GPS控制测量

GPS 控制测量

测量工作必须遵循“有整体到局部，先控制后碎部，从高级到低级”的原则。先建立控制网，然后根据控制网进行碎部测量。控制网又分为平面控制网和高程控制网。测定点的平面位置的工作，称为平面控制测量，测定点的高程工作，称为高程控制测量。目前，数字化成图的外业控制测量普通分为GPS 首级控制测量和全站仪导线测量及水准测量。

(一) GPS 控制测量概述

GPS 控制测量，按其工作性质可分为外业和内业两大部份，外业工作主要包括：选点、建立测站标志、埋石、野外观测作业以及成果质量检核等；内业工作主要包括：技术设计、测后数据处理以及技术总结等。按照GPS 测量实施的工作程序，大体分为几个阶段：GPS 控制网的优化设计，选点与埋石，外业观测，成果检核，数据处理，编制报告。

GPS 测量是一项技术复杂、要求严格的工作，实施的原则是，在满足用户对测量精度和可靠性等要求的情况下，尽可能地减少经费、时间和人力的消耗。因此，对其各阶段的工作，都要精心设计、组织和实施。

为了满足实际的要求，GPS 测量作业应遵守统一的规范和细则。GPS 控制测量与GPS 定位技术的发展水平密切相关，GPS 接收机硬件与软件的不断改善，将直接影响测量工作的实施方法、观测时间、作业要求和成果的处理方法。

《全球定位系统 (GPS ) 测量规范》 将 GPS 控制网依其精度划分 为 A 、B 、C 、D 、E 等不同级别，表 6 列出了它们的精度和标准。本 章主要讨论其中的 C 、D 和 E 级网的布设和观测。

表 6 GPS 网的精度标准

级别

A

项目

固定误差/mm

比例误差系数

相邻点最小距离/km

相邻点最大距离/km

相邻点平均距离/km 表 7 GPS 各等级网的基本技术要求

等级

平均距离

10~15

(km )

a(mm)

b(1×10-6)

接收机类型

≤(10mm+5

标称精度

观测量 至少有

同步观测

≥5

接收机数 最简独立环 和附和路线

的边数 卫星截至高 度角(°) 有效观测卫 星总数

0.2~5

双频或者单频

≤(10mm+5 ×10-6×d ) L1、L2 载波相位

≥2 5~10

≤10

≤10

双频或者单频

≤(10mm+5 ×10-6×d ) L1、L2 载波相位

≥3 ≤10

≤5

双频或者单频

≤(10mm+5 ×10-6×d ) L1、L2 载波相位

≥4

≤5

≤0.1

双频/全波长 ≤(10mm+2 ×10-6×d ) L1、L2 载波相位

C

≤10

≤5

5

40

15~10 ×10-6×d ) L1、L2 载波相位

≥4

D

≤10

≤10

2

15

10~5

E

≤10

≤20

1

10

5~2

≤5

≤0.1

100

1000

300

B

≤8

≤1

15

250

70 ≤8

≤1

双频

≥10

≥20 ≥15

≥6 ≥15

≥4 ≥15

≥4

≥15

≥9 ≤10

≤5

≤6

≤6

≤8

300 70 A D C

B E

(二) GPS 控制测量技术设计的内容和步骤

1、采集和分析测区经济地理等情况以及已有的测绘成果成图资 料

通过对已有控制网测设数据及成果资料的了解和分析， 可获知控 制网的质量情况， 所设置的坐标系和高程、 中央子午线位置以及起始 点坐标、起始方位角等基本数据。以决定是新建还是改建、扩建控制 网时的参考。 踏勘已有控制点标石的完好情况以便加以利用。 测区的 气象、地址、交通等情况对于选点、埋石及制定观测计划也很重要， 1 ：1 万国家基本图及大比例尺地形图对于图上设计、实地选点、野 外作业时必不可少的资料。

2、确定所采用的坐标系及起算数据

如果已有控制网所采用的坐标系基本合理， 则尽量采用原有的坐 标系，即三类要素要取得一致。在 GPS 网平差转换时予以保证，宜 选取已有网的起始点位 GPS 网平差时的位置基准，利用已有网的起 始方位角作为 GPS 网的方位基准。至于 GPS 网的尺度基准本已隐含 在基线向量观测值中， 但也可以有已知点间的平面边长来确定 (若两 类控制网的平面边长之间尺度差小于 1/10~1/20 万时)。

观测时段数

时段长度 min (静态) 时间采样间 隔 s (静态) 时段内任一 卫星有效观 测时间 min(静态)

≥2

≥60

10~30

≥15 ≥1.6

≥45

10~30

≥15 ≥1.6

≥40

10~30

≥15

≥6

≥540

30

≥15 ≥4

≥240

30

≥15

3、控制网的网形设计

控制点的位置及网形可在1 ：1~5 万比例尺的国家基本图上进行设计。以往对三角网和测边网作图上设计是十分繁琐的，既要保证相邻点间互为通视，又要考虑图形结构良好，对每一个三角形的内角大小均有限制，除了抢占制高点外，有时还须借助于建立高标。对于观测方向较多的中点多边形的中点位置更是难以确定。固然，对于面积较小、边长较短的精密边角控制网，相对说来解决通视问题就容易些。

GPS 网点并不以点间通视为必要条件，点位的选定有很大的灵便性，可以先按需要选定点位，再来组织网形，为便于观测和使用，GPS 点选在交通方便容易到达的地方，尽量避免在山顶和河边设点。图上设计的仅是概略的点位，在实地选点时可在图上初选点的附近选定合适的点位，以满足GPS 测量对点位的要求。拟作为GPS 网的位置基准及方位基准的已有控制网的起始点及起始方位角的两端点必须选作GPS 点，设计的点位中应尽可能多地包括一些符合条件的已有控制网点(城市或者工程控制网点及国家网点)。这样不仅可以充分利用已有的标石，更可获知GPS 网与原有控制网在同名点上的坐标差异，并可籍以进行坐标系之间的转换。与此同时，在选点过程中应按所需的密度来进行布点。

如确定分两级布网，须先做首级网网形设计，首级网点应弥漫整个测区，但可疏密有致。然后再做同期施测的次级网点的网形设计。

将各GPS 点挨次相联组成几何图形就能获得GPS 网形。对于GPS 控制网宜采用有多个多边形闭合环组成，且相邻闭合环之间依边连接