摘要：在工程勘察设计中, 大多需要在国家控制网的基础上, 根据工程的具体要求建立不同等级的工程控制网,以满足勘测设计和工程施工的需要。带状工程(如公路、铁路、灌渠等)与一般工程相比, 其路线较长, 在测区内存在着现有的国家控制点数少而不能满足要求的情况下, 用全站仪或测距仪采用导线的方法建立控制网不仅工作量大, 而且精度难以满足要求。近年来, 随着全球定位系统(GPS)的发展, 其性能价格比和自动化程度迅速提高, 其全球性、全天侯性以及高精度和实时快速的性能更是常规测量方法所不能比拟的。将GPS测量技术运用于带状工程测量是个经济可行的办法。本文通过工程实例探讨了GPS 全球定位系统在带状控制网测量中的应用，阐述了GPS 网的技术设计、外业数据采集以及GPS 基线向量解算和GPS 网平差计算。
关键词：GPS 全球定位系统；GPS 网；控制网测量
0引言
确定GPS 网的等级及精度指标, 主要取决于GPS 网的用途。选用的指标数值将直接影响GPS 网的布设方案、观测数据的处理以及作业的时间和经费, 因此,既不能盲目追求高精度造成不必要的支出, 也不能制定过低的等级和精度指标而影响工程质量。本文就自己多年的工作实践,描述运用GPS 测量技术对某一道路项目的带状区域的现状图测绘（比例尺为1/2000）进行了控制测量，现将具体情况做如下阐述。
1 GPS 网的技术设计
（1）设定GPS 网的等级和精度指标。根据GPS 网的实际用途对其等级和精度进行设定，设定时要对指标数值进行谨慎的选用，要根据工程设计标准建立与之相匹配的GPS 网等级和精度指标。在GPS网中的测量精度用相邻两个点间距标准差来描述。在本文选用的带状区域中，GPS 控制网根据道路特征进行线状分布，在统一坐标的基础上进行现状地形图制作。为了使现状图具备更加良好的精度，GPS 控制网按4 级进行布设，1~4 级分别为三等GPS网、四等GPS 网、二级导线和图根导线。
（2）GPS 网形设计。GPS 控制网与传统测量中的单一导线、三角网等相类似，是通过将工程设计要求与测量地区现实情况相结合得到的控制点进行连接而成的图形。在进行GPS 网形设计时，要重点对四个方面进行考虑。①平面控制点的已知数量要充足，GPS 网要与待测区域周围现存的国家控制点以及高等级的GPS点实施联合测量，联合测量的控制点至少3个，且呈均匀分布状态。为了对GPS 网进行有效的控制，在实际工作中可以把这些已知控制点的坐标当成约束GPS 网的条件实施整体平差。②高程控制点的已知数量要足够，应用GPS 点实施高程联测的方法是将其与水准点进行重合或联测。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆通过GPS 网测量得到的高程与实际使用的高程是有区别的，前者是指与参考椭球面相对的大地高，后者是指与大地水准面相对应的正常高，两者之间存在一定的差值，即高程异常值，该值会由于地点的不同而不同。应用GPS 网实施高程联测就是为了将大地高转成海拔高。在上述工程中就从测绘相关管理部门购买了5个以上四等水准点高程成果用来进行GPS 网的高程拟合计算。③为方便后续加密工作的实施，在选择GPS 网点时需要考虑后续传统方法对次级网点进行加密时的便捷性，本例中在每一个点都保留了1个以上的通视点。④重视图形的有效性和高强度性，GPS 网的图形由独立的观测边组成从而提高检核条件以确保网形的强度。在GPS 网中，一些由非同步GPS 的独立观测边组成的附和路线，其边数应与规范要求相一致，禁止自由基线的存在。观测网有网连式、边连式以及点连式等连接方式，任何一种连接方式都要与规范规定相符合。
（3）确定GPS 网基线的长度。大气中的电离层以及对流层会对传播中的卫星信号进行干扰，从而使定位精度受到影响，因此在实际工作中常常将差分方式引入到GPS 测量中，用两点接收机同时观测同一条基线，这样可以把大气层对卫星信号的大部分干扰进行抵消，抵消的效果与基线的长度成正相关，所以对GPS 基线边长的设计应当合理，不能过大。本例中的基线长度在4km 左右。
（4）设计GPS 网的基准。在实际工作中应当把GPS 网的观测成果进行转化，使其成为实用的地方坐标成果，转化过程通过对GPS 网平差来实现。在转化过程中需要确定GPS 网的基准设计，GPS 网的基准设计包括位置、方位和长度等3个基准。如果在待测区域存在高等级控制网点，则可以用这些高级控制网点的基准，如果待测区网拥有独立的坐标系统，则要对其基准设计参数进行确定。
2 GPS 网外业数据采集
由于GPS观测有着较高的自动化程度，所以在操作时只需按照规程实施即可。当运用多台套GPS 设备进行观测时，需要把开机时间按照事先约定进行统一设定。观测时应当根据卫星的分布数量等相关情况制定和选择最佳时间，从而使GPS 在定位时具备更高的精度。本例中，在每次观测前都对卫星的相关情况进行了解，然后再确定观测时段。此外，在观测观察组要对卫星的相关情况变化以及接收机的状态等进行密切关注。
3 GPS 基线向量解算
（1）合理选择解算类型。对于相同级别的GPS网，解算类型的选择应依据基线的不同长度进行选择，例如，当基线长度在8km 以内时，解算类型需选用双差固定解；而当基线长度在8km以上，30km 以下时，解算类型可选择双差固定解，也可选择双差浮动解；当基线长度在30km 以上时，解算类型可选择三差解等。
（2）合理对基线解算条件进行确定。影响外业观测的因素很多，例如卫星相关情况的变化等，因此在外业观测进行时需要对不利影响制定合理的预防措施，同时在对数据进行处理时运用采样间隔等方法以使结果更为准确。此外对于基线解算成果可以采用同步闭合环、异步观测环和重复观测边等方法进行检核。
4 GPS 网平差
质量检核符合要求后，以独立基线组成闭合图形、以三维基线向量及其相应方差作为观测信息、以一个点的WGS-84 三维坐标和一个已知方位角已知边为起算依据，进行GPS 网无约束平差，平差后，提供WGS-84 的三维坐标、各基线向量三个坐标差观测值的改正数、基线边长以及各点位和边长信息。在无约束平差的基础上，再进行二维和三维无约束平差。约束点的已知坐标、距离和方位，可作为强制约束的固定值，也可作加权观测值。平差后输出基线向量改正数、基线长度、方位精度、转换参数及精度信息。GPS 网平差是为了对各基线向量解算结果存在的不符值进行消除。经过平差后，基线精度得到了很大的提高。本例中长度为3823.417m 的基线，平差前后的边长相对中误差分别为1/64763 和1/93969，其精度在平差后有了较大提高。这么高的精度指标在常规测量仪器进行带状工程控制测量(边角观测)是很难实现的。
5结束语
利用GPS代替常规测量仪器(全站仪)建立带状工程控制网, 不仅观测速度快, 且成果精度高。GPS 定位技术在工程测量领域的优势十分明显,GPS 测量技术代替传统常规测量方法是必然趋势。应当指出, 由于带状测区的狭长特点, 往往会影响到网点构成的网形结构强度和GPS 网的精度, 这点应予以足够的重视。综上所述，在带状控制测量中，GPS 全球定位系统正在逐步代替传统测量方法，但是在应用过程中应当高度重视带状测区对GPS 观测存在的一些不利因素，以确保GPS 网形的强度和精度。
参考文献：
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[3] 张凤举等.GPS 定位技术.北京:煤炭出版社, 1997.
论文作者:黎继东
论文发表刊物:《防护工程》2017年第32期
论文发表时间:2018/3/23
标签：基线论文; 测量论文; 精度论文; 带状论文; 高程论文; 工程论文; 向量论文; 《防护工程》2017年第32期论文;