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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)基線大地

        測繪工程中所采用的GPS定位系統(tǒng)具有高精度、全天候、高效率、多功能、操作簡便、應(yīng)用廣泛、且不受地理條件限制等特點,極大的簡化了工程建設(shè)項目中的測繪工作程序。在采用了GPS大地控制網(wǎng)開展建設(shè)工作后,便可促使相應(yīng)的觀測人員能夠突破時間與空間的局限性,快速的獲取各控制點的數(shù)據(jù)信息,并進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GPS測量站點所共同構(gòu)成的,在測量作業(yè)區(qū)域范圍內(nèi)布設(shè)GPS測量站點,建立了工程測量坐標參考系統(tǒng)。該系統(tǒng)站點是依據(jù)測量預(yù)設(shè)數(shù)值開展樣本測量采集工作,最終將所測得的數(shù)據(jù)信息利用系統(tǒng)通信功能傳輸至信息平臺上,針對性的采樣并開展數(shù)據(jù)信息分析工作。此種測量結(jié)果的分析過程具有動態(tài)變化性特征,可依據(jù)實際所測取到的數(shù)據(jù)信息對有關(guān)的測量質(zhì)量加以分析處理,并由此來獲取GPS工程測量參考網(wǎng)絡(luò)的誤差糾正模型,利用GPS大地控制網(wǎng)來對數(shù)據(jù)信息進行更正完善,達到更高精度。

        2 GPS大地控制網(wǎng)建設(shè)指標控制

        2.1 準備工作

        具體如下:①對測區(qū)情況進行實地了解,如點位情況、測區(qū)內(nèi)經(jīng)濟發(fā)展狀況、民區(qū)民俗、交通狀況、測量人員生活安排等;②預(yù)報衛(wèi)星狀況,即利用衛(wèi)星歷書,對觀測期間所處區(qū)域的衛(wèi)星狀況(各時段所能觀測的衛(wèi)星數(shù)、衛(wèi)星幾何條件)進行預(yù)報,同時對周圍有較多障礙物的測站進行GPS觀測影響評估。

        2.2 構(gòu)網(wǎng)

        2.2.1 選點

        為可以連續(xù)性跟蹤觀測衛(wèi)星,確保衛(wèi)星信號的質(zhì)量,測站上空應(yīng)該盡量開闊,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)星信號少受各種電磁波的干擾,強電磁波不允許出現(xiàn)在測站周圍200米范圍以內(nèi),如高壓輸電線和功率較大的無線電發(fā)射設(shè)備;為便宜今后觀測和使用方便,測站位置的選取已經(jīng)具備易于保存、交通便利的條件。

        2.2.2 布網(wǎng)

        (1)GPS基線向量網(wǎng)的精度指標。GPS網(wǎng)的等級需要根據(jù)國家規(guī)范、行業(yè)測量規(guī)范及工作任務(wù)要求確定。GPS網(wǎng)精度指標通常是以網(wǎng)中相鄰點之間的距離誤差來表示的。

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

        表1

        注:A級:區(qū)域或國家框架網(wǎng)、區(qū)域動力學(xué)網(wǎng);B級:地方框架網(wǎng)或國家大地控制網(wǎng);C級:地方控制網(wǎng)與工程控制網(wǎng);D級:工程控制網(wǎng);E級:測圖網(wǎng)(詳見表1所示)。

        (2)GPS基線向量網(wǎng)的布網(wǎng)形式。GPS基線向量網(wǎng)的布網(wǎng)形式多種多樣,主要有跟蹤站式、會站式、多基準站式、同步圖形擴展式(點連式、邊連式、網(wǎng)連式、混連式)和單基準站式,每種形式各有優(yōu)缺點,具體在選用時應(yīng)該結(jié)合各方面的因素進行綜合考慮(詳見圖1所示)。

        圖1

        (3)布設(shè)GPS基線向量網(wǎng)時的設(shè)計指標。GPS網(wǎng)在布設(shè)時,除了需要嚴格按照一定的設(shè)計原則之外,還應(yīng)將一些定量指標結(jié)合起來強化對工作的指導(dǎo),如效率指標、可靠性指標和精度指標。①在布設(shè)GPS網(wǎng)時,在點數(shù)、接收機數(shù)和平均重復(fù)設(shè)站次數(shù)確定后,則完成該網(wǎng)測設(shè)所需理論最少觀測期數(shù)就可以確定,理論最少觀測期數(shù)與設(shè)計的觀測期數(shù)的比值即為效率指標(e)。

        其中:Smin為理論最少觀測期數(shù);Sd為設(shè)計觀測期數(shù);R為平均重復(fù)設(shè)站次數(shù);M為接受機數(shù);N為GPS網(wǎng)的點數(shù);②GPS控制網(wǎng)的可靠性可分為內(nèi)可靠性和外可靠性,可靠性指標可以用整網(wǎng)的多余獨立基線數(shù)Ir與總的獨立基線數(shù)It的比值衡量,即可靠性指標ξ=Ir/It;③當(dāng)GPS網(wǎng)布網(wǎng)方式和觀測作業(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)計矩陣B,從而得到協(xié)因數(shù)陣Q=(BTPB),在設(shè)計階段可以采用tr(Q)作為衡量GPS網(wǎng)的精度指標。

        (4)GPS網(wǎng)的設(shè)計準則。在確保質(zhì)量的基礎(chǔ)上促進效率的提高和成本的降低是設(shè)計GPS網(wǎng)的基本出發(fā)點,為此在設(shè)計和測設(shè)過程中,需要將實際應(yīng)用需求結(jié)合起來,對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,適當(dāng)增加觀測期數(shù)對于提高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)長時間、多時段的方法提高精度;③為保證網(wǎng)的點位精度均勻,起算點應(yīng)均勻分布在GPS網(wǎng)的周圍。

        3 GPS大地控制網(wǎng)建設(shè)原則

        3.1 加強權(quán)限控制

        權(quán)限控制是對坐標系統(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)部針對用戶以及用戶組給予其一定的權(quán)限,能夠?qū)τ脩艏捌浣M分目錄、子目錄及文件等相關(guān)資源信息進行瀏覽與更改。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)運行效率,針對當(dāng)日的文件信息采取實時性監(jiān)督管控,一旦出現(xiàn)問題情況便需及時予以處理。針對末尾數(shù)據(jù)信息可采取三維加密方式,并定期運行安全檢測系統(tǒng)來保障系統(tǒng)的運行安全性及穩(wěn)定性。若通過加密通道系統(tǒng)則可將數(shù)據(jù)自動存儲并轉(zhuǎn)換成視圖模式,同時進行數(shù)據(jù)處理與審計,由此便可確保大地測量系統(tǒng)內(nèi)的數(shù)據(jù)安全性,采用防護墻來將所獲取到的棄置數(shù)據(jù)排除出去,以防止各項數(shù)值信息出現(xiàn)錯亂情況,使得GPS大地控制網(wǎng)建設(shè)能夠得以進一步的優(yōu)化改進。

        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。對于有關(guān)機器設(shè)備的熟悉程度不足,以及在實際操作過程中的輕視心理都會導(dǎo)致大地控制網(wǎng)建設(shè)面臨困難挑戰(zhàn)。針對網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的配置,應(yīng)盡可能加以完善改進,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,用戶可在識別后進入到系統(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)性的標識,將實際操作所應(yīng)用到的時間予以記錄并做備份處理。

        3.3 創(chuàng)建備份系統(tǒng)

        在開展GPS三維空間大地控制網(wǎng)的建設(shè)工作之時,經(jīng)常性的會發(fā)生系統(tǒng)崩潰現(xiàn)象,此類狀況的出現(xiàn)很大概率上是由于系統(tǒng)在進行多組數(shù)據(jù)信息處理時,難以還原至初始界面。一旦出現(xiàn)這一現(xiàn)象便會導(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

        總之,在目前的測繪工程領(lǐng)域內(nèi),科學(xué)高效的大地控制網(wǎng)建設(shè),有助于促使工程測繪人員能夠及時獲取到更高精度的測繪信息,保障工程建設(shè)項目的順利開展。在具體的工作實踐當(dāng)中相關(guān)的工作人員應(yīng)當(dāng)從加強權(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)等方面來著手實施。

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

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

        [3]徐小嵐.測繪工程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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