关于城市GPS控制网测量的探讨

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摘要：本文分析了城市GPS控制网现代化建设的任务、等级划分、作业方法及成果整理要求。对如何提高城市GPS控制网测量精度作简要探讨，以供参考。

关键词：GPS；基线向量；约束平差

引言：

全球定位系统GPS是美国第二代卫星导航定位系统。GPS以其全能性（航空和航天、陆地、海洋）、全球性、全天候、实时性和连续性的导航定位功能，应用在各种等级精度的城市控制测量中。关于城市gps控制网施测是否进行有效的质量监控，是对测量精度的成果有直接影响。

1.城市控制网现代化建设的任务

城市控制网现代化建设任务的完成必须基于三维地心坐标系的建立。具体来说就是建立若干个城市基准站网，在此网络中需要使用GLOBK或者是GAMIT软件进行数据的分析，同时网中要联测包括IGS在内的多个连续运行站。

首级GPS控制网的固定点设定为基准站点的优点：可以通过获得控制点基于ITRF框架的三维地心坐标，从而可以使得每个控制点都可以得到CGCS 200以及WGS84三维立体坐标并实现城市定位控制网的现代化。

于是这就为GPS附合网作三维平差以及如何将三维地心坐标转换到现有城市的独立坐标提出了新的要求。

2.关于城市各级GPS控制网技术设计

2.1等级划分

城市各级GPS控制网相邻点间平均距离按《全球定位系统城市测量技术规程》和《全球定位系统（GPS）测量规范》中的规定，在城市GPS控制网布设时，要求其相邻点间平均距离要与表1相符合。而对于相邻点的最小距离可允许为平均距离的1/3～1/2，最大距离可为平均距离的2～3倍。由于南方地区山地、丘陵地形复杂，因此，当GPS控制网在南方布设为C级时，关于其平均边长限制可按实际放松到20～25公里，同时，对于GPS测量数据，为确保其质量，当边长超过25公里的同步环时，应增测一个时段。

2.2精度设计

各级GPS控制网最弱边相对中误差限差由计算得到，当观测相应等级GPS控制网的时候，对所选GPS接收机标称精度根据表2中数据作参照，不应低于其要求。当布设一级、二级GPS控制网时，因为边长通常都较短，采用最弱边相对中误差来评定控制网精度则很难达到要求。

3.外业观测及内业数据处理

3.1制订外业观测计划

首先要选择最佳的观测时机，一般认为当天空出现不少于4颗卫星或者GD0P值小于6的情况下可以进行观测；另外卫星的几何图形强度也很重要，当观测站与观测卫星所成的几何图形合适的标准可以量化为GD0P不大于8。最后要进行GPS卫星可见性预报图的编制：将观测日期、时间段、测区中心的概况以及高度角输入后即可得到相应的卫星信息，其原则是，在观测时间段内出现的卫星数量越多越好。

3.2 GPS外业观测

当采用GPS控制网进行外业观测时，作业人员应根据静态观测基本作业技术要求来执行。基座圆水准气泡必须居中，天线对中误差不应大于3毫米，观测前后在天线互为120°方向上量取天线斜高，互差应小于5毫米。开机后把测站相关信息输入GPS接收机并做外业观测记录。

外业观测工作作为观测可靠性的重要影响因素，在实际的测量之前一定要进行细致周密的准备，其重点是：（1）观测的时间应该严格的按照规定的时间进行，并且确保每台接收机的观测员同时的按照此时间进行同步的观测；（2）定向标的的设置要精准，与正北方向的误差控制在5度之内，同时要考虑到当地磁偏角的干扰；（3）一旦开始测量，观测员要集中注意力进行以下信息的记录：实时定位的结果以及变动状态、各通道的信噪比、相位的测量残差等

3.3 GPS基线向量解算

各级GPS控制网基线解算可采用随机配备的商用软件或经有关部门试验鉴定过的基线解算软件为GPS基线向量解算。基线解算后应按相应的指标进行质量检核。

4.关于GPS控制网平差的计算

4.1关于三维无约束平差计算

对于各级GPS网整体平差的计算，可采用经过相关部门试验鉴定的商用平差软件或随机配备的商用软件。经检核符合要求后的基线向量，对观测信息是以三维基线向量及其相应方差――协方差阵作参考，其起算依据是在一个点的WGS-84系下的三维坐标，从而进行GPS控制网三维无约束平差。三维无约束平差报表须提供各点在WGS-84系下的三维坐标、各基线向量及其改正数和其精度信息。

4.2二维约束平差

利用三维无约束平差后可靠的观测量，以具体情况选择在WGS-84坐标系、地方独立坐标系或国家坐标系下进行二维约束平差或三维约束平差。对约束平差的计算中，可对已知距离、已知方位和已知点坐标进行强制约束或加权约束。约束平差成果报表中应输出约束平差计算后的方位、坐标、基线向量改正数、基线边长、转换参数及其相应的精度信息。

5.对成果整理和检查验收

当GPS内业数据处理完成之后，项目成果整理应遵循技术设计书的要求。成果整理包括对成果表、GPS构网图、平差计算手簿、技术等相关资料进行打印装订，刻录数据光盘并标注内容。

在完成成果整理后，应该送质监部门进行产品检查验收，经过质监部门检查验收评定合格以及经作业中队根据验收意见进行彻底修改完善之后，才能够把测量成果上交给用户使用。

6.结语

总之，要做好城市GPS控制网测量是多方面协作的，因此，必须要从整体质量控制来确保城市GPS控制网测量成果符合现行测量规范的要求。

参考文献：

[1] 张吉春；王金梅；GPSRTK控制测量在地籍测量中的应用[J].科技创新导报2009（8）.

[2] 李震章；代洪君；工程测量中GPS测量技术的优、缺点[J]；中国新技术新产品；2010年01期