淺談GPS控制網的布設方式

侯國強

洮南市城市規劃管理處

淺談GPS控制網的布設方式

侯國強

洮南市城市規劃管理處

本文介紹了GPS控制網的布設方式及注意事項。

GPS控制網；布設方式

我們知道，在常規的測量中，控制網的圖形設計是一項非常重要的工作，它直接影響到最后成果的精度。隨著GPS衛星定位測量的出現和應用后，在城市測量中得到了廣泛的應用，控制圖的結構概念起了重大變化，這主要依賴于GPS系統可以向全球任何用戶全天侯地連續提供高精度的三維坐標、三維速度和時間信息等技術參數。GPS，譯為“全球衛星定位系統”，它最先由美國研制，主要應用在軍事領域而后逐步發展為民用生產方面的空間三維定位系統。它由空間星座部分、地面監控部分和用戶部分組成，用戶一經購買就享有免費導航、授時和定位服務。如何分析和討論GPS網觀測方案優化問題，便出現在測量工作者面前，本文就GPS網的布設作一簡要分析。

一、GPS網的圖形設計原則

GPS網的圖形設計，主要取決于網的用途，但是與經費、時間和人力的消耗，以及接收設備的類型、數量和后勤保障等條件有很大關系。對此應充分加以考慮，以期在保證用途的條件下，盡可能減少消耗。網的圖形設計一般應遵循以下原則：

(1) GPS網一般應布設成由獨立觀測邊構成的閉合圖形，如三角形、多邊形或附合路線，以增加檢核條件，擔高網的可靠性。

(2)網中相鄰點間基線向量的精度應分布均勻。

(3) GPS網點應盡可能與原有地面控制制網點相重合。重合點一般不應少于3個，不足時應進行聯測，而且重點在網中的分布要均勻。這是為了可靠地確定GPS網與地面網之間的坐標轉換參數。

(4) GPS網點應考慮與水準點相重合，對于不能合的點，可根據精度要求，用水準確性方法或三角高程測量方法進行聯測，取得大地高與正常高的轉換參數。

(5)為了便于GPS測量的實施和水準聯測，GPS網點一般應設在視野開闊和交通便利的地方。

(6) GPS測量不要求GPS網點之間相互通視，但是為了便于以后用傳統測量方法進行聯測和擴展，可在GPS網點附近布設通視良好的方位點，以建立聯測方向。方位點與其網點之間的距離，一般應不少于300m。

二、GPS網的布設方法

GPS網的布設方法及GPS網的布設形式包括點連式、邊連式、網連式。其中在精度要求不太高的情況下布設點、邊混連式GPS網，在某些精度要求較高的情況下布設成邊、網連式GPS網。不同的布網方法其特點也各不相同。

1點連式GPS網

若相鄰同步環之間僅有一個公共點相連構成GPS網，則稱之為點連式GPS網。以這種方式構成的GPS網，沒有(或僅有一個)異步閉合環，網結構的幾何強度較差，發現粗差的能力較弱。但它具有最少的觀測時段數，工作量也較小，獲得的成果快。若對控制點精度要求不太高，觀測時選取有利觀測時間，采用點連式GPS網無疑是一種經濟、快速的布網方式。

2邊連式GPS網

邊連式的GPS網是指同步圖形之間有一條公共基線相連接。以這種方式布點所構成的GPS網具有大量的實測基線，可以構成較多的異步閉合環。檢查各種閉合差的大小，可以判別觀測中是否存在粗差，因此，這樣的網具有較高的可靠性。但是，就相同臺數的接收機而言，觀測時段將比點連式的GPS網增加許多，且隨網中點數的增加，時段數也大幅增多，作業觀測工作量較大。由于邊連式GPS網有較好的幾何強度和較高的可靠性，在精度要求較高時可采用這種言式。

3點邊混連式GPS網

點邊混連式網，是指在布設網時把點連式與邊連式有機地結合起來，構成混連式GPS網。這種布設方式，有一定多余觀測基線數，使圖形呈封閉狀，保證了網結構的幾何強度，提高了GPS網的可靠性。同時，外業測量工作又比邊連式GPS網有了較大的減少，降低了生產成本。在普通控制測量中，可謂是一種較為理想的布網方式。

三、GPS網的布設時應注意的問題

然而，無論采用哪種方式構網，應該注意以下幾點：

(1)觀測站應遠離大功率的無線電發射臺和高壓輸電線，以避免其周圍磁場對GPS衛星信號的干擾。接收機天線與其距離一般不得小于200m。

(2)觀測站附近不應有大面積的水域或對電磁波反射或吸收強烈的物體，以減弱多功能路徑效應的影響。

(3)在整個GPS網中央不應該存在自由基線，因為自由基線不具備發現粗差的能力，如果一旦有粗差它將存在于最終成果中，影響整個網的質量。

(4)在布設高精度GPS網時，，網中兩條基線的夾角應保持在工作上50°～125°之間。這樣，在同樣的軌道誤差情況下，對控制網的測定精度影響最小。

(5)在個別情況使用兩臺接收機布設星形網時，在測量時應該特別謹慎。因為，沒有幾何檢驗條件，彼此相距較近的控制點，極易產生較大的相對誤差。這樣的一些點，在全部測量完成以后，應該再以同步觀測的方式加以檢測。

四、結語

總之，在控制測量中，GPS衛星定位測量不僅具有光學經緯和全站儀的所有優點，其精度和效率也比它們高。目前，GPS已經廣泛應用于測量中，這就要求我們測量工作者在做GPS控制網時，精心設計網的形式，才能優化GPS觀測網，才能最大限度提高成果質量，也推動測繪事業的快速發展。