gps定位技術在城區(qū)控制測量中的應用

1、<p><b>　　龍巖學院</b></p><p>　　資源工程學院畢業(yè)論文</p><p>　　題 目： GPS定位技術在城區(qū)控制測量中的應用 </p><p><b>　　資源工程學院</b></p><p>　　GPS定位技術在城區(qū)控制測量中的應用</p

2、><p>　　【摘要】：GPS定位技術應用于控制測量是測量行業(yè)一次重大革新，GPS定位技術是一種先進的測量工具。它的出現(xiàn)使得測繪行業(yè)有了質(zhì)的提升，大大的提高了工程測繪的工作效率。本文結合莆田市荔城區(qū)D級GPS網(wǎng)的測量實例，闡述如何進行GPS控制網(wǎng)的技術設計、外業(yè)選點埋石、方案的觀測實施、內(nèi)業(yè)對觀測數(shù)據(jù)的質(zhì)量控制、基線解算、網(wǎng)平差計算以及精度分析等。</p><p>　　【關鍵字】：GPS控制網(wǎng)

3、，基線向量解算;網(wǎng)平差;精度分析</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　1.緒論1</b></p><p><b>　　1.1 引言1</b></p><p>　　1.2 GPS技術簡介1</p><p>　　1.2

4、.1 GPS系統(tǒng)構成2</p><p>　　1.2.2 GPS定位原理2</p><p>　　2.GPS網(wǎng)的圖形設計及設計原則2</p><p>　　2.1 GPS網(wǎng)的圖形設計2</p><p>　　2.2 GPS網(wǎng)布設的一般原則3</p><p>　　3.GPS技術在城區(qū)控制測量中的應用實例4</p

5、><p>　　3.1項目任務和工程概況4</p><p>　　3.2 GPS控制測量依據(jù)和技術要求4</p><p>　　3.2.1 GPS控制測量依據(jù)4</p><p>　　3.2.2 技術要求5</p><p>　　3.3 選點、埋石、編號5</p><p>　　3.3.1 選點5&

6、lt;/p><p>　　3.3.2 埋石5</p><p>　　3.3.3 編號5</p><p>　　3.4 GPS控制網(wǎng)布設和分析6</p><p>　　3.5 靜態(tài)GPS實際觀測7</p><p>　　3.6 內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理7</p><p>　　3.6.1 基線處理7</p&

7、gt;<p>　　3.6.2 GPS網(wǎng)平差13</p><p>　　3.7 GPS高程網(wǎng)建立和分析13</p><p>　　3.7.1 GPS求解水準點的基本概念16</p><p>　　3.7.2 GPS求解水準點的方法16</p><p><b>　　4.結束語17</b></p>

8、<p><b>　　5.致謝語18</b></p><p><b>　　參考文獻：18</b></p><p><b>　　1. 緒論</b></p><p><b>　　1.1引言</b></p><p>　　隨著科技的不斷發(fā)展，時代的

9、不斷進步。GPS技術已經(jīng)運用到我們生活的各個領域，GPS最重要的兩個技術方面是：GPS導航技術和GPS定位技術。GPS定位技術已逐步取代了傳統(tǒng)的測角、測邊等測量方法，運用于各種等級控制網(wǎng)的建立、工程測量、航空攝影測量、大地測量、變形監(jiān)測等，成為了主要手段。GPS定位技術以其獨特的工作特點全天候、全地形、實時的提供測量數(shù)據(jù)、良好的抗干擾能力和卓越的保密性以及便攜性、價格低廉、操作簡單等特點，深得廣大測量工作者的喜愛。</p>

10、<p>　　城區(qū)控制網(wǎng)的建立是城區(qū)測量的基礎工作和重要內(nèi)容，也是城區(qū)規(guī)劃建設的重要一環(huán)。過去一直采用傳統(tǒng)的大地測量技術方法和手段建立城市控制網(wǎng)，傳統(tǒng)導線測量方法局限性較大，受天氣、地形條件影響較大且嚴格要求兩點間相互通視，且要花費較大的人力、物力和時間，然而GPS定位技術在控制測量中的應用，使得之前的作業(yè)方法發(fā)生了根本性的變革。隨著GPS定位技術的應用，在國民經(jīng)濟建設扮演的角色越來越重要，通過對GPS定位技術在城區(qū)控制測量中

11、應用的學習，對GPS系統(tǒng)組成有具體的了解、熟悉GPS的工作原理、對GPS控制網(wǎng)的布設有充分的認識、熟悉GPS的內(nèi)業(yè)解算與平差為以后技術設計書撰寫、城區(qū)控制測量的規(guī)范提供可靠的資料及經(jīng)驗，為相關工程應用提供借鑒。</p><p>　　1.2GPS技術簡介</p><p>　　GPS是全球定位系統(tǒng)英文Global Positioning System的縮寫，GPS技術是現(xiàn)代科技的產(chǎn)物[1]。它

12、是美軍20世紀70年代初在“子午衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)——NNSS系統(tǒng)”的技術上發(fā)展而起的具有全球性、全能性（陸地、海洋、航空與航天）、全天候性、定位精度高、操作方便、提供三維坐標等優(yōu)勢的導航系統(tǒng)[2]。然而，起初建立的目地主要用于軍事方面的導航和情報收集。通過20幾年的研究實驗，到1994年3月，布設了24顆GPS衛(wèi)星星座覆蓋了地球的98%的地區(qū)。隨著技術成熟也逐漸應用于民用方面。世界每個國家紛紛效仿前蘇聯(lián)進行人造衛(wèi)星研究，并爭先向太空發(fā)射

13、，并且人類對衛(wèi)星如何進行定位和導航這一方面很感興趣，使得人類的空間科學技術研究和應用跨入了一個嶄新的時代，世界各國爭相使用人造衛(wèi)星為軍事、經(jīng)濟和文化服務。</p><p>　　1.2.1GPS系統(tǒng)構成</p><p>　　GPS系統(tǒng)主要由空間星座部分、地面監(jiān)控部分、用戶設備三大部分組成。如下圖1-1所示：</p><p>　　圖1-1 GPS系統(tǒng)的構成</p&

14、gt;<p><b>　?。?）空間星座部分</b></p><p>　　GPS空間衛(wèi)星一共有24顆其中三顆為備用衛(wèi)星，他們均勻分布在6個傾角為55°的軌道面內(nèi)，每個軌道4顆衛(wèi)星。在地面高度角大于15°時可同時觀到6顆衛(wèi)星[3]。 </p><p>　　（2）GPS地面監(jiān)控部分</p><p>　　GPS

15、地面監(jiān)控部分由三部分構成分別是衛(wèi)星監(jiān)測站、主控站和信息注入站。</p><p><b>　?。?）用戶部分</b></p><p>　　要想達到GPS定位的目地，只有利用用戶部分，而用戶部分可以分為GPS接收機和數(shù)據(jù)處理軟件兩部分組成。接收機接收衛(wèi)星發(fā)射的信號，對信號進行交換。得到測量數(shù)據(jù)，把數(shù)據(jù)輸入到軟件中，經(jīng)基線解算，平差得出地面點的坐標。</p>

16、<p>　　1.2.2GPS定位原理</p><p>　　GPS定位的基本原理是依據(jù)高速運行的衛(wèi)星瞬間位置當作已經(jīng)知道的數(shù)據(jù)，使用空間距離后方交會的方法，對待測點進行定位。如圖1-2所示，如果t時刻將GPS接收機放置在地表的待測點上，就能夠獲取GPS信號傳至接收機的時間δt，繼而接收機獲取到的衛(wèi)星星歷等其它數(shù)據(jù)就能夠為這四個方程式提供數(shù)據(jù)：</p><p>　　上式中的c為光速，

17、δt為接收機鐘差。其中：X1，Y1，Z1為1點的空間直角坐標；X2，Y2，Z2為2點的空間直角坐標X3，Y3，Z3為3點的空間直角坐標；X4，Y4，Z4為4點的空間直角坐標。由上的公式能夠知道，要想解得測站點的三維坐標，就應該測定觀測瞬間各GPS衛(wèi)星的準確位置和觀測瞬間測站點至GPS衛(wèi)星之間的距離。所以在實際的定位中，觀測到的衛(wèi)星數(shù)越多其定位的精度也就相對高些[4]。</p><p>　　圖1-2 GPS定位原理

18、</p><p>　　2. GPS網(wǎng)的圖形設計及設計原則</p><p>　　2.1GPS網(wǎng)的圖形設計</p><p>　　根據(jù)GPS測量的不同用途，GPS網(wǎng)的布設形式一般有以下三種形式：點連式、邊連式及邊點混合連接式。</p><p><b>　?。?）點連式</b></p><p>　　點連式

19、是指僅通過一個公共點將兩個相鄰同步圖形連接在一起。因為點連式布網(wǎng)沒有或極少有非同步圖形閉合條件導致圖形幾何強度很弱，可靠性也低，所以在布網(wǎng)時一般都選擇單獨使用[5]。如圖2-1所示：</p><p><b>　　（2）邊連式</b></p><p>　　邊連式是指兩個同步圖形共同使用一條邊，這樣布設有較好的幾何強度。與點連式進行比較，在擁有同樣的儀器個數(shù)下，觀測時段數(shù)

20、就會大大的高于點連式。如圖2-2所示：</p><p>　?。?）邊點混合連接式</p><p>　　邊點混合連接式就是將點連式與邊連式兩者的優(yōu)點集結在一塊組成的布設方法[6]，如圖2-3所示?；爝B式是實際作業(yè)中最為頻繁使用的布設方法，這種方法不僅可以確保GPS網(wǎng)的幾何強度，提升可靠指標，而且可以使外業(yè)的工作量，強度和測量成本得到大幅降低。</p><p>　　2.

21、2GPS網(wǎng)布設的一般原則</p><p>　　隨著GPS定位技術的發(fā)展，其布網(wǎng)的方式也發(fā)生了很多變化。每種網(wǎng)都有其優(yōu)缺點，按根據(jù)項目的要求、工地實際情況選擇一種經(jīng)濟、高效的布網(wǎng)顯得非常的重要。GPS網(wǎng)的圖形設計主要決定于所在的地形、交通、控制網(wǎng)的等級、所用的儀器、人力等。具體原則如下：</p><p>　　(1)“步步有檢核”GPS網(wǎng)通過獨立觀測邊構成閉合圖形，所以我們要刪去GPS網(wǎng)中存在

22、的不構成閉合圖形的自由基線。這樣可以避免粗差的出現(xiàn)，以增加檢核條件，提高網(wǎng)的可靠性。</p><p>　　(2)GPS布網(wǎng)時，要有在該站上進行大于兩次觀測的原則。這樣形成的網(wǎng)可靠性和精度有很大的提高。</p><p>　　(3)GPS網(wǎng)的閉合基線不是越多越好，這樣不容易發(fā)現(xiàn)粗差。網(wǎng)中各控制點有三條基線分支為宜，確?？煽啃裕岣呔?。</p><p>　　(4) 為了

23、更好的實現(xiàn)（WGS-84坐標系）與大地坐標系的轉(zhuǎn)換，理論上要求兩個高精度的平面已知點，在實際操作中一般要求在3-5個已知點和GPS網(wǎng)點重合。同時需要足夠的高精度水準點與GPS網(wǎng)點重合。</p><p>　　(5)在布設點時，要避免多路徑影響，GPS點應交通便利、視野開闊的地方。</p><p>　　GPS網(wǎng)的設計還應注意以下幾個問題：</p><p>　　①GPS網(wǎng)

24、的基線要按技術要求分布，且基線間的差距不要太大，使測量精度分布均勻；</p><p>　　②GPS網(wǎng)形中不能有自由式的網(wǎng)型結構，應構成封閉式閉合環(huán)和子環(huán)路，在基線解算時有利于提高精度[7]；</p><p>　?、蹜摫M可能的減少多路徑效應的影響，主要是避開反射物應，避開強反射環(huán)境，如山谷、大面積水面、建筑物、山坡、帶有大面積玻璃的墻等，這些在城區(qū)控制測量中應該避免；</p>

25、<p>　?、鼙荛_電磁波的干擾，設站要求遠離電視臺、雷達站、電臺、微波中繼站等。</p><p>　　3. GPS定位技術在城區(qū)控制測量中的應用實例</p><p>　　3.1項目任務和工程概況</p><p>　　項目任務：受莆田市測管站的委托，我所在實習單位江西省地礦測繪院福建分院承擔莆田市荔城區(qū)D級GPS控制點測量。</p><

26、p>　　測區(qū)概況：莆田市荔城區(qū)位于市區(qū)東南部屬于莆田市區(qū)的中心地帶，東經(jīng)118°49′～119°39′，北緯24°59′～25°46′。城區(qū)基礎設施完善，測區(qū)內(nèi)經(jīng)濟發(fā)達，道路呈網(wǎng)狀;人口密集，居民地密布。測區(qū)內(nèi)交通道路街巷四通八達，十分便利。</p><p>　　3.2GPS控制測量依據(jù)和技術要求</p><p>　　3.2.1GPS控制測量依

27、據(jù)</p><p>　?。?）《城市測量規(guī)范》，CJJ 8—99；</p><p>　?。?）《全球定位系統(tǒng)（GPS）測量規(guī)范》， GB/T 18314-2009；</p><p>　?。?）《國家三、四等水準測量規(guī)范》，GB/T 12898-2009；</p><p>　?。?）《國家大地測量基本技術規(guī)定》，GB 22021-2008；&

28、lt;/p><p>　?。?）《全球定位系統(tǒng)實時動態(tài)測量(RTK)技術規(guī)范》，CH/T2009-2010；</p><p>　　（6）根據(jù)甲方技術要求書編制的并經(jīng)甲方審批通過的《項目技術設計書》 。</p><p><b>　　3.2.2技術要求</b></p><p>　　本測區(qū)共布設D級GPS控制點13個，本控制網(wǎng)平面控

29、制利用C級GPS點408P、409P、424P作為起算數(shù)據(jù)。起算數(shù)據(jù)和控制點成果分別為1954年北京坐標系和1980西安坐標系，中央子午線為120度，3°帶高斯平面直角坐標，采用莆田市國土資源局2005年施測的高精度三維控制網(wǎng)進行發(fā)展加密。高程控制以408P、409P、424P等3個已知點作為高程起算數(shù)據(jù)，通過HDS2003軟件提供的高程擬和程序模塊計算出其它控制點的GPS高程，起算數(shù)據(jù)和控制點結果同為1985國家高程基準。&

30、lt;/p><p>　　外業(yè)數(shù)據(jù)采集使用6臺套中海達HD8200G接收機進行觀測，每個同步環(huán)觀測的時間均大于60分鐘，基線預處理及基線向量網(wǎng)平差采用中海達公司的HDS2003軟件進行。以C級GPS點408P、409P、424P作為起算數(shù)據(jù)。</p><p>　　下表為兩種系統(tǒng)在已有測區(qū)中的資料：</p><p>　　表3-1 已知點成果表(北京54坐標)</p&g

31、t;<p>　　表3-2 已知點成果表(西安80坐標)</p><p>　　3.3選點、埋石、編號 </p><p><b>　　3.3.1選點</b></p><p>　　D級GPS控制網(wǎng)選點一定要遵從以下的原則，按以下規(guī)定進行：野外選點的人要選者熟練掌握GPS測量技術、對測區(qū)情況很了解的人。GPS待定點預先在1∶1萬地形圖上圈

32、定，到實地勘察后再具體選擇，點位應設于易于安裝儀器，視線開闊的地方，且點位要很明顯，視場周圍15°以上不該有阻礙的東西，使GPS的信號被這些阻礙物擋住或者吸收掉。應極力避免干擾衛(wèi)星信號物體，特別當在有變壓器以及其他發(fā)電設備的地方，布設時兼顧點位的距離都要保持遠離200m以上。其他均按技術方案對點位要求進行選取。</p><p>　　3.3.2GPS點標石埋設</p><p>　　

33、（1）控制點中心標志要求</p><p>　　埋石控制點中心標志要求:中心標志均為:Φ5cm×0.5 cm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“莆田市國土局”，下部刻有點號。如下圖所示：</p><p>　　圖3-1 控制點中心標志</p><p>　　

34、（2）埋石點的埋設規(guī)格見下圖：（單位：cm）</p><p>　　圖3-2 埋石點埋設規(guī)格</p><p>　　3.3.3GPS點編號</p><p>　　(1) D級GPS點的點號統(tǒng)一按莆田市測管站的要求編號，我所在的實習單位江西省地礦測繪院將冠以JE***加流水編號，如：CQ01、CQ02……CQnnn，點之編號盡量做到順序連號，不得有重號。</p>

35、<p>　　(2) 當和以前埋設的點重合時，盡量使用以前的標石，采用原編號，還要在控制點成果表中加以備注說明。</p><p>　　(3) 埋設標石均應寫上點名、點號，并要求字頭朝北。</p><p>　　3.4GPS控制網(wǎng)布設和分析</p><p>　　GPS控制網(wǎng)布設同樣遵循由高級到低級的原則，測量控制網(wǎng)的精度等級都是根據(jù)觀測測量中誤差來劃分的。

36、根據(jù)全球定位系統(tǒng)測量規(guī)范，GPS基線向量網(wǎng)被分成了AA、A、B、C、D、E六個級別。各個等級的GPS相鄰點固定誤差、比例誤差、相鄰點平均距離應符合表3-3中的要求，相鄰點最小距離可為平均距離1/3～1/2,最大距離為平均距離的2～3倍[8]。</p><p>　　GPS網(wǎng)的精度指標，一般是用網(wǎng)中相鄰點之間的距離誤差來表達的，其數(shù)學式為： 　　　　其中:　?。壕W(wǎng)中相鄰點間的距離中誤差(mm)； 　?。汗潭ㄕ`

37、差(mm)； 　?。罕壤`差(ppm)； 　?。合噜忺c間的距離(km)。 </p><p>　　對于不同等級的GPS網(wǎng)，有下表的精度要求：</p><p>　　表3-3 GPS各種等級控制網(wǎng)精度要求</p><p>　　這次布設的是D級GPS控制點，根據(jù)標準的要求，在布設時選擇了邊點混臉式方法進行布網(wǎng)。布設時基線長度一般不能超過10km,經(jīng)過實地的勘測選擇了如下

38、的控制網(wǎng)的布網(wǎng)形式，且各項指標符合要求。如下圖所示：</p><p>　　圖3-3 控制網(wǎng)的網(wǎng)圖</p><p>　　3.5 靜態(tài)實際觀測</p><p>　　本次GPS外業(yè)觀測選擇在晴天，少云的天氣，減少信號受到的天氣干擾，提高精度。儀器采用中海達公司生產(chǎn)的6臺套HD8200G接收機進行觀測，每個同步環(huán)觀測的時間均大于60分鐘，歷元間隔為10秒。觀測時，每個點都有

39、4顆以上的健康衛(wèi)星。觀測時嚴格進行點位的對中，并填寫觀測時的一些觀測情況，采用靜態(tài)GPS模式下進行數(shù)據(jù)接收。持續(xù)觀測時間大于90分鐘，重站率大于1.6。GPS接收機標稱精度為±（5mm＋1ppm.D）（D為觀測基線長度，單位為公里），觀測前要把儀器拿去檢驗校對，觀測時嚴格按設計路線來觀測，觀測的方法符合《規(guī)范》及《設計書》的要求。</p><p>　?。?）GPS基本技術規(guī)定：</p>&

40、lt;p>　　A衛(wèi)星高度角>=15度</p><p>　　B有效觀測衛(wèi)星數(shù) >=4</p><p>　　C時段中任一衛(wèi)星有效觀測時間>=15（min）</p><p>　　D平均重復設站數(shù) ：>=1.6</p><p>　　E時段長度 ：>=60（min）</p><p>　　F數(shù)據(jù)

41、采樣間隔 15（s）</p><p>　　G強度因子PDOP ≤6</p><p><b>　　（2）觀測作業(yè)</b></p><p>　　操作人員安置好腳架，擺上儀器，進行對中整平。量出天線高，在記錄簿上填寫測站名、時間、天線高等信息。關機后再量一次天線高做檢核，規(guī)定前后兩次的天線高的差值不能比3mm大，再用兩次的天線高平均值作為最后結果[9

42、]。</p><p>　　按下接收機電源鍵，調(diào)至靜態(tài)模式，接收機上顯示的跟蹤衛(wèi)星比4顆多時，衛(wèi)星指示燈慢閃；打開數(shù)據(jù)記錄燈；這時就能夠正式記錄數(shù)據(jù)（注：一定要保證數(shù)據(jù)記錄燈亮，否則就是沒有記錄數(shù)據(jù)）。</p><p><b>　　3.6內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理</b></p><p><b>　　3.6.1基線處理</b></p

43、><p>　　本次內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理采用中海達公司的HDS2003全球版。GPS接收機采集記錄的是GPS接收天線至衛(wèi)星偽距，載波相位和衛(wèi)星星歷等數(shù)據(jù)[10]。數(shù)據(jù)處理的基本流程，如下圖3-4所示：</p><p>　　圖3-4 數(shù)據(jù)處理基本流程</p><p>　　步驟一、新建工程在執(zhí)行“開始”菜單的“HDS2003數(shù)據(jù)處理軟件包”或在工具欄中選擇“新建”啟動后處理軟件，如下

44、圖3-5所示：</p><p>　　圖3-5 后處理軟件啟動</p><p>　　在新建項目選擇“項目” “新建項目”進入任務設置窗口。在”項目名稱”中輸入項目名稱，可以自行選擇項目存放的文件夾，“項目文件”中顯示的是現(xiàn)有項目文件的路徑，按“確定”完成新項目的創(chuàng)建工作。如下圖所示：</p><p><b>　　圖3-6 新建項目</b&

45、gt;</p><p>　　新建項目成功后，軟件自動彈出“項目屬性設置”或在自行點擊“開始”菜單中的“項目屬性”，如下圖所示：</p><p>　　圖3-7 項目屬性設置</p><p>　　在項目屬性設置設置成功以后進行數(shù)據(jù)導入如下圖所示：</p><p>　　圖 3-8 數(shù)據(jù)導入</p><p>　　步驟二、基線向

46、量處理</p><p>　　基線處理的目的是減小觀測中由于外界環(huán)境影響而造成的誤差，主要流程為： 靜態(tài)基線處理設置基線解算基線質(zhì)量的檢驗基線處理報告。</p><p>　　對靜態(tài)基線處理的第一步是“靜態(tài)處理設置”，在菜單“靜態(tài)基線”“靜態(tài)處理設置”或工具欄“靜態(tài)處理設置 ”，則會彈出如下對話框：對話框由常用設置，對流層、電離層設置，高級設置這三個部分組成。如下圖所示：</p

47、><p>　　圖3-9 靜態(tài)基線處理設置</p><p>　　步驟三、通過“靜態(tài)基線”“處理全部基線”或工具欄中的“處理全部基線”，需要說明的是處理操作在一般在“基線-列表-解算”組合下進行，方便查看每條基線的詳細信息。在對話框可以看到了每一條解算基線的名稱、基線的質(zhì)量、基線解算的進度、以及各條基線解算的信息?；€解算是應用多線程的方法在后臺中運行的。在這個過程中，如果你要停止基線解算，在計算

48、區(qū)中點擊右鍵，在彈出的菜單中選取“停止”即可。如下圖所示：</p><p>　　圖3-10 處理全部基線</p><p>　　基線解算完后，將在計算窗口得到基線解的結果。如下圖所示：</p><p>　　圖3-11 基線解算結果</p><p>　　如果在基線解算圖中出現(xiàn)警告信息，說明該條基線的質(zhì)量不佳，雙擊警告信息就可以在列表中顯示是對應基

49、線，則要對其進行下一步的處理。</p><p>　　步驟四、刪除基線質(zhì)量不符合要求的數(shù)據(jù)，右擊基線，出現(xiàn)<屬性>,在<觀測數(shù)據(jù)圖>里刪除質(zhì)量差的數(shù)據(jù)或者時間比較短的數(shù)據(jù)，確定后，然后再對這條基線進行單獨處理，基線處理二。如下圖所示：</p><p>　　圖3-12 基線處理二</p><p>　　步驟五、對于其中存在的無論如何處理都達不到最小

50、3這個標準時，就能夠在基線處理及網(wǎng)平差中剔除這些基線，具體操作是，右擊基線——屬性——把”參與基線處理及網(wǎng)平差”的復選框中勾掉即可， 基線處理三步驟如下圖所示：</p><p>　　圖3-13 基線處理三</p><p>　　基線解算總體結果如下表3-3，3-4，3-5，3-6所示：</p><p>　　表3-4 同步環(huán)相對誤差最大值 </p>

51、<p>　　表3-5 異步環(huán)相對對誤差最大值 </p><p>　　表3-6 同步環(huán)絕對值誤差最大值</p><p>　　表3-7 同步環(huán)絕對值誤差最大值</p><p>　　基線處理后查看閉合環(huán)檢核，在處理出來的若干同步環(huán)、異步環(huán)的邊形成的基線，這些基線構成的三角形、閉合環(huán)、附和線路等要符合相應的等級精度要求。在基線處理后各項值都符合規(guī)范，再進行接

52、下來的GPS網(wǎng)的平差工作。</p><p>　　3.6.2 GPS網(wǎng)平差</p><p>　　基線向量解算結束后即可進行GPS網(wǎng)平差處理。首先進行自由網(wǎng)平差，基線向量網(wǎng)的自由網(wǎng)平差在WGS-84坐標系中進行。用中海達平差軟件中的過濾器挑選出那些可以進行平差處理的觀測值，然后進行平差處理。根據(jù)平差結果并未發(fā)現(xiàn)網(wǎng)中有含粗差的基線，網(wǎng)中基線質(zhì)量均符合要求[11]。</p><

53、p>　　具體軟件操作界面如下：</p><p>　　(1) 基準點的數(shù)據(jù)輸入: 如圖3-14，在觀測站點里：右擊——屬性，點擊“已知點坐標”,選擇“固定方式”，如XY、XY，如果有已知的經(jīng)緯度，這可以選擇BLH。</p><p>　　圖3-14 二維約束平差</p><p>　?。?）網(wǎng)平差設置:如圖3-15，在“網(wǎng)平差”“網(wǎng)平差設置”，根據(jù)詳細情況選取三維平

54、差、二維平差、水準高程擬合，假設中央子午線要更改，在“重置中央子午線”，重新輸入改正后的中央子午線，注意度分秒要用“：”分開，其它的如自由網(wǎng)平差，二維平差設置，高程擬合方案等都可以默認。</p><p>　　圖3-15 網(wǎng)平差設置</p><p>　　(3) 網(wǎng)平差:如圖3-16在“網(wǎng)平差”里點 “進行網(wǎng)平差”，就能夠彈出下圖窗口，點擊“確定”，然后點擊“成果”“成果報告”，查看平差成果，

55、平差報告會已網(wǎng)頁的形式打開。</p><p>　　圖3-16 平差報告</p><p>　　下表為最終平差后的點位坐標及精度和最弱點平面中誤差：</p><p>　　表3-8最終平差后的點位坐標及精度</p><p>　　表3-9最弱點平面中誤差</p><p><b>　　從以上表中可得：</b>

56、;</p><p>　　在網(wǎng)圖中構成的同步環(huán)，環(huán)閉合差最大8.66ppm，最小0.06ppm，規(guī)范的限差為±10ppm；組成的異步環(huán)，環(huán)閉合差最大1.81ppm，最小0.09ppm，限差±10ppm。控制網(wǎng)的三維無約束平差的精度：最弱點點位誤差:0.34cm ，該點是CQ03。最弱邊相對誤差：1/183521，該邊為408P～CQ05?？刂凭W(wǎng)的二維基線網(wǎng)平差的精度： 最弱點點位誤差:1.22c

57、m(80系)、1.22cm(54系)，該點是CQ03。最弱邊相對誤差:1/ 83052 (80系) 、1/ 83325 (54系)。該邊是408P～CQ05。以上分析可以看出，點位中誤差在正負5cm以內(nèi)，最弱邊在1/45000以下，均可滿足規(guī)范中精度要求。</p><p>　　3.7GPS高程網(wǎng)建立和分析</p><p>　　3.7.1 GPS求解水準點的基本概念 &#

58、160; </p><p>　　大地高系統(tǒng)是以參考橢球面為基準面的高程系統(tǒng)。某點的大地高是該點到通過該點的參考橢球的法線與參考橢球面的交點間的距離[11]?！按蟮馗呓凶鰴E球高，通常用H來表示。正常高系統(tǒng)是以似大地水準面為基準的高程系統(tǒng)。地面上一點的正常高是指該點到似大地水準面的鉛垂線的距離[12] ”。   </p><p>　　由GPS相對定位獲取

59、的三維基線向量，經(jīng)過GPS網(wǎng)平差，能夠解出高精度的大地高差?？刂凭W(wǎng)中具有精確的WGS-84大地坐標系的大地高程，則在經(jīng)過GPS網(wǎng)平差后，解算得到網(wǎng)中GPS點的WGS-84坐標系中的H（大地高）。根據(jù)書本上的知識，在GPS網(wǎng)中，已知一個點在正常高程系統(tǒng)下的高程，就可以在GPS網(wǎng)平差后解算出全網(wǎng)各點的正常高坐標系下的高程，但是現(xiàn)實中使用3-5個便以觀測的高級別點，這樣可以發(fā)現(xiàn)粗差，提高精度。但在現(xiàn)實應用中，都是使用正常高系統(tǒng)來表達地面上所測

60、點的高程，若ζ表達的是似大地水準面到橢球面之間的高差，這個高差就叫做高程異常。假設我們了解網(wǎng)中GPS點的高程異常，就可以使用這些GPS點的H（大地高）解算出這些點的Hr值（正常高的）。如下圖3-17所示大地高，正常高，高程異常三者之間的關系式如下：Hr=H-ζ[13]</p><p><b>　　圖3-17</b></p><p>　　3.7.2 GPS求解

61、水準點的方法</p><p>　　“通過水準聯(lián)測獲得若干GPS點的正常高高程，則可以得到聯(lián)測點的高程異常，然后通過數(shù)學內(nèi)插的方式得出該GPS網(wǎng)中任意一點的高程異常，繼而得到GPS點的H(正常高)[14] ”。</p><p>　　數(shù)學內(nèi)插模型有加權平均法、多面函數(shù)法、曲面擬合法。這次工程采用的是曲面擬合法求解各點的水準高程。曲面擬合法，是在一定范圍內(nèi)把計算出的在參考托球面高程加上高程異常值

62、，把高程異常值在一點范圍內(nèi)看做不變（指小范圍）。</p><p>　　進行曲面擬合要注意點： </p><p>　　1、選擇合適的高程異常已知點    </p><p>　　想要獲得已知點的高程異常值，通常都是先水準測量得出正常高、再使用GPS測量獲得大地高，最后運用兩者間的關系式獲得的。在現(xiàn)實的工作中，通常采取將G

63、PS點建立在水準點上或者是通過GPS點的水準聯(lián)測的方法來獲取，使用分布均勻，數(shù)量大且能夠把布設的GPS網(wǎng)圍在內(nèi)部的已知點有利于獲取較精確的擬合結果。高程異常已知點的數(shù)量二次多項式要解出6個參數(shù)，那么就必須有6個或者超過6個的已知點[15]。</p><p>　　2、分區(qū)擬合法    </p><p>　　擬合區(qū)域范圍超出一定的限度時就能夠把GPS網(wǎng)分

64、成幾個區(qū)域，使用處于各個區(qū)域中的已知點就能夠分別擬合出這些已知點區(qū)域中每一點的高程異常值，繼而能夠得到這些點的正常高。本次的工程項目較小，采用5個區(qū)域進行擬合，根據(jù)三角網(wǎng)的走向，利于擬合的精度提高[16]。</p><p>　　適合在高程異常變化趨于穩(wěn)定的地區(qū)中使用，這種區(qū)域的擬合的準確度能夠獲得毫米級的結果。而在高程異常變化起伏不定的地區(qū)，高程異常的已知點就難以表達出該地區(qū)高程異常的特征?？梢圆扇∪葞缀嗡疁实?/p>

65、方法為已知點聯(lián)測，就會達到點位的分布要合理，點的數(shù)量充足的要求，這樣GPS水準就能取代四等幾何水準。</p><p>　　最終獲得13個點在不同坐標系統(tǒng)中的成果表，表3-10為已知成果表，3-11，3-12為成果表：</p><p>　　表3-10測量成果表：已知點成果表(西安80坐標)</p><p>　　表3-11控制點成果表(西安80坐標)</p>

66、<p>　　表3-12已知點成果表(北京54坐標)</p><p><b>　　4. 結束語</b></p><p>　　莆田市荔城區(qū)D級GPS控制測量從布設、觀測到最后提供成果僅用三天時間，成果精度完全滿足技術設計書要求，本次GPS控制測量以高速度、高效率為經(jīng)濟建設節(jié)約了大量經(jīng)費。 </p><p>　　通過對荔城區(qū)D級GP

67、S控制測量的應用實例的分析，可以看出GPS定位技術在城區(qū)控制測量中給我們的測量人員帶來了很大的方便、提高了我們測量的工作效率?？梢园l(fā)現(xiàn)GPS定位技術在控制測量中有很大的技術優(yōu)勢，不過也還有些事項在我們進行GPS控制測量中仍要注意的：</p><p>　?。?)荔城區(qū)D級GPS控制網(wǎng)以邊連接的形式構網(wǎng)，點位選擇合理，構網(wǎng)強度較好，從而保證GPS網(wǎng)的點位精度。</p><p>　?。?)許多情

68、況都會對基線解算后獲得數(shù)據(jù)的精確度有關系，關系最大的是點位置確定、對流層和電離層的影響、觀測時段的選擇。點的位置要不受環(huán)境干擾，避開大面積水域和高大建筑物。為減小對流層以及電離層的干擾，可采取3臺以上雙頻接收機同時進行，并進行對流層和電離層改正。觀測時要注意衛(wèi)星分布狀況及星歷，選擇較好的時間段進行觀測。特別是在城區(qū)做控制的時候，一定要把點選在空曠的地方，極力去避免多路徑效應。</p><p>　?。?)適當提高重

69、復觀測次數(shù)可以提高控制網(wǎng)的精度，利用基線較差能夠判定基線網(wǎng)的精度的高低。因此規(guī)范要求此值應大于1．6。</p><p>　?。?)靈活運用計算軟件中的殘差圖，進行個別衛(wèi)星刪除或截取殘差小的時間段進行解算。</p><p>　　（5)在進行基線解算的過程中，可以用異步環(huán)的閉合差來判定基線解算質(zhì)量的好壞，這一點尤其重要。</p><p>　?。?)在進行約束平差前要對已

70、有的控制點分析其兼容性，看兩者間是否會兼容，避免兼容性影響整個控制網(wǎng)的成果。</p><p><b>　　5. 致謝語</b></p><p>　　一轉(zhuǎn)眼，大學四年的學習生涯即將結束，即將走向社會，迎接新的挑戰(zhàn)。四年的大學生活在老師、同學、親友們的大力支持下，讓我漸漸長大，也慢慢走向成熟。在論文完成之際，首先要對林新紅老師表示誠摯的感謝和崇高的敬意，這篇論文是在林新紅

71、老師精心指導下完成的，他對于GPS控制測量的認識，對于所學知識的靈活運用，對工作的認真負責的態(tài)度，對困難敢于克服的精神，都給了我很大的幫助，支持我一直完成了自己的畢業(yè)論文。在論文撰寫期間，得到了同學們的鼓勵和幫助，為我的論文提出了不少好的建議，在此也向他們表示誠摯的祝福和衷心的謝意。謝謝老師、同學、親人一直以來的關心，在未來的路上，我會一直朝著自己的夢想軌跡一步步向前。謝謝大家。</p><p><b>

72、;　　參考文獻</b></p><p>　　[1] 陳玉寶, 白遠矚.GPS在油田建設中的應用[J].延安大學學報：自然科學版,2012，31(2)：84 -85.</p><p>　　[2] 王建民,顧虹.GPS技術及其在移動定位中的應用研究[J].電信技術,2005，(11)：53 -56.</p><p>　　[3] 鄢德文.GPS全球定位系統(tǒng)簡介

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78、p><p>　　Resource Engineering College Surveying and Mapping Engineering</p><p>　　2010092517 Lan qi Instructs teacher: Lin XinHong</p><p>　　Abstract:GPS technology is used to contro

79、l survey is a major innovation Geomatic industry,GPS positioning technology is an advanced measurement tool.It is presence makes the quality of surveying and mapping industry,greatly improving the working efficiency of e

80、ngineering surveying and mapping.This paper describes how to plan the control network of GPS，choose the site and bury the stone outside，carry out the plan of measuring,control the observation data for the data processing