老挝某钾盐矿区GPS D级平面控制网的布测.pdf

第5 期2 0 0 8 年1 2 月矿山测量M I N ES U l t V E J 7 I N GN o 5D e“2 0 0 8老挝某钾盐矿区G P SD 级平面控制网的布测母全彩荣k 2。马海州1，王明祥1 2，刘向军h 2(1 中科院青海盐湖研究所，青海西宁8 1 0 0 0 8；2 中科院研究生院，北京1 0 0 0 4 9)摘要：基于老挝某钾盐矿区G P S 测量，对G P SD 级平面控制网网形设计、外业数据观测、基线向量解算与可靠性检验、控制网平差及精度分析等进行了总结介绍j 结果表明：该G P SD 级平面控制网平均边长约为5 k m，网的最弱边相对中误差为1 6 2 8 0 2 0。精度优于1 8 0 0 0 0 的规范要求；平面最弱点点位中误差M x=1 5 2 4 m m，M y=1 8 4 3 m m，M x y=5 0 6 r a m，均小于规范规定的1 0 0 m m。分析可知，G P SD 级平面控制网精度良好，成果可靠，完全满足相应规范要求，可以做为矿区以后的工程建设技术依据。关键词：G P SD 级平面控制网；基线向量解算；可靠性检验；精度分析；网平差中图分类号：P 2 2 8 4文献标识码：B文章编号：1 0 0 1 3 5 8 X(2 0 0 8)0 5 0 0 4 0 一0 3矿区控制网是整个矿区地理空间数据的定位基础，为矿井设计、开采、矿区地表形变监测，以及地面调查等提供技术依据。凶开矿和建设生产需要，在老挝某钾盐矿北部2 4 k m 2 首采区进行G P SD 级控制网布测，共布设D 级G P S 控制点9 个。本文对矿区G P SD 级控制网的布测、数据处理、检核及精度分析进行综述。l 全球定位系统(G P S)简介及测区概况全球定位系统(G P S)具有精度高、速度快、成本低的优点，广泛应用于城市与工程测量领域，使测量工作发生了根本性的变化旧J。G P S 静态定位一般能达到毫米级精度，本次测量采用3 台南方灵锐$8 2双频G P S 接收机。独立2 4 通道，其标称静态平面定位精度3 r a m+lX1 0 一dm m，静态高程精度5 m m+21 0 dm m，静态作用距离优于8 0 k m。测区面积为2 4k m 2，测区内大部分为水稻田和林地覆盖，地势较为平坦。受亚热带雨林气候的影响，常年天气闷热潮湿，雨水较为充沛。经济落后，交通不便。2G P s 平面控制网布设与外业观测2 1G P SD 级平面控制网网形设计考虑因素2 1 1G P SD 级技术指标根据全球定位系统测量规范和地质矿产勘查科研项目：老挝沙空拉空盆地钾盐资源调童评价研究(0 6 4 1 0 2 1 1 1 4)资助。4 0测量规范规定，G P SD 级网的主要技术指标见表1。表1G P SD 级网的主要技术指标2 1 2G P S 控制网布设原则a、G P S 网的布设应视测区实际需要、卫星状况、接收机类型和数量、测区已有的资料、测区地形和交通状况以及作业效率综合考虑，按照优化设计原则进行。一b、G P S 网一般应由若干个独立观测环构成，也可布设成多边形和附和路线的形式。网中异步闭合环或附和路线的边数应符合表l 规定。C、G P S 网点之间虽不要求通视，但为了加密时应用。每点应有l 一2 个以上通视方向。d、为求定G P S 点在原坐标系中的坐标，应与当地坐标系中的原有控制点联测。2 1 3G P S 布网方法一般地说。G P S 网布设有三种基本方法：点连式、边连式、网连式一。点连式布网方法，就是相邻同步图形问只通过一个公共点相连。这种方法构网几何强度非常弱，如果连接点发生问题，将影响到后面的同步图形。边连式布网方法，就是相邻的同步图形间有一条边相连。这种方法构网图形几何强度较强，作业效率较高，且具有较高的可靠性指标。网连式布网方式，就是相邻的同步图形间有3 个(含3个)以上的公共点相连。这种方法构成的图形强度 万方数据第5 期全彩荣等：老挝篡钾盐矿区G P SD 级平面控制网的布刹2 0 0 8 年1 2 月最强可靠性最高，但成本很高，所需时间很长，效率比较低。本次测量选择作业效率较高，图形强度较强的边连式进行布网(图1)。2田1 网形分布圈在测区布设了9 个D 级G P S 点，网形为三角形，点间平均距离为5 k i n 左右。2 2数据观测G P SD 级网外业观测基本技术规定见表2。本次测量考虑测区植被覆盖很高的情况，所有观测时段都达到6 0 m i n。裹2G P SD 级网外业观测基本技术要求规定项目卫星截止高度角(。)同时观测有效卫星数有效观测卫星总数时段长度(r a i n)采样间隔(s)P D O P 值3 外业数据处理3 1基线向量解算基线向量表示的是测站与测站间的坐标增量。当G P S 接收机进行了一个时段的同步观测后，每两台接收机之间就可以形成一条基线向量。基线向量解算就是将外业采集的数据文件进行整理分析检验，剔除粗差，检测和修复整周跳变，修复整周模糊度参数对观测值进行各种模型改正，解算出合格的基线向量解(一般选择合格的双差固定解)。并通过求闭合环的闭合差，评定基线的质量。外业数据处理在南方测绘G P S A D J 数据处理软件平台一I-进行。通过删除外业观测效果不好的时闻段、清除周跳和修改编辑因子等数据处理手段，解出这些基线固定解。得到合格基线2 6 条，重复基线8条。同步环8 个，异步环3 8 个。3 2 数据可靠性检验，3 2 1重复基线边检验不同时段测得的重复基线的长度较差不得超过下式的规定：d=2 盯(1)盯=口2+(b d 1 0“)2(2)式中：d。为重复基线长度较差的限差；矿为基线向量的弦长中误差，m m；口为固定误差m m；6 为比例误差系数；d 为相邻点间距离，m m。D 级G P S 网中，口1 0。b 1 0 j。重复基线长度较差结果见表3。由表3 可以看出，重复基线长度较差的最大值为1 6 m m，不超过限差。表3 重复基线较差D I、D 2 为同一条边不同时段的边长。Z l D 为两边长之差(D，一D：)。3 2 2 同步环闭合差的检验根据规范要求，在同一时段观测值基线处理中，数据剔除率不应大于2 0。同步观测环检核的限差按下列公式计算：-=华矿(3)形=以面眄T 万厂研(4)式中：，l 为闭合环中的边数；仃为标准差(同上)；z l X、z l Y、Z 为各坐标分量闭合差；肜为同步环闭合差；形限为闭合差限差。网中有8 同步环，n=3，同步环闭合差、相对闭合差及限差见表4。由表4 可知，8 个同步环闭合差最4 I峨一邓副纠邓拍 万方数据第5 期矿山测量2 0 0 8 年1 2 月3 2 3 异步环闭合差检验异步(独立)观测环检核的闭合差按下列公式计算：形：以面万T 面厂丽(5)限差为：W 鼹=3 3，l 盯(6)式中：A X，Y，z。i，矿意义同上。网中有3 8 个异步环，最大闭合差为6 9 8 5 5 m m(环长1 3 1 4 7 0 3 l i n)，相应限差为8 5 8 r a m，符合规范要求。以上三项检核都达到规范要求，说明外业所采集数据质量可靠。3 3G P S 控制网平差计算与精度分析3 3 1三维无约束平差所谓三维无约束平差是指，在W G S 一8 4 三维空间直角坐标系下进行平差，平差时不引入使得G P S网产生由非观测量所引起的变形的外部约束条件引。在基线向量检核都合格后，以三维基线向量及其相应方差一协方差阵作为观测信息，以一个点的W G S 一8 4 系下三维坐标作为起算依据，进行G P S 控制网三维无约柬平差。其主要是对G P S 网进行内部精度分析、粗差分析和网的单位权方差因子估计，剔除G P S 观测值中可能存在的粗差，提取纯净基线构网【7 1。通过多次试探分析。剔除网内含有较大误差的1条基线。把其余2 6 条全部参与三维无约束平差，得到三维无约束平差成果。所有G P S 点点位中误差最大值：M x=3 6 5 0 m m，M y。8 1 3 lm m，M z=4-2 8 9 3 m m；全网边长相对中误差最优为1 1 1 3 3 0 6 5，最差为1 3 9 1 3 2 2，小于规定的l 8 0 0 0 0。3 3 2 二维约束平差G P S 网的二维约束平差指的是平差在二维平面4 2坐标系下进行，采用G P S 二维观测值，同时引入使得G P S 网产生由非观测量所引起的变形的外部数据。在三维无约束平差的基础上，经检验全部基线和整个G P S 网的内部精度合格后，采用9 7 老挝国家坐标系统进行二维约束平差，将W G S 一8 4 坐标系参数改为9 7 老挝国家坐标系参数，输入一个二级G P S点的大地坐标作为约束点，求得G P S 点在平面坐标系中的平面坐标。二维平差成果基线及坐标精度统计分析见表5。裹5 基线及坐标精度统计分析二维约束平差结果显示，最弱边相对中误差为1 6 2 8 0 2 0，平差成果精度完全达到D 级G P S 网设计精度要求。4结语(1)G P S 定位精度很高，但其采用W G S 一8 4 坐标系，必须将其转换为国家或地方坐标系，才能应用于控制测量。为保证G P S 网的转换精度，必须要求G P S 网基准点具有足够的精度。尽量使用高等级的国家级G P S 点。(2)该G P SD 级平面控制网的最弱边相对中误差为1 6 2 8 0 2 0，精度优于1 8 0 0 0 0 的规范要求。平面最弱点点位中误差M x=1 5 2 4 m m，M y=土1 8 4 3 m m。M z=5 0 6 m m，均小于规范规定的1 0 0 m m。说明此G P SD 级平面控制网精度良好，成果可靠，完全满足相应规范要求，可以做为以后矿区工程建设技术依据。(下转第4 5 页)万方数据第5 期徐雷等：基于X 3 D 的大规模三维地形场景构建2 0 0 8 年1 2 月应的部分伪代码：#X M L 文档声明#X 3 D 文件的根节点#场景主节点#指定场景视点信息 撑分组节点l#分组l 的坐标系统的原点位置#绘制基本图形#第一个节点描述完毕 撑描述该分组中的其他节点#分组l 描述完毕#描述其他分组 释对应分组描述完毕#场景设置结束 撑文件结束4结语随着计算机技术的发展，人们对三维地形的精度和仿真度的要求也越来越高，但海量的地形数据同计算机硬件之间的矛盾使得大范围虚拟场景的构建和显示还不能达到预期的效果。本文采用新一代网络三维技术X 3 D 实现了大范围场景的漫游显示。后期将考虑在地形场景中构建道路、湖泊、河流、森林等基础地物，并且在实现实际地形地物逼真显示的基础上增加地形及地物的编辑、空间数据分析及查询等功能。可以相信，如果在此基础上增加相关专题要素。这将能够作为矿产资源规划、环境保护、作战指挥等专业领域。参考文献：1】刘华峰，竞岗，金士尧X 3 D：新一代面向W e b 的交互式三维图形规范 J 系统仿真学报。2 0 0 1(1 1)：1 9 9 2 0 2 2 丘威，张立臣X 3 D 在三维虚拟W e b G I S 中的应用研究 J】微计算机信息，2 0 0 6(2 2)：2 6 7 2 7 0(收稿日期：2 0 0 8 一0 6 2 0)p p、p、矿q，-、p、，噜妒、一q 户、p、妒、p 咕，q 妒、芦、一u 产、p、p、p、一、一q，p、一q)p、p、户、一、p、一，u p o p、一畸。p、p、p q p、矿p、一、一、妒、j(上接第4 2 页)【2】3】4】参考文献：焦明连矿区G P S 控制网投影变形的处理 J】矿业工程，2 0 0 7。5(3)：7 2 7 4 徐茂林李冬梅利用G P S 技术布设C 级控静1 网的应用及精度分析 J】鞍山钢铁学院学报2 0 0 2，2 5(1)：4 7 4 9，5 2 孔祥元，梅是义控制测量学 M 武汉：武汉大学出版社2 0 0 2 张海泉长江干流航道C 级C P S 控制网布网方案和数据处理的探讨 J 水运工程。2 0 0 3(2)：4 8 5 0 5】6 7 南方测绘仪器有限公司G P S 数据处理软件操作手册(第二版)z 广州：南方测绘仪器有限公司，2 0 0 5 王新洲实用G P S 测量数据处理教程 D B O L h t-t p：s u r m a p e o m u p l o a d a r t i c l e S W F G P S t 0 7 s w f 廖超明班统元G P S 技术在南宁一合浦C 级G P S 网测量中的应用【D B O L】。h t t p：w w w z d o r c n i n s t h t-m L i n f o 2 0l0 0 6 h t m l 作者简介：仝彩荣(1 9 8 2 一)女，山东郓城人，在读硕士，主要从事遥感、G I S、测量研究。(收稿日期：2 0 0 8 一0 4 一1 5)4 5 万方数据老挝某钾盐矿区GPS D级平面控制网的布测老挝某钾盐矿区GPS D级平面控制网的布测作者：仝彩荣，马海州，王明祥，刘向军作者单位：仝彩荣,王明祥,刘向军(中科院青海盐湖研究所,青海,西宁,810008;中科院研究生院,北京,100049)，马海州(中科院青海盐湖研究所,青海,西宁,810008)刊名：矿山测量英文刊名：MINE SURVEYING年，卷(期)：2008(5)参考文献(7条)参考文献(7条)1.廖超明;班统元 GPS技术在南宁-合浦C级GPS网测量中的应用2.王新洲 实用GPS测量数据处理教程3.南方测绘仪器有限公司 GPS数据处理软件操作手册 20054.张海泉 长江干流航道C级GPS控制网布网方案和数据处理的探讨期刊论文-水运工程 2003(02)5.孔祥元;梅是义 控制测量学 20026.徐茂林;李冬梅 利用GPS技术布设C级控制网的应用及精度分析期刊论文-鞍山钢铁学院学报 2002(01)7.焦明连 矿区GPS控制网投影变形的处理期刊论文-矿业工程 2007(03)本文链接：