邊界測量GPS大地控制網布設分析

張輝

摘要：近年來，邊界測量GPS大地控制網布設問題得到了業內的廣泛關注，研究其相關課題有著重要意義。本文首先對GPS測量技術相關內容做了概述，分析了邊界GPS大地控制網的布設，并結合相關實踐經驗，通過實例分析對該課題進行了深入研究，闡述了個人對此的幾點看法與認識。希望本文的研究，有助于相關測量工作的實踐。

關鍵詞：邊界測量；GPS；大地控制網；布設

引言

作為一項特殊陛加強的測量工作，邊界測量GPS大地控制網的布設至關重要。該項課題的研究，將會更好地提升對邊界測量GPS大地控制網布設的分析與掌控力度，從而通過合理化的措施與方法，進一步優化該項工作的整體效果。

1.GPS測量技術概述

GPS（也稱全球定位系統）工作系統中包含了24顆時鐘操控測距信號廣播定時的衛星，處于星座中的每一顆衛星操控時鐘都會和標有GPS的內部系統保持時間上的同步性。此外，每位用戶的接收機也會擁有一個時鐘，用戶的時鐘也是和內部系統時間保持一致，當用戶的接收機接收到來自衛星發出含有定時信息的測距信號時，系統將會自動計算出測距信號到達接受地點所消耗的時間，這一時間即為達到時間，再根據S=v，t，用到達時間乘以光的速度即可得到衛星與用戶間的距離。在這一測量過程中，用戶始終處于以衛星為球心的球面某一點上。假如用第二顆衛星同時發出信號確定用戶的位呈，則會將用戶看作為以第二顆衛星為球心的球面某點上，這樣同一時間內用戶就會被定為在不同的兩個球面的同一點上，那么此時這兩個球形將有可能發生相交出陰影部分，或者將有可能出現兩球相切的情況，然而后者只是一種特殊情況。

2.邊界GPS大地控制網的布設

在邊界測量中，大地控制網的布設是為后續航外控制測量、邊界確定、界樁位置測定和地形圖繪制等建立統一的坐標系統和高程基準。邊界地形復雜。交通不便，作業區域狹長，因此，分析和探討出一種實用性強、適合邊界控制測量的GPS布網方法，將有助于邊界測量的順利實施。

邊界GPS大地控制網的布設與其他GPS控制網的布設不同。第一，我國與鄰國陸地邊界線很長，而控制網要求沿邊界線兩側5km的范圍內布設，呈帶狀分布；第二，大地控制網是為后續航外控制測量和大比例尺地形圖繪制作首級控制，其點位精度不大于0.2m，正常高精度不大于0.5m；第三，航外控制測量與大地控制網測量基本上同步進行，因此大地控制網要求在較短時間里布設完畢，綜合考慮以上因素，邊界GPS大地控制網的布設宜采用同步圖形擴展式，分區之間采用點連接，即根據投入作業的接收機數量，分區之間連接點上的接收機不動，其他接收機遷移到下一個分區進行同步觀測。

航外控制測量一般采用隨機的商用軟件，這種軟件在處理長基線時精度較差，因此，邊界GPS大地控制網相鄰測站之間的距離應保持在50-100km之間，這樣即可以滿足大地控制網快速布設的要求，又可以滿足航外控制測量和地形圖繪制的精度要求。

3.實例分析

3，1GPS大地控制網的布設

某邊界測區屬高緯度山林盆地，交通不便。雙方在邊界線兩側5km范圍內的本國境內各布設了20個GPS大地控制網點和5個GPS水準點，控制網相鄰點間距60kin左右，均勻分布于測區。外業觀測投入6臺GPS雙頻接收機，控制網的布設采用同步圖形擴展式，25個點分成5個同步區進行觀測，各區之間采用點連式。即6臺接收機在一個區不同點同步觀測3個時段后，兩區之間連接點上的接收機在原點保持不動，繼續觀測，其余5臺接收機遷移到下一個區不同點上進行觀測，連接點觀測時段長度23，5h，其他點觀測時段長度7h，采樣間隔為30s，高度截止角為100。連接點的觀測時間長于其他點的觀測時間，可以提高整網的精度和可靠性。

3.2數據處理

GPS大地控制網的測量需要兩國聯合作業，各自完成本國境內大地控制網布測和數據處理工作，在數據處理時雙方采用相同版本的GAMIT/GLOBK高精度數據處理軟件，使用相同的IGS站（BJFS、SHAO、MTKA、KHAJ）觀測數據和精密星歷，并將平差結果歸算至統一的坐標系統中。雙方確定統一的坐標系統采用精度高、穩定性好的ITRF2000坐標參考框架。

基線處理采用LC-AUTCLN觀測量和軌道松馳解算模式，對IGS站坐標給予0.010m的約束，對IGS精密星歷給予10.8量級的約束，網乎差對IGS站的坐標和衛星軌道進行強約束，從而獲得測站在ITRF坐標參考框架下的坐標，各點高程異常可綜合利用重力、GPS、水準等數據進行似大地水準面擬合得到。實踐證明，在數量和質量均有保證的情況下，重力似大地水準面可以與GPS/水準點保持非常好的一致，其不符值在10cm以內。

3.3精度分析

質量檢核和精度分析主要通過標準化均方根差（NRMs）、基線重復性、點位中誤差等精度控制指標來體現GPS控制網的精度。

標準化均方根差：NRMS用來表示單天解基線值偏離其加權值的程度。一般說來，NRMS值越小，基線解算精度越高。根據國內外GPS數據處理經驗，其值一般應小于0.3，最大不能超過0.5。

4.結束語

通過對邊界測量GPS大地控制網布設的研究分析，我們可以發現，該項工作良好實踐效果的取得，有賴于對其多項影響因素與關鍵環節的充分掌控，有關人員應該從測量工作的客觀實際出發，研究制定最為符合實際的控制網布設實施策略。