論GPS大地控制網(wǎng)建設(shè)技術(shù)

測繪工程中所采用的GPS定位系統(tǒng)具有高精度、全天候、高效率、多功能、操作簡便、應(yīng)用廣泛、且不受地理?xiàng)l件限制等特點(diǎn)，極大的簡化了工程建設(shè)項(xiàng)目中的測繪工作程序。在采用了GPS大地控制網(wǎng)開展建設(shè)工作后，便可促使相應(yīng)的觀測人員能夠突破時(shí)間與空間的局限性，快速的獲取各控制點(diǎn)的數(shù)據(jù)信息，并進(jìn)一步采取分析整合處理數(shù)據(jù)成果。

1 GPS數(shù)據(jù)采集原理

GPS大地控制網(wǎng)的建設(shè)是由多個(gè)GPS測量站點(diǎn)所共同構(gòu)成的，在測量作業(yè)區(qū)域范圍內(nèi)布設(shè)GPS測量站點(diǎn)，建立了工程測量坐標(biāo)參考系統(tǒng)。該系統(tǒng)站點(diǎn)是依據(jù)測量預(yù)設(shè)數(shù)值開展樣本測量采集工作，最終將所測得的數(shù)據(jù)信息利用系統(tǒng)通信功能傳輸至信息平臺(tái)上，針對性的采樣并開展數(shù)據(jù)信息分析工作。此種測量結(jié)果的分析過程具有動(dòng)態(tài)變化性特征，可依據(jù)實(shí)際所測取到的數(shù)據(jù)信息對有關(guān)的測量質(zhì)量加以分析處理，并由此來獲取GPS工程測量參考網(wǎng)絡(luò)的誤差糾正模型，利用GPS大地控制網(wǎng)來對數(shù)據(jù)信息進(jìn)行更正完善，達(dá)到更高精度。

2 GPS大地控制網(wǎng)建設(shè)指標(biāo)控制

2.1 準(zhǔn)備工作

具體如下：①對測區(qū)情況進(jìn)行實(shí)地了解，如點(diǎn)位情況、測區(qū)內(nèi)經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r、民區(qū)民俗、交通狀況、測量人員生活安排等；②預(yù)報(bào)衛(wèi)星狀況，即利用衛(wèi)星歷書，對觀測期間所處區(qū)域的衛(wèi)星狀況（各時(shí)段所能觀測的衛(wèi)星數(shù)、衛(wèi)星幾何條件）進(jìn)行預(yù)報(bào)，同時(shí)對周圍有較多障礙物的測站進(jìn)行GPS觀測影響評(píng)估。

2.2 構(gòu)網(wǎng)

2.2.1 選點(diǎn)

為可以連續(xù)性跟蹤觀測衛(wèi)星，確保衛(wèi)星信號(hào)的質(zhì)量，測站上空應(yīng)該盡量開闊，在10～15度高度角以上障礙物不允許成片的出現(xiàn)；為確保GPS衛(wèi)星信號(hào)少受各種電磁波的干擾，強(qiáng)電磁波不允許出現(xiàn)在測站周圍200米范圍以內(nèi)，如高壓輸電線和功率較大的無線電發(fā)射設(shè)備；為便宜今后觀測和使用方便，測站位置的選取已經(jīng)具備易于保存、交通便利的條件。

2.2.2 布網(wǎng)

（1）GPS基線向量網(wǎng)的精度指標(biāo)。GPS網(wǎng)的等級(jí)需要根據(jù)國家規(guī)范、行業(yè)測量規(guī)范及工作任務(wù)要求確定。GPS網(wǎng)精度指標(biāo)通常是以網(wǎng)中相鄰點(diǎn)之間的距離誤差來表示的。

式中：δ為相鄰點(diǎn)間的距離中誤差（mm）；a為固定誤差；b為比例誤差（mm）；D為相鄰點(diǎn)距離（km）。

表1

注：A級(jí)：區(qū)域或國家框架網(wǎng)、區(qū)域動(dòng)力學(xué)網(wǎng)；B級(jí)：地方框架網(wǎng)或國家大地控制網(wǎng)；C級(jí)：地方控制網(wǎng)與工程控制網(wǎng)；D級(jí)：工程控制網(wǎng)；E級(jí)：測圖網(wǎng)（詳見表1所示）。

（2）GPS基線向量網(wǎng)的布網(wǎng)形式。GPS基線向量網(wǎng)的布網(wǎng)形式多種多樣，主要有跟蹤站式、會(huì)站式、多基準(zhǔn)站式、同步圖形擴(kuò)展式（點(diǎn)連式、邊連式、網(wǎng)連式、混連式）和單基準(zhǔn)站式，每種形式各有優(yōu)缺點(diǎn)，具體在選用時(shí)應(yīng)該結(jié)合各方面的因素進(jìn)行綜合考慮（詳見圖1所示）。

圖1

（3）布設(shè)GPS基線向量網(wǎng)時(shí)的設(shè)計(jì)指標(biāo)。GPS網(wǎng)在布設(shè)時(shí)，除了需要嚴(yán)格按照一定的設(shè)計(jì)原則之外，還應(yīng)將一些定量指標(biāo)結(jié)合起來強(qiáng)化對工作的指導(dǎo)，如效率指標(biāo)、可靠性指標(biāo)和精度指標(biāo)。①在布設(shè)GPS網(wǎng)時(shí)，在點(diǎn)數(shù)、接收機(jī)數(shù)和平均重復(fù)設(shè)站次數(shù)確定后，則完成該網(wǎng)測設(shè)所需理論最少觀測期數(shù)就可以確定，理論最少觀測期數(shù)與設(shè)計(jì)的觀測期數(shù)的比值即為效率指標(biāo)（e）。

其中：Smin為理論最少觀測期數(shù)；Sd為設(shè)計(jì)觀測期數(shù)；R為平均重復(fù)設(shè)站次數(shù)；M為接受機(jī)數(shù)；N為GPS網(wǎng)的點(diǎn)數(shù)；②GPS控制網(wǎng)的可靠性可分為內(nèi)可靠性和外可靠性，可靠性指標(biāo)可以用整網(wǎng)的多余獨(dú)立基線數(shù)Ir與總的獨(dú)立基線數(shù)It的比值衡量，即可靠性指標(biāo)ξ=Ir/It；③當(dāng)GPS網(wǎng)布網(wǎng)方式和觀測作業(yè)方式確定后，GPS網(wǎng)的圖形就確定了。根據(jù)已確定的GPS網(wǎng)圖形，就可得到GPS網(wǎng)的設(shè)計(jì)矩陣B，從而得到協(xié)因數(shù)陣Q=（BTPB），在設(shè)計(jì)階段可以采用tr（Q）作為衡量GPS網(wǎng)的精度指標(biāo)。

（4）GPS網(wǎng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。在確保質(zhì)量的基礎(chǔ)上促進(jìn)效率的提高和成本的降低是設(shè)計(jì)GPS網(wǎng)的基本出發(fā)點(diǎn)，為此在設(shè)計(jì)和測設(shè)過程中，需要將實(shí)際應(yīng)用需求結(jié)合起來，對于高可靠性和高精度不可以盲目的追求。也不能為追求高效率和低成本而放棄對質(zhì)量的要求，為此可以采取以下措施：①在布設(shè)GPS網(wǎng)時(shí)，適當(dāng)增加觀測期數(shù)對于提高GPS網(wǎng)的可靠性非常有效；②為提高GPS的尺寸精度，可采用增設(shè)長時(shí)間、多時(shí)段的方法提高精度；③為保證網(wǎng)的點(diǎn)位精度均勻，起算點(diǎn)應(yīng)均勻分布在GPS網(wǎng)的周圍。

3 GPS大地控制網(wǎng)建設(shè)原則

3.1 加強(qiáng)權(quán)限控制

權(quán)限控制是對坐標(biāo)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)在做出不當(dāng)操作行為后所采取的一種保護(hù)性措施手段，是在所創(chuàng)建出的大地控制網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)部針對用戶以及用戶組給予其一定的權(quán)限，能夠?qū)τ脩艏捌浣M分目錄、子目錄及文件等相關(guān)資源信息進(jìn)行瀏覽與更改。處于網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的服務(wù)器在暫停運(yùn)行的狀態(tài)下可采取拒絕回應(yīng)操作，即刻將目前未應(yīng)用到的界面予以關(guān)閉，以提升系統(tǒng)運(yùn)行效率，針對當(dāng)日的文件信息采取實(shí)時(shí)性監(jiān)督管控，一旦出現(xiàn)問題情況便需及時(shí)予以處理。針對末尾數(shù)據(jù)信息可采取三維加密方式，并定期運(yùn)行安全檢測系統(tǒng)來保障系統(tǒng)的運(yùn)行安全性及穩(wěn)定性。若通過加密通道系統(tǒng)則可將數(shù)據(jù)自動(dòng)存儲(chǔ)并轉(zhuǎn)換成視圖模式，同時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理與審計(jì)，由此便可確保大地測量系統(tǒng)內(nèi)的數(shù)據(jù)安全性，采用防護(hù)墻來將所獲取到的棄置數(shù)據(jù)排除出去，以防止各項(xiàng)數(shù)值信息出現(xiàn)錯(cuò)亂情況，使得GPS大地控制網(wǎng)建設(shè)能夠得以進(jìn)一步的優(yōu)化改進(jìn)。

3.2 降低失誤概率

在大量的數(shù)據(jù)誤差內(nèi)，其中多數(shù)是發(fā)生在一些人為性的因素方面。對于有關(guān)機(jī)器設(shè)備的熟悉程度不足，以及在實(shí)際操作過程中的輕視心理都會(huì)導(dǎo)致大地控制網(wǎng)建設(shè)面臨困難挑戰(zhàn)。針對網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的配置，應(yīng)盡可能加以完善改進(jìn)，在條件允許的情況下做出更加科學(xué)、合理性的設(shè)置與應(yīng)用，確保網(wǎng)絡(luò)連接系統(tǒng)能夠達(dá)到更高的安全性。為避免因人為性操作而導(dǎo)致的誤差影響，可應(yīng)用系統(tǒng)錄入制度，用戶可在識(shí)別后進(jìn)入到系統(tǒng)內(nèi)部，在獲取到相應(yīng)的數(shù)據(jù)信息內(nèi)容后，明確出與最終應(yīng)用存在密切相關(guān)性的標(biāo)識(shí)，將實(shí)際操作所應(yīng)用到的時(shí)間予以記錄并做備份處理。

3.3 創(chuàng)建備份系統(tǒng)

在開展GPS三維空間大地控制網(wǎng)的建設(shè)工作之時(shí)，經(jīng)常性的會(huì)發(fā)生系統(tǒng)崩潰現(xiàn)象，此類狀況的出現(xiàn)很大概率上是由于系統(tǒng)在進(jìn)行多組數(shù)據(jù)信息處理時(shí)，難以還原至初始界面。一旦出現(xiàn)這一現(xiàn)象便會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)數(shù)據(jù)完全丟失，因此創(chuàng)新備份系統(tǒng)至關(guān)重要。

4 結(jié)束語

總之，在目前的測繪工程領(lǐng)域內(nèi)，科學(xué)高效的大地控制網(wǎng)建設(shè)，有助于促使工程測繪人員能夠及時(shí)獲取到更高精度的測繪信息，保障工程建設(shè)項(xiàng)目的順利開展。在具體的工作實(shí)踐當(dāng)中相關(guān)的工作人員應(yīng)當(dāng)從加強(qiáng)權(quán)限控制、降低失誤概率、創(chuàng)建備份系統(tǒng)、完善GPS大地控制網(wǎng)等方面來著手實(shí)施。

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