淺談GPS控制網(wǎng)的布設(shè)方式

侯國強(qiáng)

洮南市城市規(guī)劃管理處

淺談GPS控制網(wǎng)的布設(shè)方式

侯國強(qiáng)

洮南市城市規(guī)劃管理處

本文介紹了GPS控制網(wǎng)的布設(shè)方式及注意事項(xiàng)。

GPS控制網(wǎng)；布設(shè)方式

我們知道，在常規(guī)的測量中，控制網(wǎng)的圖形設(shè)計(jì)是一項(xiàng)非常重要的工作，它直接影響到最后成果的精度。隨著GPS衛(wèi)星定位測量的出現(xiàn)和應(yīng)用后，在城市測量中得到了廣泛的應(yīng)用，控制圖的結(jié)構(gòu)概念起了重大變化，這主要依賴于GPS系統(tǒng)可以向全球任何用戶全天侯地連續(xù)提供高精度的三維坐標(biāo)、三維速度和時(shí)間信息等技術(shù)參數(shù)。GPS，譯為“全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)”，它最先由美國研制，主要應(yīng)用在軍事領(lǐng)域而后逐步發(fā)展為民用生產(chǎn)方面的空間三維定位系統(tǒng)。它由空間星座部分、地面監(jiān)控部分和用戶部分組成，用戶一經(jīng)購買就享有免費(fèi)導(dǎo)航、授時(shí)和定位服務(wù)。如何分析和討論GPS網(wǎng)觀測方案優(yōu)化問題，便出現(xiàn)在測量工作者面前，本文就GPS網(wǎng)的布設(shè)作一簡要分析。

一、GPS網(wǎng)的圖形設(shè)計(jì)原則

GPS網(wǎng)的圖形設(shè)計(jì)，主要取決于網(wǎng)的用途，但是與經(jīng)費(fèi)、時(shí)間和人力的消耗，以及接收設(shè)備的類型、數(shù)量和后勤保障等條件有很大關(guān)系。對(duì)此應(yīng)充分加以考慮，以期在保證用途的條件下，盡可能減少消耗。網(wǎng)的圖形設(shè)計(jì)一般應(yīng)遵循以下原則：

(1) GPS網(wǎng)一般應(yīng)布設(shè)成由獨(dú)立觀測邊構(gòu)成的閉合圖形，如三角形、多邊形或附合路線，以增加檢核條件，擔(dān)高網(wǎng)的可靠性。

(2)網(wǎng)中相鄰點(diǎn)間基線向量的精度應(yīng)分布均勻。

(3) GPS網(wǎng)點(diǎn)應(yīng)盡可能與原有地面控制制網(wǎng)點(diǎn)相重合。重合點(diǎn)一般不應(yīng)少于3個(gè)，不足時(shí)應(yīng)進(jìn)行聯(lián)測，而且重點(diǎn)在網(wǎng)中的分布要均勻。這是為了可靠地確定GPS網(wǎng)與地面網(wǎng)之間的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)。

(4) GPS網(wǎng)點(diǎn)應(yīng)考慮與水準(zhǔn)點(diǎn)相重合，對(duì)于不能合的點(diǎn)，可根據(jù)精度要求，用水準(zhǔn)確性方法或三角高程測量方法進(jìn)行聯(lián)測，取得大地高與正常高的轉(zhuǎn)換參數(shù)。

(5)為了便于GPS測量的實(shí)施和水準(zhǔn)聯(lián)測，GPS網(wǎng)點(diǎn)一般應(yīng)設(shè)在視野開闊和交通便利的地方。

(6) GPS測量不要求GPS網(wǎng)點(diǎn)之間相互通視，但是為了便于以后用傳統(tǒng)測量方法進(jìn)行聯(lián)測和擴(kuò)展，可在GPS網(wǎng)點(diǎn)附近布設(shè)通視良好的方位點(diǎn)，以建立聯(lián)測方向。方位點(diǎn)與其網(wǎng)點(diǎn)之間的距離，一般應(yīng)不少于300m。

二、GPS網(wǎng)的布設(shè)方法

GPS網(wǎng)的布設(shè)方法及GPS網(wǎng)的布設(shè)形式包括點(diǎn)連式、邊連式、網(wǎng)連式。其中在精度要求不太高的情況下布設(shè)點(diǎn)、邊混連式GPS網(wǎng)，在某些精度要求較高的情況下布設(shè)成邊、網(wǎng)連式GPS網(wǎng)。不同的布網(wǎng)方法其特點(diǎn)也各不相同。

1點(diǎn)連式GPS網(wǎng)

若相鄰?fù)江h(huán)之間僅有一個(gè)公共點(diǎn)相連構(gòu)成GPS網(wǎng)，則稱之為點(diǎn)連式GPS網(wǎng)。以這種方式構(gòu)成的GPS網(wǎng)，沒有(或僅有一個(gè))異步閉合環(huán)，網(wǎng)結(jié)構(gòu)的幾何強(qiáng)度較差，發(fā)現(xiàn)粗差的能力較弱。但它具有最少的觀測時(shí)段數(shù)，工作量也較小，獲得的成果快。若對(duì)控制點(diǎn)精度要求不太高，觀測時(shí)選取有利觀測時(shí)間，采用點(diǎn)連式GPS網(wǎng)無疑是一種經(jīng)濟(jì)、快速的布網(wǎng)方式。

2邊連式GPS網(wǎng)

邊連式的GPS網(wǎng)是指同步圖形之間有一條公共基線相連接。以這種方式布點(diǎn)所構(gòu)成的GPS網(wǎng)具有大量的實(shí)測基線，可以構(gòu)成較多的異步閉合環(huán)。檢查各種閉合差的大小，可以判別觀測中是否存在粗差，因此，這樣的網(wǎng)具有較高的可靠性。但是，就相同臺(tái)數(shù)的接收機(jī)而言，觀測時(shí)段將比點(diǎn)連式的GPS網(wǎng)增加許多，且隨網(wǎng)中點(diǎn)數(shù)的增加，時(shí)段數(shù)也大幅增多，作業(yè)觀測工作量較大。由于邊連式GPS網(wǎng)有較好的幾何強(qiáng)度和較高的可靠性，在精度要求較高時(shí)可采用這種言式。

3點(diǎn)邊混連式GPS網(wǎng)

點(diǎn)邊混連式網(wǎng)，是指在布設(shè)網(wǎng)時(shí)把點(diǎn)連式與邊連式有機(jī)地結(jié)合起來，構(gòu)成混連式GPS網(wǎng)。這種布設(shè)方式，有一定多余觀測基線數(shù)，使圖形呈封閉狀，保證了網(wǎng)結(jié)構(gòu)的幾何強(qiáng)度，提高了GPS網(wǎng)的可靠性。同時(shí)，外業(yè)測量工作又比邊連式GPS網(wǎng)有了較大的減少，降低了生產(chǎn)成本。在普通控制測量中，可謂是一種較為理想的布網(wǎng)方式。

三、GPS網(wǎng)的布設(shè)時(shí)應(yīng)注意的問題

然而，無論采用哪種方式構(gòu)網(wǎng)，應(yīng)該注意以下幾點(diǎn)：

(1)觀測站應(yīng)遠(yuǎn)離大功率的無線電發(fā)射臺(tái)和高壓輸電線，以避免其周圍磁場對(duì)GPS衛(wèi)星信號(hào)的干擾。接收機(jī)天線與其距離一般不得小于200m。

(2)觀測站附近不應(yīng)有大面積的水域或?qū)﹄姶挪ǚ瓷浠蛭諒?qiáng)烈的物體，以減弱多功能路徑效應(yīng)的影響。

(3)在整個(gè)GPS網(wǎng)中央不應(yīng)該存在自由基線，因?yàn)樽杂苫€不具備發(fā)現(xiàn)粗差的能力，如果一旦有粗差它將存在于最終成果中，影響整個(gè)網(wǎng)的質(zhì)量。

(4)在布設(shè)高精度GPS網(wǎng)時(shí)，，網(wǎng)中兩條基線的夾角應(yīng)保持在工作上50°～125°之間。這樣，在同樣的軌道誤差情況下，對(duì)控制網(wǎng)的測定精度影響最小。

(5)在個(gè)別情況使用兩臺(tái)接收機(jī)布設(shè)星形網(wǎng)時(shí)，在測量時(shí)應(yīng)該特別謹(jǐn)慎。因?yàn)?，沒有幾何檢驗(yàn)條件，彼此相距較近的控制點(diǎn)，極易產(chǎn)生較大的相對(duì)誤差。這樣的一些點(diǎn)，在全部測量完成以后，應(yīng)該再以同步觀測的方式加以檢測。

四、結(jié)語

總之，在控制測量中，GPS衛(wèi)星定位測量不僅具有光學(xué)經(jīng)緯和全站儀的所有優(yōu)點(diǎn)，其精度和效率也比它們高。目前，GPS已經(jīng)廣泛應(yīng)用于測量中，這就要求我們測量工作者在做GPS控制網(wǎng)時(shí)，精心設(shè)計(jì)網(wǎng)的形式，才能優(yōu)化GPS觀測網(wǎng)，才能最大限度提高成果質(zhì)量，也推動(dòng)測繪事業(yè)的快速發(fā)展。