城鎮GPS控制測量應用案例分析研究

馮大偉

摘 要：該文以某城鎮資源勘查數字測量為研究背景，論文首先概要分析了GPS-RTK測量技術要素，進而探討了平面控制測量的技術思路方法及圖根控制測量的具體實施流程，包括如何進行GPS靜態數據處理及平差精度分析等。

關鍵詞：GPS 資源勘查測量 平差精度 分析

中圖分類號：TB22 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）09（a）-0096-02

GPS控制測量工作與經典大地測量工作相類似，按其性質可分為外業和內業兩大部分。其中：外業工作主要包括選點（即觀測站址的選擇）、建立觀測標志、野外觀測作業以及成果質量檢核等；內業工作主要包括GPS測量的技術設計、測后數據處理以及技術總結等。如果按照GPS測量實施的工作程序，則大體可分為這樣幾個階段：技術設計；選點與建立標志；外業觀測；成果檢核與處理。

其作業方法：采用兩臺（或兩臺以上）接收機，分別安置在一條（或數條）基線的端點，根據基線長度和要求的精度，按GPS測量系統外業的要求同步觀測四顆以上的衛星數時段，時段長度根據測量等級確定。基線測量的精度可達±（5mm+1ppm×D），D為基線長度，以公里計。采取這種作業模式所觀測的獨立基線邊，應構成閉合圖形（如三角形、多邊形），以利于觀測成果的檢核，增強網的強度，提高成果的可靠性和精確性。適用范圍：建立國家大地控制網（二等或二等以下）；建立精密工程控制網，如橋梁測量、隧道測量等；建立各種加密控制網，如城市測量、工程點測量、道路測量、勘界測量等；

觀測中至少跟蹤四顆衛星，同時基線邊一般不要超過15 km；注意事項：所有已觀測基線應組成一系列封閉圖形，已利于外業檢核，提高成果可靠度。GPS測量是一項技術復雜、要求嚴格、耗費較大的工作，對這項工作總的原則是，在滿足用戶要求的情況下，盡可能地減少經費、時間、和人力的消耗。因此，對其各階段的工作都要精心設計和實施。

1 任務概述

（1）測區范圍。

測區分為新測區與補測區，新測區域包括：某市建國路、柳蔭路、勝利大街三個街道的南西北側15.71 km2，東側2.89 km2；常勝路中心區域5.50 km2，東南側0.36 km2，共計24.46 km2。修補測區域包括：三條道路中心區域21.37 km2；創新路中心區域3.28 km2，共計24.65 km2。

（2）測繪內容。

調查內容主要包括：控制測量、地形圖測繪、權屬調（核）查、資源勘查圖測繪、土地利用現狀調查、數據入庫等內容。

控制測量工作：包括測區踏勘、已有控制測量資料收集和分析、控制測量方案設計、加密控制網布設、圖根控制測量及控制測量資料整理工作。

地形圖測繪工作：對于新測區采用全解析（即全野外數字化）方法測制地形圖；對于修補測區采用全解析方法對發生變化的地物進行測繪，確保新測區域、修補測區域地形圖現勢性相一致。

①測區域：無地形圖區域，則開展全要素地形圖測繪，同時開展界址點測繪，確保其數學精度完全滿足資源權屬調查界址點的精度要求。

②修補測區域：本項目補測區域內已有 2003年完成的資源測量成果資料，整個測區內有部分2003年后宗地測量成果，供修補測使用。修補測區域地形圖的數學精度應與已有地形圖的精度相一致，新老地物之間空間關系合理。

2 平面控制測量

該項目分數字化實測、數字化修補測兩種情況。以上兩種情況的資源測量工作流程都是一致的，需完成基礎控制網測量、圖根控制測量、數字化采集碎部數據、資源要素采集等工作。基礎控制測量是以國土局提供的已有GPS三、四等控制測量成果為基礎，加密控制網布設為GPS一級網，滿足資源勘查測量圖根控制加密要求。控制網布設遵循從整體到局部、從高級到低級的布網原則。本項目平面控制網布網等級設計為：GPS四等網→GPS一級網→GPS-RTK圖根控制（圖1）。

2.1 GPS一級控制點選點與埋石要求

GPS控制點的點位選取，與以往的控制點的點位選取方法不完全一致，GPS控制點原則上不要求相鄰點位之間需要通視，但是對資源勘查測量而言，考慮到進行資源勘查測量時全站儀對控制點的使用要求，在選點時盡量做到至少應該保證在一個控制點上應該能與另一個控制點之間相互通視。

對于資源勘查測量滿足圖根加密需要的基礎控制測量GPS點的選埋，還應根據具體情況作出具體的要求。

GPS一級控制點的標石規格按照《城市測量規范》中的有關要求執行，實地選埋時應注意以下幾點。

（1）點位盡量選在交通便利、便于作業觀測和穩固、易于長期保存的地方，并應考慮能方便其它測量手段利用。點位應選在基礎穩定，并易于長期保存的地點。（2）點位周圍應視野開闊、便于安全操作。點位應遠離高大建筑物，遠離大片平靜水面，避開大面積幕墻玻璃的反射和折射，以降低多路徑效應對 GPS衛星信號的影響。（3）點位應遠離高壓線、大功率無線電發射源或強烈干擾衛星信號的裝置。點位距大功率無線電發射源（如電視臺、微波站等）的距離不應小于400 m；距220 kV以上電力線的距離不應小于50 m。（4）實地點號標繪時須注意維護城市景觀，不得隨意在明顯的公共建筑、標志性建筑等處用油漆涂繪。

2.2 GPS一級控制網外業數據獲取

GPS一級控制網外業觀測時，應該首先編寫外業調度表，明確每一個測量員的任務，嚴格按照調度表中規定的任務進行測量，同時要遵守以下要求。

（1）外業GPS觀測采用中海達V8 GNSS雙頻接收機，接收機應在檢定有效期內，并提交檢定合格的儀器檢定資料。（2）GPS觀測采用快速靜態定位模式進行作業。觀測時，應視衛星信號情況、點位環境和基線長度等因素的影響，必要時適當延長觀測時間。（3）觀測過程中，人員應盡量不靠近天線，且不要在天線附近走動和使用對講機，使用對講機應離天線10 m以上；雷雨天氣應停止觀測，關閉儀器。（4）正確量取并記錄天線高，并要求測前、測后量取兩次，取平均值為天線高，兩次量取差值不得超過3 mm，否則應重新設站觀測。

2.3 GPS靜態數據的處理

（1）新建項目。

靜態數據處理使用的是中海達 HDS2003后處理軟件，在進行數據解算之前，首先要新建一個項目，確定好項目的名稱。對項目的細節的項目單位、施工單位、負責人、測量員、計算員等細節進行設置。對控制網等級進行設置，本項目控制網的等級為一級，規范依據是《全球定位系統（GPS）測量規范2009版》。然后對坐標系進行設置，設置坐標系的原橢球為WGS84坐標系橢球，目標橢球為國家80坐標系橢球。地圖投影選擇高斯3度帶投影，中央子午線輸入120度，同時對新建坐標系進行命名。

（2）靜態基線解算。

GPS觀測原始數據的記錄、存貯及格式轉換，須嚴格保證數據的正確與可靠。然后采用嚴密、可靠的GPS基線處理軟件解算和檢核GPS基線向量。

（3）GPS網平差計算。

在進行網平差之前，對網圖的連通性進行檢查，保證網圖完全連通后再進行網平差。

2.4 平差精度分析

等級控制網平差計算完成后，應進行控制網精度評定、統計計算，精度統計包括以下內容。

（1）控制網中同級相鄰點間最小、最大距離如表1，滿足一級網最小距離大于150 m，最大距離小于1200 m的要求。

（2）最大非同步觀測基線向量邊獨立閉合環或附合路線邊數如表2，滿足小于10條的要求。

3 結語

GPS技術的迅速發展，給測繪工作帶來了革命性變化，也對資源勘查測量工作，特別是控制測量工作帶來巨大的影響。通過平差精度分析，證明了基于GPS技術的資源勘查測量精度達到了一級控制網的精度要求。

參考文獻

[1] 詹長根.資源勘查測量學[M].武漢：武漢大學出版社，2001.

[2] 金逸民.資源勘查測量與國外資源勘查測量發展現狀[J].北京測繪，2009（10）：15-19.endprint

摘 要：該文以某城鎮資源勘查數字測量為研究背景，論文首先概要分析了GPS-RTK測量技術要素，進而探討了平面控制測量的技術思路方法及圖根控制測量的具體實施流程，包括如何進行GPS靜態數據處理及平差精度分析等。

關鍵詞：GPS 資源勘查測量 平差精度 分析

中圖分類號：TB22 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）09（a）-0096-02

GPS控制測量工作與經典大地測量工作相類似，按其性質可分為外業和內業兩大部分。其中：外業工作主要包括選點（即觀測站址的選擇）、建立觀測標志、野外觀測作業以及成果質量檢核等；內業工作主要包括GPS測量的技術設計、測后數據處理以及技術總結等。如果按照GPS測量實施的工作程序，則大體可分為這樣幾個階段：技術設計；選點與建立標志；外業觀測；成果檢核與處理。

其作業方法：采用兩臺（或兩臺以上）接收機，分別安置在一條（或數條）基線的端點，根據基線長度和要求的精度，按GPS測量系統外業的要求同步觀測四顆以上的衛星數時段，時段長度根據測量等級確定。基線測量的精度可達±（5mm+1ppm×D），D為基線長度，以公里計。采取這種作業模式所觀測的獨立基線邊，應構成閉合圖形（如三角形、多邊形），以利于觀測成果的檢核，增強網的強度，提高成果的可靠性和精確性。適用范圍：建立國家大地控制網（二等或二等以下）；建立精密工程控制網，如橋梁測量、隧道測量等；建立各種加密控制網，如城市測量、工程點測量、道路測量、勘界測量等；

觀測中至少跟蹤四顆衛星，同時基線邊一般不要超過15 km；注意事項：所有已觀測基線應組成一系列封閉圖形，已利于外業檢核，提高成果可靠度。GPS測量是一項技術復雜、要求嚴格、耗費較大的工作，對這項工作總的原則是，在滿足用戶要求的情況下，盡可能地減少經費、時間、和人力的消耗。因此，對其各階段的工作都要精心設計和實施。

1 任務概述

（1）測區范圍。

測區分為新測區與補測區，新測區域包括：某市建國路、柳蔭路、勝利大街三個街道的南西北側15.71 km2，東側2.89 km2；常勝路中心區域5.50 km2，東南側0.36 km2，共計24.46 km2。修補測區域包括：三條道路中心區域21.37 km2；創新路中心區域3.28 km2，共計24.65 km2。

（2）測繪內容。

調查內容主要包括：控制測量、地形圖測繪、權屬調（核）查、資源勘查圖測繪、土地利用現狀調查、數據入庫等內容。

控制測量工作：包括測區踏勘、已有控制測量資料收集和分析、控制測量方案設計、加密控制網布設、圖根控制測量及控制測量資料整理工作。

地形圖測繪工作：對于新測區采用全解析（即全野外數字化）方法測制地形圖；對于修補測區采用全解析方法對發生變化的地物進行測繪，確保新測區域、修補測區域地形圖現勢性相一致。

①測區域：無地形圖區域，則開展全要素地形圖測繪，同時開展界址點測繪，確保其數學精度完全滿足資源權屬調查界址點的精度要求。

②修補測區域：本項目補測區域內已有 2003年完成的資源測量成果資料，整個測區內有部分2003年后宗地測量成果，供修補測使用。修補測區域地形圖的數學精度應與已有地形圖的精度相一致，新老地物之間空間關系合理。

2 平面控制測量

該項目分數字化實測、數字化修補測兩種情況。以上兩種情況的資源測量工作流程都是一致的，需完成基礎控制網測量、圖根控制測量、數字化采集碎部數據、資源要素采集等工作。基礎控制測量是以國土局提供的已有GPS三、四等控制測量成果為基礎，加密控制網布設為GPS一級網，滿足資源勘查測量圖根控制加密要求。控制網布設遵循從整體到局部、從高級到低級的布網原則。本項目平面控制網布網等級設計為：GPS四等網→GPS一級網→GPS-RTK圖根控制（圖1）。

2.1 GPS一級控制點選點與埋石要求

GPS控制點的點位選取，與以往的控制點的點位選取方法不完全一致，GPS控制點原則上不要求相鄰點位之間需要通視，但是對資源勘查測量而言，考慮到進行資源勘查測量時全站儀對控制點的使用要求，在選點時盡量做到至少應該保證在一個控制點上應該能與另一個控制點之間相互通視。

對于資源勘查測量滿足圖根加密需要的基礎控制測量GPS點的選埋，還應根據具體情況作出具體的要求。

GPS一級控制點的標石規格按照《城市測量規范》中的有關要求執行，實地選埋時應注意以下幾點。

（1）點位盡量選在交通便利、便于作業觀測和穩固、易于長期保存的地方，并應考慮能方便其它測量手段利用。點位應選在基礎穩定，并易于長期保存的地點。（2）點位周圍應視野開闊、便于安全操作。點位應遠離高大建筑物，遠離大片平靜水面，避開大面積幕墻玻璃的反射和折射，以降低多路徑效應對 GPS衛星信號的影響。（3）點位應遠離高壓線、大功率無線電發射源或強烈干擾衛星信號的裝置。點位距大功率無線電發射源（如電視臺、微波站等）的距離不應小于400 m；距220 kV以上電力線的距離不應小于50 m。（4）實地點號標繪時須注意維護城市景觀，不得隨意在明顯的公共建筑、標志性建筑等處用油漆涂繪。

2.2 GPS一級控制網外業數據獲取

GPS一級控制網外業觀測時，應該首先編寫外業調度表，明確每一個測量員的任務，嚴格按照調度表中規定的任務進行測量，同時要遵守以下要求。

（1）外業GPS觀測采用中海達V8 GNSS雙頻接收機，接收機應在檢定有效期內，并提交檢定合格的儀器檢定資料。（2）GPS觀測采用快速靜態定位模式進行作業。觀測時，應視衛星信號情況、點位環境和基線長度等因素的影響，必要時適當延長觀測時間。（3）觀測過程中，人員應盡量不靠近天線，且不要在天線附近走動和使用對講機，使用對講機應離天線10 m以上；雷雨天氣應停止觀測，關閉儀器。（4）正確量取并記錄天線高，并要求測前、測后量取兩次，取平均值為天線高，兩次量取差值不得超過3 mm，否則應重新設站觀測。

2.3 GPS靜態數據的處理

（1）新建項目。

靜態數據處理使用的是中海達 HDS2003后處理軟件，在進行數據解算之前，首先要新建一個項目，確定好項目的名稱。對項目的細節的項目單位、施工單位、負責人、測量員、計算員等細節進行設置。對控制網等級進行設置，本項目控制網的等級為一級，規范依據是《全球定位系統（GPS）測量規范2009版》。然后對坐標系進行設置，設置坐標系的原橢球為WGS84坐標系橢球，目標橢球為國家80坐標系橢球。地圖投影選擇高斯3度帶投影，中央子午線輸入120度，同時對新建坐標系進行命名。

（2）靜態基線解算。

GPS觀測原始數據的記錄、存貯及格式轉換，須嚴格保證數據的正確與可靠。然后采用嚴密、可靠的GPS基線處理軟件解算和檢核GPS基線向量。

（3）GPS網平差計算。

在進行網平差之前，對網圖的連通性進行檢查，保證網圖完全連通后再進行網平差。

2.4 平差精度分析

等級控制網平差計算完成后，應進行控制網精度評定、統計計算，精度統計包括以下內容。

（1）控制網中同級相鄰點間最小、最大距離如表1，滿足一級網最小距離大于150 m，最大距離小于1200 m的要求。

（2）最大非同步觀測基線向量邊獨立閉合環或附合路線邊數如表2，滿足小于10條的要求。

3 結語

GPS技術的迅速發展，給測繪工作帶來了革命性變化，也對資源勘查測量工作，特別是控制測量工作帶來巨大的影響。通過平差精度分析，證明了基于GPS技術的資源勘查測量精度達到了一級控制網的精度要求。

參考文獻

[1] 詹長根.資源勘查測量學[M].武漢：武漢大學出版社，2001.

[2] 金逸民.資源勘查測量與國外資源勘查測量發展現狀[J].北京測繪，2009（10）：15-19.endprint

摘 要：該文以某城鎮資源勘查數字測量為研究背景，論文首先概要分析了GPS-RTK測量技術要素，進而探討了平面控制測量的技術思路方法及圖根控制測量的具體實施流程，包括如何進行GPS靜態數據處理及平差精度分析等。

關鍵詞：GPS 資源勘查測量 平差精度 分析

中圖分類號：TB22 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）09（a）-0096-02

GPS控制測量工作與經典大地測量工作相類似，按其性質可分為外業和內業兩大部分。其中：外業工作主要包括選點（即觀測站址的選擇）、建立觀測標志、野外觀測作業以及成果質量檢核等；內業工作主要包括GPS測量的技術設計、測后數據處理以及技術總結等。如果按照GPS測量實施的工作程序，則大體可分為這樣幾個階段：技術設計；選點與建立標志；外業觀測；成果檢核與處理。

其作業方法：采用兩臺（或兩臺以上）接收機，分別安置在一條（或數條）基線的端點，根據基線長度和要求的精度，按GPS測量系統外業的要求同步觀測四顆以上的衛星數時段，時段長度根據測量等級確定。基線測量的精度可達±（5mm+1ppm×D），D為基線長度，以公里計。采取這種作業模式所觀測的獨立基線邊，應構成閉合圖形（如三角形、多邊形），以利于觀測成果的檢核，增強網的強度，提高成果的可靠性和精確性。適用范圍：建立國家大地控制網（二等或二等以下）；建立精密工程控制網，如橋梁測量、隧道測量等；建立各種加密控制網，如城市測量、工程點測量、道路測量、勘界測量等；

觀測中至少跟蹤四顆衛星，同時基線邊一般不要超過15 km；注意事項：所有已觀測基線應組成一系列封閉圖形，已利于外業檢核，提高成果可靠度。GPS測量是一項技術復雜、要求嚴格、耗費較大的工作，對這項工作總的原則是，在滿足用戶要求的情況下，盡可能地減少經費、時間、和人力的消耗。因此，對其各階段的工作都要精心設計和實施。

1 任務概述

（1）測區范圍。

測區分為新測區與補測區，新測區域包括：某市建國路、柳蔭路、勝利大街三個街道的南西北側15.71 km2，東側2.89 km2；常勝路中心區域5.50 km2，東南側0.36 km2，共計24.46 km2。修補測區域包括：三條道路中心區域21.37 km2；創新路中心區域3.28 km2，共計24.65 km2。

（2）測繪內容。

調查內容主要包括：控制測量、地形圖測繪、權屬調（核）查、資源勘查圖測繪、土地利用現狀調查、數據入庫等內容。

控制測量工作：包括測區踏勘、已有控制測量資料收集和分析、控制測量方案設計、加密控制網布設、圖根控制測量及控制測量資料整理工作。

地形圖測繪工作：對于新測區采用全解析（即全野外數字化）方法測制地形圖；對于修補測區采用全解析方法對發生變化的地物進行測繪，確保新測區域、修補測區域地形圖現勢性相一致。

①測區域：無地形圖區域，則開展全要素地形圖測繪，同時開展界址點測繪，確保其數學精度完全滿足資源權屬調查界址點的精度要求。

②修補測區域：本項目補測區域內已有 2003年完成的資源測量成果資料，整個測區內有部分2003年后宗地測量成果，供修補測使用。修補測區域地形圖的數學精度應與已有地形圖的精度相一致，新老地物之間空間關系合理。

2 平面控制測量

該項目分數字化實測、數字化修補測兩種情況。以上兩種情況的資源測量工作流程都是一致的，需完成基礎控制網測量、圖根控制測量、數字化采集碎部數據、資源要素采集等工作。基礎控制測量是以國土局提供的已有GPS三、四等控制測量成果為基礎，加密控制網布設為GPS一級網，滿足資源勘查測量圖根控制加密要求。控制網布設遵循從整體到局部、從高級到低級的布網原則。本項目平面控制網布網等級設計為：GPS四等網→GPS一級網→GPS-RTK圖根控制（圖1）。

2.1 GPS一級控制點選點與埋石要求

GPS控制點的點位選取，與以往的控制點的點位選取方法不完全一致，GPS控制點原則上不要求相鄰點位之間需要通視，但是對資源勘查測量而言，考慮到進行資源勘查測量時全站儀對控制點的使用要求，在選點時盡量做到至少應該保證在一個控制點上應該能與另一個控制點之間相互通視。

對于資源勘查測量滿足圖根加密需要的基礎控制測量GPS點的選埋，還應根據具體情況作出具體的要求。

GPS一級控制點的標石規格按照《城市測量規范》中的有關要求執行，實地選埋時應注意以下幾點。

（1）點位盡量選在交通便利、便于作業觀測和穩固、易于長期保存的地方，并應考慮能方便其它測量手段利用。點位應選在基礎穩定，并易于長期保存的地點。（2）點位周圍應視野開闊、便于安全操作。點位應遠離高大建筑物，遠離大片平靜水面，避開大面積幕墻玻璃的反射和折射，以降低多路徑效應對 GPS衛星信號的影響。（3）點位應遠離高壓線、大功率無線電發射源或強烈干擾衛星信號的裝置。點位距大功率無線電發射源（如電視臺、微波站等）的距離不應小于400 m；距220 kV以上電力線的距離不應小于50 m。（4）實地點號標繪時須注意維護城市景觀，不得隨意在明顯的公共建筑、標志性建筑等處用油漆涂繪。

2.2 GPS一級控制網外業數據獲取

GPS一級控制網外業觀測時，應該首先編寫外業調度表，明確每一個測量員的任務，嚴格按照調度表中規定的任務進行測量，同時要遵守以下要求。

（1）外業GPS觀測采用中海達V8 GNSS雙頻接收機，接收機應在檢定有效期內，并提交檢定合格的儀器檢定資料。（2）GPS觀測采用快速靜態定位模式進行作業。觀測時，應視衛星信號情況、點位環境和基線長度等因素的影響，必要時適當延長觀測時間。（3）觀測過程中，人員應盡量不靠近天線，且不要在天線附近走動和使用對講機，使用對講機應離天線10 m以上；雷雨天氣應停止觀測，關閉儀器。（4）正確量取并記錄天線高，并要求測前、測后量取兩次，取平均值為天線高，兩次量取差值不得超過3 mm，否則應重新設站觀測。

2.3 GPS靜態數據的處理

（1）新建項目。

靜態數據處理使用的是中海達 HDS2003后處理軟件，在進行數據解算之前，首先要新建一個項目，確定好項目的名稱。對項目的細節的項目單位、施工單位、負責人、測量員、計算員等細節進行設置。對控制網等級進行設置，本項目控制網的等級為一級，規范依據是《全球定位系統（GPS）測量規范2009版》。然后對坐標系進行設置，設置坐標系的原橢球為WGS84坐標系橢球，目標橢球為國家80坐標系橢球。地圖投影選擇高斯3度帶投影，中央子午線輸入120度，同時對新建坐標系進行命名。

（2）靜態基線解算。

GPS觀測原始數據的記錄、存貯及格式轉換，須嚴格保證數據的正確與可靠。然后采用嚴密、可靠的GPS基線處理軟件解算和檢核GPS基線向量。

（3）GPS網平差計算。

在進行網平差之前，對網圖的連通性進行檢查，保證網圖完全連通后再進行網平差。

2.4 平差精度分析

等級控制網平差計算完成后，應進行控制網精度評定、統計計算，精度統計包括以下內容。

（1）控制網中同級相鄰點間最小、最大距離如表1，滿足一級網最小距離大于150 m，最大距離小于1200 m的要求。

（2）最大非同步觀測基線向量邊獨立閉合環或附合路線邊數如表2，滿足小于10條的要求。

3 結語

GPS技術的迅速發展，給測繪工作帶來了革命性變化，也對資源勘查測量工作，特別是控制測量工作帶來巨大的影響。通過平差精度分析，證明了基于GPS技術的資源勘查測量精度達到了一級控制網的精度要求。

參考文獻

[1] 詹長根.資源勘查測量學[M].武漢：武漢大學出版社，2001.

[2] 金逸民.資源勘查測量與國外資源勘查測量發展現狀[J].北京測繪，2009（10）：15-19.endprint