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GPS控制测量：GPS技术总结

时间：2012-12-20浏览：次责任编辑：四川拓图测绘仪器

GPS控制测量：GPS技术总结。

说明：该技术总结案例为A城区GPS控制测量。

一、测区概况

A市位于安徽省西南部，万河上游。测区内平均高程为海拨121米。主要河流有赵河和潘河并在测区东南部交汇，给测绘工作带来一定困难。测区内道路成网，县乡道路纵横交错，四通八达，省道豫49自北向南纵贯测区，省道2324横穿东西，交通便利，便利了测绘工作的开展。

测区包括城区及其附近地区，测区控制范围大致位于东经113°12′21″-113°19′30″，北纬39°00′13″-39°01′42″之间，面积为96KM2。测图范围大致为东经113°53′59″-112°58′31″，北纬39°01′35″一33°05′42″，面积为36.75KM2，合1：1于图幅147幅。

二、作业依据和已有测绘资料

1、中华人民共和国建设部标准《全球定位系统城市测量技术规程》。

2、国家测绘局颁布的《全球定位系统（GPS）测量规范》（CH2001-92）。

3、CHl002-95《测绘产品检查验收规定》。

4、CHl003-95《测绘产品检查评定标准》。

5、《A市1：1000比例尺航测数字化成图测绘工程技术设计书》。

三、坐标系的选择

测区平均高程85m，中央子午线精度为117°，测区投影分带为6°带的第20带，3°带的第39带。GPS网的平面坐标系统选用54北京坐标系，高程采用85黄海国家高程基准。

四、仪器设备和软件

GPS控制测量采用中翰 Smart-3100IS型GPS测量系统，为12通道单頻接收机，其静态相对定位精度为：

静态基线 ±（5mm +1ppmD）

高程 ±（10mm+2ppmD）

Smart-3100IS型GPS测量系统配备有Planning星历预报软件（可预报30天内测区各测点一天24小时的卫星分布状况及健康状况）、Spectrum Survey 后处理解算软件（包含数据传输、基线向量处理、GPS网平差软件、多种GPS数据格式转换等功能），完全能满足GPS控制测量数据处理的要求。

GPS实测和数据处理时采用的其它设备移动电话、计算机和必要的交通工具等。

五、四等（或D级）GPS网的设计和观测

1．GPS布网

充分利用GPS测量的优点，实测GPS控制点45个，其中已知点4个，未知点41个，组成最小同步环135 个，多边形异步环8 个（计算选取）。独立基线54条，其中必要基线44条，多余基线10条，平均重复设站数为1.7/站。多于《规范》规定的1.6/站。

2、GPS观测

在实际外业观测过程中，使用7台Smart-3100IS型GPS接收机，同时在三个GPS点上进行观测，有效观测卫星数≥7颗，时段长度≥60分钟，如果有的点不搬站，则不关机，以保证尽可能长的时段长度。

丈量天线高度，均从天线的三面丈量三次，在三次较差不大于3mm时，取平均值为最后结果。结束观测时，再丈量一次天线高，以作校核。

在观测过程中，自始至终有人值守，并经常检查有效卫星的历元数是否符合要求，否则及时通知其它两台仪器，延长时段时间，以保证观测精度。

实际上在观测过程中，Smart-3100IS型GPS接收机电量充足，接收信号稳定，卫星数大都保持在7-8颗，有时高达10颗以上，为后面的平差处理之顺利进行打下了良好的基础。

六、外业数据处理及检核

1、外业数据处理

外业观测后及时输入计算机，并进行外业数据的检查。根据自动处理基线向量的结果，检查基线向量方差比(Ratio)、中误差(rms)以及天线高等，方差比＞2 ，中误差＜20mm，参与解算的向量均符合要求。

2、外业观测质量的检核

根据《GPS规范》要求，按D级控制网精度要求，取 a≤10mm b≤10ppm D=4.65Km（平均基线边长）代入各级GPS基线精度计算公式，经计算得：σ=47.60mm。

(1) 同步环检验

根据《GPS规程》要求，其坐标分量应分别≤6ppm(1/166666)；全长闭合差应≤10ppm(1/100000)。经检核全长闭合差最大为3.50 ppm(1/285650)(同步环2)，最小为0.10 ppm(1/9847169) (同步环20)，均符合要求。请参见附表1(同步环.txt）。

(2)异步环检验

坐标分量闭合差：Wx=Wy=Wz≤±3 σ

n=3 Wx=Wy=Wz≤±247.3mm
n=4 Wx=Wy=Wz≤±285.6mm
n=5 Wx=Wy=Wz≤±319.3m

异步环全长闭合差：W≤±3σ

n=3 W≤±428.4mm
n=4 W≤±494.7mm
n=5 W≤±553.1mm

抽取独立基线异步闭合环8个，经检查其4条基线全长闭合差最大为407mm，最小为16mm，远小于规定的494.7mm，符合要求。结果参见附表2（异步环.txt）。

七、平差计算

基线处理成功后，即可进入软件的网平差界面，进行WGS-84坐标系下的自由网平差及三维约束网平差。

1、GPS点WGS-84坐标系自由网平差

(1)GPS点WGS-84坐标系坐标平差及精度，按《GPS规程》规定，基线向量的改正数：Vx=Vy=Vz≤3σ=142.8mm。

实测基线178条，经检查最大的基线向量改正数为122mm，完全符合规程要求。参见附表84Free.prt。

基线的相对精度最高为1/164.9069万;最低为1/10.2530万(超短基线)。

(2)GPS点WGS-84坐标系大地坐标及其精度

WGS-84坐标的点位中误差最小为5.9mm;最大为8.7mm。结果参见附表543DLock.prt。

2、GPS点54系三维约束平差

以大鼓堆（3等点）和婆山岭（1等点）为平面及高程已知点，周建材厂的高程已知数据，进行三维强制约束平差。（注：大鼓堆（3等点）和婆山岭（1等点）为不同级别的国家大地等级点，原则上是不能作为起算数据引入GPS网来推求其他未知点的数据的。但鉴于测区只有此两已知大地点，且此前有关测量单位提交的GPS控制测量成果也是以该两点为起算数据进行平差计算的。为保证成果的一致性，经过对“周建材厂”及“锅底山”（均为GPS D 级四等点）的校核，点位附和良好。）

经平差得到结果如下：

边长中误差最大为5mm，最小为2.1mm。边长的相对精度最高为1/318万；最低为1/20万，远高于规定1/5万的精度。边长及精度分别参见附表。

GPS点54坐标的点位中误差最小为±5.3mm；最大为±2mm；GPS点54坐标及点位中误差和误差椭圆参数参见附表。

3、GPS网高程平差

由于测区已知水准高程较少(只有已知平面点所提供的4个)，且精度不一，给GPS水准高程测量的应用带来了限制。鉴于此，本次计算采用软件提供一次多项式高程拟和法来推求位置点高程点数据。具体步骤为：三维约束“大鼓山”和“婆山岭”，再约束“周建材厂”之水准高程，以“锅底山”的已知高程作为校核，结果相差-0.016m. 由于缺乏测区内的重力异常数据，加上过少的已知数据，所得高程值仅供参考。

七、应提交的资料有：