GPS控制网优化设计质量指标探讨
带状GPS控制网的优化设计探讨
丽
贯 穿 工 程 建 设 的 可 行性 研 究 、 步 设 计 、 初 施 工 测 绘 、 线 施 工 、 工 图 测 绘 等 各 个 阶 管 竣 段 ， 管 线 设 计 提 供 中线 两 侧 各 １ ０ 左 右 为 ０米
Ｇ Ｓ Ｐ 基线 向量 解 算 中作 为位 置 基 准 的
固定 点 误 差 是 引 起 基 线 误 差 的 一 个 重 要 因
３长输 管线ＧＳ Ｐ 网的优化设计
长输 管线 Ｇ Ｓ 制 网 的 优化 设 计 ， 在 Ｐ控 是
限 定精 度 、 靠 性 和 费 用 等 质 量标 准 下 ， 可 寻
求 网 设 计 的 最 佳 极 值 。 经 典 控 制 网 的 优 与
准。
（） 任 何其他起算 数据时 ， 采用 网 ３无 可
质 量 、 快 作 业 进 度 、 约 工 程 成 本 起 到 加 节
至 关重 要的 作用。
Ｇ Ｓ 的 基 准 优 化 设计 主 要 是 对 坐 标 Ｇ Ｓ 的精 度 设计 是 根 据 偶 然 误 差 传播 定 Ｐ 网 Ｐ 网 未 知 参 数 进 行 设 计 。 准选 取 的 不 同 将 会 律 ， 照 一 定 的 精 度 设 计 方 法 ， 析 网 中各 基 按 分
１引言
经 被 广 泛 的应 用 在 工 程 建 设 的 各 个 领 域 。
测 绘 资料 。 因此 ， 满 足 工 程需 要长 输 管 线 为
位 置基准优 化方案 ：
Ｇ Ｓ 为 一 项 全 新 的测 量 定 位 技 术 已 Ｇ Ｓ Ｐ 作 Ｐ 控制 网一 般 沿 线 路 按 点对 布 设 ， 成 由 构
对 网的精 度 产生 直 接 影 响 ， 中 包括 ＧＰＳ网 其
未知 点平 差 后 预 期 能达 到 的精 度 。 管道 Ｇ Ｓ Ｐ
浅析 GPS 测量控制网的优化设计研究
浅析 GPS 测量控制网的优化设计研究摘要：随着科学技术的发展，我国的GPS技术有了很大进展，越来越多的工程都在应用GPS来进行布设控制网。
为了确保GPS控制网的经济性、可行性、精确性，弄清GPS控制网的布设原则及优化设计是十分必要的。
本文作者研究了GPS 测量控制网的优化设计的方法。
关键词：GPS；测量控制网；优化设计0、引言GPS控制网布设是开展GPS测量工作的重要基础，勘测技术人员在开展相关工作时，必须严格遵守国家法律法规要求，充分发挥现代科学技术的优势，结合GPS控制网使用群体的实际需求制定布设方案，一方面能够提高点位的精确度，另一方面可以增强控制网的可靠性，对推动相关行业的健康发展具有积极影响。
1、GPS测量技术与GPS控制网测量1.1 GPS测量技术GPS RTK（Real Time Kinematic）技术开始于 90 年代初，是一种全天候、全方位的新型测量系统，称载波相位动态实时差分技术，是目前适时、准确地确定待测点的位置的最佳方式，是基于载波相位观测值基础上的实时动态定位技术。
GPS RTK 具有定位精度高且精度分布均匀，速度快、效率高，观测时间短，方便灵活，测程不受限制，不受通视条件影响等优点。
1.2 GPS控制网测量GPS 控制网网形比较灵活，可以根据实际地理条件，建筑物条件以及相应的测区情况来布设。
连接方式可以为点连式的、边连式的、混连式的、中点多边形等连接方式。
GPS 控制测量点间不要求通视，图形结构灵活，因此选点工作要比传统控制测量的选点简便容易得多。
GPS 点的选定不以相邻点间的通视作为先决条件，给选点带来极大的灵活性，但也有具体的要求。
点位应当保证观测时卫星信号不能受到干扰，选点时做到点位周围视场内最好没有高度角大于 15°的障碍物，尤其是不能有成片的障碍物，远离大功率的无线发射台和高压电线，没有大面积的水域或对电磁波反射（或吸收）的物体。
观测作业的主要任务是捕获 GPS 卫星信号对其进行跟踪、接收和处理，以获取所需的定位和观测数据。
GPS控制网的优化设计
GPS控制网的优化设计摘要：GPS网的优化设计主要归结为基准优化设计和图形结构强度的优化设计，其中图形强度设计包括控制网的精度、网的抗粗差能力和网发现系统误差能力的强度。
本文通过算例分析对控制网精度进行优化处理，证明GPS网精度主要受网中各点出发基线的数目及其权阵的影响，并与观测值权相关甚小。
关键词：GPSGPS网优化设计优化处理Abstract: GPS network optimization design of the main boils down to benchmark optimization design and graphic design optimization of structure strength, including graphic strength design including control of precision, nets of net of gross error ability and nets found the system error the strength of the ability. This article through the analysis of the example to control the nets precision optimized, prove GPS network precision in the mainly by the nets start at baseline and arrays of the right number of influence, and observation and related rights is very small.Keywords: GPS GPS network optimization design optimization引言GPS定位技术具有高效率，高精度，全天候作业，无距离限制，自动化程度高等诸多优点，使得GPS定位技术在测绘，导航，通讯等各个领域得到广泛使用，逐渐取代了传统的大地测量定位方法。
浅谈GPS网型优化设计
浅谈GPS网型优化设计文章主要讨论了GPS控制网的优化设计问题，控制网优化设计的目的就是选出既可满足精度、可靠性要求，又能使整个建网费用最少的设计方案。
因而文章论述了控制网基准优化、可行性分析等方面的理论与方法，介绍了GPS网优化设计的方法和步骤。
标签：GPS;网型优化;网型设计为了解决控制网优化设计问题，得出布网方案、控制网优化设计的方法，论文从控制网优化设计着手，以一个实例来进行阐述。
二、测区概况本项目为某铁路控制网复测，位于四川省凉山彝族自治州，正线长度22.917km。
主要工程为双线特大桥、隧道、四线大桥等其他运营生产设备及附属以及大临工程等。
三、控制网情况（1）根据网形的一部分进行说明。
（2）根据设计院提供的原始控制点A001、A002、A003、A004进行了现场勘察和稳定性评估，经考察控制点稳固可靠。
随后就对设计控制点进行了复测，复测结果满足《工程测量规范》精度要求。
（3）根据现场施工的要求对控制网进行了加密，加密点为8个点：WH01、WH02、WH03、ZX01、ZX02、ZX03、ZX04、ZX05（见图1）。
（4）平面坐标系采用与设计成果相同的独立坐标系统，即WGS84大地坐标系椭球参数。
中央子午线102°45′，投影面大地高1000m。
四、布网方案与网型优化1.GPS控制网网形设计的一般原则在GPS作业前，应设计出一种比较实用的既能满足一定精度和可靠性要求，又有较高精度指标的布网作业计划，这就是GPS网的优化设计问题，因而网形设计的一般原则为：（1）要充分考虑建立GPS控制网的应用范围。
对于工程建设的GPS网，应该既考虑勘测设计阶段的需要，又考虑施工放样等阶段的需要。
（2）采用分级布网方案。
适当地分级布设GPS网，有利于根据测区的近期需要和远期发展分阶段布设，而且可以使全网的结构呈长短边相结合的形式。
（3）GPS网中应不存在自由基线。
所谓自由基线是指不构成闭合图形的基线，由于自由基线不具备发现粗差的能力，因而必须避免出现，也就是GPS网一般应通过独立基线构成闭合图形。
GPS控制网的布设原则及优化设计探讨
GPS控制网的布设原则及优化设计探讨【摘要】GPS控制网的优化设计是实施控制测量的基础性工作，它能保证控制网的精确性、可行性、经济性。
本文总结了GPS控制网的特点以及GPS控制网布设应坚持的原则，同时提出了GPS控制网优化设计的一些措施。
【关键词】GPS控制网；布设原则；优化设计；可靠性；精度1．引言GPS控制网的优化设计是实施控制测量的基础性工作，它能保证控制网的精确性，可行性，经济性。
与传统控制测量方法相比，GPS技术具有点位精度高、观测时间短、操作简便、可全球全天候作业等优点，但并不等于GPS控制网就无需像传统控制测量方法那样进行控制网的优化设计。
由于GPS网的精度与网的几何图形结构无关，且与观测权相关甚小，而影响精度的主要因素是网中各点发出基线的数目及基线的权阵，所以，我们提出GPS控制网优化设计的概念。
2．GPS控制网的特点常规测量中对控制网的网形设计是一项非常重要的工作，而在GPS网形设计时,因GPS同步观测不要求通视,对测站点间相互的边角也没有过高的限定,所以其图形设计具有较大的灵活性。
根据不同的用途,GPS网的图形布设通常有: 点连式、边连式、网连式、边点混连式四种基本方式。
选择什么样的网,要全方位的权衡，主要取决于工程所要求的精度、野外条件、作业工期及工作效率等因素。
GPS控制网在图形设计时需要考虑以下问题:（1）GPS控制点之间可以互相不通视，但我们考虑测量加密时，我们至少要保证控制点在一个方向上可以通视，而且周围仰角十五度内不应该有障碍物，以免阻挡或吸收信号。
（2）在做GPS控制网时，我们要避免自由基线的存在，因为自由基线不具备构成闭合图形，不具备发现粗差的能力，我们要保证有一定量的多余观测数，保证一定量独立设站数或复线基线数，提高网的精确性和可靠性。
（3）要控制闭和环和附和导线条数不宜过多。
两条基线夹角不易过小，以确保检核条件，提高网的可靠性。
3．GPS控制网的布设原则我们在 GPS控制网布设时应考虑以下的问题：（1）尽量减少尺度误差。
关于GPS控制网优化设计的探讨
关于GPS控制网优化设计的探讨1前言众所周知，利用GPS系统实测各种用途的控制网可以达到降低外业劳动强度，提高工作效率，获得较高的相对定位精度和低成本的目的。
为此我们首先应做好GPS网的优化设计，这也是达到此目的的关键。
2 GPS控制网优化设计原则GPS控制网的布设应视其目的，要求的精度，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综合考虑，即网的设计应在效率性、可靠性、精确性和经济性等方面力图实现用户的要求。
3 选择有利的GPS点位选择合理的GPS点位是进行GPS控制网测量的一个必不可少的先决条件，GPS点位选择得恰当与否将直接影响到GPS测量的精度、费用和下级测量工作。
所以在实测GPS控制网之前，进行踏勘选点时，除了遵循《全球定位系统（GPS）测量规范》外，还应注意以下几点：1、GPS点位应该离公路稍远一些。
、2、GPS点位应远离枝叶茂盛的大树。
、3、GPS点位应尽量远离对无线电信号有反射作用的建筑物及具有发射无线电信号功能的电视台、电台等。
4、实测GPS网时，有时不得已要进行偏心观测。
若有偏心观测时，应该尽量减少偏心元素的测定误差，同时偏心距不应大于100m为宜。
4 确定合理的网形结构1、确定同步图形同步图形的形状是由GPS接收机的台数决定的。
例如：3台接收机一般采用同步三角形；4台接收机一般既可以采用同步四边形也可以采用同步中点三边形；4台以上接收机所采用的同步图形就更灵活。
2、同步图形连接扩展方式同步图形连接扩展方式一般有点连接方式、边连接方式和网连接方式。
不同的连接扩展方式有各自不同的特点。
（1）、点连接式GPS网若相邻同步环之间仅有一个公共点相连接构成的GPS网则称之为点连接式GPS 网，简称点连式GPS网（如图1(a)所示）。
以这种方式构成的GPS网，没有（或仅有一个）异步闭合环，网形强度比较薄弱，发现粗差的能力较弱；但在同样网点数下，同步图形个数最少，而且它具有最少观测时段数，工作量较小，获得成果快，若对控制点精度要求不高，观测时选取有利的观测时间，采用点连接GPS网无疑是一种经济快速的布网方式。
第四节 GPS控制网的优化设计
第四节 GPS控制网的优化设计
二、GPS网基准的优化设计 1.GPS网位置基准的优化设计 对位置基准的优化可以采用如下方案： 1） 若网中点具有较准确的国家坐标系或地方坐标系坐标，可以 通过它们所属坐标系与WGS–84坐标系的转换参数求得该点的W GS–84系坐标，把它作为GPS网的固定位置基准。 2） 若网中某点是Doppler点或SLR站，由于其定位精度较GPS伪 距单点定位高得多，可将其联至GPS网中作为一点或多点基准。 3） 若网中无任何其他类已知起算数据时，可将网中一点多次GP S观测的伪距坐标作为网的位置基准。 2.GPS网的尺度基准优化设计 优化有以下几种方案：
第四节 GPS控制网的优化设计
2.GPS网优化设计的内容 GPS网不同于经典控制网的所有特点，决定了GPS网的优化设计 不于经典控制网的优化设计。从GPS测量的特点分析可以看出，GPS 网需要一个点的坐标为定位基准，而此点的精度高低直接影响到网 中各基线向量的精度和网的最终精度。同时由于GPS网的尺度含有 系统误差以及与地面网的尺度匹配问题，所以有必要提供精度较高 的外部尺度基准。由于GPS网的精度与网的几何图形结构无关，且 与观测权相关甚小，而影响精度的主要方面是网中各点发出基线的 数目及基线的权阵。 GPS网的优化设计主要归结为两类内容的设计： (1)GPS网基准的优化设计。 (2)GPS网图形结构强度的优化设计，包括：网的精度设计，网 的抗粗差能力的可靠性设计，网发现系统差能力的强度设计。
在网中选一条长基线，对该基线 尽可能多地长时间、多次观测， 最后取多次观测段所得的基线的 平均值，以其边长作为网的尺度 基准。
第四节 GPS控制网的优化设计
三、GPS网的精度设计
1)A最优性标准： f＝Trace(QX)=λ1+λ2 +…+λt →min Trace表示迹, λ1,λ2, …, λt为QX的非零特征值. 2）D最优性标准： f＝Det(QX)=λ1· λ2 ·…·λt →min Det表示行列式之值。 3）E最优性标准： f＝λmax →min λmax为QX的最大特征值 4）C最优性标准： f＝λmax/λmin →min f＝Trace(QX)≤C (7–8)
GPS控制网质量控制分析
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（ ） 编 写 技 术 设 计 书 三 根 据 测 量 任 务需 要 ， 收 集测 区范 围既 有 的测 量 资 料 、 有关 地 形 图、 交通 图 、测 区 总 体 建 设 规 划 和 近 期 发 展规 划 等 资 料 ， 而 后进 行资 料 分 析研 究 ，必 要 时进 行 实 地 勘 察 ，按 照 最 优 化 原 则 进 行 室 内 图 上 设 计 。同 时 ，根 据控 制 网的 精 度设 计要 求 编 写 技 术 设 计 书 ，其 内容 主 要 包 括 ： 项 目来 源 ： 介绍 项 目的 来 源 、性 质 。
测 区 概 况 ： 介 绍 测 区 的 地 理 位 置 、 气 候 、人 文 、经 济 发展 状 况 、交 通 条件 、通
讯 条件 等 。 工 程 概 况 ： 介 绍 工 程 目 的 、 作 用 、 要
ＣＨ ８ ６ ０ｌ ９５
中华 人 民共 和 国测 绘 行 业标 准 测 绘 产 品 检 查 验 收 规 定 ＣＨ ｌ ０ ９ ０２ ５ 二 、专 业 技 术 设 计 （ ）等级 划分 。 一 根据 全球 定位 系统 （ Ｇ Ｐ Ｓ）测 量规 范 》和 全球 定位 系统 城 市测量 技 术规 程 中规 定的城 市各级 Ｇ ＰＳ控制 网相邻 点问平 均距 离 ，要求 在城 市 Ｇ ＰＳ 控 制 网布设 时 ， 其 相邻 点 问平 均 距离 应 符 合表 ｌ要 求 。 同 时 ， 允 许 相 邻 点 的 最 小 距 离 可 为 平 均 距 离 的 ｌ ／３ ～ｌ／２， 最 大 距 离 可 为 平 均 距 离 的 ２～３倍 。考 虑 到南方 地 区丘陵 山地 地形 复杂 ，因此 ，在 南方地 区布设 Ｃ级 ＧＰＳ控 制 网 时 ，其 平 均边 长 限 制 可根 据 实 际情 况 适 当放 宽 到 ２ ０～２ ｋｍ ， 同 时 规 定 边 长 超 ５ 过 ２ ｋｍ 的 同步环 应增测一 个时段 ，以 确 ５ 保 ＧＰＳ 测 量 数 据 的 质 量 。 表 ｌ 城市各级 ＧＰ ： Ｓ控制网 平均边长 （ 位 ：ｋｍ ） 单
GPS控制网的布设原则及优化设计探讨
２ ２笠 ０１
中 国
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２０１ ２
ＧＰ Ｓ控 制 网 的布 设 原 则 及 优 化 设 计 探 讨
杨 秀 明 ，赵 永 刚 ，黄 再 志
２ 高精 度 性 原 则 ．
的位置不会影 响网的精 度。ＧＰ 控 制 网的精度主要取决于 网 Ｓ
中个 点 发 出 基 线 的 数 目及 基 线 的权 阵 。
（ 江 省 第 七 地 质 大 队 ， 浙江 丽 水 ３ ３ ０ 浙 ２ ０ ０）
摘
要： 随着 ＧＰ Ｓ测量技术 的迅速发展及 其在 测绘领域的广泛应用 ， Ｓ控制 网的优化设计越来越受到重视 。 Ｓ ＧＰ ＧＰ
控 制 网在 布 网 方 案和 平差 模 型 方 面 都 不 同 于 经 典 控 制 网 。文 中 在 总 结 了 ＧＰ 网特 点 及 优 化 设 计 原 则 ，如可 靠性 、精 Ｓ 度 及 经 济 性 等 方 面特 点 ，并提 出 了 ＧＰ Ｓ控 制 网 的优 化 设 计 的措 施 。 关 键 词 ：ＧＰ Ｓ控 制 网 ；布 设 原 则 ；优 化 设 计 ；精 度 ；可 靠 性 ；经 济 性
近 年 来 ，ＧＰ 技 术 被 广 泛 应 用 到测 量领 域 。 ＧＰ 控 制 网 Ｓ Ｓ 的建 立 ， 改 变 和 取 代 了控 制 测 量 过 去常 用 的 测 角 网、 边 网 、 测 导 线 网等 传 统 方 法 ，是 现 代 测 绘 工 程 建 设 项 目中一 项 非 常 重
要 的技 术 进 步 。
三 、Ｇ Ｓ 制 网 布 设应 坚持 的 原则 Ｐ控
１ 效 率优 先 原 则 ．
一
浅析如何优化GPS控制网
浅析如何优化GPS控制网摘要：网形设计是制定施测方案的基础,它侧重考虑如何保证和检核GPS数据质量;文章介绍了GPS网的设计指标,提高GPS网精度的方法,布设GPS网时起算点的选取与分布,高程拟合法适用范围。
关键词：GPS控制网，优化设计，GPS高程拟合Abstract: the net form design is to develop the foundation of the scheme was measured, it focuses on consider how to ensure and review GPS data quality; This paper introduces the design of the GPS network index, and improve the accuracy of GPS network method, layout GPS network the date when the selection and distribution points, elevation scope to legitimate.Keywords: GPS control network, optimization design, GPS elevation fittingGPS网同经典控制网有诸多不同,同一般的控制网相比较，GPS网有着很多不同的特点：(1)非层次结构：经典网具有层次结构，而GPS网则是非层次结构。
(2)图形不同：GPS控制网的精度不受网点所构成的几何图形的影响。
也就是说，在不改变基线数目和形式的基础上，单纯的改变点的位置不会影响网的精度，GPS控制网的精度同边与边所成的角度无关。
(3)误差的积累不同：经典网存在误差积累的特性，一般精度最差的边和方位角是远离已知点的边和方位角，而GPS网不存在这样的问题，没有误差的积累，而且误差分布比较均匀，各边的方位和边长的相对精度基本是相同的。
GPS控制网优化设计质量指标探讨
２ １ 精 度 指 标 ．
对 于大 多数控 制 网和 工 程 控 制 网而 言 ， 常用 网 中 通 各 点 的点位精 度或 网 中平均 点 位精 度 表征 网的精 度 特征 指标 ， 这种 精度 指 标 可 以用 网 中点 的坐 标 方 差 和协 方 差 矩 阵构 成描述 精度 的纯量精 度标 准和 准则矩 阵 。 对 于常规控 制 网 ， 可用 高斯 一马尔 柯夫模 型描 述 ：
，● ｌ’
４ Ｇ Ｓ网没有 误差 的 积 累 ， 且 误 差分 布 比较 均 匀 ， ）Ｐ 而 各 边 的方位 和边长 的相对 精度基 本是 相 同的。 这 些特 点导致 了 Ｇ Ｓ网 的优 化设 计 不完 全 等 同于 经 Ｐ 典 控制 网 的优 化设 计 。 因此 ， Ｐ Ｇ Ｓ控制 网的优 化 设 计 主要 是 网基 准 的设 计 、 图形结 构强度 的优 化设计 和观测 值 （ 基线 ） 的设计 。 权
ｐ ｐ ｒ ｂ ｓ ｄ ｏ ｈ ｎ ｌｓｓｏ ｅ ｃ ａ ａ ｔｒ ｆ Ｓ ｃ ｎ ｒｌｎ ｔ ｒ ｓ ｍｅ ｑ ａｉ ｐ ｃｆ ａ ｉｎ ｏ Ｓ ｃ ｎ ｒ ｌ ｅｗ ｒ ａ ｉｃ ｓ ｅ ａ ｅ ， ａ ｅ ｎ ｔｅ ａ ａｙ ｉ ｆｔ ｈ ｒｃ ｅｓ ｏ ｈ ＧＰ ｏ ｔ ｅｗｏｋ， ｏ ｕ ｌ ｙ ｓ ｅ ｉ ｃ ｔ ｆ ｏ ｔ ｉ ｏ ＧＰ ｏ ｔ ｔ ｏ ｋ ｗ ｓ ｄｓ ｕ ｓ ｄ ｏｎ
和方 位信 来确 定
维普资讯
第 ３ 卷 第 ４期 ｌ
２０ ０ ８年 ８ 月
测绘 与 空 间地 理信 息
ＧＥＯＭ ＡＴ ＣＳ ＆ ＳＰ Ｉ ＡＴＩ ＡＬ ＮＦＯＲＭＡＴｌ ｌ ＯＮ ＥＣＨＮＯＬＯＧＹ Ｔ
Ｖｏ ． １ ３１， ． Ｎｏ ４ Ａｕ ．，２ ０８ ｇ ０
关于城市GPS控制网的布设方案及优化设计措施探讨
关于城市GPS控制网的布设方案及优化设计措施探讨摘要：随着gps测量技术的迅速发展及其在测绘领域的广泛应用，gps控制网的优化设计越来越受到重视。
控制网优化设计的目的就是在各种设计方案中选择即可满足精度、可靠性要求,又能使整个建网费用最少。
文章在总结了gps网特点及优化设计原则，如可靠性、精度及经济性等方面特点，提出了gps控制网的优化设计的措施。
关键词：gps控制网；布设方案；优化设计abstract: with the gps measurement technology and the rapid development in the field of surveying and mapping application, gps control network optimization design has been paid more and more attention. optimal design of control network is designed in a variety of design alternatives can satisfy the accuracy, reliability, and can ensure that the whole network construction cost at least. the paper summarized the characteristics of gps network and optimized design principles, such as reliability, accuracy and economy of characteristic, put forward gps control network optimization design measures.key words: gps control network; design scheme; optimization design中图分类号：p25引言gps控制网技术设计是进行gps定位的基础性工作。
高精度GPS控制网的优化设计研究
高精度GPS控制网的优化设计研究一、本文概述随着全球定位系统（GPS）技术的不断发展与完善，其在各个领域的应用也变得越来越广泛。
特别是在精密测量、导航定位和地理信息系统等方面，GPS技术发挥着至关重要的作用。
为了满足不同领域对定位精度的高要求，对GPS控制网的优化设计进行研究显得尤为重要。
本文旨在探讨高精度GPS控制网的优化设计方法，以提高定位精度和可靠性。
本文将介绍GPS控制网的基本概念和作用，阐述优化设计的必要性。
接着，将分析影响GPS控制网精度的主要因素，包括卫星几何分布、观测时间、接收机和天线的选择等。
本文还将探讨多种优化策略，如控制网的拓扑结构优化、观测方案的设计与调度、以及数据处理方法的改进等。
在此基础上，本文将提出一些创新的优化设计思路，包括利用现代数学方法和算法对控制网进行优化，以及结合其他卫星导航系统如GLONASS和北斗等进行多系统融合，以进一步提升GPS控制网的性能。
本文将通过实际案例分析，验证所提出优化设计方法的有效性，并对未来GPS控制网的发展趋势进行展望。
通过本文的研究，期望能够为相关领域的科研人员和工程技术人员提供有益的参考和指导，推动GPS控制网技术的进步和发展。
二、控制网基本原理控制网是地理空间数据获取与处理的基础设施，广泛应用于测绘、导航、城市规划、环境监测等多个领域。
高精度GPS控制网作为其中的一种重要形式，其基本原理主要基于全球定位系统（GPS）的工作原理和测量学中的空间定位理论。
全球定位系统（GPS）是由美国国防部研制并维护的一种空间定位系统，主要由空间卫星群、地面监控系统和用户接收设备三部分组成。
通过接收和处理来自多颗卫星的信号，用户可以精确地计算出自己在地球上的三维位置和时间信息。
GPS的工作原理可以简单概括为“三角测量”和“时间测距”两种方式，即通过测量卫星与用户接收设备之间的距离和时间差，结合卫星的已知位置和速度信息，解算出用户的位置和速度。
在控制网的设计中，需要充分考虑GPS的这些特性，以及控制网的布局、精度要求、数据处理方法等因素。
GPS控制网的优化设计研究
零级 优化 设计 是在 已知 GPS 控制 网平 差模 型中 的强 度设 计。
的 系 数 阵 A 和 权 阵 P 的 基 础 上 , 求 解 协 因 数 阵 2 基于 预报 星历 的控 制网 优化
Qxx 的 过 程。 这实 际 上是 一个 平 差的 过 程, 除 了一
众所 周知 , 由传 统 方法 布 设和 观 测的 我 国平 面
图形 结 构和 拟定 观测 方 案时 , 可 根据 预 报星 历 预报 GPS 控 制 网进 行 网的 加 密和 改 进, 使 其逐 渐 达到 精
的卫 星分 布的 情况 对 GPS 控 制网 进行 优化 设计 。 1 GP S 控制 网的 优化 设计
度要 求, 也 就是 对网 形 结构 强 度的 优 化设 计 。综 上 所述 , GPS 控 制 网的 优 化设 计 主要 归 结为 二 类内 容
业于太原理工大学, 助理工程师。
与 GPS 观 测对 点位 的要 求相 矛 盾, 同时 , 根 据 实际 情况 , 这 些 国家 高级 点 作为 起 算点 时 必须 联 测, 即 使是 重新 布 设新 网, 按 照规 范 要求 , 对于 一 些原 有
由于 GPS 控制 网同 经典 网有 诸多 不同 , 导 致了
的 设 计[1]: GPS 控 制 网 基 准 的 优 化 设 计 ; GPS 控 制
GPS 控 制 网的 优化 设 计不 完全 等 同于 经 典控 制 网的 优化 设计 , 一 般可 分为 四级 。
网 图形 结 构 强 度 的 优化 设 计 , 包 括 网 的 精度 设 计 、 网的 抗粗 差 能力 的可 靠 性设 计 、网 发 现系 统 差能 力
控制 网的 优 化设 计是 指 在限 定精 度 、可 靠 性和 GPS 控 制网 来说 没有 太大 的意 义。
GPS控制网优化设计探讨与分析
１ ． ２ 高精 度 原 则
高精度是 Ｇ Ｐ Ｓ控制相对 于其他控 制最 明显 的优 势之一 ， 它是 的测量控制 网 ， 本文将就上述几方 面的标准 对 Ｇ Ｐ Ｓ控制 网的优化 测量工作 的基 石 。设 计 时先 确 定 网形 结 构 ， 再 根 据 网形 ， 得 到 设计进行解析 。 Ｇ Ｐ Ｓ控制 网的设 计矩阵 。通过对常 用坐标 方差 ， 也就 是协方 差阵
１ ＧＰ Ｓ控 制 网设计 原则
进行分析确认整 个控 制 网的精度 指标 。实际应 用 时多用 点 与点
角度和方位的方差或标准差来进行 比较分析 。 对Ｇ Ｐ Ｓ控制 网优化设计就 是对 它的可靠性 、 精 确性 和经济性 之间的距离 、
选取前 ２ １个数据作为学习样本 ， 分别 利用 多元 回归 模型 、 时 出输入与输 出之 间的内在 关系 ， 从 而建立模 型 。从表 ２中可以发
［ Ｊ ］ ． 现代 测绘 ， ２ ０ ０ ４， ２ ７ （ １ ） ： ３ ６ － ３ ８ ． ［ ３ ］ 史玉峰 ， 孙保琪． 时 间序列分析及其在 变形数据 分析 中的应
用［ Ｊ ］ ． 金属矿 山， ２ ０ ０ ４ （ ８ ） ： １ ３ － １ ５ ． 表 ２中误差为预测值 与实测值之差 ， 由表 ２可 以看 出， 在 ３种 ［ ４ ］ 胡伍生． 神 经 网络理论 及其 工程应 用［ Ｍ］ ． 北京： 测 绘 出版 模型 中 ， 神经 网络模 型的拟合精度 最好。 社． ２ ０ ｏ ６ ．
问序列模型 、 神经 网络模 型预 测后 ３个样本 的变形 量 ， 其结 果对 现神经 网络模 型预测 结果较好。 比见表 ２ 。
表 ２ 预测数据对 比表
实 多元 回归模型 时间序列模 型
参考文献 ：
GPS控制网的布设原则及优化设计探讨
3. 基线解算 。基线解算利用南方公司 GPS4. 4 随机软件进行 ,采用双差固定解 。
(3) 基线解算的质量检验
首先 利 用 公 式 σ = a2 + ( b ×d) 2 计 算 D 级 GPS网相邻点间基线长度精度 。式中 ,σ为标准差 , 单位为 mm; a为固定误差 ,取 a = 10 mm; b为比例误
≤5
≤6
≤6
≤8 ≤10
项目
AA
A
平均距离 1 000 300
级别
B
C
D
E
70 10～15 5～10 0. 2～5
2. CJJ 73297《全球定位系统城市测量技术规 程 》4. 1. 3要求各等级 GPS网中每个闭合环或附合 线路中的边数应符合表 4。
2. CJJ 73297《全球定位系统城市测量技术规 程 》4. 1. 3要求各等级 GPS网相邻点间平均距离应 符合表 2。相邻点间最小距离应为平均距离的 1 /2 ～1 /3;最大距离应为平均距离的 2～3倍 。
10
19
10 21
8
24
②+④+⑤
13
19
5
8
25
11
18
10 24
9
25
③+④+⑤
13
19
3
11
24
10
17
10 20
7
优化方案 ① + ② + ④ + ⑤ 12
25
5
8
24
11
19
11 23
9
27
① + ③ + ④ + ⑤ 12
25
GPS控制网的优化设计
摘要本文主要讨论了GPS控制网的优化设计问题，同时还介绍了GPS卫星定位系统的组成、GPS卫星定位的基本原理、GPS控制网的构网特点和构网方式、GPS控制网网形设计的一般原则。
控制网优化设计的目的就是在各种设计方案中选择即可满足精度、可靠性要求,又能使整个建网费用最少。
因而本文论述了控制网基准优化、精度估算、经费估算、可行性分析等方面的理论与方法, 介绍了GPS网优化设计的方法和步骤，探讨了优化设计的数学模型。
并介绍了经典控制网优化的质量标准，经典控制网优化设计的分类和方法。
通过比较，论述GPS网优化设计的特点和优点。
随着GPS网的广泛应用，人们开始着手研究GPS网的优化设计问题，本为把GPS 网与常规网比较，分析了他们的异同点。
探讨了GPS网的优化设计问题。
在GPS作业前，应设计出一种比较实用的既能满足一定精度和可靠性要求,又有较高精度指标的布网作业计划，这就是GPS网的优化设计问题为了解决控制网优化设计问题, 得出在布网方案和平差模型方面都与经典网不同的情况下, 控制网优化设计的方法, 本文从经典控制网优化设计着手, 总结了控制网优化设计的数学模型, 推导了控制网优化设计的精度估算指标、可靠性估算指标和经费估算指标, 并在此基础上总结出了控制网优化设计的方法与具体步骤。
最后给出了一个应用实例。
关键词：GPS控制网;优化设计;估算指标THE OPTIMIZATION AND DESIGN OF GPSCONTROL NETWORKSXIE Ya-qiAbstract:This paper main discussed the problem of optimal design of GPS network, It also presents the GPS Satellite positioning system components、the basic principles of GPS Satellite positioning system、Network configuration features and mode of GPS network characteristics、the general principles of GPS network net-shaped design.the purpose of the optimal design of GPS network is, in various design options select to meet the accuracy and reliability requirements, and it also enabled the least-cost network building. Thus This article discusses the control network benchmark optimization、accuracy of estimates、funds of estimates、feasibility analysis and other areas of theory and method, Introduced the methods and specific steps of optimal design of GPS network, Discussed a mathematical model of optimal design. And introduced quality standards of classical optimal design, the categories and method of classical optimal design. By comparison, describes the characteristics and advantages of optimal design of GPS network.According to the wide application of GPS network,people start to notice the importance of the optimization and design of GPS control networks. Comparing traditional networks with GPS ones,this paper analyzes their difference an sinilarty.And discussion. The optimal design of GPS control network. Before the GPS Operating, Should design a more practical can meet the requests of some precision and reliability,also have high precision of the cloth net operating plan, This is the problem of optimal design of GPS networkIn order to solve the problem of optimal design of GPS network, the method of optimal design of optimal design of GPS network is obtained under the condition of much more difference between GPS network and traditional network not only in strategy of designing network, but in adjustment models as well. From optimal design of traditional network, the paper sums up the optimized mathematical model of GPS network, and derives the accuracy estimation indicators and reliability estimation indicators and cost estimation indicators of optimal design of GPS network. On this basis, the paper sums up methods and specific steps of optimal design of GPS network. Finally, an application example.Key word:GPS network; optimal design; indicators of estimation目录第1章绪论 (1)1.1选题目的及研究意义 (1)1.2研究现状及存在的问题 (2)1.3本文的工作 (2)第2章GPS概论 (3)2.1GPS卫星定位系统组成 (3)2.1.1GPS工作卫星及星座 (3)2.1.2地面监控系统 (4)2.1.3GPS信号接收机 (5)2.2GPS卫星定位基本原理 (6)第3章GPS控制网的优化设计 (8)3.1GPS网的简介 (8)3.2GPS控制网网形设计的一般原则 (10)3.3GPS控制网优化设计的内容 (12)3.3.1GPS控制网基准的优化设计 (12)3.3.2GPS网的精度设计 (13)3.3.3GPS控制网可靠性设计 (15)3.3.4经费估算 (20)3.3.5实例 (20)第4章GPS控制网优化设计的方法与具体步骤 (22)4.1GPS控制网优化设计的方法 (22)4.2GPS控制网优化设计的具体步骤 (22)第5章GPS控制网优化设计的数学模型与实例 (23)5.1GPS控制网优化设计的数学模型 (23)5.2大同矿区GPS控制网设计实例 (23)5.2.1任务来源及工作量 (23)5.2.2测区概况 (24)5.2.3布网方案 (25)5.2.4方案比较 (28)5.2.5 所选方案的精度分析 (30)第6章经典控制网的优化设计 (35)6.1简述 (35)6.2控制网的质量标准 (35)6.3优化设计的分类和方法 (36)第7章 GPS控制网较经典控制网优化的不同 (39)总结与展望 (40)致谢 (41)参考文献 (42)第1章绪论1.1 选题目的及研究意义20 世纪80 年代GPS(Global Positioning System) 的出现给大地测量带来了一场新的革命，由于其具有控制点间不需要相互通视、测量速度快、精度高、能全天候作业等常规测量方法无法比拟的优点，在城市或工程控制网的测量中，它基本已取代了常规的测量方法，因此对GPS控制网的设计与优化进行研究具有较强的现实意义。
城市GPS控制网施测质量控制措施探讨
城市GPS控制网施测质量控制措施探讨【摘要】本文主要探讨城市GPS控制网施测质量控制措施。
在首先介绍了城市GPS控制网在城市规划与建设中的重要性。
然后分析了目前存在的问题，包括设备精度不足、环境干扰等。
接着探讨了提高施测质量的措施，如加强设备维护、提高技术人员培训水平等。
最后通过案例分析展示了质量控制措施的实际效果。
结论部分总结了城市GPS控制网施测质量控制措施的重要性，提出了进一步加强监管和科学管理的建议。
通过本文的探讨，有助于提高城市GPS控制网施测质量，为城市建设和规划提供更加准确和可靠的数据支撑。
【关键词】城市GPS控制网、施测、质量控制、措施、探讨、背景介绍、问题、案例分析、结论1. 引言1.1 城市GPS控制网施测质量控制措施探讨城市GPS控制网是城市规划与建设中至关重要的基础设施，通过对城市地理信息的采集与处理，为城市发展提供了精准的空间数据支持。
城市GPS控制网施测质量控制措施的落实与完善，直接关系到城市规划与建设的准确性与可持续性。
本文旨在探讨城市GPS控制网施测质量控制措施的重要性和有效性，以期为城市规划与建设提供理论和实践支持。
城市GPS控制网施测质量控制措施涉及到多方面因素，包括测量仪器的准确性、地理信息数据的采集和处理流程、监测与验证机制等。
在当前城市化进程加快的背景下，城市GPS控制网施测质量控制的难度和重要性也在逐渐增加。
加强城市GPS控制网施测质量控制措施的研究与实践，对于提高城市规划与建设的水平和质量具有重要意义和实际价值。
本文将结合实际案例分析，深入探讨城市GPS控制网施测质量控制的关键问题和解决方案，为相关领域的研究和实践提供借鉴和参考。
2. 正文2.1 引言城市GPS控制网施测质量控制措施探讨随着城市规划与建设的不断发展，城市GPS控制网施测质量成为越来越受关注的话题。
GPS技术的广泛应用为城市规划、地理信息系统、工程测量等领域带来了便利和效率，然而在实际应用中也存在着一些挑战和问题。
[1]汤均博.GPS控制网优化设计质量指标探讨
![[1]汤均博.GPS控制网优化设计质量指标探讨](https://img.taocdn.com/s3/m/a083f9e34afe04a1b071dedb.png)
第31卷第4期2008年8月测绘与空间地理信息G E O M A T I C S ＆S P A T I A LI N F O R M A T I O NT E C H N O L O G YV o l .31,N o .4A u g .,2008收稿日期:2007-06-15作者简介:汤均博(1968-),男,湖北英山人,讲师,主要研究方向为G P S 定位技术及其在海洋测绘中的应用。
G P S 控制网优化设计质量指标探讨汤均博(淮海工学院,江苏连云港222001)摘要:G P S 测量控制网的优化设计工作是G P S 控制网质量的重要保证,本文在分析G P S 测量控制网特点的基础上,对G P S 测量控制网优化设计的质量指标进行了探讨。
关键词:G P S 控制网;质量指标;优化设计中图分类号:P 228.4 文献标识码:B 文章编号:1672-5867(2008)04-0132-03D i s c u s s i o no nQ u a l i t y S p e c i f i c a t i o n o f O p t i m i z e dD e s i g n o f G P S C o n t r o l N e t w o r kT A N GJ u n -b o(H u a i h a i I n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y ,L i a n y u n g a n g 222001,C h i n a )A b s t r a c t :I t i s a v e r y i m p o r t a n t w o r kt o d e s i g n o p t i m i z a t i o n G P S c o n t r o l n e t w o r k f o r e n s u r i n g t h e q u a l i t y o f G P S c o n t r o l s u r v e y .I n t h i s p a p e r ,b a s e do nt h e a n a l y s i s o f t h e c h a r a c t e r s o f G P S c o n t r o l n e t w o r k ,s o m e q u a l i t y s p e c i f i c a t i o no f G P S c o n t r o l n e t w o r k w a s d i s c u s s e da n d g i v e n .K e yw o r d s :G P S c o n t r o l n e t w o r k ;q u a l i t y s p e c i f i c a t i o n ;o p t i m i z e d d e s i g n1 G P S 控制网优化设计的等级分类及其特点 控制网的优化设计主要有两方面含义:一是在布设控制网时,希望在现有的人力、物力和财力的条件下,使控制网具有最高的精度、灵敏度和可靠性;二是控制网在满足精度、灵敏度和可靠性的前提下,使控制网的成本(费用)最低。
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为了使获得的可能发现的粗差最小值可信, 一般取 !
= 0. 001, 1- ∀= 0. 80, 相应的 #0 = 2. 81。
2. 2. 3 GPS 网的外部可靠性
所谓外部可靠性是指每个可识别粗差或者模型误差
的临界值对平差未知参数及其参数函数的影响。一个基
线向量在 3个坐标分量上的外可靠性指标为:
#0X = #0
k= X
设显著性水平为 !, 检验功效为 1- ∀, 由 !和 1- ∀确
定的非中心参数为 #0, 则对于第 i 个基线向量, 其 3个坐 标分量可发现的最小模型误差和粗差为:
= X i
#0 m X i r Xi
= Y i
#0 m Yi r Yi
( 11)
= பைடு நூலகம் i
#0 m Z i r Zi
式中 m X ,i m ,Yi m 为 Zi 该基线向量 3个坐标分量的观测中
X^ = (AT PA ) - 1AT PL
DXX =
Q2
0 XX
-
2 0
(AT PA
)-1
( 2)
未知参数的方差阵 DXX 或协因数阵 QXX称为控制网的
精度矩阵。
对于 GPS 测量, 正如前所述, 其精度与网点的坐标无 关, 与观测时间无明显的相关性 (整周模糊度一旦确定
后 ), GPS网平差的法方程只与点间的基线数目有关, 且 基线向量的 3个分量之间又是相关的, 因此很难从数学角 度和实际应用出发建立使未知数的协因数阵逼进理想的
可靠性的研究有两大任务: 其一是指从理论上研究 平差系统发现、区分不同模型误差的能力以及不可发现、
不可区分的模型误差对平差结果的影响; 其二是从实际 上寻求在平差过程中自动发现和区分模型误差以及确定
模型误差位置的方法。 GPS网的可靠性取决于网的图形
结构和基线向量之权阵, 而不是取决于实际的观测, 因此 在网的设计阶段应考虑网的可靠性, 确保检测到尽可能 小的粗差和减小不可能发现的模型误差对待估未知参数
准则矩阵。所以目前较为可行的方法是给出坐标协因数
阵的某些纯量标准函数。
优化设计中常用的纯量精度标准, 根据其由 QXX构成 函数的形式不同分为 A, D, E, F 4 类不同的最优纯量标准 函数。对于 GPS基线向量 X ij, Yij, Zij, 其协因数矩阵 为:
Q XX QX Y QX Z
Q = QYX QYY QYZ
,Yi r
仅与
Zi
R
i
和
P
i
有关,
而与观
测值本身的大小无关, 因此可以根据平差图形和观测值
的权阵计算出来。由 ( 12)式可发现的粗差最小值与观测
精度成正比, 与 r 成反比。观测精度越高则可能发现的
粗差越小, 即粗差越容易发现。 r 愈小, 则可能发现的粗
差越大, 即粗差越难发现。我们总是希望探测粗差的能 力愈强愈好, 即在一定的显著水平 !和检验功效 1- ∀下,
础上, 对 GPS 测量控制网优化设计的质量指标进行了探讨。
关键词: GPS控制网; 质量指标; 优化设计
中图分类号: P228. 4
文献标识码: B
文章编号: 1672- 5867 ( 2008 ) 04- 0132 - 03
D iscussion on Quality Specification of Optim ized Design of GPS Control N etwork
误差。单个基线向量能发现的最小粗差和模型误差为:
13 4
测绘与空间地理信息
2008 年
= bi
+ 2
Xi
+ 2
Yi
2 Zi
( 12)
它是一种平均意义的定义, 即假设某一基线向量在
空间各个方向上可发现的最小粗差都相等, 因此单个基 线向量可发现的最小粗差的下界域被定义为球形域。
由上式知道,
r
,X i r
第 31卷 第 4期 2008年 8月
测绘与空间地理信息
GEOMAT ICS & SPAT IAL IN FORMAT ION TECHN OLOGY
V o .l 31, N o. 4 A ug. , 2008
GPS控制网优化设计质量指标探讨
汤均博
(淮海工学院, 江苏 连云港 222001)
摘 要: GPS 测量控制网的优化设计工作是 GPS控制网 质量的重 要保证, 本文在分 析 GPS 测量 控制网特 点的基
( 3)
Q ZX Q ZY Q ZZ 实际代表的是相对点位精度, 它一般在接收机接收
到信号、解算出基线向量后一并给出。影响它的主要因
素是接收时间的长短以及卫星的 GDOP因子, 由基线向量 协因数阵和观测方程可以推 导出 GPS 网 整体点位精度 QX, 从而考察 GPS变形监测网的整体质量指标。
2. 2 可靠性指标
拟对角阵。设 P i 为基线向量 的权阵的第 i个 三阶主子 块, Ri 为该基线向量的 3个坐标分量的多余观测主子块。
记为:
Z
! r Xi =
(P XK ) i (RK X ) i
k= X
Z
! r = Yi
( P YK ) i ( RK Y ) i
k= X
( 10)
Z
! r Zi =
(P ZK ) i (RK Z ) i
PXY - 1 rX
#0Y = #0
PYY - 1 rY
( 15)
#0Z = #0
PZZ- 1 rZ
式中 P X X, P Y Y, P Z Z分别是该基线向量权阵中的对角线
元素, r X , r Y, r Z按 ( 15)式计算, 同内可靠性一样, 定义
一条基线向量的外可靠性指标为:
#0b =
#2 0X
TANG Jun- bo ( H uaihai In stitute of T echno logy, L ianyun gang 222001, Ch ina)
Abstrac t: It is a very importantw ork to design optim iza tion GPS contro l netwo rk for ensuring the qua lity of GPS con tro l survey. In this paper, based on the ana ly sis of the charac ters of GPS control ne tw ork, som e qua lity spec ification of GPS control ne tw ork w as discussed and g iv en. K ey word s: GP S contro l netwo rk; qua lity spec ification; optim ized design
差的能力。GPS网的内可靠性亦称为观测的可控性, 是指 在一定的显著水平和检验功效下, 用数理统计的方法所 能探测出的在基线向量中存在的最小粗差。
由于 GPS网的观测值是相互独立的基线向量, 即各
个基线向量之间是互不相关的, 但同一基线向量的 3个观
测分量之间是相关的。因而 GPS网观测量的权阵是一个
+
#2 0Y
+
#2 0Z
它也是平均意义下的指标。
( 16)
当要计算第 i条基线向量可以识别的最小粗差对第 j ( j∀ 1)个 GPS 网点参数估计的影响时, 可以按照下式计 算:
= # ^ Q 0X j
0bi 0 X j
= # ^ Q 0Yj
0bi 0 X j
( 17)
= # ^ Q 0Zj
0bi 0 X j
, n )T,
V =R
( 8)
R 对角线上的元素 rij (多余观测分量 )为 Li 的模型误
差 i 对本身改正数 Vi 的影响系数, 非对角线元素 rij表示
Lj 的模型误差 i 对 L i 的改正数 Vi 的影响系数。
对于 GPS观测值来说, 其每一条基线向量均由 3 个
坐标分量组成。第 i 个基线向量的多余观测分量的主子
D(L ) =
2 0
Q
=
P2 - 1
0
( 1)式中 L 为 n 维观测向量, X 为 t维未知参数向量 (通常
选择控制网中待定点的高程和坐标作为未知参数 ), A 为
系数矩阵或设计矩阵, Q- 1 = P 为权阵,
2 0
为单位权方差,
D (L )和 E (L )分别是 L 的方差和数学期望。
根据最小二乘原理, 上式的平差结果为:
DX X =
20Q =
2 0
(
AT
PA
)
-
1
代入上式得:
V = (AQ AT P + I)L = QVVPL = RL
( 6)
可靠性矩阵:
r11 r12
r1n
R = QVV p = r21 r22
r2n
( 7)
rn1 rn2 若观测值有一模型误差或粗差 则 对观测值残差的影响为:
rnn = ( 1, 2,
块为 R i, 那么 Ri 阵的 3个主对角线元素就是该基线向量
的
3个坐标分量的多余观测分量,
分别记为
r
x
,
i
r
y
,
i
r ,zi
则定义:
rij =
1 3
(
r
xi
+
r yi +
r zi )
( 9)
为第 i个基线向量的多余观测分量。
2. 2. 2 GPS网的内部可靠性