淺談區(qū)域GPS控制測量技術(shù)應(yīng)用

■包時超

（深圳市巖土綜合勘察設(shè)計有限公司廣東深圳518172）

淺談區(qū)域GPS控制測量技術(shù)應(yīng)用

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（深圳市巖土綜合勘察設(shè)計有限公司廣東深圳518172）

隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)的飛速發(fā)展，為了滿足城市區(qū)域規(guī)劃、建設(shè)和管理的需要，為光明新區(qū)的城市規(guī)劃建設(shè)提供科學(xué)依據(jù)，將GPS控制測量技術(shù)在地形測繪廣泛應(yīng)用于區(qū)域控制測量工程中。

GPS控制測量平差

1　測區(qū)概況

深圳市光明新區(qū)位于廣東省珠江三角洲范圍內(nèi)。測區(qū)的北面與東莞市相鄰，東面與光明街道辦事處相接，南面與石巖鎮(zhèn)相接，西面與松崗鎮(zhèn)和沙井鎮(zhèn)相接。測區(qū)范圍內(nèi)大部分地形地勢平坦，北部多為山地，地勢比較高，山丘、水系較多。

2　儀器設(shè)備和軟件

GPS控制測量采用Smart-3100IS型GPS測量系統(tǒng)，為12通道單頻接收機，其靜態(tài)相對定位精度為：靜態(tài)基線±（5mm+1ppmD）、高程±（10mm+2ppmD）。Smart-3100IS型GPS測量系統(tǒng)配備有Planning星歷預(yù)報軟件、SpectrumSurvey后處理解算軟件，完全能滿足GPS控制測量數(shù)據(jù)處理的要求。GPS實測和數(shù)據(jù)處理時采用的其它設(shè)備移動電話、計算機和必要的交通工具等。

3　四等（或D級）GPS網(wǎng)的設(shè)計和觀測

3.1GPS布網(wǎng)

充分利用GPS測量的優(yōu)點，實測GPS控制點45個，其中已知點4個，未知點41個，組成最小同步環(huán)135個，多邊形異步環(huán)8個。獨立基線54條，其中必要基線44條，多余基線10條，平均重復(fù)設(shè)站數(shù)為1.7/站。多于規(guī)范規(guī)定的1.6/站。

3.2GPS觀測

在實際外業(yè)觀測過程中，使用7臺Smart-3100IS型GPS接收機，同時在三個GPS點上進(jìn)行觀測，有效觀測衛(wèi)星數(shù)≥7顆，時段長度≥60分鐘，如果有的點不搬站，則不關(guān)機，以保證盡可能長的時段長度。丈量天線高度，均從天線的三面丈量三次，在三次較差不大于3mm時，取平均值為最后結(jié)果。結(jié)束觀測時，再丈量一次天線高，以作校核。在觀測過程中，自始至終有人值守，并經(jīng)常檢查有效衛(wèi)星的歷元數(shù)是否符合要求，否則及時通知其它兩臺儀器，延長時段時間，以保證觀測精度。

實際上在觀測過程中，Smart-3100IS型GPS接收機電量充足，接收信號穩(wěn)定，衛(wèi)星數(shù)大都保持在7-8顆，有時高達(dá)10顆以上，為后面的平差處理之順利進(jìn)行打下了良好的基礎(chǔ)。

4　外業(yè)數(shù)據(jù)處理及檢核

4.1外業(yè)數(shù)據(jù)處理

外業(yè)觀測后及時輸入計算機，并進(jìn)行外業(yè)數(shù)據(jù)的檢查。根據(jù)自動處理基線向量的結(jié)果，檢查基線向量方差比、中誤差以及天線高等，差比＞2，中誤差＜20mm，參與解算的向量均符合要求。

4.2外業(yè)觀測質(zhì)量的檢核

根據(jù)規(guī)范要求，各級GPS基線精度計算公式如下

按D級控制網(wǎng)精度要求，取a≤10mm、b≤10ppm、D=4.65Km代入上式，經(jīng)計算得：σ=47.60mm。

4.2.1同步環(huán)檢驗

根據(jù)規(guī)程要求，其坐標(biāo)分量應(yīng)分別≤6ppm（1/166666）；全長閉合差應(yīng)≤10ppm（1/100000）。經(jīng)檢核全長閉合差最大為3.50 ppm （1/285650）（同步環(huán)2），最小為0.10 ppm（1/9847169）（同步環(huán)20），均符合要求。

4.2.2異步環(huán)檢驗

坐標(biāo)分量閉合差Wx=Wy=Wz≤±3σ；n=3、Wx=Wy=Wz≤± 247.3mm；n=4、Wx=Wy=Wz≤±285.6mm；n=5、Wx=Wy=Wz≤± 319.3m；異步環(huán)全長閉合差:W≤±3σ；n=3、W≤±428.4mm；n=4、W≤±494.7mm；n=5、W≤±553.1mm；抽取獨立基線異步閉合環(huán)8個，經(jīng)檢查其4條基線全長閉合差最大為407mm，最小為16mm，遠(yuǎn)小于規(guī)定的494.7mm，符合要求。

5　平差計算

基線處理成功后，即可進(jìn)入軟件的網(wǎng)平差界面，進(jìn)行WGS-84坐標(biāo)系下的自由網(wǎng)平差及三維約束網(wǎng)平差。

5.1GPS點WGS-84坐標(biāo)系自由網(wǎng)平差

（1）GPS點WGS-84坐標(biāo)系坐標(biāo)平差及精度：按規(guī)定，基線向量的改正數(shù):Vx=Vy=Vz≤3σ=142.8mm；實測基線178條，經(jīng)檢查最大的基線向量改正數(shù)為122mm，完全符合規(guī)程要求?；€的相對精度最高為1/164.9069萬；最低為1/10.2530萬。

（2）GPS點WGS-84坐標(biāo)系大地坐標(biāo)及其精度：WGS-84坐標(biāo)的點位中誤差最小為5.9mm；最大為8.7mm。

5.2GPS點54系三維約束平差

以大銀山嶺（3等點）和烏云嶺（1等點）為平面及高程已知點，周建材廠的高程已知數(shù)據(jù)，進(jìn)行三維強制約束平差。大銀山嶺（3等點）和烏云嶺（1等點）為不同級別的國家大地等級點，原則上是不能作為起算數(shù)據(jù)引入GPS網(wǎng)來推求其他未知點的數(shù)據(jù)的。但鑒于測區(qū)只有此兩已知大地點，且此前有關(guān)測量單位提交的GPS控制測量成果也是以該兩點為起算數(shù)據(jù)進(jìn)行平差計算的。為保證成果的一致性，經(jīng)過對“建材廠”及“青草排”的校核，點位附和良好。

經(jīng)平差得到結(jié)果如下：邊長中誤差最大為5mm，最小為2.1mm。邊長的相對精度最高為1/318萬；最低為1/20萬，遠(yuǎn)高于規(guī)定1/5萬的精度。GPS點54坐標(biāo)的點位中誤差最小為±5.3mm；最大為±2mm；GPS點54坐標(biāo)及點位中誤差和誤差橢圓參數(shù)符合要求。

5.3GPS網(wǎng)高程平差

本次計算采用軟件提供一次多項式高程擬和法來推求位置點高程點數(shù)據(jù)。具體步驟為：三維約束“大銀山嶺”和“烏云嶺”，再約束“建材廠”之水準(zhǔn)高程，以“青草排”的已知高程作為校核，結(jié)果相差-0.006m。測區(qū)內(nèi)的測量數(shù)據(jù)滿足規(guī)范誤差允許值，所得高程值為以后測繪工作提供參考。

6　結(jié)論

GPS控制測量技術(shù)有著獨特的優(yōu)勢，為地區(qū)經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展做出巨大的貢獻(xiàn)。它具有準(zhǔn)確度高、誤差小、測繪進(jìn)度快等優(yōu)于一般測繪技術(shù)手段的特點，為城市區(qū)域地形測繪發(fā)揮著作用。

［1］CJJ73-2010X，全球定位系統(tǒng)城市測量技術(shù)規(guī)程 ［S］

P228.4［文獻(xiàn)碼］ B

1000-405X（2016）-8-341-1