GPS静态控制网
GPS静态控制网（精选10篇）
GPS静态控制网 第1篇
GPS全球定位系统是随着现代科学技术的迅速发展而建立起来的新一代精密卫星定位系统,GPS静态定位在测量中主要用于建立各种类型和等级的控制网,在这些方面,GPS技术已基本上取代了常规的测量方法,成为了主要手段。现就本人在近期青龙县C级GPS控制测量实际工作中关于外业观测和内业数据处理方面的一些体会与大家探讨。
1 GPS外业观测
青龙县C级GPS三维控制网(以下简称C级网)的范围:东西经差1°02′(长约80 km),南北纬差0°32′(宽约46 km),控制面积约3 500 km2。C级网的布设采用网连式布网方法,也就是相邻同步图形之间有两个以上公共点连接,实践证明这种布网方法所构成的图形几何强度和可靠性指标很高。全网共布设控制点29个,相邻边最长22.3 km,最短7.1 km,平均边长12.5 km(见图1)。由于网中基线边较长,为了更好的消除电离层误差提高观测值精度,我们采用了四台GPS双频接收机进行观测。
在整个观测工作开始前我们首先参考Star Report星历预报软件提供的指定时间和区域内的可见卫星数量、可供观测的卫星星座编号以及PDOP值的变化情况制定了详尽的观测计划,从而保证每个时段的观测均是在有效观测卫星总数大于6颗,几何精度因子PDOP值小于4的前提下进行的。Star Report软件图形界面见图2。
每天观测工作结束后及时将接收机内数据上传到电脑,一方面防止卡内数据丢失,同时也是为了通过数据处理检验外业观测数据质量,保证不合格基线及时得到重测。
2 GPS内业数据处理
2.1 基线向量解算及精度评定
青龙C级GPS网的基线向量处理和网平差均采用Smart接收机随机软件Spectrum Survey3.6版本进行。该软件操作简便容
易上手,并且提供完备的数据处理分析资料,如卫星状况、向量残差、误差椭圆、基线分析等。
C级网所有基线处理结果均采用双差固定解,衡量解算质量好坏的基线向量方差比Ratio值最小4.0,基线长度均方根误差Rms最大17 mm,同一时段观测数据的剔除率最大7%。
在对基线观测质量进行评价之前首先按照规范中标准差计算公式
重复基线长度较差应满足下式要求:
同步环坐标分量及环线全长闭合差应满足下式要求:
异步环坐标闭合差应满足下式:
本网中GPS三维基线向量共组成同步环34个,全长相对闭合差最大20 mm,小于计算出的38 mm的限差规定(见表1)。
从表2,表3中的数值可以看出,各异步环全长闭合差和复测基线相对较差全部小于1/3限差,说明基线处理合理,结果可靠,没有含明显粗差的基线向量存在,所有参与组成异步环的独立基线向量均可作为基本观测量参加网的平差计算。
2.2 GPS网的平差计算
为了全面检核GPS基线向量网的内部相对精度,首先以C02的国家B级网已知成果作为全网的定位依据进行基于WGS-84椭球参数下的无约束平差,平差后基线分量改正数绝对值最大17 mm,满足规范中VΔx≤3σ,VΔy≤3σ,VΔz≤3σ的要求。最弱点位误差13.8 mm,基线弦长相对误差最大1/1 260 937。以上平差结果表明,GPS网具有较高的内部符合精度,观测值不含有明显粗差,基线向量解所确定的协方差阵相互间的比例关系合理,可以作进一步数据处理。
在进行约束平差前还有一项工作是必不可少的,那就是对起算数据质量的检验,通常就是对已知点坐标的检验,具体方法有方差检验法、符合路线法和检查点法三种,检查点法就是在进行平差解算时不将所有起算点坐标固定而是保留一个或几个点作为检查点,平差后比较该点坐标的平差值和已知值,根据它们差异的大小来判断起算点质量的好坏,由于这种方法简单易行在实际工作中被人们普遍采用。
本网中利用检查点法对五个已知点的符合精度进行了检验,最终确定采用C02,C22和C29三个已知点作为整网的起算点并在此基础上分别进行1954年北京坐标系和1980年西安坐标系下的二维约束平差,平差后精度统计见表4。
可见约束平差后的平面精度是相当高的。
2.3 GPS高程计算
目前GPS点的正常高通常是采用GPS水准也就是高程拟合的方法获得。所谓高程拟合法就是利用在范围不大的区域中高程异常具有一定的几何相关性这一原理采用数学方法求解正高、正常高或高程异常。因此为了获得好的拟合结果要求采用数量尽量多的已知点,它们应均匀分布并且最好能够将整个GPS网包围起来。
由于本次GPS测量工作控制范围广,测区内高差起伏大并且多数点位均位于高山顶等客观因素,我们最终将五个点联测了四平差结果最大差值为8.5 cm,满足甲方提出的技术要求。
3 结语
1)青龙县C级GPS控制网的顺利完成,是采用GPS静态定位技术建立大面积高等级控制网的成功尝试。该网网型结构坚强、观测方案优化、观测数据可靠、数据处理正确合理。2)实践表明,GPS静态定位技术在测量控制网的建立过程中完全可以取代常规测量方法,并且最终能够得到高精度的测量成果。
摘要：结合在青龙县C级GPS控制测量中的实际工作经验,就GPS静态定位技术在测量控制网建立过程中的外业观测及内业数据处理进行了研究,结果表明GPS静态定位技术能够得到高精度的测量成果。
关键词：GPS控制网,外业观测,内业数据处理,应用
参考文献
[1]张永革,吴砚辉.GPS控制网观测方案优化的探讨[J].东北水利水电,2005(3):17-18.
[2]吴俐民.GPS网数据的质量控制[J].测绘通报,2000(9):33-34.
[3]傅晓明,沈云中.GPS网起算点坐标的兼容性分析[J].测绘通报,2002(9):65-66.
GPS静态控制测量的成果分析 第2篇
根据《全球定位系统（GPS）测量规范》（以下称《规范》）的要求，从三大部分去的评估与分析测量成果即：基线质量检核，外业成果质量检核和平差成果分析三大部分。
1． 基线质量检核：
在基线质量检核前应该先明确外业控制测量所要求达到的等级。根据《规范》规定各等级网相邻点间基线长度精度用以下公式表示：
Ó＝［a2＋（b·D）2］1/2 其中，Ó－标准差，mm
a－固定误差，mm
b－比例误误差系数
D-相邻点的距离，KM
《规范》中规定在进行C级以下各级GPS网解算中，15KM内的基线，须采用双差固定解。15KM以上的基线允许在双差固定解和双差浮点解中选择最优结果。一般GPS商用软件在进行基线处理前要对基线处理进行设置。GPS处理软件默认的双差固定解合格基线方差比（ratio）大于3.0，一般说来在基线10公里以内，基线方差比满足此条件，可以认为是符合《规范》中等级网的测量要求的。随着基线长度的增加，其中误差也相对会有所增加。如果仅作为加密控制，或者要求较低的情况下也可以相对方宽条件，例如方差比为2.0，这都是符合《规范》规定的。
2． 外业成果质量检核
外业质量检核是确保预期平差精度要求的重要环节：
（1）重复基线边检核。在C级以下各级GPS网基线处理，复测基线的长度较差ds应小于相应级别规定精度的2√2倍。而其中任一时段的结果与各时段平均值之差不能超过相应级别的规定精度。
（2）同步环闭合差检核。《规范》中对同步闭合环的要求为
Wx≦√3/5Ó
Wy≦√3/5Ó
Wz≦√3/5Ó
各级同步环闭合差规定表如下：
等级限差类型二等三等 四等 一级 二级
坐标分量相对闭合差2.03.06.09.09.0
环线全长相对闭合差3.05.010.0 15.0 15.0
例如，静态处理软件3.0中采用环线全长相对闭合差作为同步环的检核指标，当要求的控制网为四等控制网时，同步环的的限差应该在10ppm以内。
（3）异步环闭合差检核
Wx≦3√nÓ
Wy≦3√nÓ
Wz≦3√nÓ
Ws=√(Wx2 + Wy2+ Wz2)
式中：n-闭合环边数
3．平差成果分析
《规范》中各级网的基线边相对中误差要求如下：
等级平均距离（km）A(MM)B(1X106)最弱边相对中误差
二等 9 ≦10≦21/120000
三等 5 ≦10 ≦51/80000
四等 2 ≦10 ≦101/45000
一级 1 ≦10 ≦101/20000
二级 ﹤1 ≦10 ≦201/10000
注：
（1）A为基线边的固定误差，B为比例误差系数（1X106）
（2）相邻点最小平均距离为平均距离的1/2-1/3；最大距离应为平均距离的2－3倍。
（3）当边长小于200M时，边长中误差应小于20mm。
对于静态处理软件的平差成果分析为:
（1）在检核完同步环的基础上作自由网平差后，根据自由网平差的点位中误差、相对中误差、误差椭圆等指标参照设计要求和规范评估自由网精度。例如，若自由网的最弱边相对中误差为1/58756，参照上表可知，此控制网的相对精度至少能够符合城市四等控制网规范。
（2）检验自由网的基线观测量是否含有粗差；
采用T分布在置信水平接近99.7%时进行检验，要求自由网平差各基线向量的改正数不应超过该等级基线距离中误差的3倍。
（3）把已知点带入平差后检验平差已知点的精度及其引起的GPS网变形。已知点带入平差的检核方法和自由网检核基本一至。
注：若自由网精度很高而二位约束平差的精度却很不理想，在这种情况下一般是已知点的兼容性不好或者是测量过程中三角架有挪动，也有可能控制点精度不高等原因引起的。
二位约束平差是采用强制性的约束，对于起算数据要求有很高的内符合精度，即自身是兼容性的，否则将引起整个GPS网的扭曲和变形，从而损害GPS网的精度。已知点兼容性不好可能有几个原因造成的：
（1）已知点精度不够
（2）已知点不是一个整体网
注：通常控制网不是通一个时期，采用同样的观测方法、同样的起算数据进行处理的控制网的精度也很有可能不一致，甚至不在同一系统。在实际工作中，尤其采用城市独立坐标系、工程独立坐标系时常会有这样的情形。
（3）点位资料不正确
带状GPS控制网的优化设计探讨 第3篇
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）-0051-02
1 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。
3.1 基准优化设计
GPS网的基准优化设计主要是对坐标未知参数进行设计。基准选取的不同将会对网的精度产生直接影响，其中包括GPS网基线向量解中位置基准的选择，以及GPS网转换到地方坐标系所需的基准设计。由于GPS尺度往往存在系统误差，也应对GPS网的尺度基准进行优化设计。
GPS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素，使用测量时获得的单点定位值作为起算坐标其误差较大，且使用不同点作为基准时其基线向量差可达数厘米，因此必须对网的位置基准进行优选设计。
位置基准优化方案：
（1）采用网中具有较准确WGS-84系坐标的点作为GPS网的固定位置基准。
（2）采用网中具有较高单点定位的Doppler点或SLR站点GPS网中的一点或多点基准。
（3）无任何其他起算数据时，可采用网中一点多次GPS观测的伪距坐标作为网的位置基准。
3.2 精度优化设计
GPS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，而只与网中各点所发出的基线数目及基线的权阵有关。GPS网的精度设计是根据偶然误差传播定律，按照一定的精度设计方法，分析网中各未知点平差后预期能达到的精度。管道GPS控制测量分为国家等级点的加密控制测量（D级）和线路控制测量（E）级两级。GPS网相邻点间弦长精度通常表示为：
式中：为标准差（mm）；a为固定误差（mm）；b比例误差系数；d为相邻点间的距离（mm）（表1）。
在满足工程需求的前提下，设计合理的测量精度不但可以极大地节约成本，而且能够圆满的完成工程的预期目标。
3.3 施测方案优化设计
GPS野外观测工作主要是接收GPS卫星信号数据，由于GPS观测精度与所接收信号的卫星的几何分布及所观测的卫星数目密切相关。而作业的效率与所选用的接收机数目、观测的时间、观测的顺序密切相关。因此，在进行GPS外業观测之前做好卫星星历预报，拟定观测调度计划，对于保证观测工作的顺利完成、保障观测结果的精度及提高作业效率是及其重要的。
优化方案：
（1）紧扣测量目的布网。对于长输管线而言应尽量布设成大地四边形或中心多边形延伸的带状网，在满足工程要求以及GPS测量相关规定的前提下尽量把点位布设在交通便利，易于摆站，工程利用方便的地方。
（2）预测最佳观测时间。卫星星历预报要准确的预测观测当天测区的卫星GDOP值，可见卫星数量和时间以及天气状况等，以便于选取最佳的观测时段，保证观测成果质量。
（3）安排最佳上点计划。GPS网平差计算要求每个时段必须进行同步观测，即每台接收机同时观测同一组卫星足够的时间，这就需要对每一组仪器设备的上点路线，到达时间，进行科学准确的计划安排，有一点失误都会影响到整个观测方案的顺利实施。
4 工程实例
某原油管道工程线路全长900km，由于数字摄影测量技术的引入对全线GPS控制网的布设提出了更高的要求，不仅要满足常规工程测量的要求还应满足数字摄影测量像片控制点的需要。对此，工程首级GPS控制网按D级网布设，在对全线进行优化设计时，我们引入了足够数量的国家三角点、水准点、以及高精度的GPS点，以提高网的起算精度。全线共分四段进行布网和平差计算，相邻网间以网连接进行检核，全线控制点以5～6km点对布设，构成覆盖管道中线的带状网。
5 结语
（1）带状GPS控制网宜选取分布均匀、数量适当的已知点，进行高程拟合时，高程点要均匀覆盖整个拟和区域，可内插不可外推。
（2）建立框架网，在此基础上对点的位置、观测顺序、上点路线等进行优化调整。
（3）制定合理的观测方案，包括观测时段的长短、人员、车辆、设备的数量等。
（4）结合长输管线的工程特点，布设全线优化合理的首级GPS控制网以达到高效率、低成本的优化设计目的。
参考文献
[1]张勤，李家权.全球定位系统GPS测量原理及其数据处理基础，2001.
[2]长距离输油输气管道测量规范，2003.
[3]李征航，黄劲松.GPS测量原理及应用.武汉大学出版社，2005.
GPS静态控制网 第4篇
1 GPS静态测量概述
1.1 GPS静态测量原理
GPS静态测量主要是利用GPS接收机与定位卫星实现定位测量, 利用这项技术能够为建立国家级乃至全球性的大地控制网做出巨大的贡献, 用于建立长距离的检校基线、地壳运动检测网、大陆和岛屿联测等工作。实施静态GPS测量过程中, GPS接收机处于相对静止的状态, 当接收机接收到卫星数据变化数据而进行数据处理过程中, 将GPS接收机作为不随时间变化而变化的静止量, 这样就能求得待测位置的坐标。一般来说, 实施静态GPS测量过程中, 采用两台或两台以上的接受机, 分别将其设置在基线的两端, 实现对4个或4个以上伪顶的同步观测。
1.2 GPS静态测量的优势
静态GPS测量技术与传统测量技术相比具有显著的优势, 具体体现在以下几个方面: (1) 测站间对通视要求不高:传统测量技术在实施测量的过程中, 很难做到既保证通视效果良好, 有保证测量控制网能够产生有效的图形。这也一直是传统测量技术无法解决的主要矛盾, 采用静态GPS测量技术, 不需要测站间实现通视, 所以在选择测点是相对灵活, 并且能够保障控制网产生效果良好的图形; (2) 精度高:利用静态GPS测量技术进行短距离定位时, 定位精度可以达到毫米级, 进行长距离定位这种精度更高。全天候定位:由于全球定位卫星数量多, 并且分布均匀, 所以利用GPS静态测量技术能够实现全天候的测量定位, 即在任何时间、任何地点都可以实施测量, 提供待测点的三维坐标。并且这种测量技术受到天气的影响很小, 几乎可以忽略不计; (3) 测量时间短:随着GPS测量技术不断被完善, 测量所需的时间也越来越短, 静态GPS测量技术实施测量过程仅需半小时左右, 而动态GPS技术更短, 有时仅需要几秒钟就能获得精确度较高的三维坐标。
2 GPS静态测量在控制测量中的应用
本文以实际基地对某城市规划体系实施测量为例, 分析GPS静态测量技术在控制测量中的具体应用。
本次外业观测工作利用5台GPS接收机, 利用静态测量定位模式, 并根据相应的测量定位规范进行。本次使用的接收机均达到了相应的测量标准。由两个基准点以及十一个待测点组成观测网。
首先需要进行选点, 在选点过程中, 需要注意的事项包括: (1) 选择的每一个点位尽可能与某一点相互通视, 这样就能为后续的测量工作提供便利; (2) 选择的每一个点, 需要保证其周围仰角15度内没有建筑物等障碍物, 避免在测量、接收过程中信号受到干扰; (3) 保证基准站周围无大面积水域或者是信号反射物, 避免GPS信号传输过程中数据丢失。 (4) 基准站要尽可能的选择在没有无线电干扰的区域。 (5) 点位的选择还需要尽可能保证其交通便利、视野开阔, 为后续的观测提供方便。 (6) 在选择好点位后, 要做好相应的标记、记录等工作。
点位选择好后, 在点位上设置相应的设备仪器, 由专业的外业测量人员实施测量, 通常来说, 测量工作需要两人一组, 一人测量以人记录。在观测过程中, 有几点需要特别注意, 包括开机时间、设置采样间隔时间、卫星截止高度角设置等等, 另外, 记录数据信息要求完整, 能够为后续的测量、分析提供有力的依据。
在数据的处理阶段, 利用专业的数据处理软件, 对静态GPS测量数据进行基本的粗加工, 并进行预处理、基线解算等等, 然后进行G P S网与地面网的联合网平差处理、坐标转换、高程转换、粗加工。经过上诉处理后, 需要对其精度进行分析, 并检核外业测量的成果, 将不合格的成果采取有效的措施, 使其达到预期的平差精度。
下表是本次测量中平差数据:其中用x、y表示测量点平面前后左右坐标, 用高程表示上下坐标。
3 讨论
传统的测量技术已经不能满足时代的变化, 不能满足日益发展的信息要求。在大范围测量过程中, 如果采用传统的测量技术, 不仅需要大量的转点, 并且还不能保障测量的精度;而利用GPS静态测量技术, 能够根据采集到的卫星信息, 并经过专业软件处理得到测量点的准确坐标, 实现高精度、高效率的测量。目前, GPS技术已经逐渐的渗透到各个领域中, 为我国国土资源分配、国土监测等方面做出了巨大的贡献。
当然, 利用GPS静态测量技术实施测量过程中误差很难避免的, 但一些误差缺失有规律可循的, 根据这些规律就能够采取针对性的措施实施消除, 尽可能的提高测量的精度。GPS中出现的各种误差从误差源来讲可分为三类: (1) 由于卫星产生的误差; (2) 在信号传输过程中产生的误差; (3) 由于GPS接收机产生的误差。特别是由于外部原因或接收机质量问题产生的周跳会严重影响观测值的精度, 因为在数据处理中大于10周的周跳容易消除而小于10周的周跳则不易消除, 为此可以利用软件中高阶差数算法来放大周跳, 进而探测和修复周跳。正确处理周跳是提高GPS测量的关键, 因此要达到厘米级的GPS测量结果必须清除观测数据中全部周跳。另外, 已知起算点坐标精度也会影响GPS测量精度, 在实际的工程测量中一定要有高精度的起算点坐标。
4 总结
GPS静态测量技术与传统的测量技术相比具有明显的优势, 能够在短时间内完成精确度极高的测量工作, 并提供准确的三维坐标, 同时实现全天候测量。利用静态GPS测量在控制测量中主要负责外业观测数据的采集以及基线解算、成果输出等处理工作。目前GPS测量技术由于其优越的性能被广泛的应用于各个领域, 具有广阔的发展前景。
摘要：随着我国社会经济的快速发展, 我国的科技水平得到了巨大的发展, GPS技术也得到了不断的完善, 并逐渐建立起来新一代的全球卫星定位系统。与传统的测量技术相比, GPS技术具有精度高、测量简单、测量时间短等优点, 所以以及逐渐的取代了传统测量技术在控制测量中的地位。本文就在介绍GPS静态测量的基础上, 分析其在控制测量中的具体应用, 供有关人员参考。
关键词：控制测量,GPS静态测量,应用
参考文献
[1]章如芹, 徐良冀, 高双.GPS静态测量在控制测量中的应用[J].北京测绘.2014, 26 (1) :125-126.
[2]邱绍荣.GPS静态测量在控制测量中的应用[J].测绘工程.2012, 22 (13) :347-348.
GPS静态控制网 第5篇
关键词 内河航道;GPS控制网;基线解算;网平差
中图分类号 P228.4 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2010)082-0143-02
随着GPS技术的日渐成熟,其在大地控制测量、工程测量及变形监测、地形、地籍及房地产测量、水下地形测量等方面得到了广泛应用。采用GPS实施控制测量不受地面点之间通视情况的影响,其误差主要来源于GPS卫星、卫星信号的传播过程和地面接收设备。偶然误差主要包括信號的多路径效应,系统误差主要包括星历误差、卫星钟差、接收机钟差、大气折射误差等。从这些误差中可以看出,GPS测量观测点位周围的环境特点、网的布设、数据处理模型及方法等将会影响到GPS测量结果的质量。
内河航道GPS控制测量与其它区域的控制测量相类似,但由于内河航道有其自身的特点,选取的点位基本上沿岸布设,网形以及利用的起算点将会受到诸多限制,测量实施时应根据具体情况及要求选取合适的观测时间段和数据处理方法。本文根据GPS在西南水运出海北线通道(柳江黔江)航道整治一期工程控制测量中的应用,探讨在内河航道进行GPS控制网的布网原则、作业方法以及平差计算的有关问题,并得出几点结论。
1 内河航道的特点
由于地形、水深测量的需要,在沿海航道测量区域里进行控制测量时需要测定的控制点比较密,一般每隔0.7～1km便需布设1对点。而实际上,已知的高等级的控制点毕竟比较稀少,且离河岸较远,另外,内河航道险滩多、沙滩多、流速急,通行困难,交通极为不便,对选点、布点、控制测量造成诸多不便,对外业工作效率影响很大。
图1 柳江黔江D级GPS控制网布设示意图
2 GPS平面控制网的布设
柳江、黔江地处广西中部(北纬23°25′～24°19′东经109°18′～110°04′区域),沿线经过柳州、象州、武宣和桂平辖区。柳江红花枢纽至石龙三江口全长101.2km;黔江自石龙三江口至桂平三江口全长124.2km。由于路线长,而且两岸附近的C级GPS较少,首级控制网按D级布设,接着在D级网的基础上布设E级GPS控制网。D级GPS控制网实施中采取了如图1柳江黔江D级GPS控制网布设示意图所示。图1中C414、C418、C419、C515、C517、C622、C624、C627、C630、C633为已知点,D1至D67为待求点。
根据设计要求和为了方便以后施工使用,D、E级GPS点均沿江两岸布设,点位均选设在淹没水位以上的土质坚固处,并便于永久保留的特征的地方。D级GPS控制网相邻点之间的平均距离为6.5km,E级GPS控制网相邻点之间的平均距离为0.7km。E级GPS点绝大部分位于大岸顶上或大岸顶与水涯线之间,两岸成对布设且能满足地形测图的需要,各点至少有一个通视方向。
3 GPS平面控制网的施测
D、E级GPS分两大组(每组6台接收机)进行观测,全部采用边连接方式,重复基线尽量选取了通视边,以观测条件较好的控制点向前连接,每时段观测各点迁站的时间基本接近。首级网按D级和E级GPS平面控制测量的技术要求施测,并制定了以下原则:
1)数据采集前根据星历预报选择较好的观测时段。
2)在观测过程中,专人值守,并经常检查有效卫星的历元数是否符合要求,否则及时通知其它测站,延长时段时间,以保证观测精度;在观测时段内,接收机不能重新关开机或设置,不能移动天线。
3)GPS静态观测时,控制网内同步静态观测时间D级不少于90min,E级不少于60min。
4)观测卫星不少于4颗,卫星高度角≥15°。
5)每天出去测量前检查电池容量是否充足,仪器及其它附件是否携带齐全;对三脚架、基座对中器、水平气泡等仪器定时进行检验、校正,确保因外部设备而导致的误差降低到最小。
6)传输当天的数据时,认真核查了外业记录日期、开关机时间、观测者、GPS接收机编号、点名、时段号、天线高等信息,传完数据后及时清空接收机内存,以确保第二天数据存储不被遗漏。
4 数据处理及精度分析
4.1 数据处理
GPS内业采用Trimble公司开发的TGO ffice1.62数据处理软件来处理基线和进行网平差。在基线处理中对一些不良观测数据进行了剔除,全部基线均为固定解,所有基线最终成功解算。
1)删除观测时间太短的卫星观测数据,不让它们参加基线解算,保证基线解算结果的质量,同一时段观测值的数据剔除率小于10﹪。
2)对多颗卫星在同一时间段经常发生周跳,采用删除周跳严重的时间段的方法改善基线解算结果的质量。
3)通过缩小编辑因子的方法剔除残差值较大的观测值,删除对多路径影响严重的观测时间段和卫星。
4.2 精度分析
基线处理好后,检查各同步环和异步环闭合差均符合规范限差规定,再进行网平差。网平差加入约束(已知)点时逐个进行,达到通过约束部分已知点检查其它已知点的目的。证实各已知点兼容性良好后,再约束所有已知点进行最终平差。GPS平差精度统计见表1和表2。
5 结语
1)在建立航道GPS控制网时,宜采用先整体,后局部,逐级加密的方法。首先建立高精度长边GPS网,作为该地区的框架系统,然后逐步施测加密网,这样,使得误差分布更合理。
2)GPS测量控制技术有选点可以不用考虑相互通视,布设方法灵活、简单等优点而逐渐取代传统的控制测量方法,特别在山区河流等狭长测区的控制网布设中具有很大优势。
3)GPS网平差时,要对已知点的可靠性进行检核,防止网的扭曲、变形。对于长短边结合的控制网,不宜为了追求表面精度,过多剔除短边,使得网内局部精度失真。
参考文献
[1]JTJ203-2001.水运工程测量规范[S].
[2]焦明连.等.GPS在航道控制测量中的应用[J].测绘通报,2004,(8).
作者简介
GPS静态测量在控制测量中的应用 第6篇
关键词：控制测量,GPS静态测量,具体应用
以往在外业观测过程中采取传统的测量方法存在较多的问题, 如测量精度偏低、测量工作量大等。而GPS静态测量很好地借助了GPS技术, 使得外业测量的精密度得到有效提高, 同时避免了测量难等问题。本文将对该技术进行分析与探究。
1 GPS静态测量简要概论
对于GPS静态测量而言, 主要对测量型GPS接收机加以应用, 进一步完成定位测量。在全球性控制网与国家级大地控制网的构建当中, GPS静态测量具有广泛的应用价值。同时, 对于地壳运动监测网以及钻进定位的建立, 其应用价值也非常显著。基于GPS静态测量过程中, 将GPS接收机的天线处于观测期间是静止的。针对数据进行处理过程中, 把接收机天线的方位视为不会跟随时间的变化而产生变化的量, 主要将所接收的卫星数据的变化情况作为依据, 进一步对待定点的坐标进行求解。基于具体测量过程中, 将2台或者超过2台的接收设备作为观测的有效凭据。其接收设备主要在1条基线或者多条基线的2个端点位置加以安装, 对数颗卫星进行观测, 并且其观测是同步进行的。另外, 基于测量过程中, 需将全部已经观测都的基线形成有秩序的封闭图形, 以此使定位的精度得到有效提升。
2 GPS静态测量在控制测量中的实际应用分析
以某地实训基地GPS静态测量作为例子, 下面本人就GPS静态测量在此项工程控制测量过程中的具体应用进行论述:
2.1 外业的选点及观测
在外业GPS测量工作当中, 观测是尤为重要的一个环节。在平面连接测量过程中, 主要应用了GPS接收机进行静态相对定位模式的测量;其中, GPS接收机共有5台。然后以《GPS规范》当中的E级网标准为依据, 确保整体GPS准则的规范性。上述提及的5台接收机均为双频模式, 并且无论在数量上还是精准度上都与E级GPS测量相符合。GPS观测网主要由两部分组成:其一为基准点, 共2个;其二为山南新区, 共13个点。其选点及观测的主要内容如下
(1) 在选点过程中, 需充分考量几大内容:首先, 所选取的每一个点倘若能够和某一点通视, 则能够为后面测量的优化提供保障依据。其次, 对于选点来说, 其周围高度角超过15°需控制障碍物, 以此使信号的稳固得到有效保障。再则, 选点位置需与高压电线保持一定距离, 同时与大功率无线电发射源也需保持一定的距离, 进而使信号遭遇电磁场干扰的现象得到有效避免。最后, 需将交通便利、空间延展性良好以及存储方便的位置作为选点的具体位置, 以此为观测提供有效保障。基于选点完成之后, 需对选点的相关信息, 如方位、周围环境以及优势等进行详细记录。
本项目所在区域都将道路中心位置作为选点处, 每一个测站基于空间上均显得较为宽阔。在所选取的点位附近两百米内没有高压输电线及大功率无线电发射设施存在, 以此使各类电磁波对GPS卫星信号产生的干扰得到有效减弱。
(2) 观测。将监测网布置完善之后, 将以上提及的GPS接收机投入应用, 将GPS接收机安装在已经选取完备的观测点当中, 进一步基于中、整平以及量三方面做好天线高的选取工序, 2个方向量之间的差距需≤3mm, 然后采取开机测量措施, 将采样间隔时长控制在5秒钟, 将卫星截至高度角控制在10°。在对数据进行观测过程中, 投入应用的5台接收机需进行同步记录。除此之外, 在观测过程中, 需将中海达随机软件HDS2003作为数据处理的软件, 进一步对数据处理过程加以规范:其一, 起始阶段, 进行数据的传输, 把接收机所观测的数据向计算机系统中传输。其二, 进行格式转换, 主要将所采集的原始数据格式向RINEX格式转换。其三, 进行基线解算。在基线解算过程中, 主要应用到广播星历, 从而使基线向量解求解出来。其四, 对所获取的基线解算是否合格进行判定, 倘若不合格, 则重复上述操作;倘若合格, 则经网平差将最终成果输出, 或者经网平差再经约束平差, 最后将最终成果输出。
3 有关GPS静态测量在控制测量中应用的几点理性思考
3.1 传统测量技术与GPS静态测量优劣比较
现代社会在测量方面提出了越来越高的要求, 比如需要满足便捷性及高效性等。显然, 传统测量技术难以满足这样的高标准及高要求。例如:对于地域范围大的测量, 采取传统全站仪进行测量, 在面对很多转折点的情况下, 不但会浪费大量的时间, 还会造成较大误差。倘若采取GPS静态测量, 在通过强有力的GPS数据处理软件对相应的数据加以处理之后, 便能够使所测量的数据的精度大大提升。两者相比, GPS静态测量无论是在便捷性还是高效性方面, 均具备显著优势。不单单局限于测量上, 在其他领域, 如国土监测等, 采取GPS静态测量技术, 也有显著价值作用;尤其是在3S技术 (GPS、GIS、RS三种技术) 融合的情况下, 使得国土监测的工作效率大大提升。不但能够实现动态监测, 而且还对耕地起到了保护作用。上述优势, 都是传统测量技术所不具备的。因此, 鉴于GPS静态测量具备多方面的优势, 便可以将其合理、科学地应用到控制测量项目当中。
3.2 基于控制测量中GPS静态测量存在的缺陷及解决措施
在上述分析中, 我们了解到GPS静态测量的诸多优势。与此同时, GPS静态测量也存在一些缺陷, 主要体现在误差方面。经研究证实:卫星信号的传播过程、GPS卫星信号的传统过程以及地面接收设备等均会有误差产生。倘若是进行高精度的GPS测量, 则还需要考虑除上述因素以外的其他因素, 如地球潮汐因素、符合潮因素等。要想使GPS测量的精准度得到有效提升, 合理科学地处理周跳是极为关键的。从整体层面来说, 采取一些方法是可以使控制测量中GPS静态测量存在的缺陷实现有效控制的。例如参数法、回避法等。以参数法为例, 主要指的是对参数估计方法加以应用, 进而把系统性偏差求解出来。另外, 还可以对误差改正模型加以构建, 进而对模型加以应用, 从而实现对观测值的改进。
4 结语
通过本文的探究, 认识到GPS静态测量与传统测量技术比较, 具备多方面的优势。在控制测量过程中, 科学、合理地应用GPS静态测量, 能够保证测量的便捷性及高效性, 进一步使测量质量得到有效提升。与此同时, 由于测量误差是难以避免的, 为了使测量误差得到最大限度的控制, 可采取参数法、回避法以及借助误差改正模型等方法。从整体层面而言, GPS静态测量在控制测量中价值作用显著, 值得推广应用。
参考文献
[1]叶文龙, 熊牧野.刍议控制测量中GPS静态测量的应用[J].江西建材, 2014, 18∶228.
GPS控制网设计 第7篇
长江干流航道上自四川宜宾下至江苏浏河口,全长2687km,流经四川、重庆、湖北、湖南、江西、安徽、江苏、上海等八省市,蜿蜒于东经104°~122°、北纬28~33°之间。按航行条件,其干线自四川宜宾~湖北宜昌通常称为上游,全长1040km,其中宜宾至重庆段长384km,为丘陵地带,两岸地势平缓,无高山峡谷,属宽谷型河段。河岸稳定,岸边多石梁岩嘴伸出,江心洲和边滩较多,枯水期航槽弯曲狭窄。重庆~宜昌段长660km,俗称为川江。川江两岸尽山,山上光秃少树木,地质多属白垩纪沙岩,地势坡度变化甚大。重庆海拔为160.2m,宜昌则为39.69m,河床几尽为岩石或卵石,水道狭窄,岸线、航道均稳定少变。
自宜昌以下至汉口,通常称为中游,全长626km,位于北纬29.5°~30.5°之间,河道蜿蜒曲折,奔流于广阔的洞庭湖平原和江汉平原之间,江面宽阔,水流平顺,坡降平缓,属冲积平原河流的特性。宜昌~枝城河段长约56km,有清江汇入,属山区向平原过渡的丘陵河段,两岸多山丘,阶地发育,枝城~城陵矶河段长约339km,其中枝城~江口为山区向平原过渡段,江口以下始进入平原地区,两岸地势平坦,土质为较松散的二元结构。城陵矶~汉口河段长约231km,有洞庭湖诸水系和汉江水系汇入,沿岸山丘渐多。
自汉口以下,通常称为长江下游,汉口~吴淞口全长1043.2km,蜿蜒于北纬31°上下。长江下游地势平坦。黄石以上地处江汉平原,地形平坦开阔,汊河纵横,湖沼众多,除少数低丘外,海拔高度一般不超过35米;镇江以下为著名的长江三角洲,地势低平,堤垸纵横,河渠密布,北岸为苏北平原,南岸为太湖平原,局部地区散布有孤丘,海拔高度一般在10米左右;黄石至镇江间的广大区域上广布河漫滩、堤圩及湖沼河渠,除大江南北的丘陵山地外,海拔高度一般在50米上下。
长江下游河道宽阔,流路曲折,汊河发育,洲滩众多。河道宽度除局部窄段外,一般都在1公里以上。就河道形态而言,一般可分为如下两段:江阴以下,属于长江三角洲河口段,地面高程一般不超过海拔8米,水面高程接近海平面,主要特点是河道宽阔,呈喇叭口形,潮汐现象显著。江阴以上,即江阴至汉口段,河床形态的主要特点是宽窄相间,呈串珠状,汊河发育,洲滩众多。
2 布网原则
(1)符合《GPS规范》要求。(2)逐级建网,沿江布设。(3)相邻GPS点间的距离满足《GPS规范》要求,同时兼顾DGPS。定位系统岸台有效控制范围及甚高频无线电话有效通信范围之要求。(4)凡符合GPS网布点要求的原有控制点,充分利用其标石。同时将原有的GPS点、地面常规控制网点、规定的验潮站点与新建的GPS网联测并进行精度评定。当互差小于允许范围时,仍采用原坐标成果,当超过允许范围时,检核并经确定后,采用新坐标。(5)GPS控制点尽可能与水准点重合。
3 网形
根据布网原则,本GPS首级控制网点的布设沿江两岸以三角网和大地四边形为基本图形,采取边连接方式进行布设(图1)。
Ⅱ级控制在首级控制网下加密,以首级网点为起算点向下发展,网形结构如图2。
4 网设计
4.1 平面控制
长江干线河道全长2687km,东西走向,上游为山区河流,中游为丘陵向平原过渡的蜿蜒性河流,下游为广漠的江汉平原,镇江以下为长江三角洲河口段,地质条件差,海拔高度差值悬殊,本设计GPS首级网一般按20km一点,共布设首级点102点。考虑到现在天空卫星多,观测条件好,我们把个别点最大距离适当放宽为45km,相应增加观测时间为120分钟,以达到相同的效果。
为保证网的精度及可靠性,应充分利用沿江已有B级网控制点作为本首级网的起算点。在B级网点稀疏的地段,加设长基线,通过多天连续观测作为网的基准控制,与B级点一起构成骨架网。长基线的相对定位精度应优于0.1×10-6,采用精密星历。
Ⅱ级控制只在庙河以下河段布设,按D级平均距离控制点距。GPS首级网相应技术指标见表1。
本新布设的GPS网应与附近的国家等级三角点进行联测,以得到GPS点与北京54、西安80坐标及其转换参数。
为便于常规测量的利用,Ⅱ级网点中应有两两通视的点存在。
4.2 高程控制
高程控制测量采用1985国家高程基准,特殊情况下,部分困难地段按1956年黄海高程系统过渡。
高程控制网以附合路线形式沿宜昌~浏河口河段沿江布设,采用三等水准。为方便测量及节省费用开支,GPS点尽可能与水准点共点,并尽量利用旧点联测。
几十年来,长江航道局在长江沿岸建有相当数量的水准点,由于使用年久,损毁较严重,随后发展的点等级参差不齐。为提高精度及等级,本设计水准观测采用水准仪直接水准往返观测,以沿江现有国家Ⅱ等以上水准点为起算点,各区段按地形条件布设成闭合环线、附合路线等形式,困难地区可布设成支线形式,起算点间最长路线不超过80km。
除按设计进行的平高共点的测设外,另按河演观测等需要进行相应高程点的布点及测设。水准观测的主要技术要求见表2。
5 结语
在长江航道进行如此大规模的测量设施及设备建设,这在建国以来还是第一次,对于航道工程设计者来说是一个崭新的课题,设计的过程也是一个学习的过程。近年来,测绘科技飞速发展,特别是GPS技术进入测量领域后,引发生了革命性的变化,其技术日新月异。对GPS这项新兴的测量技术,我们经历了一个逐步认识的过程,在设计的初期阶段,GPS测量技术在我国的应用还不普及,在长江航道上才刚起步,经验和认识都很肤浅,最初的设计是不成熟的。随着,GPS测量技术的普及和不断进步,相关规范和定额逐步完善,我们的认识也在逐步深化,设计也经历着不断优化的过程。
目前,长江干线航道进入全面系统治理提速时期,为适应航道治理提速的需要。在测量一期的基础上,测量二期和测量三期相继实施,GPS控制网建设得到进一步完善,航道快速测绘技术和手段进一步加强,长江航道测量一套高效率、全天候、数字化、自动化、智能化的测绘体系正在建立。
摘要：根据需要,拟在宜昌以下河段新建首级GPS控制点40个,同时兼顾可利用的旧点及邻近国家高等级点联入新网。Ⅱ级控制在首级控制网下加密,兼顾常规测量方法需要,利用原有可利用控制点联测转换,计350点,高程控制在长江中下游建三等水准420点。建立独立的局部首级控制系统。一期工程建成后,将建立一套航道测量GPS控制网点,同时检核、提高原有可利用控制点的精度,为航道开发、建设提供高精度的、使用方便的控制资料,适应航道测量工作需要。
关键词：GPS,控制网,设计
参考文献
[1]贺武鸣,陈汉莲等.长江干线航道测量设施及设备建设工程设计方案.
[2]贺武鸣,陈汉莲,李元生.长江干线航道测量设施及设备建设一期工程设计报告[R].武汉:长江航道规划设计研究院.
GPS控制网的建立与质量控制 第8篇
一、GPS控制网设计
1. GPS控制网设计。
GPS控制网由网点和GPS基线向量组成, 其最终目的是准确地确定网点在某一参照系下的坐标。针对GPS控制网设计的特点, 在GPS控制网的设计阶段, 根据国家标准《全球定位系统 (GPS) 测量规范》GB/T18314-2001规范的相关要求, 要充分考虑到基准、网形、观测和处理设计等因素。根据用户的目的、总费用、精度要求、可靠性要求和具体应用要求进行设计。设计时要考虑GPS控制网系统间的相互关联。
2. GPS控制网的布网方案。
根据《全球定位系统原理及其应用》的相关内容可知GPS控制网的组网单元是点和边。GPS控制网基本由3种连接方式组成:一是点连式, 即相邻的同步图形间只通过1个公共点相连, 其优点是作业效率高, 图形扩展迅速;缺点是图形强度较低;二是边连式, 即相邻的同步图形间由1条边相连, 其优点是作业效率较高, 图形强度较高;三是网连式, 即图形间由3个 (含3个) 以上的公共点相连, 其优点是图形强度最高, 缺点是作业效率较低。
3. GPS控制网的数据处理。
(1) 观测数据的预处理。GPS接收机在按照所设参数进行了外业数据采集后, 在室内进行数据传输、分流和整理工作, 最终形成基线解算数据源文件。高精度的GPS控制网外业数据预处理还将采用GPS外业观测统计检查程序来观测卫星的总数、数据可利用率、L1频率的多路径效应影响MP1以及GPS接收机钟漂的数据, 当观测数据质量合格时才能进行下一步的工序。
(2) 基线解算。利用多个测站的GPS同步观测数据, 来确定这些测站之间的坐标差。数据处理时将采用专用基线解算软件来进行解算。基线解算按数学模型可分为单基线解、多基线解和整体解。按照观测值类型可分为L1解、L2解、宽巷 (Wide-lane) 解、窄巷 (Narrow-lane) 解和无电离层影响 (Iono-free) 解。按照所采用差分观测值的类型可分为非 (零) 差解、单差解、双差解和三差解。按照模糊度的确定情况可分为浮动解和GPS控制网平差固定解。用户可根据不同的工程技术要求选样基线解的类型。基线质量检核将采用GPS数据处理软件进行基线同步环和异步环的重复性检查。所获得的合格基线将为下一步的平差工作提供数据。所有的基线处理技术流程均按照国家标准《全球定位系统 (GPS) 测量规范》 (GB/T18314-2001) 的相关规范要求执行。
(3) GPS控制网平差处理。GPS控制网平差处理利用独立、合格、闭合的基线向量和起算数据, 来确定点的坐标过程。在进行无约束平差计算时, 将引入全部的GPS观测值, 从而不使GPS控制网产生由非观测量所引起的变形。在通过无约束平差后, 引入的观测值也全为GPS的观测值, 但已知条件使GPS控制网产生由非观测量所引起的变形, 平差需要进行精度检核。工程坐标转换参数数学模型按照布尔莎7参数模型算法进行计算, 从而实现站点的坐标转换。技术指标均满足《全球定位系统 (GPS) 测量规范》的要求。
二、GPS控制网的质量控制
1. GPS控制网的质量和质量控制。
质量控制的定义是一种用来确保生产出的产品保持合乎规定水平的系统, GPS测量产品的质量控制包括质量评价和质量改善。
2. 衡量GPS控制网质量的指标。
衡量GPS控制网的质量有2个标准:一是精度, 其主要指标有基线向量改正数的大小、基线向量的重复性、闭合差的大小、符合性的大小、相邻点距离误差的大小和点位中误差大小;二是可靠性, 由可探测出观测值中粗差的大小和观测值中残余粗差对结果影响的大小来判断, 如规范中各等级控制网独立闭合环的边数规定, 控制网与高等级网点联测的个数以及观测时有效接受的卫星数。
3. 影响GPS控制网质量的因素。
影响GPS控制网质量有5方面的因素:一是观测值的精度, 由观测方法和基线处理方法所决定;二是起算数据的质量、数量、分布以及与GPS控制网的关系, 由GPS控制网的设计和外业观测调度来决定;三是GPS控制网的结构 (如基线向量的数量及配置) , 由GPS控制网的内观测调度值来决定;四是数学模型的完备性, 由数据处理软件来决定;五是外业作业人员的工作态度, 由外业作业人员的素质来决定。
4. 保证GPS控制网质量的方法。
(1) 保证观测值精度, 就要从观测设计和观测要求入手, 来保证GPS保证观测值精度。
(2) 采用处理能力较强的软件。数据处理方案采用处理能力较强的软件, 星历类型在高精度测量中要采用精密星历, 气象数据则采用实测数据。通过调整参数设置来处理各种系统偏差。这些都是保证GPS控制网质量的有效手段。
(3) 保障起算数据的质量和数量。当起算数据的质量较高时, 起算数据总的数量可不限。当起算数据的质量较低时, 应限制起算数据点的数量, 其具体数量与数据处理方法有关。
(4) GPS控制网的结构要坚固。覆盖面积大或延伸距离远的GPS控制网要由骨架固定, 距离较近的点间可进行直接观测, 复测边和复测点的数据要保证正确, 结构要求较强的部分可增设基线, 且最简异步环的边数不宜过多。
(5) 数学模型要完备, 模型与实际情况要一致。数学模型不能遗漏重要的影响因素, 应正确反映观测值的质量及观测值间的误差相关性, 从而提高探测和处理粗差的能力。
5. 改善GPS控制网质量的方法。
采用性能良好的商用软件或高精度的定位软件 (如控制基线解算采用美国天宝公司开发的TGO软件和美国麻省理工学院研制的GAMIT软件) 来处理数据。在数据处理过程中, 采用剔除劣质观测值的方法来删除卫星数量和截除不良数据, 利用修复法和参数法来处理周跳, 利用模型改正法和参数法来完善对流层, 采用IGS精密星历处理技术来提高基线质量。同时, 通过剔除劣质基线, 对参与平差的基线向量进行适当选择来改善GPS控制网的平差结果, 从而达到改善GPS控制网质量的目的。
三、GPS控制网的具体实施案例
1. 工程概述。
为满足驻马店市政府土地规划设计和管理的需要, 驻马店市规划局决定在市域规划区100 km2的范围内布设三维大地控制网。根据甲方的设计要求, 首级控制采用GPS技术, 按照D级GPS控制网的标准布设49个点位。施工技术要求按照《全球定位系统 (GPS) 测量规范》中的有关标准执行。
2. 工程技术流程。
(1) 工程设计。为了使D级GPS控制网满足设计的要求, 需要对工程进行建网设计。首先, 确定坐标基准, 在设计时, 需要在测区四角外围联测4个C级GPS控制点的方位, 便于转换参数的正确求取。其次, 确定布点方案, 点位在测区内应均匀分布, 平均边长约5 km, 保证1个GPS点与邻近点相互通视, 对点长距离不应小于1 km, GPS控制网设计采用点连式与边连式相结合的布网方案, 采用静态定位模式进行数据采集, 所有技术标准按照技术设计规范要求执行。
(2) 选点和埋石。根据室内设计点位, 现场进行踏勘和选埋标石, 设计GPS控制点位覆盖整个测区, 采用GD的格式进行编号 (为数学序号) , 点位选择在交通便利和便于扩展的地方, 有利于正常工作的使用和常规仪器的联测, 点位环境和地质条件应符合《全球定位系统 (GPS) 测量规范》的相关要求, 标石的埋设和点的制作均需要按照设计要求来执行。
3. 观测。
测区选用4台Ashtech Z-12双频GPS接收机进行野外实地同步观测数据的采集工作, 野外实地同步观测要求如表1所示。
4. 数据处理。
(1) 数据的预处理。采用商业软件对外业观测数据进行下载, 并对采集数据进行TEQC检查, 把原始数据转换为RINEX1格式的标准数据, 结合外业观测手簿, 逐个对观测数据文件进行校核, 从而为基线处理提供可靠的数据。
(2) 基线处理。基线处理软件采用美国天宝公司开发的TGO (Trimble Geomatics Offce) 商用软件, 使用同步观测时段数据作为单位数据进行解算, 星历采用广播星历。同步环闭合差如表2所示。
复测基线较差如表3所示。
从表2、表3可知, 同步环闭合差和复测基线较差均满足规范的要求。
(3) 平差计算。平差计算采用TGO软件来进行, 使用合格的基线向量作为数据, 首先在WGS-84坐标系进行无约束控制网的平差计算, 检查GPS控制网的内符合精度。完成无约束控制网平差后的精度统计如表4所示。
由表4可知, 基线向量改正数 (Vx、Vy、Vz) 的绝对值应满足Vx3σ、Vy3σ、Vz3σ的技术要求。使用无约束平差后的可靠观测量利用联测的C级GPS控制点的坐标成果在1980西安坐标系下进行二维约束平差, 控制网精度统计如表5所示。
从表5可知, 在进行二维约束平差计算后, 整个控制网基线向量改正数与剔除粗差后的无约束平差结果的较差 (dVx dVy d Vz) 均符合dVx2σ、dVy2σ、dVz2σ的标准, 最弱点的点位中误差和基线相对精度均满足规范的要求。
GPS控制网的建立与质量控制 第9篇
1.1 GPS控制网的设计工作
一般情况下, GPS控制网都是由两部分组成的, 即GPS基线向量和网点, 我们建立GPS控制网的最主要目的就是要准确的得到在某一个参照体系下的网点坐标。所以, 在我们设计GPS控制网的过程中, 我们应充分的研究《全球定位系统测量规范》中的相关规定和要求, 考虑到观测、网形、基准以及处理设计等多方面因素对设计工作的影响, 在结合用户对控制网的精度要求、可靠性要求以及总目的和总成本等要求, 确定最后的设计方案, 另外, GPS控制网系统之间的关联性也是设计时必须考虑的。
1.2 GPS控制网的布网方案
在我国所颁布的《全球定位系统原理及其应用》的文件中是这样规定的, 是由点和边共同形成的GPS控制网的组网单元, 一般情况下, GPS控制网的连接方式主要有三种:第一种为点连接的方式, 也就是通过1个公共点就将相邻的同步图形连接起来了, 这种方式的最大优点就是图形扩展速度快, 并且工作效率高;第二种为边连接的方式, 也就是通过1条边将相邻的同步图形连接起来的方式, 其所获得的图形的强度更高, 同时工作效率也较高;第三种则为网连接的方式, 就是指通过3个或是3个以上的公共点将相邻的同步图形连接起来的方式, 其工作效率不高, 但获取的图形强度是最高的。
1.3 GPS控制网的数据处理
(1) 观测数据的预处理。在GPS接收机采集完成所有外业数据后, 在室内就会对这些数据进行分析和处理工作, 最终就形成了基线解算数据文件。而对这些数据的预处理工作还会采用数据可利用率、GPS接收机钟漂的数据以及GPS外业统计检查程序来观测卫星的总数等内容, 只有在验收数据的质量过关后才可以开始下一步的工序; (2) 基线解算。这部分内容就是指同时利用多个观测站观测到的数据, 从而获得它们之间的坐标差。一般情况下, 我们都要采用相应的基线解算软件, 根据其数学模型的不同, 其主要分为整体解、单基线解和多基线解三类;根据其模糊度确定情况的不同, 又可分为GPS控制平差固定解和浮动解两类;根据观测值类型的区别, 可分为L1解、L2解、窄巷解、宽巷解和无电离层影响解五类。所以, 我们在选择基线解的类型时, 应根据工程技术的具体要求来确定。在对基线进行质量检查时, 则应采用GPS数据处理软件进行基线的异步环和同步环的重复性检查; (3) GPS控制网平差处理。这项工作主要是指利用闭合并且独立的基线向量和起算数据来确定点的坐标的过程。为防止GPS控制网产生不必要的变形, 建议引入全部的GPS观测值。进行完无约束的平差后, 引入的观测值就成为了GPS的观测值, 而GPS控制网可能还会因非观测量而引起变形, 那么仍需要对其进行精度校核。
2 GPS控制网的质量控制工作
2.1 衡量GPS控制网质量的指标
通常情况下, 影响GPS控制网质量的主要有精度和可靠性这两大指标, 所谓的精度指标就是指基线向量的重复性、基线向量改正数的大小、符合性的大小、点位中误差的大小、闭合差的大小以及相邻点距离误差的大小等内容;而我们在判断可靠性指标时, 则是要通过可以探测到的观测值中的残余粗差以及粗差的大小对实际结果的影响情况来判断的, 举例来说, 高等级的网点和控制网联测的个数、观测时能接收到的有效卫星的个数以及各等级控制网闭合独立环的边数的相关规定都是属于可靠性这一指标的。
2.2 GPS控制网质量的影响因素
我们在研究GPS控制的质量控制工作时, 我们认为影响其质量的主要有以下五个方面的因素:第一, 起算数据的数量、质量、分布以及它们与GPS控制网之间的关系, 而通常这些因素都是由外业观测调度以及GPS控制网的设计质量所决定的;第二, 观测值的精度指标, 而通常决定观测值精度的主要有基线处理方法和观测方法两大内容所决定;第三, 数学模型的完备性, 我们在工作过程中所使用的数据处理软件直接决定了数学模型的完备情况;第四, GPS控制网的结构, GPS控制网的内观测调度值对对结构是有着重要的影响的;第五, 外业工作人员的工作积极性, 这方面的内容主要取决于他们的整体素质, 整体素质高, 自然工作的态度就好, 工作的积极性也高。
2.3 保证GPS控制网质量的措施
(1) 要想保证GPS控制网的质量, 那么我们首先就必须保证其观测精度这一指标, 应认真的分析观测要求, 同时做好观测设计工作, 从而保证GPS控制网观测值的精度。 (2) 对观测数据进行处理时, 应尽可能的采用更为先进、并且处理能力更强的软件, 比如说在高精度的测量工作中, 星历类型应采用精密星历, 而气象数据则应尽可能的选用实测数据。面对各类的系统偏差时, 我们应有效的调整各类参数的设置, 从而保证GPS控制网的整体质量。 (3) GPS控制网的结构应足够的坚固。对于那些伸展距离较远并且覆盖面积较大的GPS控制网来说, 其结构应是有骨架来决定的, 距离较近的点可以之间观测, 同时应保证复测点和复测边数据的准确性, 不应有太多的最简异步环的边数, 当对结构有着很高的要求时, 可以适当的增设基线; (4) 保证起算数据的数量和质量。如果起算数据的质量并不高, 那么起算数据点的数量就应受到限制, 并且不同的数据处理方法, 其限制的具体数量也是不同的;而当起算数据的质量较高时, 那么起算数据点的数量就可以不受限制; (5) 数据模型与实际的情况应保持一致, 并且还应保证其完备性。在建立数学模型时, 一定不能遗漏相关的重要影响因素, 同时还应能真实的反映出观测值误差和观测值质量的相关性, 从而保证其处理误差和探测误差的能力。
2.4 完善GPS控制网质量的措施
在处理所观测到的数据过程中, 建议采用更为先进、精度更高并且性能更加优异的定位软件或是商用软件, 并且处理数据时, 要想有效的截除不良数据并且删除卫星的数量, 那么就应选择剔除劣质观测值的处理方法。处理周跳时应采用参数法和修复法, 为了尽可能的提高基线的质量, 应引入IGS精密星历处理技术, 同时借助于参数法和模型改正法来完善对流层。
3 结束语
通过以上的论述, 我们对GPS控制网的建立工作以及GPS控制网的质量控制工作两个方面的内容进行了详细的分析和探讨。与传统类型的布网方法相比, GPS控制网显然有着更明显的优势, 其所观测到的数据精度更高、质量更好并且也更具可靠性和稳定性, 但是在实际的工作中, 我们仍应高度的重视GPS控制网的设计和建设工作, 掌握衡量GPS控制网质量的指标以及影响GPS控制网质量的因素, 从而制定出科学合理的并且极具针对性的保证和完善GPS控制网质量的对策和方法, 做好GPS控制网的质量控制工作, 也保证了这项技术能够更好的为社会的建设、规划和发展服务。
参考文献
[1]王泽民.高精度三维GPS控制网的建立与数据处理[J].城市勘测, 2011.
[2]张海中.GPS控制网的建立与技术设计[J].江西测绘, 2008.
GPS静态控制网 第10篇
在三级GPS大地控制网布设过程中, 控制网点G PS原始观测数据质量检查, 又是一项重要工作。本人根据几年来对三级GPS大地控制网GPS观测数据检查验收, 总结如下体会。
一、单点原始观测数据的检查
GPS原始观测数据存储格式、GPS数据平差处理等不为广大测绘工作者所熟悉掌握, 从原始观测数据中提取采样率、卫星截止高度角、数据使用率、多路径效应等信息存在较大难度。只有把原始数据转换成RINEX (The Re-ceiver Independent Exchange Format) 格式才能进行下一步检查。RINEX文件由一个“O文件” (原始观测数据文件) 和一个“N文件” (导航数据文件) 组成。
显示“O文件”的表头内容。表头文件从上至下依次以如下为例记录了:RINEX版本为2.10, 转换软件Pinnacle版本为1.0、软件出版日期为2002年4月19日, 点号是007B、文件建立日期为2008年4月23日, 接收机编号是MT310402913、型号是TPS EUROCARD, 天线类型是TPSCR3_GGD CONE, 测量点的概略位置 (WGS84坐标系下XYZ坐标) 是-2 712 697.954 0, 4 152 485.284 8, 3 996 826.976 0, 天线垂高是0.17 m, 观测间隔 (采样率) 是30 s, 开始观测时间2008年4月23日1点54分、结束观测时间2008年4月23日10点29分30秒, 观测到的卫星数量23颗等。“N文件”主要记载了电离层改正参数。计算UTC时间的历书改正参数等信息。
但是对于数据可用率等是否符合设计要求, 如果直接利用“O文件”进行检查就相当困难, 这时可借助软件TEQC.EXE进行检查。TEQC (Translation, Editing and Quality Checking) 软件是目前
用于GPS RINEX格式原始数据检查较广泛的软件。它能反映观测时间、采样间隔、使用率、钟飘、卫星总数、多路径效应、中断次数等。利用TEQC进行RINEX格式数据质量检查操作步骤是:启动DOS, 进人TEQC目录;运行命令:teqc+qc O文件。如teqc+qc C:rinexhlar121.00o。
运行后所得文件中, “Total Rx clock drift”旁记录了钟飘量, 单位是毫秒;“Rate of Rx clock drift”旁记录的是钟飘率, 单位是毫秒/小时;“hrs”下记录了观测时间, 单位是小时;“dt”下记录了采样率, 单位是秒;“#have”下记录了观测历元量;“%”下记录了数据可用率;“mp1”、“mp2”下记录了多路径效应值。通过TEQC我们能检查多路径效应mp1、mp2值、数据可用率这些从原始观测文件中不易获得的信息。
由此, 依据检查结果该点观测值符合《三级GPS大地控制网测量技术规定》。
二、GPS方位边三角形同步环闭合差的检查
在三级GPS大地控制网外业同步环闭合差计算中利用Pinnacle中网平差可分成四个步骤:
第一步是将原始数据栏中的数据拖至基线解算栏中依据《技术规定》设置结算属性及相关参数, 特别是设置e和a值, 其他项目根据外业实际情况设置, 然后进行基线解算。
第二步是先进行点属性的输入。
第三步是控制网测试分析选项的填写。
第四步是然后根据基线解算结果查看控制网图及同步环闭合差结果。
由此, 依据检查结果该闭合环差符合《三级GPS大地控制网测量技术规定》。
三、数据检查中应注意的几个问题
(1) 概略坐标精度。有已知坐标的应输入已知坐标, 而未知点的坐标一般取自观测文件的导航值。否则可能影响基线解算的精度。
(2) 接收机和天线型号的选择。基线解算时, 需要输入相应的接收机和天线型号, 否则影响解算精度。甚至无法解算。且输入的型号一定要符合实际情况。
(3) 天线量高位置及天线高。天线高的数值需要和天线量高位置对应, 此处最易出现错误, 需核实准确。
四、结论与建议
(1) 接收机型号、天线型号、量高方式和天线高是观测和数据处理中经常出现错误的地方, 因此必须小心对待, 并加强检核。
(2) 数据处理中, 有少数站点数据观测质量不高, 精度不能满足技术指标的要求, 这大部分和观测站点的周围环境有关, 因此需加强外业站点选用时站址的选择, 舍弃那些对观测环境干扰比较大的站点。
作品欣赏
摘要：本文简要概述了利用TEQC软件检查三级大地控制网GPS外业单点及三角闭合环数据的质量。
关键词：GPS,TEQC,数据质量
参考文献
[1]拓普康GPS静态测量培训教材[J].拓普康公司.
[2]全球定位系统 (GPS) 大地测量规则[J].国防科工委.
[3]GPS测量原理及应用[M]武汉测绘科技大学出版社.
GPS静态控制网
声明：除非特别标注，否则均为本站原创文章，转载时请以链接形式注明文章出处。如若本站内容侵犯了原著者的合法权益，可联系本站删除。
