王艷軍

摘 要：由于GPS測(cè)量精度高、效率高、靈活性強(qiáng)，其應(yīng)用越來(lái)越廣泛。文章結(jié)合實(shí)際工程，通過(guò)兩次布設(shè)網(wǎng)點(diǎn)，并經(jīng)過(guò)嚴(yán)密的計(jì)算。得出只要在建立GPS工程控制網(wǎng)時(shí)充分考慮布設(shè)條件及網(wǎng)形的幾何結(jié)構(gòu)，并嚴(yán)格按照規(guī)定觀(guān)測(cè)，認(rèn)真處理觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)，最后所得的精度就一定有所提高。

關(guān)鍵詞：GPS工程控制網(wǎng)；網(wǎng)點(diǎn)布設(shè)；網(wǎng)形結(jié)構(gòu)；精度提高

中圖分類(lèi)號(hào)：P228.4 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2018）24-0088-02

Abstract： Because of its high precision， high efficiency and flexibility， GPS has been used more and more widely. The paper is based on actual projects， written by setting up the net point twice which is set through accurate calculation. It is concluded that as long as the GPS engineering control network is established， the layout conditions and the geometric structure of the network are fully considered， the observation data are strictly observed， and the observation data are seriously handled， the accuracy of the final result is supposed to be improved.

Keywords： GPS engineering control network； spot layout； mesh structure； accuracy improvement

1 研究目的和意義

自從全球定位系統(tǒng)（GPS）問(wèn)世以來(lái)，已經(jīng)在導(dǎo)航定位、授時(shí)、測(cè)速等方面發(fā)揮了巨大的作用，尤其是GPS技術(shù)在測(cè)量上的廣泛應(yīng)用，使測(cè)量技術(shù)發(fā)生了一次大的革命。使用GPS技術(shù)布設(shè)控制網(wǎng)已是國(guó)內(nèi)采用的主要手段之一，GPS控制網(wǎng)可大致分為2類(lèi)：一類(lèi)是國(guó)家或區(qū)域性的高精度的GPS控制網(wǎng)；另一類(lèi)是局部性的GPS控制網(wǎng)，它包括城市或礦區(qū)控制網(wǎng)以及各類(lèi)工程控制網(wǎng)。

與傳統(tǒng)方法相比，GPS控制網(wǎng)不論是在布網(wǎng)方案，還是在平差的數(shù)學(xué)模型方面都有許多不同之處。因此，研究如何根據(jù)GPS原理和作業(yè)特點(diǎn)制定GPS的布網(wǎng)方案，對(duì)減少外業(yè)觀(guān)測(cè)勞動(dòng)強(qiáng)度、提高觀(guān)測(cè)質(zhì)量和成果的精度等具有重大的意義。

2 工程概況

本文涉及的工程是某鎮(zhèn)農(nóng)業(yè)綜合治理測(cè)量項(xiàng)目。測(cè)區(qū)占地面積約3.2km2，由于已知控制點(diǎn)距離項(xiàng)目區(qū)較遠(yuǎn)，測(cè)區(qū)通視困難，決定采用GPS控制測(cè)量。為了體現(xiàn)控制網(wǎng)點(diǎn)的布設(shè)對(duì)精度的影響，本項(xiàng)目分別進(jìn)行了兩次測(cè)量，通過(guò)對(duì)兩次測(cè)量進(jìn)行比較，從而得出在布設(shè)GPS控制網(wǎng)時(shí)應(yīng)注意的一些事項(xiàng)。

3 GPS工程控制網(wǎng)布設(shè)中點(diǎn)位的選擇

GPS工程控制網(wǎng)的布設(shè)原則上和大地控制網(wǎng)的布設(shè)是一致的，但也有區(qū)別。因?yàn)楣こ滩煌錅y(cè)量要求也不同，所以所做的控制網(wǎng)也會(huì)根據(jù)要求有稍微的不同。一般來(lái)講，工程控制網(wǎng)的范圍不是很大，點(diǎn)位選擇的機(jī)動(dòng)性較小，但對(duì)點(diǎn)位的要求與大面積控制網(wǎng)基本相同，埋石時(shí)由于點(diǎn)位精度要求不是很高，可靈活處理。當(dāng)測(cè)區(qū)范圍不太大時(shí)，由于GPS測(cè)量受地面圖形影響很少，可以靈活布設(shè)，點(diǎn)位選擇時(shí)則根據(jù)工程需要布點(diǎn)，而不必考慮點(diǎn)距及點(diǎn)的通視情況。點(diǎn)的選擇應(yīng)考慮下列原則：

（1）點(diǎn)位應(yīng)選在便于架設(shè)或安裝接收設(shè)備并且視野開(kāi)闊的較高點(diǎn)上。

（2）點(diǎn)位應(yīng)遠(yuǎn)離大功率的無(wú)線(xiàn)電發(fā)射臺(tái)，與其距離不得小于200米，遠(yuǎn)離高壓輸電線(xiàn)和微波無(wú)線(xiàn)電信號(hào)傳輸通道，與其距離不得小于50米。

（3）點(diǎn)位附近不應(yīng)有大面積的水域或強(qiáng)烈干擾衛(wèi)星信號(hào)接收的物體。

（4）點(diǎn)位目標(biāo)要顯著，視場(chǎng)周?chē)?5°以上不應(yīng)有障礙物，以減少信號(hào)被遮擋或被障礙物吸收。

（5）點(diǎn)位應(yīng)選擇在交通便利，便于其他測(cè)量手段聯(lián)測(cè)的地方。

（6）點(diǎn)位選擇應(yīng)根據(jù)技術(shù)設(shè)計(jì)要求踏勘，在實(shí)地根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況選定點(diǎn)位。

（7）點(diǎn)位盡量選擇在舊點(diǎn)上，但使用前應(yīng)檢查舊點(diǎn)的穩(wěn)定性及完好性。

（8）點(diǎn)位應(yīng)選擇在地面基礎(chǔ)比較穩(wěn)定、有利于點(diǎn)保存的地方。

雖然GPS測(cè)量不受地面圖形影響，但布網(wǎng)時(shí)也應(yīng)考慮點(diǎn)位的圖形結(jié)構(gòu)，這是因?yàn)椋?/p>

（1）較大測(cè)區(qū)工程控制網(wǎng)布設(shè)時(shí)，不可能一次完全選點(diǎn)，而是采用逐步推進(jìn)的方法，若不考慮圖形結(jié)構(gòu)最后整個(gè)控制網(wǎng)易產(chǎn)生扭曲。

（2）可為三角形異步邊閉合差的檢驗(yàn)提供條件。

（3）由于本工程完成控制測(cè)量后需要進(jìn)行常規(guī)測(cè)量，

因此布點(diǎn)時(shí)根據(jù)需要確定點(diǎn)位的位置，并考慮其圖形結(jié)構(gòu)。

4 GPS工程控制網(wǎng)網(wǎng)形的選擇

GPS控制網(wǎng)的網(wǎng)形設(shè)計(jì)是一項(xiàng)非常重要的工作。由于GPS同步觀(guān)測(cè)時(shí)不需要通視，所以網(wǎng)形設(shè)計(jì)具有較大的靈活性。網(wǎng)形的設(shè)計(jì)主要取決于用戶(hù)的要求、時(shí)間、經(jīng)費(fèi)、人力以及其他條件等。本項(xiàng)目觀(guān)測(cè)采用的兩種網(wǎng)形如圖1和圖2所示。

網(wǎng)點(diǎn)布設(shè)分析：由圖可發(fā)現(xiàn)，第二次觀(guān)測(cè)共5個(gè)點(diǎn)，比第一次少一個(gè)，但網(wǎng)形比較好。其中三個(gè)已知點(diǎn)分別與未知點(diǎn)構(gòu)成三角。選點(diǎn)方面圖2 要比圖1強(qiáng)很多。首先A4和A5點(diǎn)之間距離較遠(yuǎn)，因?qū)嶋H地形條件限制A4和A5的之間的距離不能再長(zhǎng)，圖1中A1、A2、A3這三者之間的距離太近，點(diǎn)的利用效率大大降低，沒(méi)有發(fā)揮GPS測(cè)量的優(yōu)點(diǎn)，造成點(diǎn)的浪費(fèi)。

其次就是A1、A2、A3三點(diǎn)集中分布在一棟大樓附近，影響了衛(wèi)星信號(hào)的接收。導(dǎo)致以后處理時(shí)基線(xiàn)和環(huán)閉合差超限。兩種網(wǎng)形都屬于三角網(wǎng)，推進(jìn)方式為邊連式。

5 外業(yè)觀(guān)測(cè)

本次觀(guān)測(cè)嚴(yán)格按照規(guī)定實(shí)施。外業(yè)觀(guān)測(cè)設(shè)站時(shí)，做到了天線(xiàn)嚴(yán)格整平，對(duì)中誤差小于3mm；天線(xiàn)定向標(biāo)志指向正北，且定向誤差都不超過(guò)±5°；觀(guān)測(cè)前均按互為120°方向上量取天線(xiàn)高兩次，確保了其讀數(shù)差小于3mm，并將讀數(shù)中數(shù)輸入GPS接收機(jī)中，并按要求及時(shí)填寫(xiě)手簿的各項(xiàng)內(nèi)容，觀(guān)測(cè)過(guò)程中均未更改各參數(shù)、再啟動(dòng)、自測(cè)試、變動(dòng)天線(xiàn)等，均未在接收機(jī)天線(xiàn)附近使用電臺(tái)、對(duì)講機(jī)等。觀(guān)測(cè)時(shí)間每個(gè)時(shí)段45分鐘，兩個(gè)時(shí)段總共耗時(shí)2個(gè)小時(shí)。

根據(jù)GPS衛(wèi)星的可見(jiàn)預(yù)報(bào)圖和幾何圖形強(qiáng)度，選擇了項(xiàng)目地區(qū)最佳觀(guān)測(cè)時(shí)段。觀(guān)測(cè)使用4臺(tái)GPS接收機(jī)分兩個(gè)時(shí)段進(jìn)行了觀(guān)測(cè)。第一時(shí)段分別在TG8、TG5、A4、A5架設(shè)儀器，第二個(gè)時(shí)段在TG8、TG5、A4三點(diǎn)上架設(shè)儀器，這樣使用多臺(tái)套儀器觀(guān)測(cè)大大節(jié)省了時(shí)間，而且數(shù)據(jù)基線(xiàn)較容易處理。而第一次觀(guān)測(cè)采用的是三臺(tái)套，不僅浪費(fèi)大量的人力和物力，還容易漏掉關(guān)鍵基線(xiàn)。

6 平差結(jié)果對(duì)比分析

數(shù)據(jù)處理采用的是隨機(jī)軟件——Trimble Geomatics Office。GPS網(wǎng)數(shù)據(jù)處理分為基線(xiàn)解算和網(wǎng)平差兩個(gè)階段，網(wǎng)平差結(jié)果如圖3所示。

由圖3可以看出，第一次測(cè)量的縱軸和橫軸誤差都很大，都在厘米級(jí)。而且縱軸的誤差要比橫軸大，第二次測(cè)量，由于在各個(gè)方面都做得很好，如在網(wǎng)點(diǎn)的布設(shè)，網(wǎng)形的選擇等方面，所以最后平差后的結(jié)果要比第一次精度高?？v軸和橫軸的誤差都在1mm左右。

7 結(jié)束語(yǔ)

GPS工程控制網(wǎng)布設(shè)，因?yàn)榭刂品秶^小，用戶(hù)要求不同，點(diǎn)位選擇靈活行較差。所以在點(diǎn)位選擇時(shí)不僅要考慮現(xiàn)場(chǎng)地形限制，還要充分考慮網(wǎng)點(diǎn)位置與已知點(diǎn)所構(gòu)成的幾何圖形。在條件允許的情況下，盡量使點(diǎn)位與已知點(diǎn)構(gòu)成等邊三角形。三角形的幾何結(jié)構(gòu)強(qiáng)，具有良好的自檢能力能夠有效地發(fā)現(xiàn)觀(guān)測(cè)成果的粗差，以保障網(wǎng)的可靠性。

在觀(guān)測(cè)方面，不僅要嚴(yán)格按照規(guī)定進(jìn)行操作，還要注意時(shí)間的節(jié)約，提高工作效率，在有限的時(shí)間了完成工作，最好測(cè)量人員配帶上通信設(shè)備，及時(shí)進(jìn)行操作。這樣可以避免在觀(guān)測(cè)過(guò)程中出現(xiàn)的各種意外。

通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)， GPS網(wǎng)點(diǎn)的布設(shè)及網(wǎng)形的選擇對(duì)精度有一定的影響，在布設(shè)GPS網(wǎng)時(shí)嚴(yán)格按有關(guān)要求選點(diǎn)，并選擇幾何結(jié)構(gòu)較強(qiáng)的網(wǎng)形施測(cè)，就能有效的提高網(wǎng)點(diǎn)的精度。

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