（安徽友元勘测设计有限公司，安徽，合肥，230001）
【摘 要】GPS控制网的优化设计是实施控制测量的基础性工作，它能保证控制网的精确性、可行性、经济性。本文总结了GPS控制网的特点以及GPS控制网布设应坚持的原则，同时提出了GPS控制网优化设计的一些措施。
【关键词】GPS控制网；布设原则；优化设计；可靠性；精度
1．引言
GPS控制网的优化设计是实施控制测量的基础性工作，它能保证控制网的精确性，可行性，经济性。与传统控制测量方法相比，GPS技术具有点位精度高、观测时间短、操作简便、可全球全天候作业等优点，但并不等于GPS控制网就无需像传统控制测量方法那样进行控制网的优化设计。由于GPS网的精度与网的几何图形结构无关，且与观测权相关甚小，而影响精度的主要因素是网中各点发出基线的数目及基线的权阵，所以，我们提出GPS控制网优化设计的概念。
2．GPS控制网的特点
常规测量中对控制网的网形设计是一项非常重要的工作，而在GPS网形设计时,因GPS同步观测不要求通视,对测站点间相互的边角也没有过高的限定,所以其图形设计具有较大的灵活性。根据不同的用途,GPS网的图形布设通常有: 点连式、边连式、网连式、边点混连式四种基本方式。选择什么样的网,要全方位的权衡，主要取决于工程所要求的精度、野外条件、作业工期及工作效率等因素。GPS控制网在图形设计时需要考虑以下问题:
（1）GPS控制点之间可以互相不通视，但我们考虑测量加密时，我们至少要保证控制点在一个方向上可以通视，而且周围仰角十五度内不应该有障碍物，以免阻挡或吸收信号。
（2）在做GPS控制网时，我们要避免自由基线的存在，因为自由基线不具备构成闭合图形，不具备发现粗差的能力，我们要保证有一定量的多余观测数，保证一定量独立设站数 或复线基线数，提高网的精确性和可靠性。
（3）要控制闭和环和附和导线条数不宜过多。两条基线夹角不易过小，以确保检核条件，提高网的可靠性。
3．GPS控制网的布设原则
我们在 GPS控制网布设时应考虑以下的问题：
（1）尽量减少尺度误差。在GPS控制网中加2-3段高精度的测距边作为GPS网的外部尺度基准。
（2）要用高精度的基线向量。将地面精度高的起算点转换到WGS84坐标系，作为GPS网基线解算时的固定位置基准。
（3）选定起算数据和联测原有控制点，与未知点构成图形，已知点也要构成图形，分析联测点精度，使GPS网不受起算数据精度较低的影响。
（4）为获GPS控制正常高程，考虑高程控制点，按高程拟合要求进行布设。
（5）应将GPS控制网的坐标系统跟测区过去采用的坐标系统统一起来。
3.1效率优先原则
在进行GPS网的设计时，应采用效率指标来衡量设计方案的效率，以及在采用布网方案作业中所需要的时间、消耗等问题。
3.2高精度性原则
GPS控制网的高精度性是工程测量的基石，也是其最明显的优势之一。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆在布设时，要做到高精度性原则：先确定GPS网的网形，再根据GPS网的网形，得到GPS网的设计矩阵B，从而得到GPS网的协因数阵Q=(BTPB)，由此做到GPS控制网的高精度性原则。
3.3可靠性原则
可靠性原则是GPS控制网布设的重要原则之一，在进行GPS网的设计时，一般采用一种反映GPS网可靠性的数量指标，以达到改善网的质量的目的。
3.4经济性原则
GPS控制网的布设是一项重要的前期工程，应着重考虑实现较低的经费支出和较高的测量效果的问题。经费的多少取决于网中点的总数和重复设站率，如果一台接收机观测期的平均费用为T，则其总费用为：F=TCmin
4．GPS控制网的优化设计措施
GPS控制网的优化设计，是在保证质量的前提下，提高效率，降低成本。既不能脱离实际的应用需求，盲目追求不必要的高精度和高可靠性，也不能为追求高效率和低成本，放弃对质量的要求。
4.1提高GPS网精度的方法
首先，保证GPS网中各相邻点的相对精度。在全面网之上布设框架网，以框架网作为整个GPS网的骨架；制定一个子区和子环路的实测方案。其次，引入高精度激光测距边。在布设GPS网时，作为观测值与GPS观测值(基线向量)一同进行联合平差，或将它们作为起算边长。最后，采用高程拟合的方法测定网中各点的正常高和正高。水准点的数量尽可能多，在网中均匀分布，网中的四周将整个网包含在其中。
4.2提高GPS网可靠性的方法
首先，增加观测期数。这样测得的独立基线数就会增加，可以提高控制网的可靠性精度。其次，保证一定的重复设站次数。重复设站次数可以确保GPS网的可靠性，原因有二：①通过在同一测站上的多次观测，可有效地发现设站对中、整平、量测天线高等人为错误；②当同一台接收机在同一测站上连续进行多个时段的观察时，各个时段必须重新安置仪器，以更好地消除各种人为操作误差和错误。再次，保证每个测站独立基线相连在3条以上。3条以上的独立基数相连，可使测站具有较高的可靠性。在布设GPS网时，各个点的可靠性与该点上所连接的基线数直接相关，点上所连接的基线数越多，点的可靠性则越高。最后，在布网时要使网中所有异步环的边数不大于6条。在布设GPS网时，随着组成异步环的基线向量数的增加，其检验质量的能力将逐渐下降。
4.3布设GPS网时起算点的选取与分布
首先，科学确定起算点的数量，一般来说，若要求所布设的GPS网的成果与旧成果吻合，则起算点数量越多越好；若没有这样的要求，则一般可选3-5个起算点。这样，既可以保证新老坐标成果的一致性，也可以保持GPS网的原有精度。其次，合理确定起算点的位置。起算点的位置与精度直接相关，为保证整网的点位精度均匀，起算点一般应均匀地分布在GPS网的周围，要避免分布在网中一侧。
5．总结
通过以上分析，测量单位在进行GPS控制测量时，在考虑质量合格的前提下，应通过优化设计，达到减少工作量、提高经济效益的目的。在具体进行GPS网的布设原则及优化设计时，弄清楚GPS网基准化的优化设计和图形结构强度的优化设计，GPS控制网的布设和优化设计就有了明确的方向和切实可行的措施。
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[3]王建敏,石金峰.GPS控制网的优化设计[J].辽宁工程技术大学学报,2013(S2): 97299.
论文作者:张伟
论文发表刊物:《工程建设标准化》2016年3月总第208期
论文发表时间:2016/6/12
标签：基线论文; 优化设计论文; 可靠性论文; 精度论文; 原则论文; 测量论文; 网中论文; 《工程建设标准化》2016年3月总第208期论文;