四会市规划测量队 广东 四会 526200
摘要：GPS控制的优化设计是实施GPS测量的行动准则，对工程测量的过程有着十分重要的作用。通过GPS控制的优化设计，由此可以提高观测效率，节省成本。在实际操作过程中，应结合实际情况合理布网，兼顾可靠性、精度、效率成本各方因素，寻求最优方案。
关键词：GPS控制网；精度；优化设计
1.城市GPS 控制网优化设计的概述
1.1概念
关于GPS控制网的优化设计是指：基于城市GPS控制网的布局设置原则，以GPS 测量为基础，在控制网的精准度、可靠性、经济性等方面，寻求最佳的预测方案来提升GPS 控制网的能力与功能。
1.2内容与目的
布置设计GPS控制网时，应遵循当前的物力、财力、人力，保证以上几类资源能在合理运用的前提下，将控制网的精确度、灵敏度与可靠性提升到最高程度，同时，还要保障控制网的成本使用费达到预算的最低要求。
2.GPS 控制点选点埋石
为了满足城镇基础规划建设，以及相关公路、桥梁、供水工程建设施工的需要，需对城镇测量基准进行统一确定，因此进行城镇施工控制网的布设和测量工作迫在眉头。假设控制网覆盖的范围是四会市中心城区（包括城中、东城、贞山三个街道），控制面积约为322.4km2。平面坐标基准采用1980西安坐标系，高程基准采用1985国家高程系。
2.1 布设范围
C 级GPS 控制网网点点位做到基础稳固，便于长期保存和利于扩展，并兼顾方便使用，大部分点应布设在城市的征地红线以外，D 级GPS 点集中布设在施工区范围内。C 级GPS 点均埋设钢筋混凝土观测标墩。标墩由标座、标身和安装于标顶的仪器强制归心基座组成，标墩参照规范要求进行。全部标点基础结构必须进行开挖，并且采用混凝土现浇；对于坚硬基岩上的标墩，可视场地情况先凿除表面松动岩石和污垢，并在保证观测操作要求为前提确定标坐的底盘尺寸。要先用混凝土浇出平整基础，保证基础混凝土与基岩连成一体后，再施工标墩；对原生土中的标墩，标墩基础应适当加大，保证其基础坚实稳定。标墩顶安装仪器强制归心基座时，应用水平尺将对中底盘整平，其倾斜值不大于4′。标墩混凝土最少养护3天，确保混凝土自然凝固。待标墩混凝土干燥后，选取晴朗天气再对标身用白油漆刷白，并用红油漆喷写编号。D 级GPS 点为20cm×40cm×40cm，标心为不锈钢标心，且制作直径小于0.5mm 的中心点。
2.2 周边环境的要求
GPS 控制点周边环境的要求：① GPS控制点周围要开阔，这样架设GPS 接收机时候比较方便作业，障碍物离视线的高度角最好不要超过15°；②电台、电视台、微波站等大功率无线电发射源要远离，并且要求相距最少200m；微波无线电信号传送通道以及高压输电线至少要有50m 的相对距离；③远离水面，对卫星信号有极大影响的物件；④ GPS 控制点，最好是比较方便通行，地质条件较好的地方。
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C 级GPS 测量：首级平面控制布设为C 级（三等）GPS 网，分布在三个街道14座标石；D 级GPS 测量：在C 级GPS 网的基础上作D级（四等）GPS 控制点加密，D 级GPS 点的分布在城中11 点、东城15 点、贞山9 点，合计共35 点。
3.技术方案设计
3.1 GPS 控制网的布设
布设要求：①根椐城区地势地貌，以及工程建设的实际需要，测区只需布设C、D 级GPS 控制网，网型可根据实际情况布设为附合路线或者多边形；② GPS 控制网要满足规范中的附合路线边数或最简独立环的要求；③ C、D 级GPS 控制网网点之间的距离满足规范要求：最大基线长度最好控制在平均基线的2～3 倍，相邻网点的最短基线最好为平均基线的1/4；④建立的C、D 级控制网要与原有控制网点进行联测。
3.2 观测实施
（1）精度分级。GPS 控制网相邻网点之间的基线长精度按下式计算：
(1)
式中：δ 为标准差mm；a 为GPS 接收机的固定误差；b 为GPS 接收机的比例误差；d 为相邻网点之间的距离，单位mm。
（2）GPS 控制网观测要求：①编制观测计划表并作好观测前的准备，开始观测前应进行预热和静置，用脚架安置天线时对中误差不应大于3mm；②观测数据文件必须包含测点的站名或点号、观测单元、测站类型（参考站还是流动站）、日期、时段号等信息；③观测作业要求：按规定的时间作业，电源电缆和天线等联结无误方可开机，观测过程中不允许进行以下操作：接收机关闭又重新启动，进行自测试、改变卫星仰角限、改变天线设置等；④外业成果记录：a.记录类型：观测记录（磁盘、光盘）、测量手簿、其它记录；b.记录内容：测站和接收机初始信息，测站名、测站号、观测单元号、参考站或流动站、时段号、近似坐标及高程，天线及接收机编号、天线高、观测日期、采样间隔，卫星载止高度角、卫星星历参数等。
（3）GPS 控制网数据处理及限差要求：①采用中海达商业软件对GPS 基线进行预处理，合格后，然后采用科傻GPS 控制测量软件进行平差处理；②在进行基线处理时，各项参数要满足相关规范要求，如复测基线长度较差ds ≤2δ；③如果基线超限，经过处理后GPS控制网成果满足不了规范要求，则要求对超限部分进行重测和补测；④进行三维无约束平差时，基线三维分量改正数满足如下要求：Vx ≤ 3δ， Vy ≤ 3δ，Vz ≤ 3δ； ⑤进行二维约束平差时，平差的成果要求满足如下要求：δVx ≤ 2δ，δVy ≤ 2δ，δVz ≤ 2δ；⑥基线解算：进行基线解算时，首先要进行三维的无约束平差，只有三维无约束平差满足精度要求后，在进行约束平差，只有进行约束平差合格后，测量成果才算合格。
4.结语
随着科学技术的飞速发展，在不改变原有控制系统的基础上，采用最新型的技术来对城市GPS 控制网进行一定程度上的优化设计，提高原来控制网的精度与准确度，增强可靠性，是当前城市规划建设发展的必然趋势。
参考文献
[1]孙维.浅析如何优化GPS 控制网[J]，城市地理，2014（9）.
[2]肖宁祥.GPS 控制网的优化设计研究[J]，建筑知识 ，2011（16）.
[3]乔作信.浅谈GPS 控制网的布设与优化[J]，城市建设理论研究（电子版），2011（34）.
论文作者:艾朋
论文发表刊物:《防护工程》2017年第5期
论文发表时间:2017/7/11
标签：基线论文; 测量论文; 接收机论文; 基础论文; 优化设计论文; 混凝土论文; 精度论文; 《防护工程》2017年第5期论文;