■包時(shí)超

（深圳市巖土綜合勘察設(shè)計(jì)有限公司廣東深圳518172）

淺談區(qū)域GPS控制測(cè)量技術(shù)應(yīng)用

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隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)的飛速發(fā)展，為了滿足城市區(qū)域規(guī)劃、建設(shè)和管理的需要，為光明新區(qū)的城市規(guī)劃建設(shè)提供科學(xué)依據(jù)，將GPS控制測(cè)量技術(shù)在地形測(cè)繪廣泛應(yīng)用于區(qū)域控制測(cè)量工程中。

GPS控制測(cè)量平差

1　測(cè)區(qū)概況

深圳市光明新區(qū)位于廣東省珠江三角洲范圍內(nèi)。測(cè)區(qū)的北面與東莞市相鄰，東面與光明街道辦事處相接，南面與石巖鎮(zhèn)相接，西面與松崗鎮(zhèn)和沙井鎮(zhèn)相接。測(cè)區(qū)范圍內(nèi)大部分地形地勢(shì)平坦，北部多為山地，地勢(shì)比較高，山丘、水系較多。

2　儀器設(shè)備和軟件

GPS控制測(cè)量采用Smart-3100IS型GPS測(cè)量系統(tǒng)，為12通道單頻接收機(jī)，其靜態(tài)相對(duì)定位精度為：靜態(tài)基線±（5mm+1ppmD）、高程±（10mm+2ppmD）。Smart-3100IS型GPS測(cè)量系統(tǒng)配備有Planning星歷預(yù)報(bào)軟件、SpectrumSurvey后處理解算軟件，完全能滿足GPS控制測(cè)量數(shù)據(jù)處理的要求。GPS實(shí)測(cè)和數(shù)據(jù)處理時(shí)采用的其它設(shè)備移動(dòng)電話、計(jì)算機(jī)和必要的交通工具等。

3　四等（或D級(jí)）GPS網(wǎng)的設(shè)計(jì)和觀測(cè)

3.1GPS布網(wǎng)

充分利用GPS測(cè)量的優(yōu)點(diǎn)，實(shí)測(cè)GPS控制點(diǎn)45個(gè)，其中已知點(diǎn)4個(gè)，未知點(diǎn)41個(gè)，組成最小同步環(huán)135個(gè)，多邊形異步環(huán)8個(gè)。獨(dú)立基線54條，其中必要基線44條，多余基線10條，平均重復(fù)設(shè)站數(shù)為1.7/站。多于規(guī)范規(guī)定的1.6/站。

3.2GPS觀測(cè)

在實(shí)際外業(yè)觀測(cè)過(guò)程中，使用7臺(tái)Smart-3100IS型GPS接收機(jī)，同時(shí)在三個(gè)GPS點(diǎn)上進(jìn)行觀測(cè)，有效觀測(cè)衛(wèi)星數(shù)≥7顆，時(shí)段長(zhǎng)度≥60分鐘，如果有的點(diǎn)不搬站，則不關(guān)機(jī)，以保證盡可能長(zhǎng)的時(shí)段長(zhǎng)度。丈量天線高度，均從天線的三面丈量三次，在三次較差不大于3mm時(shí)，取平均值為最后結(jié)果。結(jié)束觀測(cè)時(shí)，再丈量一次天線高，以作校核。在觀測(cè)過(guò)程中，自始至終有人值守，并經(jīng)常檢查有效衛(wèi)星的歷元數(shù)是否符合要求，否則及時(shí)通知其它兩臺(tái)儀器，延長(zhǎng)時(shí)段時(shí)間，以保證觀測(cè)精度。

實(shí)際上在觀測(cè)過(guò)程中，Smart-3100IS型GPS接收機(jī)電量充足，接收信號(hào)穩(wěn)定，衛(wèi)星數(shù)大都保持在7-8顆，有時(shí)高達(dá)10顆以上，為后面的平差處理之順利進(jìn)行打下了良好的基礎(chǔ)。

4　外業(yè)數(shù)據(jù)處理及檢核

4.1外業(yè)數(shù)據(jù)處理

外業(yè)觀測(cè)后及時(shí)輸入計(jì)算機(jī)，并進(jìn)行外業(yè)數(shù)據(jù)的檢查。根據(jù)自動(dòng)處理基線向量的結(jié)果，檢查基線向量方差比、中誤差以及天線高等，差比＞2，中誤差＜20mm，參與解算的向量均符合要求。

4.2外業(yè)觀測(cè)質(zhì)量的檢核

根據(jù)規(guī)范要求，各級(jí)GPS基線精度計(jì)算公式如下

按D級(jí)控制網(wǎng)精度要求，取a≤10mm、b≤10ppm、D=4.65Km代入上式，經(jīng)計(jì)算得：σ=47.60mm。

4.2.1同步環(huán)檢驗(yàn)

根據(jù)規(guī)程要求，其坐標(biāo)分量應(yīng)分別≤6ppm（1/166666）；全長(zhǎng)閉合差應(yīng)≤10ppm（1/100000）。經(jīng)檢核全長(zhǎng)閉合差最大為3.50 ppm （1/285650）（同步環(huán)2），最小為0.10 ppm（1/9847169）（同步環(huán)20），均符合要求。

4.2.2異步環(huán)檢驗(yàn)

坐標(biāo)分量閉合差Wx=Wy=Wz≤±3σ；n=3、Wx=Wy=Wz≤± 247.3mm；n=4、Wx=Wy=Wz≤±285.6mm；n=5、Wx=Wy=Wz≤± 319.3m；異步環(huán)全長(zhǎng)閉合差:W≤±3σ；n=3、W≤±428.4mm；n=4、W≤±494.7mm；n=5、W≤±553.1mm；抽取獨(dú)立基線異步閉合環(huán)8個(gè)，經(jīng)檢查其4條基線全長(zhǎng)閉合差最大為407mm，最小為16mm，遠(yuǎn)小于規(guī)定的494.7mm，符合要求。

5　平差計(jì)算

基線處理成功后，即可進(jìn)入軟件的網(wǎng)平差界面，進(jìn)行WGS-84坐標(biāo)系下的自由網(wǎng)平差及三維約束網(wǎng)平差。

5.1GPS點(diǎn)WGS-84坐標(biāo)系自由網(wǎng)平差

（1）GPS點(diǎn)WGS-84坐標(biāo)系坐標(biāo)平差及精度：按規(guī)定，基線向量的改正數(shù):Vx=Vy=Vz≤3σ=142.8mm；實(shí)測(cè)基線178條，經(jīng)檢查最大的基線向量改正數(shù)為122mm，完全符合規(guī)程要求?；€的相對(duì)精度最高為1/164.9069萬(wàn)；最低為1/10.2530萬(wàn)。

（2）GPS點(diǎn)WGS-84坐標(biāo)系大地坐標(biāo)及其精度：WGS-84坐標(biāo)的點(diǎn)位中誤差最小為5.9mm；最大為8.7mm。

5.2GPS點(diǎn)54系三維約束平差

以大銀山嶺（3等點(diǎn)）和烏云嶺（1等點(diǎn)）為平面及高程已知點(diǎn)，周建材廠的高程已知數(shù)據(jù)，進(jìn)行三維強(qiáng)制約束平差。大銀山嶺（3等點(diǎn)）和烏云嶺（1等點(diǎn)）為不同級(jí)別的國(guó)家大地等級(jí)點(diǎn)，原則上是不能作為起算數(shù)據(jù)引入GPS網(wǎng)來(lái)推求其他未知點(diǎn)的數(shù)據(jù)的。但鑒于測(cè)區(qū)只有此兩已知大地點(diǎn)，且此前有關(guān)測(cè)量單位提交的GPS控制測(cè)量成果也是以該兩點(diǎn)為起算數(shù)據(jù)進(jìn)行平差計(jì)算的。為保證成果的一致性，經(jīng)過(guò)對(duì)“建材廠”及“青草排”的校核，點(diǎn)位附和良好。

經(jīng)平差得到結(jié)果如下：邊長(zhǎng)中誤差最大為5mm，最小為2.1mm。邊長(zhǎng)的相對(duì)精度最高為1/318萬(wàn)；最低為1/20萬(wàn)，遠(yuǎn)高于規(guī)定1/5萬(wàn)的精度。GPS點(diǎn)54坐標(biāo)的點(diǎn)位中誤差最小為±5.3mm；最大為±2mm；GPS點(diǎn)54坐標(biāo)及點(diǎn)位中誤差和誤差橢圓參數(shù)符合要求。

5.3GPS網(wǎng)高程平差

本次計(jì)算采用軟件提供一次多項(xiàng)式高程擬和法來(lái)推求位置點(diǎn)高程點(diǎn)數(shù)據(jù)。具體步驟為：三維約束“大銀山嶺”和“烏云嶺”，再約束“建材廠”之水準(zhǔn)高程，以“青草排”的已知高程作為校核，結(jié)果相差-0.006m。測(cè)區(qū)內(nèi)的測(cè)量數(shù)據(jù)滿足規(guī)范誤差允許值，所得高程值為以后測(cè)繪工作提供參考。

6　結(jié)論

GPS控制測(cè)量技術(shù)有著獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，為地區(qū)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展做出巨大的貢獻(xiàn)。它具有準(zhǔn)確度高、誤差小、測(cè)繪進(jìn)度快等優(yōu)于一般測(cè)繪技術(shù)手段的特點(diǎn)，為城市區(qū)域地形測(cè)繪發(fā)揮著作用。

［1］CJJ73-2010X，全球定位系統(tǒng)城市測(cè)量技術(shù)規(guī)程 ［S］

P228.4［文獻(xiàn)碼］ B

1000-405X（2016）-8-341-1