塔克地區GPS控制網技術設計

摘 要：隨著GPS技術的發展，傳統測量控制網的局限性愈發明顯，文章從GPS控制網的方案制定，到控制網施測研究設計了塔克地區GPS控制網的設計過程。

關鍵詞：GPS；控制網；設計

1 概況

1.1 工區概況

塔克地區總的趨勢表現為東南高西北低，包括沙漠區、高大沙丘區、山體區、河流農田區等地表類型。主體部位為沙丘高度相對較小的沙漠區，沙丘和沙梁高度一般在30m以下，沙梁的寬度約為500-2000m不等，主要為干燥細沙，流動性強，海拔高程在1100m左右；瑪扎山橫貫工區南部，山體陡峭，風化嚴重，海拔可達1500m以上；瑪扎山北沙丘高差變化劇烈，沙窩與沙丘高差可達百米以上。區內呈現冬寒干燥，夏熱多風、少雨的典型干旱型內陸氣候，降雨量極少。12月-2月為雪季， 3-8月為風季，其中4月尤為嚴重，沙漠中常有沙暴發生。夏季沙漠區炎熱，地表溫度可達70℃以上，日平均溫差一般在20℃-30℃之間，自然環境十分惡劣。在該地區部署3條石油勘探測線，需要進行工區控制網測量和物理點放樣。

1.2 測量參數

2 控制點的建立

2.1 首級控制點的建立

在施工前，查閱該工區的地形圖，了解工區周圍的地形、地貌、交通條件等情況，并收集了該地區GPS高等級控制點成果，并進行檢核。建網前先對其中B002、B003、B004、B005、B006、B024等六個點的可用性進行核實，確定點位保存完好，選用其中的3個點作為新建網的控制點，為新建網提供起算數據。

2.1.1 控制網施測方案

為施工過程中使用方便，并且考慮到GPS控制網的形狀組合，選擇GPS（B級）網上的B002、B005、B024三個網點作為新建GPS網的起算約束點，在工區發展兩個GPS點G3801和G3802作為工區的首級控制點，該兩個發展網點必須滿足規范中GPS網的精度要求。觀測使用儀器的技術參數：觀測采樣率為15秒，PDOP小于6，最少衛星數為4顆，衛星高度截止角15度，觀測兩時段，每時段接收時間180分。利用軟件計算GPS 衛星星歷預報，根據衛星星歷選取合適的觀測時間。采用設備：5臺GPS雙頻接收機，儀器必須是經檢測合格并有合格證書，其他設備有天線頭、天線電纜、三腳架、基座、鋼卷尺、電池。

2.1.2 選點、埋石

選點位選在空曠地帶、10度仰角無障礙物、無反射物、無電磁干擾，遠離營房和電臺，同時便于RTK儀器的安置和操作，便于今后發展使用。點位應埋置永久性標志，埋設鋼釬，露出地面長約30厘米，鋼釬中間制作測量標記，在鋼釬上用鋼印注記點號、施工單位、日期等，頂面中間打上“+”測量中心記號，鋼釬周圍用水泥澆注，水泥頂面寫上點號、年號。

2.1.3 儀器接收

提前10分鐘打開電源，儀器預熱，儀器參數設置：數據采樣間隔15秒、高度截止角15度、最少接收衛星數大于4顆，檢查儀器儲存空間，至少10小時接收空間。嚴格對中、整平，每時段觀測前后各量測天線高一次，量取到毫米，之間互差小于3mm，取平均值輸入儀器、兩個測段之間重新對中整平，量測天線高。及時認真填寫記錄本各項（點號、測段號、儀器號、天線號、天線類型、天線高及其量測方法，并且畫出點位簡略圖。儀器接收時，時刻監視儀器工作狀態、察看儀器可用記錄空間、儀器電池、儀器失鎖情況、接收完畢后，正常關機，嚴禁直接關拔電池。兩段接收完畢后，及時向聯系，以便確定整體工作情況，經同意后，向指定地點匯合。

2.1.4 觀測質量要求

嚴格按照上述規范檢查質量各項指標，如數據刪除率、RMS值、RATIO值、同步環閉合差、異步環閉合差、相鄰點相對中誤差、點位中誤差等。調查各個儀器操作人員在野外工作情況，是否出現異常、檢查野外數據，檢查點號、天線高是否正確，求出各個天線高之間互差、中數，互差是否超限。根據上面設計選擇獨立基線，進行基線解算。選擇合適參數，采用內部缺省設計參數，添加計算殘差選項參數。通過檢測RMS、RATIO、殘差圖，反復修改參數計算出理想基線，計算同一時段觀測值的數據剔除率，應小于10%。

2.1.5 數據處理

采用GPS自帶處理軟件對觀測數據進行計算，首先集中定位儀器，下裝原始數據，調查各個儀器操作人員在野外工作情況，是否出現異常、檢查野外數據，檢查點號、天線高是否正確，求出各個天線高之間互差、中數，互差是否超限。然后讀入原始數據，修改天線類型、天線量測方法，利用軟件自動改正到天線相位中心的直高。合理選擇獨立基線，每期選取了5條獨立基線，共10條建立了GPS網。據上面設計選擇獨立基線，進行基線解算。使用GPS廣播星歷，選擇合適參數，采用內部缺省設計參數，添加計算殘差選項參數。通過檢測RMS、RATIO、殘差圖，反復修改參數計算出理想基線。通過合理的獨立基線，采用合適的參數，進行網平差計算。首先在WGS-84坐標下，進行三維無約束平差，采用軟件缺省參數，采用自動更換加權方式平差數次，通過X方檢查，然后在WGS-84坐標下進行二維約束平差，分別約束塔里木GPS基準網高級控制點，檢查它們在GPS網的兼容性，最后約束兩個較理想控制點平差計算出網中其它各點的WGS-84系坐標。對比未約束的B級GPS網點計算值和已知值較差。利用給定的三參數計算出各點的北京54坐標。平差計算后，向甲方分別提供最終計算的WGS-84坐標系下和北京54坐標系的成果以及GPS網平差技術總結報告。

2.1.6 控制網加密

工區內的控制點數量不能滿足物探測量對參考站的需求，可采用靜態定位單基線雙時段方法發展新的參考站。參考站距離控制點累計長度不應超過50km，最終所有使用到的靜態定位點基線必須成網。

2.2 高程控制網

利用甲方指定的高程模型，將大地高轉換為1956年黃海高程系的海拔高。

3 質量控制措施

3.1 建立健全質量保證體系，強化內、外業質量監控，嚴格外業操作程序。完善計算員、檢查員、測量監督三者之間的質量管理體系。

3.2 施工前針對工區的施工特點對全體測量人員進行質量教育和技術培訓，強化質量意識、提高業務技能。施工期間，嚴格執行質量控制體系和各項技術規程，嚴格自檢自查，把好各環節的質量關。

3.3 對甲方下達的理論坐標進行地形圖或部署圖展點檢查，并反算測線長度和方位，檢查是否與設計相符。

3.4 開工前，要在控制點上對使用的儀器進行動態一致性檢測，合格后方可施工。

3.5 對于以往相交二維測線，要進行測線交點聯測檢查，聯測的物理點高程較差在平坦地區應不大于2m，在丘陵、大沙漠地區應不大于3m，如超限應做相應檢核。

3.6 測量資料處理應日日清、條條清，確保本區測量資料的準確、可靠。施工后期，對全區的測量資料進行全面檢查，確保本工區測量資料的質量。

參考文獻

[1]曹永遠.GPS控制網的建立與質量控制[J].河南科技，2012，（1）.

[2]吳紅躍.GPS控制網的布設和衡量指標分析[J].科技創新與應用，2012，（9）.

作者簡介：楊義剛（1979，1-），男，湖北隨州，碩士，江西財經職業學院，講師，工程測量。

李鵬（1979，12-），女，湖北隨州，碩士，九江學院電子學院，講師，現代信號處理。