淺談區域GPS控制測量技術應用

■包時超

（深圳市巖土綜合勘察設計有限公司廣東深圳518172）

淺談區域GPS控制測量技術應用

■包時超

（深圳市巖土綜合勘察設計有限公司廣東深圳518172）

隨著經濟建設的飛速發展，為了滿足城市區域規劃、建設和管理的需要，為光明新區的城市規劃建設提供科學依據，將GPS控制測量技術在地形測繪廣泛應用于區域控制測量工程中。

GPS控制測量平差

1　測區概況

深圳市光明新區位于廣東省珠江三角洲范圍內。測區的北面與東莞市相鄰，東面與光明街道辦事處相接，南面與石巖鎮相接，西面與松崗鎮和沙井鎮相接。測區范圍內大部分地形地勢平坦，北部多為山地，地勢比較高，山丘、水系較多。

2　儀器設備和軟件

GPS控制測量采用Smart-3100IS型GPS測量系統，為12通道單頻接收機，其靜態相對定位精度為：靜態基線±（5mm+1ppmD）、高程±（10mm+2ppmD）。Smart-3100IS型GPS測量系統配備有Planning星歷預報軟件、SpectrumSurvey后處理解算軟件，完全能滿足GPS控制測量數據處理的要求。GPS實測和數據處理時采用的其它設備移動電話、計算機和必要的交通工具等。

3　四等（或D級）GPS網的設計和觀測

3.1GPS布網

充分利用GPS測量的優點，實測GPS控制點45個，其中已知點4個，未知點41個，組成最小同步環135個，多邊形異步環8個。獨立基線54條，其中必要基線44條，多余基線10條，平均重復設站數為1.7/站。多于規范規定的1.6/站。

3.2GPS觀測

在實際外業觀測過程中，使用7臺Smart-3100IS型GPS接收機，同時在三個GPS點上進行觀測，有效觀測衛星數≥7顆，時段長度≥60分鐘，如果有的點不搬站，則不關機，以保證盡可能長的時段長度。丈量天線高度，均從天線的三面丈量三次，在三次較差不大于3mm時，取平均值為最后結果。結束觀測時，再丈量一次天線高，以作校核。在觀測過程中，自始至終有人值守，并經常檢查有效衛星的歷元數是否符合要求，否則及時通知其它兩臺儀器，延長時段時間，以保證觀測精度。

實際上在觀測過程中，Smart-3100IS型GPS接收機電量充足，接收信號穩定，衛星數大都保持在7-8顆，有時高達10顆以上，為后面的平差處理之順利進行打下了良好的基礎。

4　外業數據處理及檢核

4.1外業數據處理

外業觀測后及時輸入計算機，并進行外業數據的檢查。根據自動處理基線向量的結果，檢查基線向量方差比、中誤差以及天線高等，差比＞2，中誤差＜20mm，參與解算的向量均符合要求。

4.2外業觀測質量的檢核

根據規范要求，各級GPS基線精度計算公式如下

按D級控制網精度要求，取a≤10mm、b≤10ppm、D=4.65Km代入上式，經計算得：σ=47.60mm。

4.2.1同步環檢驗

根據規程要求，其坐標分量應分別≤6ppm（1/166666）；全長閉合差應≤10ppm（1/100000）。經檢核全長閉合差最大為3.50 ppm （1/285650）（同步環2），最小為0.10 ppm（1/9847169）（同步環20），均符合要求。

4.2.2異步環檢驗

坐標分量閉合差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；異步環全長閉合差:W≤±3σ；n=3、W≤±428.4mm；n=4、W≤±494.7mm；n=5、W≤±553.1mm；抽取獨立基線異步閉合環8個，經檢查其4條基線全長閉合差最大為407mm，最小為16mm，遠小于規定的494.7mm，符合要求。

5　平差計算

基線處理成功后，即可進入軟件的網平差界面，進行WGS-84坐標系下的自由網平差及三維約束網平差。

5.1GPS點WGS-84坐標系自由網平差

（1）GPS點WGS-84坐標系坐標平差及精度：按規定，基線向量的改正數:Vx=Vy=Vz≤3σ=142.8mm；實測基線178條，經檢查最大的基線向量改正數為122mm，完全符合規程要求。基線的相對精度最高為1/164.9069萬；最低為1/10.2530萬。

（2）GPS點WGS-84坐標系大地坐標及其精度：WGS-84坐標的點位中誤差最小為5.9mm；最大為8.7mm。

5.2GPS點54系三維約束平差

以大銀山嶺（3等點）和烏云嶺（1等點）為平面及高程已知點，周建材廠的高程已知數據，進行三維強制約束平差。大銀山嶺（3等點）和烏云嶺（1等點）為不同級別的國家大地等級點，原則上是不能作為起算數據引入GPS網來推求其他未知點的數據的。但鑒于測區只有此兩已知大地點，且此前有關測量單位提交的GPS控制測量成果也是以該兩點為起算數據進行平差計算的。為保證成果的一致性，經過對“建材廠”及“青草排”的校核，點位附和良好。

經平差得到結果如下：邊長中誤差最大為5mm，最小為2.1mm。邊長的相對精度最高為1/318萬；最低為1/20萬，遠高于規定1/5萬的精度。GPS點54坐標的點位中誤差最小為±5.3mm；最大為±2mm；GPS點54坐標及點位中誤差和誤差橢圓參數符合要求。

5.3GPS網高程平差

本次計算采用軟件提供一次多項式高程擬和法來推求位置點高程點數據。具體步驟為：三維約束“大銀山嶺”和“烏云嶺”，再約束“建材廠”之水準高程，以“青草排”的已知高程作為校核，結果相差-0.006m。測區內的測量數據滿足規范誤差允許值，所得高程值為以后測繪工作提供參考。

6　結論

GPS控制測量技術有著獨特的優勢，為地區經濟社會發展做出巨大的貢獻。它具有準確度高、誤差小、測繪進度快等優于一般測繪技術手段的特點，為城市區域地形測繪發揮著作用。

［1］CJJ73-2010X，全球定位系統城市測量技術規程 ［S］

P228.4［文獻碼］ B

1000-405X（2016）-8-341-1