E級GPS控制網技術要求探討

閆林波，周文武

湖南省地質測繪院，湖南衡陽 421001

1 測區概況

岳陽市位于湖南省北部，長江南岸，洞庭湖之濱，南距省會約130 公里，是一座典型的歷史文化名城，岳陽市是湖南省唯一的臨江口岸，既是一個以石油化工為主導的新興工業城市，同時又是國家重要的農產品基地。地理位置為東經112°18′至114°10′之間，交通四通八達，交通條件良好。測區的通行條件絕大部分為良好，有簡易公路，均可通機動車輛。

2 E 級GPS 測量要點

2.1 布網要求

表1 GPS 網的主要技術要求

GPS 網相鄰點間基線中誤差σ 按下式計算：

式中a(mm)為固定誤差；b(ppm)為比例誤差系數；d(km)為相鄰點間的距離。GPS-E 級網技術要求主要應符合表1 規定。相鄰點最小距離應為平均距離的1/2 ～1/3；最大距離應為平均距離的2 ～3 倍。

2.2 選點與編號

GPS 布設遵循從整體到局部，梯次發展，逐級控制的原則。點的布設密度與數量，滿足本項目《技術設計書》對GPS點布設的要求，且各點間至少有一方向互相通視。本項目共埋設E 級GPS 點32 點，點位均埋設在地面基礎穩固、利于保存、到達方便且便于下一級發展的地方。E 級GPS 點從E001 編至E032。

2.3 點的埋設

點的埋設均按設計的要求執行，在測區的泥土地埋設預制好的水泥標石，其規格符合要求。

在測區的水泥硬化路面，使用電錘鑲入不銹鋼芯和切割機刻邊框、內刻點號的方法進行刻石。均符合以下要求：方框刻劃線規格為20cm×20cm 的正方形，均用紅油漆涂描；標石面的點號刻字清晰、端正，并用紅油漆涂描；標心規格：長12cm、直徑12mm；其材質為不銹鋼鋼筋；并在鋼筋上刻上了深度大于1mm 的十字絲以確定點的中心位置；方框及點號刻深均大于5mm；在實地均用油漆在點位附近的地物如電桿、房角等明顯且易于保存的位置上，標注點名及與該點相關地物的距離，并用箭頭指明了大致的距離、方向。

2.4 觀測作業要求

1）觀測組要想保證同步觀測同一衛星就必須嚴格按照調度表規定的時間進行觀測。觀測組應嚴格按調度表規定的時間進行作業，以保如果當時發生情況，調度計劃需要修改的時候，觀測組不能擅自做主修改計劃，而是要用過作業組隊長的同意的；

2）在啟動接收天線進行觀測之前必須保證正確的連接接收機的天線和電纜，預置狀態也必須保證是正確的。接收機安置好之后天線才可以安置，正北就是定向指標的指向，定向誤差最好不要超過±5°；對中誤差應≤3mm；

3）每個觀測時段的前后都需要量取天線高一次，兩次量高的差距應≤3mm。最后記錄在冊的天線高是要取平均值的。如果互差超限，需要查明其原因，提出處理意見記入手簿備注欄中，并且在隨后作出修改。

4）接收機在開始記錄數據后，作業人員選擇菜單可使用專用功能鍵，查看測站信息、接收衛星數、衛星號、各通道信噪比、實時定位結果及存貯介質記錄情況等。

5）儀器工作正常后，操作員必須每隔15 分鐘就要把測量手簿中各項內容一項一項的填寫完整；

6）以下操作是在測量過程中一個時段不可以進行的：因為關閉接收機而需要重新啟動的；進行自測試（發現故障除外）；改變衛星截止高度角；改變數據采樣間隔；改變天線位置；按動關閉文件和刪除文件等功能；

7）以防儀器被轉移或者受到震動，或者其他人或物體靠近天線，衛星信號受到遮擋等現象的發生，觀測員在作業期間禁止離開測站；

8）接收機的工作就是在每天的觀測過程中能夠正常工作，然后把數據正確的記錄下來，然后在觀測全部完成后，及時的把數據保存在硬盤里，或者下載到計算機里，這樣就可以對觀測的數據進行存儲和分析；

9）對講機和手機等通訊設備在觀測過程中使用接收機的時候是禁止使用的；雷雨過境時一定要馬上停止測試并且關機，而且為了防止雷擊一定把天線卸下來，待雷雨過后重新施測，做好接收機的保護。

2.5 E 級GPS 網的施測

觀測要求如下：1）每天出發前應檢查電池容量是否充足，接收機內存是否充足；2）接收機安置好之后天線才可以安置，正北就是定向指標的指向，定向誤差最好不要超過±5°；對中誤差應≤3mm。觀測組要想保證同步觀測同一衛星就必須嚴格按照調度表規定的時間進行觀測；3）需改變作業計劃時，應由組長統一調配。開、關機前后，作業員量取天線高，兩次量高互差不得大于3mm，取平均值作為最后結果；4）儀器正常工作以后，操作員必須每隔15 分鐘就要把測量手簿中各項內容一項一項的填寫完整；5）以下操作是在測量過程中一個時段不可以進行的：因為關閉接收機而需要重新啟動的；進行自測試（發現故障除外）；改變衛星截止高度角；改變數據采樣間隔；改變天線位置；按動關閉文件和刪除文件等功；6）在觀測作業的時候觀測員是嚴禁擅自離開觀測站的；7）在觀測的過程中使用接收機的時候是不可以使用對講機的。在參數轉換的時候本區高程異常值是必須要注意的。

2.6 平差計算

平差計算采用隨機軟件進行；平差計算時，應按下述內容及要求進行檢核計算。

2.6.1 起算數據與坐標系統

首先要了解測區中央子午線經度，起算數據的帶號，采用的坐標系等。如岳陽市起算數據為3 度帶的1980 西安坐標系，中央子午線經度為114°，又因考慮長度變形，岳陽市近年采用中央子午線經度為113°05′30″西安坐標系，故起算數據都應換帶計算至3°帶113°05′30″西安坐標系坐標。即有：長半徑a=6378140m，扁率α=1/298.257；中央子午線經度L0 ＝113°05′30″，3°帶。

高程系統采用1985 國家高程基準。

2.6.2 二維約束平差

在無約束平差確定的有效觀測量基礎上，以起算數據中提供的已知點作為強制約束的固定值，進行二維約束平差。平差結果就輸出各GPS 控制點在前述的坐標系統中的二維平面坐標，基線向量改正數，基線邊長、方位以及坐標、基線邊長、方位的精度信息，轉換參數及其精度信息。

2.7 數據處理

E 級GPS 控制網基線預處理、數據質量檢核及平差計算均采用中海達公司開發研制的隨機軟件“HDS2003 數據處理軟件包”在微機上進行。

2.8 提交成果

GPS 控制網的外業工作以及數據處理的工作完成以后，就要及時的上交編寫技術總結報告的資料。

[1]東民.GPS數據處理中的粗差探測及剔除.昆明：昆明冶金高等專科學校學報，2007，7.

[2]伍生，高成發.GPS測量原理及其應用[M].北京：人民交通出版社，2004.