韩建民/商洛市城市规划勘测院

GPS技术在商洛市城市控制网中的应用

韩建民/商洛市城市规划勘测院

一、引言

计算机技术的高度发展和全球定位（GPS）的日趋完善，使测绘技术和方法发生了历史性的变革。GPS三维定位以其精度高、范围广、全天候和不受通视条件限制等诸多优点，在工程测量等多个测绘领域得到广泛应用。本文以我们商洛市城市GPS控制网建设为例，具体介绍GPS定位技术在城市控制网测量中的应用。

商洛市地改市后，城市规划区急剧扩大，社会经济迅速发展，城市建设规模不断加大，原有的控制已不能满足城市发展和建设需要。为此，我们组织技术力量，承担完成了商洛市城区70km的C级GPS控制测量工作。

二、已有资料的利用情况

由陕西省综合勘察设计院1974年施测的三角点Ⅳ李家村和1989年施测的导线点Ⅳ三台山、文化馆，作为本次施测C 级GPS控制网的平面和高程的起算点，按C级GPS控制网建设，成果为城市独立坐标系、高程投影面为700米。

三、方案实施

1平面控制测量。

（1）C级GPS测量。

①C级GPS网布设。该GPS控制网由3个已知点和36个未知C级GPS点组成，控制面积为70km2。以陕西省综合勘察设计院1974年施测的三角点Ⅳ李家村（1000）和1989年施测的导线点Ⅳ三台山（1001）、文化馆（1002）为起算点，建立商洛市城市控制网。GPS网共有27个同步环、10个异步环，最大边长（2200m）、最小边长（900m），控制网采用三台美国Ashtech接收机观测，标算精度经北京GPS鉴定中心鉴定。其声噪化和精度完全满足本次工程要求。所有GPS点标志均为混凝土标石，点名为G01、G02……G36和所在地的名称。

②C级GPS观测。观测时，采用三台美国ASHTECHZ双频接收机同步观测、1小时为一个观测时段，同异步环相结合的观测方法，卫星高度角大于15°，有效卫星总数大于4颗，采样间隔15（s）、PDOP≤4.每一时段首末观测记录天线高，天气情况，跟踪卫星编号及PDOP值。

③数据处理。基线向量采用随机软件进行处理，网平差采用同济大学TGPPS软件进行计算，平差时所采用的基线均为固定解，无浮动解。平差选用独立观测基线向量，剔除多余观测，先采用WGS84系统进行约束平差，其观测值准确可靠，点位精度满足规范要求。

2.一级导线点测量。

（1）一级导线点布设。一级导线点是在6个D级GPS点间布设了有17个结点、10个导线环、及三条附合导线、68个导线点组成的导线网，导线总长17公里，结点间最大路线长1.6K m（其余一般小于1K m），最大边长552m，平均边长280m，最大边长相邻比小于1:3。

（2）一级导线选点埋石。

a.导线点选在通视良好，土质坚实，便于埋石、观测并能长期保存的地方，一般选在道路（街道）、固定的土堆上，少量点为满足通视的需要选在房顶上。

b.相邻点间通视良好，视线离地面障碍物高度大于0.5m，点位避开强磁干扰的地方，离开高压线10m以外。

c.一般埋设混凝土标石，十字路中心及公共设施上的点钉Φ12mm×10cm的钢钉（中心刻有“十”字），水泥地面凿刻“十”字，周围凿15cm×15cm的方框，并涂上红漆，作为埋石点，街道充分利用了城建部门埋设的标石，共埋设（含利用旧点）混凝土标石48个。

d.一级导线点编号为ID01、ID02……ID68,并在标石面及周围明显地物上书写了点号，标注了明显地物至点位的距离。

e.一级导线点在现场绘制了点之记，点位详见控制网展开图。

（3）一级导线观测。

a.观测使用仪器之前均送法定计量检定单位进行了检定，在测前还进行了检视。

b.水平角采用J2型经纬仪按方向法观测两测回，测回间变换度盘位置90°。方向数超过3个时进行了归零。

c.边长采用二级测距仪单向观测两侧回，温度、气压各观测一次，温度取至0.5℃，气压取至100Pa，气象改正利用测站测定的温度及气压输入仪器自动进行改正。

d.垂直角采用J2型经纬仪按中丝法对向观测二测回，仪器高、觇标高（镜高）量至0.001m。

e.水平角、垂直角、边长各项观测误差（或较差）符合《设计》要求，角度取位至1秒，边长取位至0.001m。

（4）一级导线计算。

a.外业观测结束后对一级导线进行了概略计算，边长进行了测距仪加、乘常数改正，倾斜改正（用对向观测垂直角改正）和高程归化改正（归化至700米高程面）。

b.对全网进行了方位角（多边形）闭合差，坐标闭合差，导线全长相对闭合差的验算，其闭合差均符合《设计》要求，用方位角闭合差计算的测角中误差为± 4.40″。

c.平差计算采用清华山维编制的控制网平差计算程序，在微机上进行计算，按间接平差法进行严密平差，概算及平差计算采用一体化程序一次性完成。

d.平差输出成果有起算数据，观测数据，条件效验，坐标平差值，角度、边长平差值及改正数，精度评定等。

a.平差后单位权中误差为3.62″最大点位误差4.9cm，最大点间误差4.3cm。

3.高程控制测量。

（1）高程系采用1956年黄海高程系，以原有四等水准点为起算依据。水准点点位及标石点名与GPS点共用。并组成一个由7个结点组成的四等水准网，点位及路线组成见四等水准路线图。

（2）四等水准网观测采用电磁波测距代替四等水准方法进行。边长采用RED2L红外测距仪单向观测两测回读数八次，读数较差应小于10mm，测回较差小于5mm时取中数作为最终斜距。

（3）垂直角采用蔡司010A型经纬仪，按中丝法对向观测四测回，垂直角测回差和指标差互差均不得大于7″。与边长计算的对向观测高差较差不得大于 （D为测距水平距离km），仪器高，觇标高，在观测前后各量取一次，两次较差不大于3mm时，取中数至1.0mm。

（4）计算取位：垂直角观测值0.1″，边长高差值0.1mm，高程值1.0mm。

（5）四等水准网的每千米高差全中误差均小于10mm，符合路线及环线闭合差最 ?0.030大米，小于 ?20Lmm。

（6）四等水准网平差后精度为：每公里高差中数中误差为 ?0.0037m，最大点位误差为 ?0.0132m，最大点间误差0.0086m，满足规范要求 。

（7）对一、二级导线点的高程采用红外测距高程导线方法进行。边长利用RED2L红外测距仪单向观测两测回，采用中丝法对向观测垂直角两测回，仪器高、觇标高量取两次，量至1.0mm，两次读数不超过5mm时取中数。垂直角观测时垂直角测回差及指标差互差均小于15″。

高程导线测段往返测高差较差均小于 ?0.1S（S为边长km），环线及附合路线闭合差均小于 mm,高程导线网平差后精度为：每公里高差中数中误差± 0.045m，最大点位中误差为0.0177m，最大点间误差0.0150m。

四、结束语

随着经济社会的日益发展，高科技、新技术的不断应用，GPS定位技术在城市控制网测量中的应用将会更加广泛，传统的控制测量方法必将彻底将退出测量领域的历史舞台。