GPS技術在商洛市城市控制網中的應用

韓建民/商洛市城市規劃勘測院

GPS技術在商洛市城市控制網中的應用

韓建民/商洛市城市規劃勘測院

一、引言

計算機技術的高度發展和全球定位（GPS）的日趨完善，使測繪技術和方法發生了歷史性的變革。GPS三維定位以其精度高、范圍廣、全天候和不受通視條件限制等諸多優點，在工程測量等多個測繪領域得到廣泛應用。本文以我們商洛市城市GPS控制網建設為例，具體介紹GPS定位技術在城市控制網測量中的應用。

商洛市地改市后，城市規劃區急劇擴大，社會經濟迅速發展，城市建設規模不斷加大，原有的控制已不能滿足城市發展和建設需要。為此，我們組織技術力量，承擔完成了商洛市城區70km的C級GPS控制測量工作。

二、已有資料的利用情況

由陜西省綜合勘察設計院1974年施測的三角點Ⅳ李家村和1989年施測的導線點Ⅳ三臺山、文化館，作為本次施測C 級GPS控制網的平面和高程的起算點，按C級GPS控制網建設，成果為城市獨立坐標系、高程投影面為700米。

三、方案實施

1平面控制測量。

（1）C級GPS測量。

①C級GPS網布設。該GPS控制網由3個已知點和36個未知C級GPS點組成，控制面積為70km2。以陜西省綜合勘察設計院1974年施測的三角點Ⅳ李家村（1000）和1989年施測的導線點Ⅳ三臺山（1001）、文化館（1002）為起算點，建立商洛市城市控制網。GPS網共有27個同步環、10個異步環，最大邊長（2200m）、最小邊長（900m），控制網采用三臺美國Ashtech接收機觀測，標算精度經北京GPS鑒定中心鑒定。其聲噪化和精度完全滿足本次工程要求。所有GPS點標志均為混凝土標石，點名為G01、G02……G36和所在地的名稱。

②C級GPS觀測。觀測時，采用三臺美國ASHTECHZ雙頻接收機同步觀測、1小時為一個觀測時段，同異步環相結合的觀測方法，衛星高度角大于15°，有效衛星總數大于4顆，采樣間隔15（s）、PDOP≤4.每一時段首末觀測記錄天線高，天氣情況，跟蹤衛星編號及PDOP值。

③數據處理。基線向量采用隨機軟件進行處理，網平差采用同濟大學TGPPS軟件進行計算，平差時所采用的基線均為固定解，無浮動解。平差選用獨立觀測基線向量，剔除多余觀測，先采用WGS84系統進行約束平差，其觀測值準確可靠，點位精度滿足規范要求。

2.一級導線點測量。

（1）一級導線點布設。一級導線點是在6個D級GPS點間布設了有17個結點、10個導線環、及三條附合導線、68個導線點組成的導線網，導線總長17公里，結點間最大路線長1.6K m（其余一般小于1K m），最大邊長552m，平均邊長280m，最大邊長相鄰比小于1:3。

（2）一級導線選點埋石。

a.導線點選在通視良好，土質堅實，便于埋石、觀測并能長期保存的地方，一般選在道路（街道）、固定的土堆上，少量點為滿足通視的需要選在房頂上。

b.相鄰點間通視良好，視線離地面障礙物高度大于0.5m，點位避開強磁干擾的地方，離開高壓線10m以外。

c.一般埋設混凝土標石，十字路中心及公共設施上的點釘Φ12mm×10cm的鋼釘（中心刻有“十”字），水泥地面鑿刻“十”字，周圍鑿15cm×15cm的方框，并涂上紅漆，作為埋石點，街道充分利用了城建部門埋設的標石，共埋設（含利用舊點）混凝土標石48個。

d.一級導線點編號為ID01、ID02……ID68,并在標石面及周圍明顯地物上書寫了點號，標注了明顯地物至點位的距離。

e.一級導線點在現場繪制了點之記，點位詳見控制網展開圖。

（3）一級導線觀測。

a.觀測使用儀器之前均送法定計量檢定單位進行了檢定，在測前還進行了檢視。

b.水平角采用J2型經緯儀按方向法觀測兩測回，測回間變換度盤位置90°。方向數超過3個時進行了歸零。

c.邊長采用二級測距儀單向觀測兩側回，溫度、氣壓各觀測一次，溫度取至0.5℃，氣壓取至100Pa，氣象改正利用測站測定的溫度及氣壓輸入儀器自動進行改正。

d.垂直角采用J2型經緯儀按中絲法對向觀測二測回，儀器高、覘標高（鏡高）量至0.001m。

e.水平角、垂直角、邊長各項觀測誤差（或較差）符合《設計》要求，角度取位至1秒，邊長取位至0.001m。

（4）一級導線計算。

a.外業觀測結束后對一級導線進行了概略計算，邊長進行了測距儀加、乘常數改正，傾斜改正（用對向觀測垂直角改正）和高程歸化改正（歸化至700米高程面）。

b.對全網進行了方位角（多邊形）閉合差，坐標閉合差，導線全長相對閉合差的驗算，其閉合差均符合《設計》要求，用方位角閉合差計算的測角中誤差為± 4.40″。

c.平差計算采用清華山維編制的控制網平差計算程序，在微機上進行計算，按間接平差法進行嚴密平差，概算及平差計算采用一體化程序一次性完成。

d.平差輸出成果有起算數據，觀測數據，條件效驗，坐標平差值，角度、邊長平差值及改正數，精度評定等。

a.平差后單位權中誤差為3.62″最大點位誤差4.9cm，最大點間誤差4.3cm。

3.高程控制測量。

（1）高程系采用1956年黃海高程系，以原有四等水準點為起算依據。水準點點位及標石點名與GPS點共用。并組成一個由7個結點組成的四等水準網，點位及路線組成見四等水準路線圖。

（2）四等水準網觀測采用電磁波測距代替四等水準方法進行。邊長采用RED2L紅外測距儀單向觀測兩測回讀數八次，讀數較差應小于10mm，測回較差小于5mm時取中數作為最終斜距。

（3）垂直角采用蔡司010A型經緯儀，按中絲法對向觀測四測回，垂直角測回差和指標差互差均不得大于7″。與邊長計算的對向觀測高差較差不得大于 （D為測距水平距離km），儀器高，覘標高，在觀測前后各量取一次，兩次較差不大于3mm時，取中數至1.0mm。

（4）計算取位：垂直角觀測值0.1″，邊長高差值0.1mm，高程值1.0mm。

（5）四等水準網的每千米高差全中誤差均小于10mm，符合路線及環線閉合差最 ?0.030大米，小于 ?20Lmm。

（6）四等水準網平差后精度為：每公里高差中數中誤差為 ?0.0037m，最大點位誤差為 ?0.0132m，最大點間誤差0.0086m，滿足規范要求 。

（7）對一、二級導線點的高程采用紅外測距高程導線方法進行。邊長利用RED2L紅外測距儀單向觀測兩測回，采用中絲法對向觀測垂直角兩測回，儀器高、覘標高量取兩次，量至1.0mm，兩次讀數不超過5mm時取中數。垂直角觀測時垂直角測回差及指標差互差均小于15″。

高程導線測段往返測高差較差均小于 ?0.1S（S為邊長km），環線及附合路線閉合差均小于 mm,高程導線網平差后精度為：每公里高差中數中誤差± 0.045m，最大點位中誤差為0.0177m，最大點間誤差0.0150m。

四、結束語

隨著經濟社會的日益發展，高科技、新技術的不斷應用，GPS定位技術在城市控制網測量中的應用將會更加廣泛，傳統的控制測量方法必將徹底將退出測量領域的歷史舞臺。