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        論GPS大地控制網(wǎng)建設(shè)技術(shù)

        2018-03-21 07:27:14
        江西建材 2018年3期
        關(guān)鍵詞:期數(shù)基線(xiàn)大地

        測(cè)繪工程中所采用的GPS定位系統(tǒng)具有高精度、全天候、高效率、多功能、操作簡(jiǎn)便、應(yīng)用廣泛、且不受地理?xiàng)l件限制等特點(diǎn),極大的簡(jiǎn)化了工程建設(shè)項(xiàng)目中的測(cè)繪工作程序。在采用了GPS大地控制網(wǎng)開(kāi)展建設(shè)工作后,便可促使相應(yīng)的觀測(cè)人員能夠突破時(shí)間與空間的局限性,快速的獲取各控制點(diǎn)的數(shù)據(jù)信息,并進(jìn)一步采取分析整合處理數(shù)據(jù)成果。

        1 GPS數(shù)據(jù)采集原理

        GPS大地控制網(wǎng)的建設(shè)是由多個(gè)GPS測(cè)量站點(diǎn)所共同構(gòu)成的,在測(cè)量作業(yè)區(qū)域范圍內(nèi)布設(shè)GPS測(cè)量站點(diǎn),建立了工程測(cè)量坐標(biāo)參考系統(tǒng)。該系統(tǒng)站點(diǎn)是依據(jù)測(cè)量預(yù)設(shè)數(shù)值開(kāi)展樣本測(cè)量采集工作,最終將所測(cè)得的數(shù)據(jù)信息利用系統(tǒng)通信功能傳輸至信息平臺(tái)上,針對(duì)性的采樣并開(kāi)展數(shù)據(jù)信息分析工作。此種測(cè)量結(jié)果的分析過(guò)程具有動(dòng)態(tài)變化性特征,可依據(jù)實(shí)際所測(cè)取到的數(shù)據(jù)信息對(duì)有關(guān)的測(cè)量質(zhì)量加以分析處理,并由此來(lái)獲取GPS工程測(cè)量參考網(wǎng)絡(luò)的誤差糾正模型,利用GPS大地控制網(wǎng)來(lái)對(duì)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行更正完善,達(dá)到更高精度。

        2 GPS大地控制網(wǎng)建設(shè)指標(biāo)控制

        2.1 準(zhǔn)備工作

        具體如下:①對(duì)測(cè)區(qū)情況進(jìn)行實(shí)地了解,如點(diǎn)位情況、測(cè)區(qū)內(nèi)經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r、民區(qū)民俗、交通狀況、測(cè)量人員生活安排等;②預(yù)報(bào)衛(wèi)星狀況,即利用衛(wèi)星歷書(shū),對(duì)觀測(cè)期間所處區(qū)域的衛(wèi)星狀況(各時(shí)段所能觀測(cè)的衛(wèi)星數(shù)、衛(wèi)星幾何條件)進(jìn)行預(yù)報(bào),同時(shí)對(duì)周?chē)休^多障礙物的測(cè)站進(jìn)行GPS觀測(cè)影響評(píng)估。

        2.2 構(gòu)網(wǎng)

        2.2.1 選點(diǎn)

        為可以連續(xù)性跟蹤觀測(cè)衛(wèi)星,確保衛(wèi)星信號(hào)的質(zhì)量,測(cè)站上空應(yīng)該盡量開(kāi)闊,在10~15度高度角以上障礙物不允許成片的出現(xiàn);為確保GPS衛(wèi)星信號(hào)少受各種電磁波的干擾,強(qiáng)電磁波不允許出現(xiàn)在測(cè)站周?chē)?00米范圍以?xún)?nèi),如高壓輸電線(xiàn)和功率較大的無(wú)線(xiàn)電發(fā)射設(shè)備;為便宜今后觀測(cè)和使用方便,測(cè)站位置的選取已經(jīng)具備易于保存、交通便利的條件。

        2.2.2 布網(wǎng)

        (1)GPS基線(xiàn)向量網(wǎng)的精度指標(biāo)。GPS網(wǎng)的等級(jí)需要根據(jù)國(guó)家規(guī)范、行業(yè)測(cè)量規(guī)范及工作任務(wù)要求確定。GPS網(wǎng)精度指標(biāo)通常是以網(wǎng)中相鄰點(diǎn)之間的距離誤差來(lái)表示的。

        式中:δ為相鄰點(diǎn)間的距離中誤差(mm);a為固定誤差;b為比例誤差(mm);D為相鄰點(diǎn)距離(km)。

        表1

        注:A級(jí):區(qū)域或國(guó)家框架網(wǎng)、區(qū)域動(dòng)力學(xué)網(wǎng);B級(jí):地方框架網(wǎng)或國(guó)家大地控制網(wǎng);C級(jí):地方控制網(wǎng)與工程控制網(wǎng);D級(jí):工程控制網(wǎng);E級(jí):測(cè)圖網(wǎng)(詳見(jiàn)表1所示)。

        (2)GPS基線(xiàn)向量網(wǎng)的布網(wǎng)形式。GPS基線(xiàn)向量網(wǎng)的布網(wǎng)形式多種多樣,主要有跟蹤站式、會(huì)站式、多基準(zhǔn)站式、同步圖形擴(kuò)展式(點(diǎn)連式、邊連式、網(wǎng)連式、混連式)和單基準(zhǔn)站式,每種形式各有優(yōu)缺點(diǎn),具體在選用時(shí)應(yīng)該結(jié)合各方面的因素進(jìn)行綜合考慮(詳見(jiàn)圖1所示)。

        圖1

        (3)布設(shè)GPS基線(xiàn)向量網(wǎng)時(shí)的設(shè)計(jì)指標(biāo)。GPS網(wǎng)在布設(shè)時(shí),除了需要嚴(yán)格按照一定的設(shè)計(jì)原則之外,還應(yīng)將一些定量指標(biāo)結(jié)合起來(lái)強(qiáng)化對(duì)工作的指導(dǎo),如效率指標(biāo)、可靠性指標(biāo)和精度指標(biāo)。①在布設(shè)GPS網(wǎng)時(shí),在點(diǎn)數(shù)、接收機(jī)數(shù)和平均重復(fù)設(shè)站次數(shù)確定后,則完成該網(wǎng)測(cè)設(shè)所需理論最少觀測(cè)期數(shù)就可以確定,理論最少觀測(cè)期數(shù)與設(shè)計(jì)的觀測(cè)期數(shù)的比值即為效率指標(biāo)(e)。

        其中:Smin為理論最少觀測(cè)期數(shù);Sd為設(shè)計(jì)觀測(cè)期數(shù);R為平均重復(fù)設(shè)站次數(shù);M為接受機(jī)數(shù);N為GPS網(wǎng)的點(diǎn)數(shù);②GPS控制網(wǎng)的可靠性可分為內(nèi)可靠性和外可靠性,可靠性指標(biāo)可以用整網(wǎng)的多余獨(dú)立基線(xiàn)數(shù)Ir與總的獨(dú)立基線(xiàn)數(shù)It的比值衡量,即可靠性指標(biāo)ξ=Ir/It;③當(dāng)GPS網(wǎng)布網(wǎng)方式和觀測(cè)作業(yè)方式確定后,GPS網(wǎng)的圖形就確定了。根據(jù)已確定的GPS網(wǎng)圖形,就可得到GPS網(wǎng)的設(shè)計(jì)矩陣B,從而得到協(xié)因數(shù)陣Q=(BTPB),在設(shè)計(jì)階段可以采用tr(Q)作為衡量GPS網(wǎng)的精度指標(biāo)。

        (4)GPS網(wǎng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。在確保質(zhì)量的基礎(chǔ)上促進(jìn)效率的提高和成本的降低是設(shè)計(jì)GPS網(wǎng)的基本出發(fā)點(diǎn),為此在設(shè)計(jì)和測(cè)設(shè)過(guò)程中,需要將實(shí)際應(yīng)用需求結(jié)合起來(lái),對(duì)于高可靠性和高精度不可以盲目的追求。也不能為追求高效率和低成本而放棄對(duì)質(zhì)量的要求,為此可以采取以下措施:①在布設(shè)GPS網(wǎng)時(shí),適當(dāng)增加觀測(cè)期數(shù)對(duì)于提高GPS網(wǎng)的可靠性非常有效;②為提高GPS的尺寸精度,可采用增設(shè)長(zhǎng)時(shí)間、多時(shí)段的方法提高精度;③為保證網(wǎng)的點(diǎn)位精度均勻,起算點(diǎn)應(yīng)均勻分布在GPS網(wǎng)的周?chē)?/p>

        3 GPS大地控制網(wǎng)建設(shè)原則

        3.1 加強(qiáng)權(quán)限控制

        權(quán)限控制是對(duì)坐標(biāo)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)在做出不當(dāng)操作行為后所采取的一種保護(hù)性措施手段,是在所創(chuàng)建出的大地控制網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)部針對(duì)用戶(hù)以及用戶(hù)組給予其一定的權(quán)限,能夠?qū)τ脩?hù)及其組分目錄、子目錄及文件等相關(guān)資源信息進(jìn)行瀏覽與更改。處于網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的服務(wù)器在暫停運(yùn)行的狀態(tài)下可采取拒絕回應(yīng)操作,即刻將目前未應(yīng)用到的界面予以關(guān)閉,以提升系統(tǒng)運(yùn)行效率,針對(duì)當(dāng)日的文件信息采取實(shí)時(shí)性監(jiān)督管控,一旦出現(xiàn)問(wèn)題情況便需及時(shí)予以處理。針對(duì)末尾數(shù)據(jù)信息可采取三維加密方式,并定期運(yùn)行安全檢測(cè)系統(tǒng)來(lái)保障系統(tǒng)的運(yùn)行安全性及穩(wěn)定性。若通過(guò)加密通道系統(tǒng)則可將數(shù)據(jù)自動(dòng)存儲(chǔ)并轉(zhuǎn)換成視圖模式,同時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理與審計(jì),由此便可確保大地測(cè)量系統(tǒng)內(nèi)的數(shù)據(jù)安全性,采用防護(hù)墻來(lái)將所獲取到的棄置數(shù)據(jù)排除出去,以防止各項(xiàng)數(shù)值信息出現(xiàn)錯(cuò)亂情況,使得GPS大地控制網(wǎng)建設(shè)能夠得以進(jìn)一步的優(yōu)化改進(jìn)。

        3.2 降低失誤概率

        在大量的數(shù)據(jù)誤差內(nèi),其中多數(shù)是發(fā)生在一些人為性的因素方面。對(duì)于有關(guān)機(jī)器設(shè)備的熟悉程度不足,以及在實(shí)際操作過(guò)程中的輕視心理都會(huì)導(dǎo)致大地控制網(wǎng)建設(shè)面臨困難挑戰(zhàn)。針對(duì)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的配置,應(yīng)盡可能加以完善改進(jìn),在條件允許的情況下做出更加科學(xué)、合理性的設(shè)置與應(yīng)用,確保網(wǎng)絡(luò)連接系統(tǒng)能夠達(dá)到更高的安全性。為避免因人為性操作而導(dǎo)致的誤差影響,可應(yīng)用系統(tǒng)錄入制度,用戶(hù)可在識(shí)別后進(jìn)入到系統(tǒng)內(nèi)部,在獲取到相應(yīng)的數(shù)據(jù)信息內(nèi)容后,明確出與最終應(yīng)用存在密切相關(guān)性的標(biāo)識(shí),將實(shí)際操作所應(yīng)用到的時(shí)間予以記錄并做備份處理。

        3.3 創(chuàng)建備份系統(tǒng)

        在開(kāi)展GPS三維空間大地控制網(wǎng)的建設(shè)工作之時(shí),經(jīng)常性的會(huì)發(fā)生系統(tǒng)崩潰現(xiàn)象,此類(lèi)狀況的出現(xiàn)很大概率上是由于系統(tǒng)在進(jìn)行多組數(shù)據(jù)信息處理時(shí),難以還原至初始界面。一旦出現(xiàn)這一現(xiàn)象便會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)數(shù)據(jù)完全丟失,因此創(chuàng)新備份系統(tǒng)至關(guān)重要。

        4 結(jié)束語(yǔ)

        總之,在目前的測(cè)繪工程領(lǐng)域內(nèi),科學(xué)高效的大地控制網(wǎng)建設(shè),有助于促使工程測(cè)繪人員能夠及時(shí)獲取到更高精度的測(cè)繪信息,保障工程建設(shè)項(xiàng)目的順利開(kāi)展。在具體的工作實(shí)踐當(dāng)中相關(guān)的工作人員應(yīng)當(dāng)從加強(qiáng)權(quán)限控制、降低失誤概率、創(chuàng)建備份系統(tǒng)、完善GPS大地控制網(wǎng)等方面來(lái)著手實(shí)施。

        [1]劉鋒.基于GPS技術(shù)的測(cè)繪工程三維大地控制網(wǎng)的建設(shè)研究[J].自動(dòng)化與儀器儀表,2017(7):12-13.

        [2]劉宏禮.GPS測(cè)繪技術(shù)在測(cè)繪工程中的應(yīng)用[J].工程建設(shè)與設(shè)計(jì),2017(12):1-4.

        [3]徐小嵐.測(cè)繪工程GPS三維空間大地控制網(wǎng)的建設(shè)研究[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用,2016(32):292-292.

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