GPS控制网的布设及分析

GPS控制网的布设及分析

摘要：通过对岳口镇地籍调查中GPS控制测量的实例的分析，对数据进行系统的整理和对比，得出了重要结论：在D级GPS工程网中，观测时间越长，基线和点位精度越高，但当所延长的测量时间段内影响基线解算的误差因素较大时，基线精度反而可能会降低。

1、引言

全球定位系统GPS(Global Positioning System)是美国国防部研制的全球性、全天候、连续的卫星无线电导航系统，它可提供实时的三维位置，三维速度和高精度的时间信息。GPS技术的发展为大地测量提供了一种新的高精度的测量手段，广泛地应用于陆海空领域的导航和定位测量中。由于GPS测量具有不需要两点间通视，不受天气影响，能直接获得WGS-84坐标系中的三维坐标等优点。

2、控制网的布网方式及原则

2.1控制网的布网方式

（1）跟踪站式，（2）会战式，（3）多基准站式，（4）同步图形扩展式，（5）星形布网方式。

2.2控制网的布设原则

（1）效率优先原则:在进行GPS 网的设计时，应采用效率指标来衡量设计方案的效率，以及在采用布网方案作业中所需要的时间、消耗等问题。(2)高精度性原则:GPS 控制网的高精度性是工程测量的基石，也是其最明显的优势之一。在布设时，要做到高精度性原则：先确定GPS 网的网形，再根据GPS 网的网形，得到GPS 网的设计矩阵B，从而得到GPS 网的协因数阵Q，由此做到GPS 控制网的高精度性原则。(3)可靠性原则:可靠性原则是GPS 控制网布设的重要原则之一。在进行实际GPS 网的设计时，一般采用一种反映GPS 网可靠性的数量指标，以达到改善网的质量的目的。（4）低经费性原则：GPS 的布设是一项重要的前期工程，应着重考虑实现较低的经费支出和较高的测量效果的问题。经费的多少取决于网中点的总数和重复设站率。

3、实例

岳口镇实测的GPS网共有9个点,用3台Trimble 5700接收机进行观测,共观测了8个时段,每个时段长度为60min。该网的最长边为6788m,最短边为1911m，平均边长为3797m。

GPS外业实施方案制定时，主要考虑两个方面，一是技术方面，二是测区环境方面。技术方面决定了控制网的精度，测区环境方面决定了控制网的作业时间

长度、进度和经费。分一下几个步骤实施：

（1）进行技术设计：在大比例尺地形上进行设计，因为控制测量的任务就是布设作为图根控制依据的测图控制网，以保证地形图的精度和各幅地形图之间的准确拼接。它包括确定点的位置、测区的分区、区与区之间的连接，制定实施方案、观测纲要、数据处理、测量精度等因素。

（2）点位情况：在制定实施方案时，选点与埋石工作已经完成。也就是说整个控制网图已设计完毕，一般不需要变更点位。但若遇到点位破坏或异常情况需要变更点位时，则按控制网选点与埋石要求进行。

（3）测区的分区是主要是根据投入的仪器数量和测区的地理、气候条件进行的。分区时以投入的接收机数量为基础，考虑测区的自然条件，首先确定观测从测区的那一局部开始。。

（4）区与区之间的连接：区与区之间都有连接点，连接点的主要作用是控制整个网的结构和精度的传递。连接的点越多，网的整体结构越好，精度也越高，但工作量也就越大。适当选择连接点的数量，不仅能保证网的精度，也能增快作业进度。一般连接点的数量是由参加作业的仪器数量决定的，连接点的点数约为接收机数量的30%。

（5）观测纲要：观测纲要包括时段的数量及长度、采样间隔、卫星高度角。这几项是由控制网要求的精度确定的。高精度控制网时段数较多，时段的长度也较长。

4、结论及分析

不同观测时间D032-D055基线结果

（1）对于GPS工程控制网的布设，根据其测区测况不同，应选择不同的布设方法和观测方法。在埋石前，应掌握测区概况，设计好布设方案。

(2)在实地埋石时，应注意实地土质的特性，并要考虑到测量时，周围环境对卫星定位所造成的影响，必要时，可以临时重新选点。要做到有利环境、长期保存、长期利用的目的。

(3)在野外作业中，GPS易受到各种观测条件的客观影响，野外采集的原始数据不能保证都有良好的观测质量，难免会出现一些劣质的观测值。因此，在数据处理时，要对测量数据进行剔除粗差处理。此外，基线处理软件的内在缺陷，也可能导致基线解算质量无法得到保证，此时，必须对其进行人工干预，优化解算。

(4)本文以岳口镇地籍调查中GPS控制为依据，针对观测时间对GPS基线质量的影响进行了分析，其GPS等级为D级，在设计中，分别对相同基线，不同

时间长度进行测量分析。结果表明，随着测量时间的减少，基线的边长最大较差总体呈增大趋势，即观测时间越长，精度越高。但当所延长的测量时间段内影响基线解算的误差因素较大时，基线精度反而可能会降低。所以对于D级控制网只要1-1.5小时的测量时间即可满足基线的质量要求。

参考文献：

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