GPS控制网的建立及精度分析
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【摘 要】：本文通过对具体项目探讨了建立gps控制网、采集外业精确数据以及对获得的内业数据的合理的处理，并对控制网质量进行了精度分析。
【关键词】： GPS； 控制网； 精度分析
一、GPS的发展状况
随着科技的不断发展，测绘设备的不断更新，旧的的测量方法所能够建立的首级控制网存在很多的不足，最明显的就是耗时长耗力大并且需要投入的资金也比较大，已经满足不了现代工程建设的快速发展对精确度的要求。GPS定位技术以全天候、相对精度高、对通视条件无要求、布网灵活、操作简单、效率高、效益高等优点已被广泛应用于现代各种工程首级控制网的布设之中，利用GPS布设首级控制网已经开始取代常规测量方法对控制网的布设，大大提高了作业的速率和作业质量，在各个领域得到了广泛的应用。
二、 测区的工程地质概况
本次野外施测部署两个GPS控制网， 分别为GPS 控制网A和GPS控制网B。在测区内部署GPS 控制网A ，GPS 控制网A需要平坦的地势， 所控制的区域内的建筑物不能过多过高，这样形成的视野相对比较开阔。GPS控制网A共有21条基线组成， 重复基线11 条， 其中点p001、p004、p005、p006为已知地方坐标的控制点。
2、 GPS控制网的布设原则
为了达到所测量项目对精度的要求，根据全球定位系统（GPS）测量规范（GB/T 18314— 2001）规定，并结合此次项目设计方案和实际情况，初步确定本控制网等级为E级网，E级控制网的精度和各项控制指标如表1所示。
GPS控制网的起算数据采用的是加密的四等GPS点三个，这些点的单位精度较高保存完好、点位稳定可靠、构网的观测环境较好，并且这几个点覆盖整个线路。采用边连接方式按照静态相对定位原理布网，控制网形强度较高，控制点分布均匀。
三、 GPS数据采集
GPS控制网A分别采用南方GPS 单频接收机进行同步观测， 每时段为1 h左右， 同步接收卫星个数最多为12颗，最少为6 颗， 卫星截止高度角为5b， 数据历元间隔为5 s，PDOP值最大值为5. 2， 接收机与卫星的图形结构良好。GPS控制网B采用南方GPS 单频接收机和天宝GPS 双频接收机， 白天和夜晚分别进行同步观测， 每时段为1 h， 同步接收卫星的数量一般情况下最多为8颗， 不低于4颗， 卫星截止高度角为5b， 数据历元间隔为5 s。
四、GPS数据分析
1、不同网形结构及已知点个数条件下的精度分析比较。
在GPS控制网A 中利用南方GPS处理软件4. 0进行删除， 不同基线获得不同边连方式的网形， 边点混连方式， 点连方式的网形图， 通过南方GPS处理软件4. 0对已知点的有效性进行控制， 从而得出一个已知点， 两个已知点， 三个已知点， 四个已知点条件下采用不同GPS 网形连接方式下， 利用现有的已知点进行二维约束条件平差， 利用不同个数已知点进行平差处理推出北京54坐标系下P001 点坐标， 和P001点已知坐标进行计算得出其点位误差， 并对其进行比较分析。现将结果列在表1中。
通过表上可知边连方式的计算结果表现出的平均点位是0. 022 0 m的误差， 点连方式计算结果表现出的平均点位是±0. 026m的误差 ， 边点混连方式计算出结果表现出额平均点位±0. 025 9m的误差， 如果已经知道了一个已知点，其计算出的平均点位误差为±0. 041 6m， 或者已经知道两个已知点，其计算出的平均点位误差为±0. 018 2 m，或者已经知道三个已知点，其计算出的平均点位误差为±0. 018 9m， 已知四个已知点情况下的平均点位误差为±0. 022 9m。
2、对不同的接收机以及接受数据时间长度条件下的精度分析病进行比较
在GPS控制网B中通过TGO处理软件对天宝5 800接收机获得白天8B00～ 10B00之间的观测数据和晚上20B00～ 22B00之间的观测数据进行处理， 利用软件选择观测时间为30 m in和60 m in进行数据无约束平差， 从而获得其在WGS- 84坐标下基线比例误差， 并对其比较分析。其结果如表2所示。
通过表2所得的比较数据可知就同一条基线而言， 30 分钟所获的基线比例所造成的误差要比60分钟所获得的基线比例所造成的误差大； 有图中01- 03的基线，这条基线与其他基线相比较短， 单双频接收机在其他条件相同的情况下，以观察30分钟为标准，从总体上看前者所获得基线比例所造成的误差要明显小于后者， 如果以观测一个小时为标准，在从总体上分析前者所获得基线比例所造成的误差却出现了大于后者的现象， 但是二种情况下所获的精度相差不大，基本相当，当所测量的距离大于10 千米时采用的01- 04基线，在这条基线所用双频接收机所获取的基线比例所造成的误差要比单频接收机所获取的基线比例所造成的误差较小。
3、在相同的观测条件下， 比较分析白天与夜晚观测精度
在相同的观测条件下， 利用GPS控制网中的B，然后配合使用单频接收机分别在白天和夜晚进行实测， 并对所获得的观测数据分别进行基线解算， 现将各条基线的解算结果及其各参数列于表3中。
对各个基线解算结果进行透彻的分析， 对于单频接收机，当其测量的距离相对较远（ 一般是大于10 km 的测量距离）时，白天观测数据的解算结果精度明显低于夜晚观测数据解算结果精度， 随着测量距离的加长，其测量效果表现的越明显。
五、总结
首级控制网的建立是工程建设的参照和依据，它精度的好坏直接影响工程的建设。本文简要分析了控制网的布设、数据的采集和室内数据处理，参照规范要求对处理数据进行了检核，结果显示本控制网点位选择合理、点位埋设规格高，观测成果准确可靠、点位精度满足设计的要求，能较好地满足主干道工程建设的测量需要。但是在GPS平面控制网测量实施过程中，对于遇到的困难和心得总结如下：
1、在选点过程中，由于主干道通过区域村庄居住区，埋设的点要注意保护，避免被人为的破坏；2、干道沿途有大功率高压输电线穿过，点位选择要避开高压线的干扰；3、点位的选取要远离沿线各大水库，防止多路径效应的影响。
参考文献：
[1]方允治，殷骁征等.数字地籍测量控制网的建立及精度分析[J].山东建筑工程学院学报，2008
[2]赵永华. GPS 在工程测量中的应用[J]. 煤炭技术，2011
[3]魏二虎，黄劲松. GPS 测量操作与数据处理[M]。武汉大学出版社，2010.