遼陽縣首山鎮(zhèn)數(shù)字化測圖控制網(wǎng)的建立及精度分析

摘 要:為了滿足遼陽縣首山鎮(zhèn)新城規(guī)劃施測大比例尺數(shù)字化地形圖的需要，在該測區(qū)應(yīng)用GPS技術(shù)建立了GPS—E級測圖控制網(wǎng)，本文從該控制網(wǎng)的建立方法、過程、數(shù)據(jù)處理、精度分析等方面進行了分析，得出了一些有益結(jié)論。

關(guān)鍵詞:GPS 數(shù)字測圖 像控點聯(lián)測

中圖分類號:P228文獻標(biāo)識碼:A文章編號:1674-098X(2011)04(c)-0076-02

1 引言

遼陽縣首山鎮(zhèn)位于遼陽市遼陽縣境內(nèi)，首山鎮(zhèn)是遼寧省遼陽縣南部的工商業(yè)重鎮(zhèn)，首山鎮(zhèn)是遼陽縣經(jīng)濟，文化，交通中心，也是遼陽連接鞍山的交通樞紐。全鎮(zhèn)總面積約85km2，建區(qū)域面積:26.11km2，全鎮(zhèn)總?cè)丝?0萬人。首山鎮(zhèn)工業(yè)經(jīng)濟發(fā)達。以園區(qū)建設(shè)為載體，構(gòu)筑了工業(yè)經(jīng)濟“兩路”四區(qū)”的發(fā)展格局，為適應(yīng)首山的經(jīng)濟發(fā)展，我院承擔(dān)了首山鎮(zhèn)的總體規(guī)劃和測繪任務(wù)。

2 首山測圖GPS控制網(wǎng)的作業(yè)依據(jù)

(1)CJJ 73-97《全球定位系統(tǒng)城市測量技術(shù)規(guī)程》;(2)GB 12898-91《國家三、四等水準(zhǔn)測量規(guī)范》;(3)CJJ 8-99《城市測量規(guī)范》;(4)CH 1002-1995《測繪產(chǎn)品檢查驗收規(guī)定》;(5)CH/T 1004-2005《測繪技術(shù)設(shè)計規(guī)定》;(6)《首山鎮(zhèn)數(shù)字化測圖技術(shù)設(shè)計》。

3 坐標(biāo)系統(tǒng)及已知點的選擇

首山鎮(zhèn)的測區(qū)正好位于國家高斯投影3度帶的123度帶附近，因此投影帶選擇1954年北京坐標(biāo)系中3度投影帶。首山鎮(zhèn)的平均高程為40m，符合《城市測量規(guī)范》中對工程測量選擇國家3度帶高斯正形投影平面直角坐標(biāo)系的要求，并可以將地面實測的邊長歸算到參考橢球面并投影到高斯平面的要求，這樣既和國家的坐標(biāo)系保持一致，又適合了首山鎮(zhèn)的規(guī)劃需要。

經(jīng)過現(xiàn)場踏勘和遼陽縣規(guī)劃處提供的成果，測區(qū)有5個位于北京54坐標(biāo)系下的四等點可用，標(biāo)石保存完好，可作為控制網(wǎng)的起算點。

4 GPS—E級控制網(wǎng)的布設(shè)方案

4.1 首級控制網(wǎng)的布設(shè)

由于遼陽縣急需為新城規(guī)劃的數(shù)字化地形圖，首先布設(shè)了控制面積為30km2的E級主網(wǎng)。GPSE級控制網(wǎng)應(yīng)有足夠的精度控制范圍和網(wǎng)形強度。由22個點組成，邊長不超過3km，采用邊點混合連接方式布網(wǎng)，由于RTK技術(shù)的普及，使得圖根點可以通過RTK直接采集獲得，故此次布網(wǎng)不僅滿足RTK日后的點校正使用，也為日后城市的建設(shè)服務(wù)。網(wǎng)圖如圖1。

在外業(yè)工作結(jié)束后，基線解算采用ASHTECH接收機隨機軟件SOLUTION2.6進行解算。不合格基線應(yīng)重測。對主網(wǎng)中的控制點高程采用GPS高程擬合的方法求得。網(wǎng)中部分控制點的高程采用四等水準(zhǔn)的方法測得，解算采用南方測繪公司的南方平差易2005進行平差。

4.2 控制點的選點與埋石

控制點的選點應(yīng)滿足以下要求:(1)點位的選擇應(yīng)有利于其他測量手段進行擴展與聯(lián)測;(2)點位應(yīng)視野開闊，被測衛(wèi)星的地平高度角應(yīng)大于15°;(3)點位應(yīng)遠離大功率無線電發(fā)射源200m以上，遠離高壓輸電線50m以上;(4)點位附近不應(yīng)有強烈干擾接收衛(wèi)星信號的物體。此次點位的選擇多位于瀝青路邊或者其他地質(zhì)堅硬的地區(qū)，方便日后使用。先用電錘鉆孔然后中間嵌入帶十字的長15cm的鐵標(biāo)志，然后在點位周圍噴注點號。

4.3 控制點的觀測

GPS網(wǎng)的觀測使用7臺ASHTECH單頻接收機，其標(biāo)稱精度5mm+5ppm，觀測前應(yīng)進行天線相位中心穩(wěn)定性檢驗與光學(xué)對點器檢驗。天線架設(shè)好之后，在圓盤天線間隔120°的三個方向分別量取儀器高，取三次測量結(jié)果的平均值輸入測量手簿中，在施測過程中，保證衛(wèi)星截止高度角均≥15°，有效衛(wèi)星觀測數(shù)≥5，觀測時間不少于60分鐘。

5 GPS控制網(wǎng)數(shù)據(jù)處理及精度評定

GPS控制網(wǎng)的數(shù)據(jù)處理包括基線解算和網(wǎng)平差兩個階段。各階段數(shù)據(jù)處理采用ASHTECH的SOLUTION2.6軟件。

5.1 基線解算

基線解算主要是剔除粗差，保證了處理后的基線向量可用，在本軟件中對于未通過QA檢驗的基線，即出現(xiàn)“Failed”，表示標(biāo)準(zhǔn)差大于限差，只求得浮動雙差解，可通過裁剪時間段，屏蔽不健康衛(wèi)星，改變截止高度角等手段進行基線的優(yōu)化。若基線解中的“QA”欄中為空白表示合格(其標(biāo)準(zhǔn)差在限差之內(nèi))說明已求得固定雙差解。

5.2 在WGS84坐標(biāo)系下的無約束平差

基線解算合格后，對所有獨立基線組成的閉合圖形，以三維基線向量及相應(yīng)方差協(xié)方差陣作為起算數(shù)據(jù)，進行GPS網(wǎng)的無約束平差。無約束平差提供各控制點在WGS84坐標(biāo)系下的坐標(biāo)，各基線向量三個坐標(biāo)觀測值的總改正數(shù)，基線邊長和邊長精度信息。

在本軟件中，運行Run—Adjustment，做平差計算，在“Tau Test”欄有兩處出現(xiàn)“Failed”(失敗)，但其殘差并不大;再看下方的報文信息框中的“Standard Error of Unit Weight”(單位權(quán)標(biāo)準(zhǔn)差)如果它接近1， 說明不存在明顯粗差;如果其中含有“Chi—Square:Failed”(χ2檢驗失敗)說明向量誤差尺度估計偏小(或偏大)。若開方檢驗未通過Chi-square test:? failed。在菜單項“工程設(shè)置”下選“其他”卡頁。將“基線向量誤差比例系數(shù)”處理的向量誤差尺度因子(默認(rèn)為1)調(diào)為“單位權(quán)標(biāo)準(zhǔn)差”所顯示的數(shù)字(本工程為:4.601633)。再進行自由網(wǎng)平差。反復(fù)迭代使開方檢驗通過。此時“Chi—Square:Passed”(χ2檢驗通過);表中“QA”欄已全部合格，認(rèn)定自由網(wǎng)平差是好的。到此，自由網(wǎng)平差結(jié)果的精度反映了GPS測量的真實質(zhì)量。下一步需要做控制點約束平差，同時完成坐標(biāo)轉(zhuǎn)換工作。如果在約束平差這一步出問題，多數(shù)屬于控制點精度不匹配引起，而不是GPS測量的問題。無約束平差精度分析見表1。

5.3 在北京54坐標(biāo)系下的約束平差

首山測圖控制網(wǎng)的約束平差采用分布均勻的五個四等點進行平差，在本次平差過程中，發(fā)現(xiàn)若將三角點首山納入到起算點，則計算出的其他點的坐標(biāo)和提供的坐標(biāo)值就相差較大，并且會出現(xiàn)紅邊，如果除去首山這個起算點后，推算的其坐標(biāo)值和提供的坐標(biāo)值也不相符，可以推斷，首山控制點很可能和其他四個點不在一個網(wǎng)中或者該點精度不夠，故平差過程采用四個點進行約束，其中土臺子點和YZJ1僅作平面約束使用。而XXD1和GL17兩個點可做平高點約束。約束平差分析見表2、3。

6 結(jié)語

首山測區(qū)E級GPS平面控制網(wǎng)測量方案的實施符合規(guī)程和技術(shù)設(shè)計的要求;對觀測不合格的基線進行了補測和重測:在數(shù)據(jù)處理過程中，選用美國麥哲倫公司的ASHTECH SOLUTION2.6軟件進行解算，對各個項目進行檢核，檢核結(jié)果符合規(guī)程要求。起算數(shù)據(jù)可靠，其各項精度指標(biāo)均達到規(guī)范要求。在較短的時間內(nèi)完成了面積30KM2的控制網(wǎng)，證明了GPS技術(shù)與常規(guī)控制測量相比是有很大的優(yōu)越性的。

參考文獻

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