■白云婷 賈亞娜

（天津市測繪院天津300381）

GPS在城市控制網中的應用研究

■白云婷 賈亞娜

（天津市測繪院天津300381）

在城市控制網中，GPS系統(tǒng)建設的不斷完善和其定位技術的廣泛推廣以及對GPS的進一步深入的研究開發(fā)，還有GPS在多種衛(wèi)星定位系統(tǒng)上的共用，這些條件給測繪行業(yè)帶來了革命性的變化，GPS定位技術已完全取代了以往用常規(guī)測距、測角的手段來建立城市的控制網。GPS技術與其他技術相比其定位技術具有速度快、精度高、省費用、全天候作業(yè)、操作簡便等優(yōu)點，GPS建立的布網不受常規(guī)通視條件的限制，如今已成為在建立城市控制網中的最主要的技術手段。

GPS技術 城市控制網

近年來GPS接收機質量和精度不斷提高，用GPS測量坐標的絕對和相對精度提高到厘米級甚至亞毫米級，大大拓展了它的應用范圍和在工程測量中的作用。多年來在控制測量中應用GPS的經驗表明，利用GPS建立高精度工程測量平面控制網是可行的，但GPS建立的高程控制網在現(xiàn)階段達不到工程施工的要求。下面文章就GPS在城市控制網中的應用進行分析。

1　GPS測量的特點

1.1在大地控制測量中精度高

GPS控制測量的精度在大地控制測量中高于常規(guī)利用全站儀進行的三角測量。

1.2測站之間不需通視

GPS測量可根據現(xiàn)場情況和測量的實際需要確定點位，選點和測量工作更加靈活方便。

1.3儀器操作簡單、觀測方便

測量人員只需對中、整平、量取GPS天線高及開機后設定參數，GPS接收機即可進行自動觀測和記錄，操作已達智能化。

2　全球定位系統(tǒng)的發(fā)展及其實踐應用

如今，GPS衛(wèi)星定位早已廣泛地應用在車輛調度與導航、海空導航、導彈精確制導、精密定位、電離層監(jiān)測、地殼運動監(jiān)測、變形監(jiān)測與工程測量與放樣以及設備安裝等眾多領域，GPS在我們的工作和生活方面發(fā)揮了越來越重要的作用。在測繪領域，GPS己成為建立大地控制網中的主要手段。我國在1992年運用全球導航定位技術并在全國成功建立起由28個測點組成的國家A級GPS控制網平臺，經過精密測算，地心的坐標精度優(yōu)于0.1m，其后又經過兩次嚴密測算，精度在原有的基礎上提高了3倍；我國又于1996年完成了由730個測點組成的國家B級GPS網平臺，測算平差后其地心坐標精度仍為0.1m，計算出的基線邊長相對精度提高了1倍；在此之后，又建成了中國地殼運動觀測網絡以及全國性的GPS連續(xù)運行站網，逐步穩(wěn)健的完成了ITRF框架在建立高精度地心坐標系應中的運用以及空間大地網的方法和理論的時間研究。這些新技術研究成果已在工程項目和城市控制網建設中得到具體應用，且GPS全球定位技術已經成為城市基礎地理信息設施建設的最重要最可靠的技術保障。

3　GPS點在城市控制網中的布設原則

充分利用當地城市地區(qū)的國家級GPS網點和GPS連續(xù)運行站的數據，用來構成城市控制網的基礎框架結構。要以框架網為布設依托，將城市控制網的點位原則上布設于交通相對便利的地方。GPS網和水準網的相互結合運用，在地區(qū)內均勻的布設一定密度的GPS網 (其點距離平地應為 7km～10km，而山地標準應為10km～20km左右)，同時可以用二等水準進行聯(lián)測高程。城市控制網中GPS點位的布設與未來似大地水準面精化目標需要確保高度的一致性。在城市控制網的建設中應當顧及周邊各個區(qū)、縣的基礎控制以及其在未來的發(fā)展的需要。應當在政府所在地至少要布設3個GPS點，新的選點要選在城鎮(zhèn)附近并且交通方便的地方。在建設和更新中，為了確保新舊控制網可以以最佳的狀態(tài)相吻合，必須均勻的選擇觀測條件好同時相對穩(wěn)定的二、三、四等三角點進行聯(lián)測。在城市控制網的布設中為了可以確保點位的穩(wěn)定性，點位應盡量選擇在地基基礎堅固的地方，盡量避開當地城市擁有的大的地質斷裂帶。

4　城市控制網在現(xiàn)代化建設中的目標

目前我國絕大多數城市的坐標框架僅僅是二維構成的，呈現(xiàn)出的是平面圖像，能提供的成果僅僅是這些控制點在地方獨立坐標系中表現(xiàn)出的高斯直角坐標。即便是從20世紀90年代起，許多的城市采用了GPS技術對城市的控制網進行了基礎改造，所反映出的情況還是如此。因為，單就獨立的坐標系而論，所提供的是大地高近似高度和大地經緯度與國家參考橢球面，并不是與平面坐標能夠相對應的區(qū)域性橢球面上，應當具有的大地高和大地經緯度。其所給出的三維直角坐標情況也與這個相類似，這是一種屬于含義不清晰的參心坐標系。我國在這方面長期以來因為受到科技水平的局限性，點位的表示和測定總是被分解為高程和平面位置這兩個方面。這種情況當然不能稱為是在一個統(tǒng)一的三維坐標系中的實際三維坐標，被迫無奈，城市建設者和技術人員也就只能滿足于二維的平面坐標系。隨著虛擬技術和空間技術的不斷飛躍發(fā)展，如今現(xiàn)代城市的控制網最好也同時具有可以滿足客觀空間具體的標準三維地心坐標。這將是城市進行精密測量技術的一個發(fā)展前景和主流趨勢。在2003年，國家的測繪部門己面向全國提供了三維地心坐標，他是以GPS2000網為坐標框架，正因如此，在如今城市控制網改建和革新上，就需要將在城市建設精確的三維地心坐標系進行全面的考慮，確保其可以和國家的現(xiàn)代化建設統(tǒng)一戰(zhàn)線，并可以與國際技術接軌。在城市控制網的實際運用上，精確的建立城市三維地心坐標框架的又能有力地推動GPS在實時動態(tài)定位技術（RTK）上的快速發(fā)展和高效普及，并在其的實際運作中有力地促進城市地區(qū)的地理信息基礎建設。

5　結束語

由此可見，當觀測現(xiàn)場的通視條件較差，控制網圖形條件達不到要求，利用全站儀測量難以達到精度要求時，利用GPS進行測量，并在GPS平差中加入全站儀測量的高精度邊和方位角作為已知數據，在GPS的平差軟件中進行二維約束平差，可以提高控制網測量精度。但需要有適當高精度已知數據才能達到工程施工測量的要求，這就需要配合使用高精度的全站儀。同時，GPS測量精度受到作業(yè)的環(huán)境、儀器性能和軟件功能的影響，如何降低甚至消除這些影響，GPS測量如何進行才能獨立地完成高精度工程測量控制網的建立，還需要較長時間的探索和進一步研究。隨著科學技術的發(fā)展，GPS測量的精度會越來越高，其將在高精度工程測量中得到廣泛應用。

[1]于立國.GPS技術在平面控制網中的應用與研究 [D].山東科技大學,2005.

[2]萬軍.GPS在水運工程控制網中的應用研究 [D].中國地質大學（北京）,2010.

[3]白玉生.GPS在城市測量控制網改造中的應用與研究 [D].遼寧工程技術大學, 2004.

P224.8[文獻碼]B

1000～405X（2016）～4～253～1