淺談GPS控制網(wǎng)的布設方式

侯國強

洮南市城市規(guī)劃管理處

淺談GPS控制網(wǎng)的布設方式

侯國強

洮南市城市規(guī)劃管理處

本文介紹了GPS控制網(wǎng)的布設方式及注意事項。

GPS控制網(wǎng)；布設方式

我們知道，在常規(guī)的測量中，控制網(wǎng)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(wèi)星定位測量的出現(xiàn)和應用后，在城市測量中得到了廣泛的應用，控制圖的結(jié)構(gòu)概念起了重大變化，這主要依賴于GPS系統(tǒng)可以向全球任何用戶全天侯地連續(xù)提供高精度的三維坐標、三維速度和時間信息等技術(shù)參數(shù)。GPS，譯為“全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)”，它最先由美國研制，主要應用在軍事領域而后逐步發(fā)展為民用生產(chǎn)方面的空間三維定位系統(tǒng)。它由空間星座部分、地面監(jiān)控部分和用戶部分組成，用戶一經(jīng)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(wǎng)觀測方案優(yōu)化問題，便出現(xiàn)在測量工作者面前，本文就GPS網(wǎng)的布設作一簡要分析。

一、GPS網(wǎng)的圖形設計原則

GPS網(wǎng)的圖形設計，主要取決于網(wǎng)的用途，但是與經(jīng)費、時間和人力的消耗，以及接收設備的類型、數(shù)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(wǎng)的圖形設計一般應遵循以下原則：

(1) GPS網(wǎng)一般應布設成由獨立觀測邊構(gòu)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(wǎng)的可靠性。

(2)網(wǎng)中相鄰點間基線向量的精度應分布均勻。

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

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

(5)為了便于GPS測量的實施和水準聯(lián)測，GPS網(wǎng)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(wǎng)點之間相互通視，但是為了便于以后用傳統(tǒng)測量方法進行聯(lián)測和擴展，可在GPS網(wǎng)點附近布設通視良好的方位點，以建立聯(lián)測方向。方位點與其網(wǎng)點之間的距離，一般應不少于300m。

二、GPS網(wǎng)的布設方法

GPS網(wǎng)的布設方法及GPS網(wǎng)的布設形式包括點連式、邊連式、網(wǎng)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(wǎng)，在某些精度要求較高的情況下布設成邊、網(wǎng)連式GPS網(wǎng)。不同的布網(wǎng)方法其特點也各不相同。

1點連式GPS網(wǎng)

若相鄰同步環(huán)之間僅有一個公共點相連構(gòu)成GPS網(wǎng)，則稱之為點連式GPS網(wǎng)。以這種方式構(gòu)成的GPS網(wǎng)，沒有(或僅有一個)異步閉合環(huán)，網(wǎng)結(jié)構(gòu)的幾何強度較差，發(fā)現(xiàn)粗差的能力較弱。但它具有最少的觀測時段數(shù)，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(wǎng)無疑是一種經(jīng)濟、快速的布網(wǎng)方式。

2邊連式GPS網(wǎng)

邊連式的GPS網(wǎng)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(gòu)成的GPS網(wǎng)具有大量的實測基線，可以構(gòu)成較多的異步閉合環(huán)。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(wǎng)具有較高的可靠性。但是，就相同臺數(shù)的接收機而言，觀測時段將比點連式的GPS網(wǎng)增加許多，且隨網(wǎng)中點數(shù)的增加，時段數(shù)也大幅增多，作業(yè)觀測工作量較大。由于邊連式GPS網(wǎng)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(wǎng)

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

三、GPS網(wǎng)的布設時應注意的問題

然而，無論采用哪種方式構(gòu)網(wǎng)，應該注意以下幾點：

(1)觀測站應遠離大功率的無線電發(fā)射臺和高壓輸電線，以避免其周圍磁場對GPS衛(wèi)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?qū)﹄姶挪ǚ瓷浠蛭諒娏业奈矬w，以減弱多功能路徑效應的影響。

(3)在整個GPS網(wǎng)中央不應該存在自由基線，因為自由基線不具備發(fā)現(xiàn)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(wǎng)的質(zhì)量。

(4)在布設高精度GPS網(wǎng)時，，網(wǎng)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(wǎng)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(wǎng)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(chǎn)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(jié)語

總之，在控制測量中，GPS衛(wèi)星定位測量不僅具有光學經(jīng)緯和全站儀的所有優(yōu)點，其精度和效率也比它們高。目前，GPS已經(jīng)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(wǎng)時，精心設計網(wǎng)的形式，才能優(yōu)化GPS觀測網(wǎng)，才能最大限度提高成果質(zhì)量，也推動測繪事業(yè)的快速發(fā)展。