1概述
　　GPS定位技術具有高精度、全天候、測站間無需保持通視等優點，因而已基本取代傳統方法而成為建立各級平面控制網的主要手段。國內外資料表明，利用GPS來布設平面控制網時，所需的工天數大約為常規方法的1/6，所需費用在國外為常規方法的1/6左右，在國內為常規方法的1/3左右，而且精度也比常規方法好，因而已得到了廣泛的應用。
　　GPS系統是一種采用距離交會法的衛星導航定位系統。在GPS測量中通常采用空間坐標系統和地心坐標系統（如WGS-84地心坐標系）。在實際使用中需要根據坐標系統間的轉換參數進行坐標系統的變換。這樣更有利于表達地面控制點的位置和處理GPS觀測成果，因此在測量中得到了廣泛應用。
　　2GPS工程控制網的布設
　　2.1控制網點的分布設置
　　工程控制網的布設原則和大地控制網是一致的，但也有一些區別。工程控制網的點位分布情況視工程需要而定，一般來講，工程控制網的范圍和點位間距都不是很大，點位選擇的機動性較小，但對點位的要求與大面積控制網基本相同，埋石時，由于點位精度要求不是很高，可靈活處理。當測區范圍不太大時，由于GPS測量受地面圖形影響很少，可以靈活布設，點位選擇時，則根據工程需要布點，而不必考慮點距及點的通視情況。
　　總的來說，GPS控制網的布設需要進行綜合設計。路線過長時，可視需要分為多個投影帶。在各分帶交界處，應布設一對通視的GPS點。選點時，通常為了便于使用光電測距儀測距，做一、二級導線加密，應使兩GPS點間可通視。為了使GPS控制網投影長度變形值小于2.5cm/km，必要時可采用測區抵償高程面進行投影或任意帶辦法。在平差時，應先以一個點的WGS-84系坐標作為起算邊，進行無約束平差。檢查該網本身的內符合精度，基線向量間有無明顯的系統誤差。剔除含有粗差的基線邊。設計GPS控制網時，應由一個或多個獨立觀測環組成，并包含較多的閉和條件。GPS控制網由非同步GPS觀測邊構成多邊形閉合環或附和路線時，其邊數應符合下列規定：一級GPS控制網應不超過5條；二級GPS控制網應不超過6條；三級GPS控制網應不超過7條。三級GPS網應采用絞鏈導線式、點連式布網，且GPS控制網中不應出現自由基線。在測設GPS控制網時，GPS控制網應同附近等級高的國家平面控制網點聯測，聯測點數應不少于3個，并力求分布均勻，且能控制本控制網。
　　2.2GPS網的選點與埋石
　　1）選點：既要求點位置具有良好的衛星窗口，以滿足觀測的需要，又要方便施工而且安全、穩定，便于長期保存和利用。雖然GPS網不需要點與點之間的通視，但為了便于測圖和便于校核，每個點至少和網中的另外一個點相互通視。2）埋石：網中充分利用原有完好的控制點的標石，新點均為預制砼標石，埋石規格要求執行《城市測量規范》。
　　2.3坐標系統轉換
　　在工程測量中，為了和原有的資料一致，常常要求給出當地坐標系統。用GPS測量布設工程控制網時，獲得的是WGS-84坐標，這就需要將GPS測量的WGS-84坐標轉換成地方坐標，因此布網時需要重合部分具有地方坐標的點位，一般來講，重合點最少要有3個。如果需要正常高，還應重合若干水準點，進行高程擬合，或對GPS點進行水準聯測。坐標系統轉換的方法一般根據測區范圍的大小和精度要求而定。
　　1）強制符合法。
　　如果測區內已知點的坐標為北京54，平差前，先將這些點的大地坐標轉換為空間直角坐標；平差時，以這些已知點作為固定點，與GPS觀測值一起平差。這樣在平差過程中就完成了WGS-84坐標向北京54坐標的轉換，然后將平差后的大地坐標投影到高斯平面上。
　　2）轉換參數法。
　　首先將GPS觀測量在空間直角坐標系下進行平差，求出已知大地點上的空間直角坐標，然后利用已知大地點上的兩種坐標（WGS-84坐標和北京54坐標），用轉換模型求出空間轉換參數，最后利用轉換參數求解其它點的北京54坐標，這樣就將平差后的結果轉換到了北京54坐標系上，再將此結果投影到高斯平面上。使用以上兩種方法時，點位精度受當地坐標的影響很大，體現不出GPS測量高精度的特點，另外當已知大地點的精度不統一時，求出的轉換參數誤差較大，有時轉換的結果滿足不了工程網的精度要求。因此進行坐標轉換時，已知大地控制點應選擇相同等級的點，這樣求得的轉換參數才能滿足需要。
　　2.4GPS測量的主要誤差來源
　　GPS測量中出現的各種誤差按其來源大致可分為以下幾種類型：
　　⑴與衛星有關的誤差。主要包括衛星星歷誤差、衛星鐘的誤差、地球自轉的影響和相對論效應的影響等；
　　⑵信號傳播誤差。因為GPS衛星是在距地面20200km的高空中運行，GPS信號向地面傳播是要經過大氣層，因此，信號傳播誤差主要是信號通過電離層和對流層產生的影響。此外，還有信號傳播的多路徑效應的影響；
　　⑶觀測時采用的接收設備誤差。
　　⑷儀器對中誤差和天線高的量取誤差。
　　3工程實例
　　隨著社會的發展日新月異，原高等級控制點密度不夠，加之建設過程中的人為破壞，如何高效快速建立高等級控制網就成為測繪工作者當前面臨的一大難題。以前主要采用三角網和光電測距導線網進行，耗時長，耗資大，工作強度大。本文通過對某工程平面控制網的建立實例，闡述GPS測量的過程和優勢。
　　3.1測區概況
　　測區地理位置為：
　　東經118°30’～118°57’
　　北緯25°11’～25°13’
　　3.2技術依據
　　⑴《全球定位系統（GPS）測量規范》（GB/T18314-2001）。
　　⑵《城市測量規范》（CJJ8－99）
　　3.3平面控制設計
　　本項目一級GPS控制網在國家三、四等控制點的基礎上，以邊連接的方式布設，點位滿足GPS觀測條件要求，交通便利，能夠長期保存，有利于其它測量手段擴展和聯測。根據測區形狀和分布范圍情況，實地布設GPS控制點6個，編號依此為GPS1、GPS2……GPS6，標石按《城市測量規范》制作，中心標志均為：Φ5cm×0.5cm的不銹鋼頂蓋，中間焊接10cm長Φ0.8cm的實心不銹鋼螺絲，底部有螺絲帽。不銹鋼頂蓋中間有球面隆起，并刻有“＋”字叉，不銹鋼標志面上部刻有“××測繪院”，下部刻有“GPS”字樣。
　　3.4選點和埋石
　　所選的GPS點點位滿足GPS觀測的要求，但也要兼顧交通便利，有利于今后使用等因素。具體要求如下：
　　（1）控制點選點時，已保證每點至少與一個相鄰點通視，并照顧到便于四等水準施測；
　　（2）被測衛星的地平高度角應大于15°；
　　（3）測站遠離建筑物、水體等衛星信號反射物，以消除或削弱多路徑誤差；
　　（4）測站離無線電臺、電視臺、微波中繼站等強信號源的距離應大于200m；
　　（5）測站離高壓電線、變壓器等設施的距離最好大于50m。
　　3.5外業觀測
　　使用中海達HD-5800型接收機4臺套同步觀測。觀測前編制了GPS衛星可見性預報表，觀測組嚴格按規定的時間進行作業，保證同步觀測同一組衛星。時段長度≥45min，衛星截止高度角為15°，有效衛星個數≥4，時段中任一衛星有效觀測時間≥15min，數據采樣間隔為15s，重復設站數≥1.6。
　　3.6GPS數據處理
　　1）基線解算：一級GPS網基線采用雙差固定解，基線解算主要考慮的因素：衛星鐘差的模型改正；接收機鐘差的模型改正；電離層折射影響用LC觀測值消除；對流層折射根據標準大氣模型用薩斯坦莫寧（Saastamoinen）模型改正，采用分段線形的方法估算折射量偏差參數；
　　2）觀測數據質量檢核：復測基線誤差是衡量基線解質量的一個重要指標。表1為部分基線解、同步環、異步環結算結果。
　　表1部分重復基線解、同步環、異步環
　　
　　3）網平差
　　（1）平差采用的觀測量。GPS網采用TGO軟件進行同步觀測網的基線解算，平差時采用各同步觀測網的獨立基線向量及其全協方差矩陣作為觀測量。
　　（2）三維無約束平差。一是進行粗差分析，以發現觀測量中的粗差并消除其影響；二是調整觀測量的協方差分量因子，使其與實際精度相匹配；三是對整體網的內部精度進行檢驗和評估。
　　（3）三維約束平差。約束平差的目的是將GPS網的所有獨立基線向量及其經調整后的協方差陣作為觀測量，平差時應消除因星歷和網的傳遞誤差引起的整網在尺度和方向上的系統性偏差。
　　（4）二維平差：平差在二維平面坐標系下進行，觀測值為二維觀測值，解算出的結果為點的二維平面坐標。二維平差一般適合于小范圍GPS網的平差。
　　經基線解算、質量檢核、網平差后，得到GPS控制點的二維坐標，其各項精度指標符合技術設計要求。整個作業僅花6d時間，其效率較常規測量手段至少提高4倍。
　　4結論與展望
　　（1）GPS作業有著極高的精度。它的作業不受距離限制，非常適合于國家大地點破壞嚴重地區、地形條件困難地區、局部重點工程地區等。GPS測量自動化程度很高，自動記錄、自動數據預處理、自動平差計算，大大減輕了作業員的勞動強度，提高了勞動效率，一般GPS測量作業效率為常規測量方法的4倍以上。
　　（2）使用GPS在平面控制中作平面控制網，點位布設靈活、網形結構合理、成果可靠，點位精度遠遠高于經典測量方法，能更好地滿足以后施工的需要。
　　（3）GPS有著顯著的優越性，不僅在城市平面控制網中大顯身手，而且可以在高等級公路、高原隧道、房產、大型機場等特殊
　　環境下作業，并能保證效率和質量。
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