS的進一步深入的研究開發(fā)，還有GPS在多種衛(wèi)星定位系統(tǒng)上的共用，這些條件給測繪行業(yè)帶來了革命性的變化，GPS定位技術(shù)已完全取代了以往用常規(guī)測距、測角的手段來建立城市的控制網(wǎng)。GPS技術(shù)與其他技術(shù)相比其定位技術(shù)具有速度快、精度高、省費用、全天候作業(yè)、操作簡便等優(yōu)點，GPS建立的布網(wǎng)不受常規(guī)通視條件的限制，如今已成為在建立城市控制網(wǎng)中的最主要的技術(shù)手段。

GPS技術(shù) 城市控制網(wǎng)

近年來GPS接收機質(zhì)量和精度不斷提高，用GPS測量坐標的絕對和相對精度提高到厘米級甚至亞毫米級，大大拓展了它的應(yīng)用范圍和在工程測量中的作用。多年來在控制測量中應(yīng)用GPS的經(jīng)驗表明，利用GPS建立高精度工程測量平面控制網(wǎng)是可行的，但GPS建立的高程控制網(wǎng)在現(xiàn)階段達不到工程施工的要求。下面文章就GPS在城市控制網(wǎng)中的應(yīng)用進行分析。

1　GPS測量的特點

1.1在大地控制測量中精度高

GPS控制測量的精度在大地控制測量中高于常規(guī)利用全站儀進行的三角測量。

1.2測站之間不需通視

GPS測量可根據(jù)現(xiàn)場情況和測量的實際需要確定點位，選點和測量工作更加靈活方便。

1.3儀器操作簡單、觀測方便

測量人員只需對中、整平、量取GPS天線高及開機后設(shè)定參數(shù)，GPS接收機即可進行自動觀測和記錄，操作已達智能化。

2　全球定位系統(tǒng)的發(fā)展及其實踐應(yīng)用

如今，GPS衛(wèi)星定位早已廣泛地應(yīng)用在車輛調(diào)度與導(dǎo)航、?？諏?dǎo)航、導(dǎo)彈精確制導(dǎo)、精密定位、電離層監(jiān)測、地殼運動監(jiān)測、變形監(jiān)測與工程測量與放樣以及設(shè)備安裝等眾多領(lǐng)域，GPS在我們的工作和生活方面發(fā)揮了越來越重要的作用。在測繪領(lǐng)域，GPS己成為建立大地控制網(wǎng)中的主要手段。我國在1992年運用全球?qū)Ш蕉ㄎ患夹g(shù)并在全國成功建立起由28個測點組成的國家A級GPS控制網(wǎng)平臺，經(jīng)過精密測算，地心的坐標精度優(yōu)于0.1m，其后又經(jīng)過兩次嚴密測算，精度在原有的基礎(chǔ)上提高了3倍；我國又于1996年完成了由730個測點組成的國家B級GPS網(wǎng)平臺，測算平差后其地心坐標精度仍為0.1m，計算出的基線邊長相對精度提高了1倍；在此之后，又建成了中國地殼運動觀測網(wǎng)絡(luò)以及全國性的GPS連續(xù)運行站網(wǎng)，逐步穩(wěn)健的完成了ITRF框架在建立高精度地心坐標系應(yīng)中的運用以及空間大地網(wǎng)的方法和理論的時間研究。這些新技術(shù)研究成果已在工程項目和城市控制網(wǎng)建設(shè)中得到具體應(yīng)用，且GPS全球定位技術(shù)已經(jīng)成為城市基礎(chǔ)地理信息設(shè)施建設(shè)的最重要最可靠的技術(shù)保障。

3　GPS點在城市控制網(wǎng)中的布設(shè)原則

充分利用當?shù)爻鞘械貐^(qū)的國家級GPS網(wǎng)點和GPS連續(xù)運行站的數(shù)據(jù)，用來構(gòu)成城市控制網(wǎng)的基礎(chǔ)框架結(jié)構(gòu)。要以框架網(wǎng)為布設(shè)依托，將城市控制網(wǎng)的點位原則上布設(shè)于交通相對便利的地方。GPS網(wǎng)和水準網(wǎng)的相互結(jié)合運用，在地區(qū)內(nèi)均勻的布設(shè)一定密度的GPS網(wǎng) (其點距離平地應(yīng)為 7km～10km，而山地標準應(yīng)為10km～20km左右)，同時可以用二等水準進行聯(lián)測高程。城市控制網(wǎng)中GPS點位的布設(shè)與未來似大地水準面精化目標需要確保高度的一致性。在城市控制網(wǎng)的建設(shè)中應(yīng)當顧及周邊各個區(qū)、縣的基礎(chǔ)控制以及其在未來的發(fā)展的需要。應(yīng)當在政府所在地至少要布設(shè)3個GPS點，新的選點要選在城鎮(zhèn)附近并且交通方便的地方。在建設(shè)和更新中，為了確保新舊控制網(wǎng)可以以最佳的狀態(tài)相吻合，必須均勻的選擇觀測條件好同時相對穩(wěn)定的二、三、四等三角點進行聯(lián)測。在城市控制網(wǎng)的布設(shè)中為了可以確保點位的穩(wěn)定性，點位應(yīng)盡量選擇在地基基礎(chǔ)堅固的地方，盡量避開當?shù)爻鞘袚碛械拇蟮牡刭|(zhì)斷裂帶。

4　城市控制網(wǎng)在現(xiàn)代化建設(shè)中的目標

目前我國絕大多數(shù)城市的坐標框架僅僅是二維構(gòu)成的，呈現(xiàn)出的是平面圖像，能提供的成果僅僅是這些控制點在地方獨立坐標系中表現(xiàn)出的高斯直角坐標。即便是從20世紀90年代起，許多的城市采用了GPS技術(shù)對城市的控制網(wǎng)進行了基礎(chǔ)改造，所反映出的情況還是如此。因為，單就獨立的坐標系而論，所提供的是大地高近似高度和大地經(jīng)緯度與國家參考橢球面，并不是與平面坐標能夠相對應(yīng)的區(qū)域性橢球面上，應(yīng)當具有的大地高和大地經(jīng)緯度。其所給出的三維直角坐標情況也與這個相類似，這是一種屬于含義不清晰的參心坐標系。我國在這方面長期以來因為受到科技水平的局限性，點位的表示和測定總是被分解為高程和平面位置這兩個方面。這種情況當然不能稱為是在一個統(tǒng)一的三維坐標系中的實際三維坐標，被迫無奈，城市建設(shè)者和技術(shù)人員也就只能滿足于二維的平面坐標系。隨著虛擬技術(shù)和空間技術(shù)的不斷飛躍發(fā)展，如今現(xiàn)代城市的控制網(wǎng)最好也同時具有可以滿足客觀空間具體的標準三維地心坐標。這將是城市進行精密測量技術(shù)的一個發(fā)展前景和主流趨勢。在2003年，國家的測繪部門己面向全國提供了三維地心坐標，他是以GPS2000網(wǎng)為坐標框架，正因如此，在如今城市控制網(wǎng)改建和革新上，就需要將在城市建設(shè)精確的三維地心坐標系進行全面的考慮，確保其可以和國家的現(xiàn)代化建設(shè)統(tǒng)一戰(zhàn)線，并可以與國際技術(shù)接軌。在城市控制網(wǎng)的實際運用上，精確的建立城市三維地心坐標框架的又能有力地推動GPS在實時動態(tài)定位技術(shù)（RTK）上的快速發(fā)展和高效普及，并在其的實際運作中有力地促進城市地區(qū)的地理信息基礎(chǔ)建設(shè)。

5　結(jié)束語

由此可見，當觀測現(xiàn)場的通視條件較差，控制網(wǎng)圖形條件達不到要求，利用全站儀測量難以達到精度要求時，利用GPS進行測量，并在GPS平差中加入全站儀測量的高精度邊和方位角作為已知數(shù)據(jù)，在GPS的平差軟件中進行二維約束平差，可以提高控制網(wǎng)測量精度。但需要有適當高精度已知數(shù)據(jù)才能達到工程施工測量的要求，這就需要配合使用高精度的全站儀。同時，GPS測量精度受到作業(yè)的環(huán)境、儀器性能和軟件功能的影響，如何降低甚至消除這些影響，GPS測量如何進行才能獨立地完成高精度工程測量控制網(wǎng)的建立，還需要較長時間的探索和進一步研究。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，GPS測量的精度會越來越高，其將在高精度工程測量中得到廣泛應(yīng)用。

[1]于立國.GPS技術(shù)在平面控制網(wǎng)中的應(yīng)用與研究 [D].山東科技大學(xué),2005.

[2]萬軍.GPS在水運工程控制網(wǎng)中的應(yīng)用研究 [D].中國地質(zhì)大學(xué)（北京）,2010.

[3]白玉生.GPS在城市測量控制網(wǎng)改造中的應(yīng)用與研究 [D].遼寧工程技術(shù)大學(xué), 2004.

P224.8[文獻碼]B

1000～405X（2016）～4～253～1