GPS控制網優化設計思路及組網方案優選

2018-08-17 00:48:58曹正偉喬亞奇于詩深

現代礦業 2018年7期

關鍵詞：思路優化設計

曹正偉喬亞奇于詩深

（1.天津華北地質勘查局核工業二四七大隊；2.內蒙古霍林河露天煤業股份有限公司）

GPS是20世紀70年代由美國國防部研制的新一代衛星導航定位系統，該系統是一個高精度、全天候和全球性的導航、定位、定時的多功能系統[1-4]。為提高GSP組網效率和精度，本研究通過詳細分析GSP網優化設計思路，并結合實例進行組網方案優選。

1 GPS控制網優化設計思路

1.1 GPS網基準優化設計

傳統控制網在設計基準時，需要考慮到外部配置，即需滿足一定的要求，在優化基準時，主要通過優化設計點位坐標參數實現。不同的基準選擇，會直接影響組網精度。GPS網基準設計主要包含GPS網基線向量解中的位置基準設計以及坐標轉換中的基準設計[5-8]。

1.2 GPS網圖形結構強度優化設計

(1)GPS網精度設計。精度主要是對觀測中偶然誤差的影響程度進行衡量。GPS網精度設計主要是根據偶然誤差傳播規律，并基于精度設計方法，對未知點平差后預期能夠達到的精度進行分析。一般來說，可對坐標點的精度利用誤差橢圓和相對誤差橢圓進行描述。

(2)GPS網可靠性設計。GPS網可靠性概念與傳統的可靠性概念有所差異，主要是對抵抗粗差影響的能力以及識別粗差的能力進行衡量，包含了外可靠性和內可靠性2個方面。GPS控制網觀測作業中，由于衛星軌道誤差、信號發射和傳播誤差、周跳及整周未知數的確定均會導致觀測向量帶有粗差。因此，在GPS控制網設計階段，應考慮控制網的可靠性，根據一定的可靠性指標，進行控制網設計。GPS網可靠性取決于網的圖形結構和基線向量權陣。因此，可根據GPS網的特點，在設計階段應充分考慮控制網的可靠性，以便發現盡可能小的粗差和減少不可發現的粗差對控制網的精度影響。

2 實例分析

本研究對某地1個由14個點組成的GPS網進行優化設計。首先，按照布網的實際目的進行選點，之后在野外進行布點，確保所選擇的點位能夠滿足野外觀測以及測量任務的要求，并且還可以直接獲取二維坐標。本研究中將網形布設為5種不同邊點混合連接的形式，即方案Ⅰ～Ⅴ，通過對各方案的點位精度進行綜合分析比較，確定最優組網方案。本研究14點的近似坐標見表1，各組網方案如圖1～圖5所示。各方案的點位精度解算結果見表2。分析表2可知：方案Ⅰ的點位精度與方案3相當，且優于其余方案，但由于方案Ⅲ中點位精度分布不均勻，故方案Ⅰ最優。

表1 測點近似坐標 m

圖1 組網方案Ⅰ

圖2 組網方案Ⅱ

圖3 組網方案Ⅲ

圖4 組網方案Ⅴ

圖5 組網方案Ⅴ

3 結語

分析了GPS控制網的優化設計思路，并結合實例，設計了5種GPS控制網組網方案，經過點位平差解算，優選出了最佳組網方案，對于類似工程實踐有一定的參考價值。

表2不同方案點位精度