浅谈区域GPS控制测量技术应用

2016-04-14包时超

地球 2016年8期

关键词：符合要求测区外业

■包时超

（深圳市岩土综合勘察设计有限公司广东深圳518172）

浅谈区域GPS控制测量技术应用

■包时超

（深圳市岩土综合勘察设计有限公司广东深圳518172）

随着经济建设的飞速发展，为了满足城市区域规划、建设和管理的需要，为光明新区的城市规划建设提供科学依据，将GPS控制测量技术在地形测绘广泛应用于区域控制测量工程中。

GPS控制测量平差

1　测区概况

深圳市光明新区位于广东省珠江三角洲范围内。测区的北面与东莞市相邻，东面与光明街道办事处相接，南面与石岩镇相接，西面与松岗镇和沙井镇相接。测区范围内大部分地形地势平坦，北部多为山地，地势比较高，山丘、水系较多。

2　仪器设备和软件

GPS控制测量采用Smart-3100IS型GPS测量系统，为12通道单頻接收机，其静态相对定位精度为：静态基线±（5mm+1ppmD）、高程±（10mm+2ppmD）。Smart-3100IS型GPS测量系统配备有Planning星历预报软件、SpectrumSurvey后处理解算软件，完全能满足GPS控制测量数据处理的要求。GPS实测和数据处理时采用的其它设备移动电话、计算机和必要的交通工具等。

3　四等（或D级）GPS网的设计和观测

3.1GPS布网

充分利用GPS测量的优点，实测GPS控制点45个，其中已知点4个，未知点41个，组成最小同步环135个，多边形异步环8个。独立基线54条，其中必要基线44条，多余基线10条，平均重复设站数为1.7/站。多于规范规定的1.6/站。

3.2GPS观测

在实际外业观测过程中，使用7台Smart-3100IS型GPS接收机，同时在三个GPS点上进行观测，有效观测卫星数≥7颗，时段长度≥60分钟，如果有的点不搬站，则不关机，以保证尽可能长的时段长度。丈量天线高度，均从天线的三面丈量三次，在三次较差不大于3mm时，取平均值为最后结果。结束观测时，再丈量一次天线高，以作校核。在观测过程中，自始至终有人值守，并经常检查有效卫星的历元数是否符合要求，否则及时通知其它两台仪器，延长时段时间，以保证观测精度。

实际上在观测过程中，Smart-3100IS型GPS接收机电量充足，接收信号稳定，卫星数大都保持在7-8颗，有时高达10颗以上，为后面的平差处理之顺利进行打下了良好的基础。

4　外业数据处理及检核

4.1外业数据处理

外业观测后及时输入计算机，并进行外业数据的检查。根据自动处理基线向量的结果，检查基线向量方差比、中误差以及天线高等，差比＞2，中误差＜20mm，参与解算的向量均符合要求。

4.2外业观测质量的检核

根据规范要求，各级GPS基线精度计算公式如下

按D级控制网精度要求，取a≤10mm、b≤10ppm、D=4.65Km代入上式，经计算得：σ=47.60mm。

4.2.1同步环检验

根据规程要求，其坐标分量应分别≤6ppm（1/166666）；全长闭合差应≤10ppm（1/100000）。经检核全长闭合差最大为3.50 ppm （1/285650）（同步环2），最小为0.10 ppm（1/9847169）（同步环20），均符合要求。

4.2.2异步环检验

坐标分量闭合差Wx=Wy=Wz≤±3σ；n=3、Wx=Wy=Wz≤± 247.3mm；n=4、Wx=Wy=Wz≤±285.6mm；n=5、Wx=Wy=Wz≤± 319.3m；异步环全长闭合差:W≤±3σ；n=3、W≤±428.4mm；n=4、W≤±494.7mm；n=5、W≤±553.1mm；抽取独立基线异步闭合环8个，经检查其4条基线全长闭合差最大为407mm，最小为16mm，远小于规定的494.7mm，符合要求。

5　平差计算

基线处理成功后，即可进入软件的网平差界面，进行WGS-84坐标系下的自由网平差及三维约束网平差。

5.1GPS点WGS-84坐标系自由网平差

（1）GPS点WGS-84坐标系坐标平差及精度：按规定，基线向量的改正数:Vx=Vy=Vz≤3σ=142.8mm；实测基线178条，经检查最大的基线向量改正数为122mm，完全符合规程要求。基线的相对精度最高为1/164.9069万；最低为1/10.2530万。

（2）GPS点WGS-84坐标系大地坐标及其精度：WGS-84坐标的点位中误差最小为5.9mm；最大为8.7mm。

5.2GPS点54系三维约束平差

以大银山岭（3等点）和乌云岭（1等点）为平面及高程已知点，周建材厂的高程已知数据，进行三维强制约束平差。大银山岭（3等点）和乌云岭（1等点）为不同级别的国家大地等级点，原则上是不能作为起算数据引入GPS网来推求其他未知点的数据的。但鉴于测区只有此两已知大地点，且此前有关测量单位提交的GPS控制测量成果也是以该两点为起算数据进行平差计算的。为保证成果的一致性，经过对“建材厂”及“青草排”的校核，点位附和良好。

经平差得到结果如下：边长中误差最大为5mm，最小为2.1mm。边长的相对精度最高为1/318万；最低为1/20万，远高于规定1/5万的精度。GPS点54坐标的点位中误差最小为±5.3mm；最大为±2mm；GPS点54坐标及点位中误差和误差椭圆参数符合要求。

5.3GPS网高程平差

本次计算采用软件提供一次多项式高程拟和法来推求位置点高程点数据。具体步骤为：三维约束“大银山岭”和“乌云岭”，再约束“建材厂”之水准高程，以“青草排”的已知高程作为校核，结果相差-0.006m。测区内的测量数据满足规范误差允许值，所得高程值为以后测绘工作提供参考。