景 琦，程增杰，张月华

（中国地震局第一监测中心，天津300180）

0 引 言

GPS技术在测量行业的应用，将其分为两大类:一类是用来做GPS控制网用（静态相对定位），另一类则是测图用（实时动态定位）。测图用的GPS大多是以动态RTK的形式，或CORS网络模式进行实时动态测量。精度能够满足大多数用户的需要。但是，仍然有一定局限性，不如GPS控制测量那么成熟、稳定。

1 新型GPS控制网研究

1．1 新型控制网简述

为了解决传统控制网的一些弊端，充分发挥GPS控制网测量的优势。通过工程实例，研究总结出一种新型的GPS布网方式——同步层级网。所谓同步层级网就是利用多台（一般不少于8台）GPS接收机，布设为一个高层级同步控制网，然后利用高层级控制网中的部分控制点（一般不多于3个）向下发展为第二层控制网，在第二层控制网中可以有多个同级别的控制网。它们之间是独立关系，控制网的精度互不影响，这样形成的GPS控制网称之为同步层级网，如图1所示。

1．2 新型控制网特点

同步层级网可以进行多层级布设，在第二层的基础上继续进行加密网的布设，布设为第三层级，第四层级等，如果测区范围较大时可以布设加密网为四层级、五层级等。

图1 层级布设的GPS控制网示意图

一般情况布设为三个层级就能够满足大多数工程项目的使用。多层级布设不仅可以使大范围测区可以得到均匀分布的控制点，而且控制点之间精度可靠、稳定。该新型控制网的主要特点是:

1）精度较好:同一层独立控制网点，均为同步观测点，多余观测基线数较多，控制网点精度比较好；

2）扩展速度快:由于接收机数量较多，这样对于控制网点扩展测量速度较快；

3）精度局部独立:个别独立控制网点测量误差不会影响到整个控制网精度，同层级的控制网之间相互独立，控制网点测量精度互不影响；

4）独立观测，互不干扰:只要有足够多数量的接收机，同层之间可以同时进行多组的观测，外业数据采集互不干扰、互不牵制。

5）高层级控制低层级:整个控制网中高层级控制网，对于低层级的同步控制网具有控制作用。

该网也有一定的缺点和局限性:在布设第二层级时，如果公共连接点只有一个，相互独立的同层级控制网之间没有形成异步环。因此，控制网的粗差很难被发现和检查。为了避免此问题，可以在布设该新型网完成之后，从低层独立同步网中分别选择1～2个连接点，使之构成异步环，这样增加一个同步观测时段，进而可提高该控制网观测数据的可靠性。但使用足够数量的接收机有其局限性。虽然接收机之间型号没有特殊要求，但为了减少观测时间，提高控制网精度，最好是选择双频接收机。

新型GPS控制网与其他形式布设的控制网进行比较，如表1所示。

表1 不同网型的GPS控制网间比较［1］

1．3 新控制网精度设计

GPS控制网的精度可由基线长度精度来表示［2］

式中:a为接收机固定误差；b为接收机比例误差；d为控制网平均边长。

按照该公式可以计算控制网的精度指标，该方法是一种比较通用的方法。

1．4 新型控制网精度评定方法

由于该网以同步观测为主要观测手段，因此，其精度评定是采用多边形同步网进行精度评定。多测站同步观测精度与多边形边数有关，应该检验多边形闭合差为［3］

2 工程项目算例

测区面积大约35km2的测量控制网，测区附近7个已知点国家三角点（经勘察、检测，其中可用的已知点有5个），共布设了75个D级GPS控制点待测，采用10台双频接收机。整个控制布设为两个层级，首层布设了十个点，其中有4个为国家三角点，其余为新埋设控制点；第二层级布设为10个同步观测网；最后为了加强图形强度，增加了一个观测时段。共计外业观测12个同步时段，每个时段70min．在数据处理时，采用了两种方案，一是先进行首层控制网的解算处理，再进行第二层级的解算；二是将所有数据都导入到数据处理软件进行统一平差处理。这两种处理方法中，前者在平差过程中没有异步环，可靠性得不到保证；后者精度评定效果较好，但是基线数目较多，数据处理速度比较慢。

根据实测数据得:实测控制网平均边长5．33 km，由公式（1）得:σ＝24．2mm．

按照上述精度评定方法，其中多边形的边数为10条边，由公式（2）得

按照新型控制网的布设方法，经过平差后得到的结果为

通过本工程项目实际情况表明:该新型控制网的平面实测精度远高于理论计算精度，高程实测精度也高于理论计算精度。该新型GPS网实测精度完全可以满足多数工程测量控制网精度要求。因此，该方法布设GPS控制网可以进行推广。

3 结 论

随着GPS接收机价格的不断降低，接收机使用的数量不断增多，使得GPS控制网布设方法也在不断的改进。GPS测量的精度与控制网网型关系非常密切，在GPS布网的形式方面，应该重点考虑控制网点的点位分布以及网型结构。但是，控制网布网重要原则是:在能够满足控制测量的精度前提下，可以方便灵活的布网，网点便于使用与观测。所论述的新型控制网是一种值得推广的方法。

［1］ 李沛鸿，柳广春．GPS测量技术的新控制网形设计研究［C］／／《测绘通报》测绘科学前沿技术论坛摘要集，南京，2008:499－504．

［2］ 张 勤．GPS测量原理与应用［M］．北京:科学出版社，2010．

［3］ 徐茂林，杨凤云，李冬梅，等 ．利用GPS技术布设C级控制网的应用及精度分析［J］．鞍山:鞍山钢铁学院学报，2002，25（1）:47－49，52．