带状GPS控制网的优化设计探讨
GPS测量控制网网形的优化设计探讨
文献标识码 ： Ｂ
文章编号 ： １ ６ ７ ２ — １ ６ ７ ５ （ ２ ０ １ ４） ０ １ — ０ １ ４ ７ — ０ ３
Ｇ Ｐ Ｓ全称 Ｇ ｌ ｏ ｂ ａ ｌ Ｐ ｏ ｓ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ｉ ｎ ｇ Ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ，也就是全球 定位系统 ， 精度分析完成 以后还可以运用到测 图等其他方面。 于 ８ ０年代开发 出现 ， 其一面世就给测 量界带来 了翻天 覆地 的改 （ ４ ） 在进行新 建 Ｇ Ｐ Ｓ网是对于新 建网的坐标 系应 当保 证与 变 。Ｇ Ｐ Ｓ系统能够 全天候进行测量 ， 并且测量 时控制 点之见不需 原来使用 的坐标系一致 ，此外 如果所用坐标系 为独立 的地方坐 要通视 ， 再加上其测量精度 高、 速度 快使得其迅速 的取 代了原有 标系或者工程坐标系的话应 当对于 以下参数加 以了解 ： 的测量技术手段 ，因而 加快对于 Ｇ Ｐ Ｓ网的优 化设计对于提高测 量精度具有着十分重要的意义。
多， 突出， 当今对 Ｇ Ｐ Ｓ网的设计 与优化进行研 究具有较强的现 实意 义和 广阔的应用前景 ， 本文结合 ＧＰ Ｓ网形设计 的几种 方案 ， 对如何优化观 测方案 以提 高控制 网的精度和可靠性进行探讨 。
关键词 ： ＧＰ Ｓ 控制 网； 观 测方案； ４ Ｌ化 设 计
中图分类号 ： Ｐ ２ ２ ８ ． ４
所谓 Ｇ Ｐ Ｓ的基 准 具 体 的 分 为 三 个 ： 方位 基准 、 尺 度 基 准 以及 同， 具体 的将其 分为四种 ： 边连式 、 点连式 、 网连式 以及边 点混连
位置基准 。方位基准通过使 根据测量 时所 给的方位角来加 以计 式 。在实际的设计中根据测量精度 以及 实际 的设备状况来确 定 算确 定的， 此外还可 以直接通过系统的基线 向量方 向来得 出。位 选择 的 网 形 。 置基准是通过所得 出的起算 点坐标来确定 的。而得到尺度基准 的方法则较多 ，一方面可 以通过基线 向量之 间的距离来确 定另
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控制网的布设原则及优化设计探讨 霍印峰
GPS控制网的布设原则及优化设计探讨霍印峰摘要：随着科学技术的快速发展，全球定位系统在测绘工程中的应用越来越广泛，在城市控制网中扮演的角色也越来越重要，受到各界的关注。
然而，GPS控制网在模型上也完全不同于传统的控制网。
本文先对GPS控制网进行概述，分析了其特点，然后阐述了GPS控制网的布设原则，针对具体的情况对GPS控制网的布设进行了优化设计。
关键词：GPS控制网；布设原则；优化设计引言随着GPS三维定位系统的广泛应用，其已经成为了当前社会测绘工程中极其重要的一项技术。
与传统的测角网等传统测绘工具相比，全球定位系统虽然具有定位准确、速度快、操作简便、不易受限等优点，但和传统工具一样仍需要对GPS控制网进行优化设计。
通过对精密程度、数据来源可靠程度、布控范围、成本费用等环节的优化，使其不断发展完善，适应城市发展的需要。
一、GPS控制网概述（一）GPS控制网布设的目的GPS三维定位系统为我国大地测量、地壳运动研究等提供了可靠的数据来源，并且为建立三维地心坐标体系奠定了基础。
GPS控制网布设的目的和意义：将我国陆地和海洋的测绘基础进行统一；与其他方法相结合准确测量大地水准面；准确建立三维地心坐标等等。
为我国测绘行业的发展提供了发展方向和发展前景。
（二）GPS控制网布设的特点（1）GPS控制网的形状与卫星空间分布图形相关联，即控制网中网点发出的基线数量和权阵。
（2）GPS控制网的非层次结构性。
在具体的监测过程中，结合不同的方法，使用不同的仪器设备，采取不同的工作模式，都会使得到的监测值精密程度出现偏差。
GPS控制网能够将相同的精密程度通过一定的技术扩展方法，一次性达到人们所需的精密程度要求。
（3）监测点分布均匀，不存在误差逐级累积的现象。
在传统控制网中，各个环节存在的误差逐级累积，导致误差越来越大，对最终的监测结果造成巨大影响。
而GPS控制网则消除了误差逐级累积这一特点，各个监测点的精密程度大体相同，不存在较大误差。
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控制网的优化设计及外业应用原理
观测精度选择随意性较大，但是精度的高低直接关系到沉降观测成败。
对沉降观测精度选择既不能太高也不能太低，要合理适宜，适合工程特性的需要。
既不造成无谓的浪费也要保证观测结果的准确性。
这样，本人认为一般高层及重要的建(构)筑物在首次观测过程中适用精密仪器的设备(高级水准仪、铟合金尺等)在±0.001以上,部分按二等以上水准测量方法，采用放大率倍数较大的S2或S3水准仪进行观测。
(2)在沉降观测过程中，沉降量与时问关系曲线不是单边下行光滑曲线，而是起伏状现象。
这就分析原因，进行修正。
①第二次观测出现回升，而以后各次观测又逐渐下降。
可能是首次观测精过低，若回升超过5mm时，第一次观测作废，若回升5mm内，第二次与第一次调整标高一致。
②曲线在某点突然回升。
原因：水准点或观测点被碰动所致且水准点碰动后标高低于碰前标高，观测点碰后高于碰前。
处理措施：取相邻另一观测点的相同期间沉降量作为被碰观测点之沉降量。
③曲线自某点起渐渐回升原因：一般是水准点下沉所致。
措施：确定水准点下沉值，与高级水准点符合测量，确定下沉度。
测定地面高程随时间变化的工作。
地壳运动、开采矿藏或天然气、抽取地下水等均能引起地面高程变化。
局部地区地面高程在短期内发生较大变化，对房屋、地下管道、道路、桥梁和水坝等有严重的破坏作用。
城市和工业区地面的持续下沉甚至危及整个城市和工业区的安全。
地表沉降观测可以定量地了解地面的升降。
进行地表沉降观测，要在测区内选定适量的水准点作为地面观测点，并埋设标志，同时在沉降范围外的稳定处设置适量的基准点，也可把基准点设在沉降范围内，但必须设法使基准点高程不受地表沉降影响。
在一个测区内至少要设置3个基准点 ，以便通过联测验证其稳定性。
从基准点出发用精密水准测量方法测定各观测点的高程。
不同日期两次测得同一观测点的高程之差，即代表地面高程在这两次观测期间的变化。
根据大量的地表沉降观测资料，可以分析沉降规律，预计沉降的发展趋势。
GPS控制网的优化设计
GPS控制网的优化设计GPS控制网在测绘应用中起到了至关重要的作用，不仅提高了测绘的准确度，还降低了成本。
本文着重探析了GPS控制网高效率、精准性、可行性及低成本的原则，分析了如何优化其控制网的设计类型，阐述了优化GPS控制网技术的方法，确定了控制网的网型，研究GPS控制网优化设计的具体步骤。
标签：测绘GPS 控制网网型1前言随着现代测绘事业的不断发展，GPS控制技术在测绘领域的发展中起到了不可替代的作用。
传统的测绘技术成本偏高且准确性低，大大加重了操作人员的工作压力，GPS测绘技术不仅精准度高，可行性强，还能提高效率，节约资源。
为了将GPS技术发挥出最大的优势，人们在不断的优化其控制网的设计，以此不断提高测绘的精准度和可行性，保证测绘工程工作的顺利完成。
2 GPS控制网设计原则及思路2.1高效率高精度原则在进行GPS控制网优化设计时，要坚守高效率原则，这就要参照GPS控制网中相应的各项效率指数，对现有方案进行合理的设计，此外，还要分析控制网的总布置时段和消耗额度，明确设计方向以此提高控制网的整体效率。
GPS控制网技术之所以受到测绘行业的欢迎，其高精准度特性是原因之一，作为测量工作的基础，在进行优化设计GPS控制网时，首先要对控制网的网型结构进行分析，利用坐标方差，针对其网型设计并确定控制网的矩阵。
简单的来说就是利用协方差阵分析控制网，并确定控制网整体的精度标准参数，同时在设计和运用时利用角度方位之间的平方差或者标准差以及两点之间的距离进行比较计算，从而保证GPS控制网的精准度。
2.2可靠性低成本原则坚持GPS控制网的设计原则是保证GPS控制网质量的前提。
GPS控制网的可靠性分为外部和内部可靠性两种。
抵御能力粗差的为外部可靠性，观察能力粗差的主要指内部可靠性。
设计GPS控制网时，η作为控制网可靠性数值表示符号，η=J单/J整.，即单个网络为单独性的基线数值与整体网络为单独性的技术数值的比值[1]。
浅谈GPS控制网的设计
浅谈GPS控制网的设计发布时间：2021-06-28T15:19:53.187Z 来源：《工程管理前沿》2021年2月6期作者： 1、王敏 2、龚军[导读] GPS是全球定位系统，具备较强的三维导航与定位功能1、王敏2、龚军昆明子午环测绘咨询服务有限公司云南昆明 650000摘要：GPS是全球定位系统，具备较强的三维导航与定位功能，连续性、全球性、全能性优势显著，且保密性、抗干扰性良好。
GPS技术被广泛应用到城市测量、航空测量等工程中。
本文主要介绍GPS控制网设计相关问题，仅供参考。
关键词：GPS控制网；优化设计GPS控制网是以GPS卫星定位技术建设的控制网，具备多种应用优势，测量结果精度高、载波相位测量，各测量点无需相互通视，可以灵活选择控制点。
GPS测量可以实现全天候测量，确保测量工作的计划性。
整个工程观测时间短，且数据获取速度快。
GPS测量可以实现自动化记录，具备较高的自动化程度。
1、GPS控制网设计原则在建立GPS网络时，设计属于基础内容，可以维护GPS质量可靠性。
GPS网络设计原则，涉及到以下几点：1.1分析GPS控制网应用范围针对工程建设GPS网，应当深入分析到勘测设计需求，分析施工放样环节需求。
针对城市GPS控制，应当分析近期建设与规划需求、远期发展需求，以此发挥出GPS网络、测绘工作的作用和价值。
1.2应用分级布网方案分级设置GPS网络，按照测区实际需求、远期发展需求，确保全网结构呈现长边、短边结合模式。
和全网短边形成全面网，以此减少网络边缘位置误差积累，也可以分阶段处理GPS网数据，检验成果。
分级布网，是建设常规测量控制网基础方法。
为了确保GPS网络可靠性，不同级GPS网络应当布设为闭合图形网，为单独GPS基线向量边构成。
闭合图形可以采用多边形模式，同时包含附和路线。
在GPS网中，严禁出现支线。
1.3GPS测量精度标准我国实施全球定位系统测量规范，可以将GPS网测量精度划分为不同等级。
GPS控制网的优化设计
GPS控制网的优化设计摘要：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。
在已经有很多学者研究控制网的优化设计并作出很多有益结论的情况下，结合GPS测量的特点以及控制网的特性，对以下对象进行了研究与分析：了解到控制网的优化设计指标，掌握各种优化设计的方法，并制订设计方案；根据接收机的标称精度通过相应的数学公式来进行基线向量的方差－协方差阵的计算估计；根据实际工程来进行优化设计，预估几种方案进行分析对比；选取最优的方案对6台接收机进行同步观测，结果满足布设控制点的要求。
关键词：优化设计；GPS控制网；精度；可靠性引言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。
1GPS定位技术基本概述GPS定位技术是以新一代的精密卫星导航为基础的先进的定位技术，其具有全球性、全天候以及连续性的三维导航和定位能力，同时GPS定位技术的抗干扰性也比较强。
目前在测绘领域中对GPS定位技术的应用比较广泛，其应用优势主要包括以下几点：第一，GPS定位技术在应用过程中对观测站之间的测量通视要求较低。
在测量过程中，对控制点的位置，可以按照测量的实际需要进行布设。
观测站之间的通视性要求极低。
可以提高选点的灵活性，极大地减少测绘工作的复杂性和难度。
但是在应用GPS定位技术时，最好保持测站上空处于开阔状态。
第二，GPS受控制网的几何图形限制相对较小。
在GPS定位技术应用过程中，控制网几何图形对其测量精度的影响比较小。
点与点之间的距离长短可以根据实际的测量需求进行确定。
第三，GPS定位精度比较高。
在GPS定位技术测量时，布设点的精度比较均匀，这样能够在很大程度上确保测量精度。
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。
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。
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。
GPS控制网的优化设计论文
GPS控制网的优化设计GPS控制网的优化设计摘要优化设计是最优化理论和方法在设计中的应用，力求以最低的成本、最高的效率达到最优的目标。
本文通过一系列的分析，对GPS控制网的优化方法进行分析，说明可行性。
为了解决控制网优化设计问题，本论文分两大部分，GPS网的优化设计和GPS网的精度和可靠性，在 GPS网形设计中，首先根据工程的特点和GPS网设计规的要求，大致确定网的规模，用图论和树的有关算法推导出GPS网形中点、边、异步环之间的关系，然后给出一种生成网形的算法，自动生成初步网形，并用模拟法在顾与精度和可靠性准则下对初步网形进行优化设计，确定最终网形，并按最小路径方法生成观测方案。
关键词： GPS控制网，优化设计，精度，可靠性OPTIMIZINGDESIGNINGOFCONTROLNETWORKABSTRACTTheoptimization designis a application of the most optimizative theory and methodin the design. It is hopeful that the best target obtained through the expenditure of the fewestcost and the best efficient. The essay is a feasibility report of the optimization design ofGPS control network’s methods by a series of analysis.This paper consists of two parts: Optimizing designing of GPS control networkand the Precision and Reliability of GPS network. When designinga GPS control network,its scale should be predicted as the project requested and the GPS surveying standard disciplined. According to the relationship among GPSpoints, edges and nonsynchronous loops, we can use an algorithm of Graphic Theoryto produce a network when given the number of points and the maximum edges of eachnonsynchronous loop, after being modified by using simulate optimizingmethod wecan draw the ultimate network, then the observation plan can be gained by using thebest way algorithm.KEYWORDS：gps control network, optimizing designing, precision, reliability目录摘要2ABSTRACT31绪论51.1控制网优化设计的发展历史51.2GPS控制网的发展历史61.3GPS控制网的技术设计 (7)1.4 GPS控制网的图形设计 (10)1.5 GPS网形的特点 (13)1.6GPS系统的应用前景152 GPS网的精度和可靠性162.1GPS网平差的数学模型162.2误差的传递与转换172.3相对点位精度的合理评定192.4GPS控制网的可靠性233 GPS控制网优化设计263.1GPS网优化设计的数学模型263.2一阶段优化设计293.3三阶段优化设计31结论34参考文献34致35前言全球定位系统（Global Positioning System-GPS）是美国从20世纪70年代开始研制，历时20年，耗资200亿美元，于1994年全面建成，具有在海、陆、空、进行全方位实时三位导航与定位能力的新一代卫星导航与定位系统。
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。
毕业设计(论文)GPS控制网的优化设计(1)
毕业论文（设计）题目：浅谈测量放线基本技术班级：姓名：轩富坤指导教师：完成日期：2012年1月3日工程测量放线摘要本论文主要讲述我益通项目部凌钢办公楼工程的测量放线基本放线技术和测量的基本概念，建筑施工放线是施工管理人员的基本技能之一。
每项建筑工程施工开始就是施工定位放线，它关系到整个工程的成败。
由于放线错误造成的房屋错位，不能满足满足功能设施要求的现象，屡见不鲜。
施工放线是保证工程质量至关重要的一环。
工程测量学是研究地球空间(地面、地下、水下、空中)中具体几何实体的测量描绘和抽象几何实体的测设实现的理论方法和技术的一门应用性学科。
它主要以建筑工程、机器和设备为研究服务对象。
测绘科学和技术(或称测绘学)是一门具有悠久历史和现代发展的一级学科。
该学科无论怎样发展，服务领域无论怎样拓宽，与其他学科的交叉无论怎样增多或加强，学科无论出现怎样的综合和细分，学科名称无论怎样改变，学科的本质和特点都不会改变。
建筑施工测量作为工程施工的基础性工作,对工程质量的形成起着关键作用。
关键字放线；标高;控制线;弹线1 测量技术建筑施工放线是施工管理人员的基本技能之一。
每项建筑工程施工开始就是施工定位放线，它关系到整个工程的成败。
由于放线错误造成的房屋错位，不能满足功能设施要求的现象，屡见不鲜。
施工放线是保证工程质量至关重要的一环，下面共同探讨建筑施工测量放线技术。
1.1 一般矩形建筑放线技术1.1.1复核规划定点位置施工放线的第一步是复核规划定点位置。
一般施工总平面图上绘出的坐标，由规划技术人员到现场定位。
但是规划定位是根据理论值进行的。
这与现场建筑物的实际位置可能会有差别。
如果存在这样的差别时，一定要复核、纠正。
2005年龙元集团负责的承接施工的某办公大楼工程，按规划定点放线，一条长长的弧线错位100cm，无法吻合。
由于面积特大，相关尺寸多，用有关坐标设计的理论有错误，设计图改正后，再规划定点，重新划线，与之相连的外广场又不吻合，再所以需要综合设计意图，根据现场实际情况调整合适确定位置，历时10多天完成。
浅谈GPS控制网的布设与优化
浅谈GPS控制网的布设与优化摘要：GPS控制网的优化设计，是实施控制测量工作的第一步，是一项基础性的工作。
本文全面系统地研究GPS控制网的布设，总结了GPS控制网的特点及优化设计的原则，着重从可靠性、精度及经济性等方面分析，提出了GPS控制网优化设计的措施关键词: GPS控制网；布设方法；优化设计当第一颗GPS试验卫星于1978年入轨运行开始，测绘界的专家、学者很快就认识到GPS卫星在测量方面的作用。
由于GPS测量不需要两点间通视、不受天气影响、能直接获得三维坐标，而且现今的GPS控制网的布设还具有效率高、费用低、工期短、精度高等优越性，所以GPS技术已成为了大地测量的主要手段。
[1]1.GPS控制网的设计1.1GPS控制网的特点与布设原则1）GPS控制网的特点。
GPS控制网的网形与卫星空间分布的几何图形相关，具有非层次结构性，以及没有误差积累且分布均匀简单易行的必要基准条件。
2）GPS控制网的布设原则（1）效率优先原则，在进行GPS网的设计时，应采用效率指标来衡量设计方案的效率，以及在采用布网方案作业中所需要的时间消耗等问题。
（2）高精度性原则，GPS控制网的高精度性是工程测量的基石，也是其最明显的优势之一在布设时，要做到高精度性原则：先确定GPS网的网形，再根据GPS网的网形，得到GPS网的设计矩阵B，从而得到GPS网的协因数阵Q=(BTPB)，由此做到GPS控制网的高精度性原则。
（3）可靠性原则，可靠性原则是GPS控制网布设的重要原则之一在进行实际GPS网的设计时，一般采用一种反映GPS网可靠性的数量指标，结合各项精度指标，以达到改善网的质量的目的。
1.2GPS控制网的精度设计。
对于GPS网的精度要求，主要取决于网的用途和定位技术所能达到的精度，精度指标通常是以相邻点间弦长的标准差来表示，即（1-1）式中—GPS基线向量的弦长中误差，；—GPS接收机标称精度中的固定误差，；—GPS接收机标称精度中的比例误差系数，；—GPS定位网中相邻点间距离，。
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。
带状GPS控制网的优化设计探讨
带状GPS控制网的优化设计探讨作者：廉波来源：《科技创新导报》 2012年第26期廉波（中油辽河工程有限公司）摘要：本文就带状GPS控制网的构网特点和构网原则进行了简单阐述，结合工程实例对长输管线的工程特点及长输管线带状首级GPS控制网的优化设计进行了简单探讨。
关键词：长输管线 GPS控制网优化设计中图分类号:P288.4 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2012)09(b)-0000-001 引言GPS作为一项全新的测量定位技术已经被广泛的应用在工程建设的各个领域。
GPS测量技术在长输管线测量中的应用革新了传统的长输管线测量模式，改善了测量精度，降低了劳动强度，提高了工作效率，为管线工程建设提供了有力的保障。
但是，随着西气东输、川气东输、海气登陆等诸多大型工程的全线开工，长输管线工程建设规模在不断扩大，线路穿越各种地形、地质情况复杂以及水系发达区域，对长输管线工程测量的质量和进度都提出了很高的要求。
因此，构建全线优化合理的GPS控制网对提高测绘精度、保证工程质量、加快作业进度、节约工程成本起到至关重要的作用。
2 长输管线GPS控制网的构网特点与构网原则一般的长距离输油、输气管线长度都能达到数百公里甚至上千公里，测量工作贯穿工程建设的可行性研究、初步设计、施工测绘、管线施工、竣工图测绘等各个阶段，为管线设计提供中线两侧各100米左右狭长带状分布的全线带状地形图、线路全程纵断面图、局部穿跨越放大平面图，局部放大纵断面图、站场及阀室地形图等现场测绘资料。
因此，为满足工程需要长输管线GPS控制网一般沿线路按点对布设，构成由大地四边形或中心多边形延伸的覆盖管道中线的带状网。
3 长输管线GPS网的优化设计长输管线GPS控制网的优化设计，是在限定精度、可靠性和费用等质量标准下，寻求网设计的最佳极值。
与经典控制网的优化设计不同， GPS网是一种非层次结构的，可一次扩展到所需的密度；对天观测卫星，不需要点间相互通视；测量精度与网形无关，与观测卫星的几何分布密切相关。
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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
（级） Ｄ 和线 路控 制 测 量 （ ） 两级 。 Ｐ Ｅ级 Ｇ Ｓ网相 邻点间弦长精 度通常表示为 ：
＝ 、
２ 长输 管线Ｇｓ Ｐ控制网的构网特点与构网原 基 线 向 量 解中 位 置 基准 的 选 择 ， 及ＧＰ 网 控 制测 量分 为 国 家 等 级 点 的加 密控 制 测 量 以 Ｓ
中一 点 多 次 ＧＰ Ｓ观 测 的 伪 距坐 标 作 为 网 的 位置基准 。
等 诸 多 大 型 工 程 的 全 线 开 工 ， 输 管 线 工 长
程 建 设 规 模 在 不 断扩 大 ， 路 穿 越 各 种 地 线
化设 计不 同 ， Ｇ Ｓ Ｐ 网是一 种 非层 次结 构 的 ， 可一 次 扩 展 到 所需 的 密 度 ； 天观 测 卫 星 ， 对
不 需 要 点 间相 互 通 视 ； 量 精 度 与 网 形 无 测 关 ， 观测卫星的几何分布 密切相关 。 与
３ ２ 精度优 化设计 ．
ＧＰ Ｓ网 的精 度 不 受 网 点 所 构 成 的 几 何 图形的影 响 ， 即其 精 度 与 网 中 各 点 的 坐 标 及 边 与 边 之 间 的 角 度 无 关 ， 只 与 网 中各 而
Ｃ Ｓ １ 技 术 在 长 输 管 线 测 量 中 的 应 用 革 Ｐ ￣量 ］
新 了传 统 的 长 输 管 线 测 量 模 式 ， 善 了测 改
量 精 度 ， 低 了 劳 动 强 度 ， 高 了 工 作 效 降 提
率 ， 管线 工程建 设提 供 了有 力的保 障 。 为
但 是 ， 着 西 气 东输 、 气 东 输 、 气 登 陆 随 川 海
则
一
转换到 地方坐标 系所需 的基准设计 。 由于
般 的 长 距 离 输 油 、 气 管 线 长 度都 Ｇ Ｓ 度 往往 存 在 系统 误 差 ， 应 对 Ｇ Ｓ 输 Ｐ 尺 也 Ｐ 网
的尺 度 基准 进行 优 化 设 计 。
能 达 到 数 百 公 里 甚 至 上 千 公 里 ， 量 工 作 测
Ｓｃｅ ｃ ｎ Ｔｅ ｈ ｏ ｏ ｙ Ｉ ｎ ｖ ｔｏ ｒ ｌ ｉｎ ｅ ｅ ｄ ｃ ｎ ｌｇ ｎ ｏ ａ ｉｎ Ｈｅ ａ ｄ
！
Ｑ： 垫
Ｔ 技 术
带状 ＧＰＳ控制网的优化设计探讨
廉 波 （ 油辽 河 工 程 有 限 公 司 ） 中
摘 要： 本文就 带状ＧＰ 控 制网的构 网特 点和构 罔原则进 行 了简单阐述 ， Ｓ 结合 工程 实例对长输 管线的工程特 点及 长输 管线带状 首衄Ｇ Ｓ Ｐ 控 静 同的优 化设 计进行 了简单探 讨 。 ｊ 关键 词 ： 长输 管 线 Ｇ ｓ 制 网 优 化 设 计 Ｐ控 中 图 分 类 号 ： ２ ８． Ｐ８ ４ 文 献 标 识 码 ： Ａ 文 章 编号 ： ６ ４ ９ Ｘ（ ０ ２０ （） ０ ５ —０ １ ７ —０ ８ ２ １ ） ９ ｂ－ ０ １ ２
（） 用 网 中具 有 较 准 确Ｗ Ｇ １采 Ｓ一８ 系坐 ４
（ ） 用 网 中具有 较 高单 点 定位 的Ｄ ｐ ２采 ｏ— ｐｅ 点或Ｓ Ｒ站 点Ｇ Ｓ 中的一 点 或多 点基 ｌｒ Ｌ Ｐ 网
大 地 四 边 形或 中 心 多 边 形 延 伸 的覆 盖 管 道 标 的 点 作 为 ＧＰＳ网 的 固定 位 置 基 准 。 中线的带状 网。
点 所 发 出 的 基 线 数 目及 基 线 的权 阵 有 关 。
形 、 质情况 复杂 以及水 系发 达 区域 ， 地 对 长 输 管 线 工 程 测 量 的 质 量 和 进 度 都 提 出
了 很 高 的 要 求 。因此 ， 建 全 线 优 化 合 理 构
的ＧＰＳ 制 网对 提 高 测 绘 精 度 、 证 工 程 ３． 控 保 １基 准优 化设计
式 中 ： 标 准 差 （ Ｉ ） ａ 固 定 误 差 为 Ｉｌ ｝为 ｎ１
（ ｍｍ）ｂ Ｉ 比例 误 差 系数 ； 为相 邻 点 间的 距离 ｄ
在 满 足 工 程 需 求 的 前 提 下 ， 计 合 理 设
且 能 够 圆满 的 完 成 工 程 的 预 期 目标 。
ａ ｒ （ ） 表 素 ， 用 测 量 时 获 得 的 单 点 定 位 值 作 为 起 （ ｍ） １ 。 使