■白云婷 贾亚娜

（天津市测绘院天津300381）

GPS在城市控制网中的应用研究

■白云婷 贾亚娜

（天津市测绘院天津300381）

在城市控制网中，GPS系统建设的不断完善和其定位技术的广泛推广以及对GPS的进一步深入的研究开发，还有GPS在多种卫星定位系统上的共用，这些条件给测绘行业带来了革命性的变化，GPS定位技术已完全取代了以往用常规测距、测角的手段来建立城市的控制网。GPS技术与其他技术相比其定位技术具有速度快、精度高、省费用、全天候作业、操作简便等优点，GPS建立的布网不受常规通视条件的限制，如今已成为在建立城市控制网中的最主要的技术手段。

GPS技术 城市控制网

近年来GPS接收机质量和精度不断提高，用GPS测量坐标的绝对和相对精度提高到厘米级甚至亚毫米级，大大拓展了它的应用范围和在工程测量中的作用。多年来在控制测量中应用GPS的经验表明，利用GPS建立高精度工程测量平面控制网是可行的，但GPS建立的高程控制网在现阶段达不到工程施工的要求。下面文章就GPS在城市控制网中的应用进行分析。

1　GPS测量的特点

1.1在大地控制测量中精度高

GPS控制测量的精度在大地控制测量中高于常规利用全站仪进行的三角测量。

1.2测站之间不需通视

GPS测量可根据现场情况和测量的实际需要确定点位，选点和测量工作更加灵活方便。

1.3仪器操作简单、观测方便

测量人员只需对中、整平、量取GPS天线高及开机后设定参数，GPS接收机即可进行自动观测和记录，操作已达智能化。

2　全球定位系统的发展及其实践应用

如今，GPS卫星定位早已广泛地应用在车辆调度与导航、海空导航、导弹精确制导、精密定位、电离层监测、地壳运动监测、变形监测与工程测量与放样以及设备安装等众多领域，GPS在我们的工作和生活方面发挥了越来越重要的作用。在测绘领域，GPS己成为建立大地控制网中的主要手段。我国在1992年运用全球导航定位技术并在全国成功建立起由28个测点组成的国家A级GPS控制网平台，经过精密测算，地心的坐标精度优于0.1m，其后又经过两次严密测算，精度在原有的基础上提高了3倍；我国又于1996年完成了由730个测点组成的国家B级GPS网平台，测算平差后其地心坐标精度仍为0.1m，计算出的基线边长相对精度提高了1倍；在此之后，又建成了中国地壳运动观测网络以及全国性的GPS连续运行站网，逐步稳健的完成了ITRF框架在建立高精度地心坐标系应中的运用以及空间大地网的方法和理论的时间研究。这些新技术研究成果已在工程项目和城市控制网建设中得到具体应用，且GPS全球定位技术已经成为城市基础地理信息设施建设的最重要最可靠的技术保障。

3　GPS点在城市控制网中的布设原则

充分利用当地城市地区的国家级GPS网点和GPS连续运行站的数据，用来构成城市控制网的基础框架结构。要以框架网为布设依托，将城市控制网的点位原则上布设于交通相对便利的地方。GPS网和水准网的相互结合运用，在地区内均匀的布设一定密度的GPS网 (其点距离平地应为 7km～10km，而山地标准应为10km～20km左右)，同时可以用二等水准进行联测高程。城市控制网中GPS点位的布设与未来似大地水准面精化目标需要确保高度的一致性。在城市控制网的建设中应当顾及周边各个区、县的基础控制以及其在未来的发展的需要。应当在政府所在地至少要布设3个GPS点，新的选点要选在城镇附近并且交通方便的地方。在建设和更新中，为了确保新旧控制网可以以最佳的状态相吻合，必须均匀的选择观测条件好同时相对稳定的二、三、四等三角点进行联测。在城市控制网的布设中为了可以确保点位的稳定性，点位应尽量选择在地基基础坚固的地方，尽量避开当地城市拥有的大的地质断裂带。

4　城市控制网在现代化建设中的目标

目前我国绝大多数城市的坐标框架仅仅是二维构成的，呈现出的是平面图像，能提供的成果仅仅是这些控制点在地方独立坐标系中表现出的高斯直角坐标。即便是从20世纪90年代起，许多的城市采用了GPS技术对城市的控制网进行了基础改造，所反映出的情况还是如此。因为，单就独立的坐标系而论，所提供的是大地高近似高度和大地经纬度与国家参考椭球面，并不是与平面坐标能够相对应的区域性椭球面上，应当具有的大地高和大地经纬度。其所给出的三维直角坐标情况也与这个相类似，这是一种属于含义不清晰的参心坐标系。我国在这方面长期以来因为受到科技水平的局限性，点位的表示和测定总是被分解为高程和平面位置这两个方面。这种情况当然不能称为是在一个统一的三维坐标系中的实际三维坐标，被迫无奈，城市建设者和技术人员也就只能满足于二维的平面坐标系。随着虚拟技术和空间技术的不断飞跃发展，如今现代城市的控制网最好也同时具有可以满足客观空间具体的标准三维地心坐标。这将是城市进行精密测量技术的一个发展前景和主流趋势。在2003年，国家的测绘部门己面向全国提供了三维地心坐标，他是以GPS2000网为坐标框架，正因如此，在如今城市控制网改建和革新上，就需要将在城市建设精确的三维地心坐标系进行全面的考虑，确保其可以和国家的现代化建设统一战线，并可以与国际技术接轨。在城市控制网的实际运用上，精确的建立城市三维地心坐标框架的又能有力地推动GPS在实时动态定位技术（RTK）上的快速发展和高效普及，并在其的实际运作中有力地促进城市地区的地理信息基础建设。

5　结束语

由此可见，当观测现场的通视条件较差，控制网图形条件达不到要求，利用全站仪测量难以达到精度要求时，利用GPS进行测量，并在GPS平差中加入全站仪测量的高精度边和方位角作为已知数据，在GPS的平差软件中进行二维约束平差，可以提高控制网测量精度。但需要有适当高精度已知数据才能达到工程施工测量的要求，这就需要配合使用高精度的全站仪。同时，GPS测量精度受到作业的环境、仪器性能和软件功能的影响，如何降低甚至消除这些影响，GPS测量如何进行才能独立地完成高精度工程测量控制网的建立，还需要较长时间的探索和进一步研究。随着科学技术的发展，GPS测量的精度会越来越高，其将在高精度工程测量中得到广泛应用。

[1]于立国.GPS技术在平面控制网中的应用与研究 [D].山东科技大学,2005.

[2]万军.GPS在水运工程控制网中的应用研究 [D].中国地质大学（北京）,2010.

[3]白玉生.GPS在城市测量控制网改造中的应用与研究 [D].辽宁工程技术大学, 2004.

P224.8[文献码]B

1000～405X（2016）～4～253～1