摘要：介紹了泉州市洛江區(qū)D級GPS控制網(wǎng)建設(shè)中控制網(wǎng)的布設(shè)、GPS點位的選取、觀測與外業(yè)數(shù)據(jù)的檢核、GPS網(wǎng)形分析及精度分析等技術(shù)步驟的實施方法和過程。實踐表明，通過以上方法和技術(shù)過程建立的D級GPS控制網(wǎng)精度良好，滿足相應(yīng)規(guī)范要求，對同類丘陵地區(qū)GPS控制網(wǎng)建設(shè)具有一定借鑒意義。
　　
　　關(guān)鍵詞：丘陵地區(qū)，GPS-D級控制網(wǎng)，建設(shè)技術(shù)
　　
　　1洛江區(qū)概況
　　丘陵地區(qū)地形有一定的起伏，待定點間通視、近地面大氣密度、透明度、折光影響成為以往導(dǎo)線測量、三角測量、高程引測的很大障礙，而網(wǎng)形設(shè)計，傳算邊角觀測的各項誤差也限制著成果的精度。GPS測量由于全天候、精度高、省費用等鮮明優(yōu)點，已成為目前測繪單位首選基礎(chǔ)控制測量方式。特別相對定位的精度基本上與待定點間構(gòu)成網(wǎng)形無關(guān)以及不需通視等，使得GPS測量具有很大的靈活性。
　　洛江區(qū)地處福建省東南沿海、泉州市區(qū)東北部，地理坐標為東經(jīng)118°34′～118°43′，北緯24°55′～25°18′之間。西與南安市接壤，東與惠安相連，北面與仙游交界，南與豐澤區(qū)毗鄰，全區(qū)土地面積375km2，南北長42.8km，呈南北向長帶狀。地勢北高南低、東南面臨海。地貌類型有低山、丘陵、臺地、平原，主要以丘陵為主，由于長期流水對地面的切割，在馬甲、河市、羅溪形成部分河谷盆地。海拔在500m以上，占全區(qū)面積的12.69%，海拔在50～500m之間，占全區(qū)總面積的65.34%，呈帶狀分布向東南蜿蜒沒入泉州灣，海拔10～50m之間，占全區(qū)總面積的3.18%。
　　近年來，洛江區(qū)測繪保障服務(wù)能力不斷加強，已經(jīng)建設(shè)了C級GPS控制網(wǎng)和高分辨率的厘米級似大地水準面，建成了覆蓋全區(qū)的農(nóng)村土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)庫。城區(qū)城鎮(zhèn)地籍調(diào)查、1：500地形測繪、新農(nóng)村建設(shè)用圖等一批重大測繪工程進展順利。為滿足國土資源管理、優(yōu)化利用的需要，加快國土資源信息化建設(shè)，又統(tǒng)一建立了D級GPS控制網(wǎng)。
　　2控制網(wǎng)的布設(shè)
　　控制網(wǎng)的布設(shè)、GPS網(wǎng)點的選擇和埋石在整個網(wǎng)的布設(shè)中是關(guān)鍵的一步，也是非常重要的，不僅關(guān)系整個網(wǎng)的精度，也關(guān)系到控制網(wǎng)完成后的利用效率和產(chǎn)生的經(jīng)濟效益。
　　2.1控制網(wǎng)布設(shè)
　　將200個GPS點平均地設(shè)在375平方公里，為充分利用已知點資源，本次求洛江區(qū)GPS控制網(wǎng)建設(shè)盡量將原國家控制點包含在控制網(wǎng)中，全網(wǎng)共布設(shè)15個點，其中利用國家二等三角點8個，三等點2個，泉州市C級點10個。確保GPS點與點通視，以便點與點之間的通視。確保每個平差區(qū)內(nèi)有3個(含3個)以上的約束點，并盡量均勻分布。選擇不同數(shù)量的點，按四等水準的要求進行水準聯(lián)測，高程中誤差不大于±5cm。如果一級GPS點和旁邊的點不足150米那么應(yīng)該用圖布網(wǎng)。
　　
　　2.2GPS點位選取的原則
　　每幅村莊地籍圖上布設(shè)2個以上GPS控制點，洛江區(qū)2個街道、3個鎮(zhèn)和1個鄉(xiāng)城鎮(zhèn)緣增設(shè)的GPS點不少于12～30個。新增的五條公路的轉(zhuǎn)折點中心均布設(shè)GPS控制點。GPS控制網(wǎng)點位選擇涉及的因素很多，也比較靈活。為了使控制網(wǎng)更穩(wěn)定更長時間地存在，所選取的點需要結(jié)合實際地圖的比例，從而建立更準確的控制網(wǎng)。此控制網(wǎng)還要便于安置和操作GPS接收機點位周圍開闊，交通方便，附近無大面積水域和大型建筑物及反射物，點位周圍仰角l0度以上應(yīng)無障礙物。既利于觀測，又利于其它測量手段擴展和聯(lián)測，為了減少了許多路徑的干擾，選點不能選在離有高壓電或者大型電臺及微波強的地方。地基穩(wěn)定，易于控制點的保存。點位離大功率無線電發(fā)射臺、站400m上，離高壓輸電線200m以上。
　　2.3標石埋設(shè)
　　標石的埋設(shè)是為了更準確地標致先點的位置，標石要高出地面，但是不應(yīng)該埋得太淺，在裸露出來的石面清楚標明記號。所有利用的舊點皆為混凝土標石，都可以利用，不需重新埋設(shè)。新點按照國家相應(yīng)等級要求埋設(shè)。利用舊點時，應(yīng)對舊點的穩(wěn)定性、完好性以及站標的安全講行檢查。
　　2.4連接及分區(qū)
　　如何對測區(qū)進行分區(qū)，主要是看儀器數(shù)量及其區(qū)的位置、天氣，同時看分區(qū)能接受的機數(shù)量。對測區(qū)分區(qū)應(yīng)該預(yù)定哪個是第一區(qū)，哪個是第二區(qū)，有順序地進行。這樣一來可以更好地調(diào)配人力物力，加快觀測的速度，減少經(jīng)費等。間都有連接點，連接點的主要作用是控制整個網(wǎng)的結(jié)構(gòu)和精度的傳遞。
　　3GPS數(shù)據(jù)觀測
　　3.1觀測模式的選擇
　　快速靜態(tài)定位模式是比較常用的觀測模式，這種模式應(yīng)該在精度的前提下考慮到節(jié)省時間所確定的。其做法即在分區(qū)中部選取兩個GPS點，在這兩個GPS點上安裝接收機對所有可見衛(wèi)星進跟蹤，在測試時間內(nèi)要有四顆以上可見衛(wèi)星在觀測，并且不能隔斷。從觀測得到的流動點與流動點距離不大于20km，pdop數(shù)值變小，即更適合其點定位。
　　3.2儀器檢測
　　使用GPS接收機對測區(qū)進行觀測，在觀測前應(yīng)該對儀器作短基線檢測，檢測方法可以在平坦的地面進行，最好是水泥地，在地面上用鋼尺量出邊長3m的三角形，然后用3臺GPS接收，在60min時間內(nèi)觀測三角形三個角的GPS所接收到的數(shù)據(jù)。儀器經(jīng)福建省測繪儀器鑒定中心進行鑒定，鑒定結(jié)果為合格。出測前，制定具體作業(yè)計劃，選擇作業(yè)路線，開機時間，用移動電話或?qū)χv機聯(lián)絡(luò)。觀測過程中，對儀器操作嚴格按要求進行，架設(shè)天線好后，開機前和關(guān)機后量取儀器高。觀測時，GPS接收機各項性能要良好，檢測結(jié)果達到儀器的標稱精度。記錄測站點名、測站點號、觀測時的年月日、時段號、接收機和天線號、天線高及點周圍障礙物等信息。
　　3.3GPS數(shù)據(jù)采集
　　(1)接收機種類：雙頻GPS。接收機數(shù)量：5臺。精度規(guī)格：±(5mm+1ppm×D)。觀測方式：同步。觀測目標：衛(wèi)星6顆以上。每顆衛(wèi)星觀測時長：大于或者等于20min。觀測時間：白天。如果PDOP小于或者等于六時，衛(wèi)星大于或者等于150高度角時，間隔15s采用L1，L2雙頻采集。
　　（2）對天線的高度進行兩次測量，前后兩次測量出來的差距不要大于3mm，然后在兩個測出來的數(shù)值里取中數(shù)。
　�。�3）如果復(fù)設(shè)站占據(jù)全網(wǎng)的58％，高質(zhì)量采集應(yīng)均剔除量都小于10％。
　　3.4GPS外業(yè)數(shù)據(jù)處理及檢核
　　(1)數(shù)據(jù)處理
　　電腦處理軟件：Trimvec—plus。檢驗：多基線批處理程序自動處理數(shù)據(jù)。對自動處理數(shù)據(jù)結(jié)果做方差比中誤差周跳數(shù)和測站數(shù)據(jù)剔除率等。
　　(2)外業(yè)觀測
　　在進行質(zhì)量檢核的同時也進行環(huán)檢驗，接收機5臺，同步觀測，每時段16個同步環(huán)，統(tǒng)計基線向量，環(huán)線坐標增量閉合差：△X=—0.007m，△Y=0.008m，△Z=0.007m；小于1/2，限差1/3內(nèi)，精度小于0.9ppm。
　　獨立多邊異步環(huán)檢每條邊不低于一次，71個，環(huán)線坐標增量閉合差：△X=+0.027m，△Y=+0.025m，△Z=+0.028m；小于1/2，精度小于4.0ppm。
　　對邊重查：7條。時長：2小時。最大互差0.021m，最小互差0.01m，最低精度1／9.4萬(10.64ppm)。
　　4GPS網(wǎng)形分析及精度分析
　　4.1觀測成果計算
　　選出4條在同步環(huán)中的獨立基線向量作為異步環(huán)，6條為平差網(wǎng)，基線GPS內(nèi)部精度是GPS最小約束平差，在平差后，邊長精度最低1／38.5萬(2.60PPm)(邊長為1.13km)，最高1／317萬(0.32PPm)，平均1／141萬(0.771PPm)�？梢�，GPS網(wǎng)內(nèi)精度好。
　　(2)GPS網(wǎng)中二維約束平差
　　1)基準：WGS-84坐標系。協(xié)方差陣從GPS三維基線向量換成高斯平面坐標系中的二維基線向量，得出二維平差陣。
　　2)GPS網(wǎng)約束平差。用比例因子放大一倍進行協(xié)調(diào)GPS網(wǎng)和地面網(wǎng)做權(quán)比關(guān)系，在計算出二維平差后，可見GPS點位中誤差1.18cm，基線相對精度1／20.3萬(4.9PPm)。
　　4.2影響高程擬合精度的因素
　　GPS網(wǎng)形結(jié)構(gòu)影響高程似合精度，某點的參考橢球體面與似大地水準面間的差距等于大地高減去某點的高。經(jīng)過計算得出4.0cm為GPS高程擬合成果外符合精度，10.5cm為內(nèi)符合精度，從而可能GPS高程擬合成果精度好。
　　5結(jié)語
　　泉州市洛江區(qū)D級控制網(wǎng)建設(shè)中采用的技術(shù)方法和技術(shù)過程，克服了地形復(fù)雜、通視度低、起算數(shù)據(jù)復(fù)雜，基線解算量大等困難，平差計算資料正確，各項不符值均在限差以內(nèi)，建立的控制網(wǎng)符合相應(yīng)規(guī)范要求。
　　5.1點位的選擇
　　點位的選擇對于保證觀測工作的順利進行和可靠地保證測量成果精度具有重要意義。觀測站(即接收天線安置點)應(yīng)遠離大功率的無線電發(fā)射臺和高壓輸電線，以避免其周圍磁場對GPS衛(wèi)星信號的干擾。接收機天線與其距離一般不得小于200m；觀測站附近不應(yīng)有大面積的水域或?qū)﹄姶挪ǚ瓷?或吸收)強烈的物體，以減弱多路徑效應(yīng)的影響；觀測站應(yīng)設(shè)在易于安置接收設(shè)備的地方，且視野開闊。
　　5.2精度分析
　　1)在保證外業(yè)精度的情況下還要考慮GPS網(wǎng)的構(gòu)網(wǎng)質(zhì)量才能使GPS定位測量更高精度。合理的全網(wǎng)效率指標和高技術(shù)的觀測方案是提高可靠、效率的必要性，認清GPS網(wǎng)的精度和可靠性即是網(wǎng)設(shè)計的主要內(nèi)容。
　　2)正確判別和已知高級控制點兼容。
　　3)在測量時間上應(yīng)該有足夠的時間，40分鐘以上，如果在測量過程中捕捉衛(wèi)星數(shù)很少，應(yīng)該將測量時間延長。
　　通過該D級GPS控制網(wǎng)的布設(shè)與實施的實踐，為丘陵山區(qū)布設(shè)施工控制網(wǎng)提供了很好的范例。
　　
　　
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