GNSS控制網設計精度分析

□ 曹正偉 崔坤生

（1.天津華北地質勘查局核工業二四七大隊，天津 301800；2.福建省港航管理局勘測中心,福建 福州 350009）

0.引言

在沒有CORS信號覆蓋的地區進行控制測量，如何保證GNSS控制網的精度，節約成本、提高測量效率是測繪工作者關心的問題。本文結合GNSS控制網設計實例，從網形、基線等方面探討優化控制網設計精度的方法。

1.GNSS控制網的網形設計

1.1 GNSS網形設計特點

由于點間不需要通視且點位精度主要取決于衛星與測站間的幾何圖形、觀測數據質量和數據處理方法，因此GNSS網的設計主要取決于用戶的要求和用途[1]。

1.2 GNSS網的同步圖形擴展方式

GNSS網的圖形布設通常有點連式、邊連式、網連式以及邊點混合連接四種基本方式。選擇什么樣的組網，取決于工程所要求的精度、野外條件及GNSS接收機臺數等因素[2]。

2.GNSS控制網精度分析實例

2.1 GNSS網形與控制網精度關系

圖1 邊連接布網

采用邊連接，觀測網形（如圖1所示）。圖中箭頭表示平差時所選的獨立基線及其方向，虛線表示要追加的獨立基線。根據所得的數值，估算網的質量指標，結果見表1。

表1 坐標值的精度分析

當網為點連接，且存在一條自由基線時，網形（如圖2所示）。對此網進行精度估算，其結果見表2。

圖2 點連接控制網

比較表1和表2的數據得到，當網為點連接且存在一條自由基線時，網的平均精度比邊連接降低很多。所以，GNSS網的精度與網形有關。

2.2 GNSS基線與控制網精度的關系

在控制網中分別追加基線2—8和基線5—3時，其平差結果見表3和表4。

從表3和表4中數據分析得到，當網中追加獨立基線時，則網的精度有所提高。在本例中，單獨加測2—8或5—3基線時，平差的結果差不多，所以，其對網的精度增益是等效的。

當同時加測基線2—8和基線5—3時的平差結果見表5。

表2 點連接精度分析

表3 加測2—8基線后的精度分析

表4 加測5—3基線后的精度分析

表5 加測2—8和5—3基線后的精度分析

比較表3、表4和表5的數據得到，當在網中繼續追加獨立基線時，網的精度會有小幅度提高，各點點位精度會逐漸趨于均勻化。

2.3 實例分析

根據以上分析，結合內蒙古錫林浩特市某地調項目控制網實例的情況，對GNSS控制網設計精度進行分析如下：

（1）根據測區實際情況，在圖上選點、野外踏勘并獲取滿足規范布網條件的實際概略二維坐標。

（2）按照GNSS網的布網原則，結合實際GPS儀器數量，選取獨立基線控制網的觀測方案。

（3）以不同邊點混合連接的形式設計3種布網方案，采用嚴密算法，比較分析各方案中的精度值差異，確定精度較高且分布均勻的最優方案。3種方案的網形分別（如圖3、圖4、圖5所示）。

圖3 實例網方案1

圖4 實例網方案2

圖5 實例網方案3

分別對3種方案進行精度分析，其精度結果見表6。

由表6中精度分析可得，邊點混合連接方式相同但因網形不同，精度結果也不一樣，其中方案1和方案2的平均精度相同且是方案中最高的，但方案2中的各點點位精度明顯分布不均勻，所以方案1是最合理布網方案。

表6 邊點混合連接不同方案精度分析

3.結束語

通過實例驗證分析，得出以下3點結論：

（1）GNSS網的精度與網形的布設和獨立基線的選取密切相關。

（2）GNSS網解算中追加獨立基線對網的精度提高有益處，但沒有必要追加大量獨立基線。

（3）在布網連接方式相同時，一定要合理選取公共點和公共邊以確保GNSS網的精度。

參考文獻：

【1】王建敏，等.GNSS網的優化設計與粗差剔除[J].遼寧工程技術大學學報，2003（3）.

【2】孔祥元,梅是義.控制測量學（第2版）[M].武漢:武漢大學出版社,2002.