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GPS控制测量在漳州市控制布网中的应用

[摘要] 随着城市的不断发展，在基础测量中难免遇到控制点被破坏的情况。另外随着时间的推移，已有的控制点精度的降低也再所难免。为了适应时代发展的需求，利用GPS测量技术在城市基础测量中进行控制布网成为最好的选择。
[关键字] GPS 城市测量 控制布网

一、 引言

由于城市规划范围的扩大和开发区的发展需要,城市周边边缘地带的控制成果无法满足规划测图的需求,传统导线布网效率过低,因此利用GPS测量技术进行控制网的布设成为最佳选择。
1.作业依据
1.1《城市测量规范》CJJ8—99
1.2《全球定位系统城市测量技术规程》CJJ73－98
1.3《全球定位系统（GPS）测量规范》GB/T 18314-2001
2.平面控制：采用我院已有的C级GPS点成果作为本测区平面控制点起算数据。平面坐标系采用漳州市城市坐标系，按高斯——克吕格投影3度分带计算平面直角坐标，中央子午线为117°40′。高程系统采用85国家高程基准。
3.高程控制：以省测绘局提供的漳州市高精度大地水准面成果（中误差优于±3cm）,作为本测区高程测量起算数据。
4.精度要求
基本技术要求
项目
观测方法
卫星高度角
有效观测卫星数
平均重复设站数
观测时段长度(分钟)
数据采集间隔(秒)
D级
静态
≥15°
≥4
≥1.6
≥30
10
基线长度（点间弦长）精度用下式表示
=
式中: 为标准差,mm;a为固定差,mm;b为比例误差系数;d为相邻两点间距离,Km
等级
固定误差a,mm
比例误差系数
闭合环边数
D级
≤10
≤10
≤8

二、外业观测

1.布网方案
1.1测量仪器
徕卡GPS接收机3台。标称精度5～10㎜+2ppm
1.2布网方式
我院在此次测量的同时试用了徕卡RTK接收机，以往测量中发现在房屋、树木密度过大经常无法锁定卫星信号，因此在这次控制布网中决定采用经典静态定位模式测量，转站采用混连作业方式。
1.3网图

2.选点与埋标
2.1选点要求
为了便于今后地形采集，所选点间尽量能够通视。在此基础上选点还应遵守以下原则：
2.1.1点位应设在易于安装接收设备、视野开阔的较高点上。
2.1.2点位目标要显著，视场周围15°以上不应有障碍物，以减小GPS信号被遮挡或障碍物吸收。
2.1.3点位应远离大功率无线电发射源（如电视台、微波站等）其距离不得小于200M；远离高压输电线，其距离不得小于50M。以避免电磁场对GPS信号的干扰。
2.1.4点位附近不应有大面积水域或不应有强烈干扰卫星信号接收的物体，以减弱多路径效应的影响。
2.1.5点位应选在交通方便，利于以后扩展与联测的地方。
2.1.6地面基础稳定，易于点的保存。
2.1.7选点人员应安技术设计进行踏勘，在实地按要求选定点位。
2.1.8网形应有利于同步观测边、点联结。
2.2点的埋设与编号
2.2.1点的埋设以刻石为主
2.2.2点位的编号
点位编号按ZL0＊按顺序编号。
3.观测
3.1作业调度表
作业调度表
时段
观测时间
1号机测站点名
2号机测站点名
3号机测站点名

3.2观测作业要求
①观测组应严格按调度表规定的时间进行作业，保证同步观测同一卫星组，
当情况有变化时，应经作业队负责人同意，观测组不得擅自更改计划。
②每一时段开机前后应各量一次天线高，两次量得的天线高互差不大于3mm，取平均值作为最后结果，并及时输入测站名、观测日、时段号等信息。
③观测员在作业期间不得擅自离开测站，应防止仪器受震动或被移动，防止人为或其它物体靠近天线，遮挡卫星信号。
④接收机在观测过程中不应在接收机近旁使用对讲机；雷雨过境时应关机停测，并取下天线，以防雷电。
⑤每日观测结束后，应及时将数据转存到计算机上，确保观测数据不丢失，同时应进行当天的基线计算。
3.3外业观测记录表
GPS静态观测数据记录表
测量员
传感器系列号
终端系列号
记录卡编号

接收机名称
天线类型
存储数据文件
第 一 时 段
点名
日期
天气情况
同步观测点名
开始跟踪时间
结束时间
观测历元

GDOP
卫星损坏号数
观测卫星数
天线高
近似经度
近似纬度
近似高程

三、数据处理

1.数据处理软件包的选用
基线解算、同步环、异步环闭合差检验、网的三维无约束平差、平面约束平
差采用该机配置的软件和POWERADJ平差软件进行解算。起算点坐标采用WGS84坐标系和漳州独立坐标系。高程成果由控制点的三维约束平差结合高精度的大地水准面成果，采用正常高解算软件计算获得。坐标计算成果取0.001米，高程计算成果量取至0.01米。
2.检验参考
a.无约束平差应作以下参数统计检验
1）方差分量因子σ2检验
2）每个改正数粗差的检验
b.整体平差应作以下参数检验
1)验后单位权方差因子σ2检验。
2)转换参数和变形参数的显著性检验。
3.基线向量解算
基线向量解算统一采用软件包自动处理程序进行。若自动批处理精度不理
想时，采用手动方法进行补救。否则进行返工重测。
采用单基线处理模式时，对于采用同一种数学模型的基线解，其同步时段中任一三边同步环的坐标分量相对闭合差不超过6×10-6，环线全长相对闭合差四等不超过10×10-6。
无论采用单基线模式或多基线模式解算基线，都应在整个GPS网中选取一组完全独立基线构成独立环，各独立环的坐标分量闭合差和全长闭合关应满足：

式中：n:独立环中的边数
:相邻点间弦长精度（基线向量弦长中误差），根据相应等级精度要求（a,b）计算。
W:环闭合差

4.基线向量网及平差
4.1基线向量组网
整网观测结束基线解算工作结束后，可通过软件进行组网。
4.2.GPS间向量网的三维无约束平差
组网工作结束后，应在WGS-84地心坐标系下进行三维无约束平差,以检验空间向量网的内符精度,再次检验组网基线是否存在粗差基线。
在无约束平差中，基线向量的改正数绝对值应满足下式要求：

4.3平面二维约束平差
在三维无约束平差结束后,将GPS空间向量网经投影变换至本次测量采用的漳州独立坐标系(经改算的系统)平面,再固定联测的起算点平面坐标进行平面网的二维约束平差。平差结束后，应对平差点位中误差、边长相对中误差进行分析统计。并在技术总结中予以说明，最弱边相对中误差应小于1/45000。
在约束平差中，基线向量的改正数与剔除粗差后的无约束平差结果的同名基线相应改正数的较差应符合下式要求：

4.4高程改正
高程成果由控制点的三维约束平差结合高精度的大地水准面成果，采用正常高解算软件计算获得。坐标计算成果取0.001米，高程计算成果量取至0.01米。
5.注意事项
5.1观测过程中要求严格按程序执行观测。
5.2观测过程中若遇到问题立即相互转告，以便更改作业方案
5.3若数据回收后计算中发现数据不合格应立即采取补测重测来弥补。若点位不满足GPS测量要求而造成一个测站多次重测仍不能满足各种限差检验要求时，可以考虑布设新点重测或舍弃该点。
5.4外业观测时注意安全作业。

四、结束语

GPS测量技术以其高精度、全天候、高效率、多功能、实时动态、操作简便、应用广泛等特点而著称。相对于经典测量技术而言，这一新技术的主要特点有测站间无需通视；定位精度高；综合测绘能力强，作业集成度高，易实现自动化；操作简便，容易使用；作业人员少，定位速度快，综合效益高。近几年来GPS技术已经广泛应用于国家大地测量控制网、城市测量控制网和工程测量控制网的建立和改造中。
参考文献
[1]《城市测量规范》CJJ8—99
[2]《全球定位系统城市测量技术规程》CJJ73－98
[3]《全球定位系统（GPS）测量规范》GB/T 18314-2001
[4]漳州市长泰测区GPS控制测量技术总结
作者简介：
许友莲，女，1976年出生，助理工程师，主要从事测绘信息数据整合、分发、航测成图、数据库的建库工作及GIS技术的开发、推广和应用。
联系地址：漳州市南昌中路文元楼4楼，邮编：363000，电话：[phone] 2927696
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