【Gps測(cè)繪技術(shù)在工程測(cè)量的應(yīng)用8500字（論文）】

Gps測(cè)繪技術(shù)在工程測(cè)量的應(yīng)用摘要:GPS技術(shù)是基于信息化技術(shù)而設(shè)計(jì)和開發(fā)的一項(xiàng)全球衛(wèi)星定位技術(shù)，其應(yīng)用非常廣泛，給人們的日常生活帶來便捷。GPS衛(wèi)星定位技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展給我們進(jìn)行大地測(cè)量工作提供了一種嶄新的、精度高的測(cè)量方式。GPS測(cè)量具有不需要兩點(diǎn)間通視、不受天氣影響、能直接獲得三維坐標(biāo)等優(yōu)點(diǎn)，因此GPS衛(wèi)星定位技術(shù)現(xiàn)在已成為進(jìn)行大地測(cè)量工作的主要手段。本文討論了GPS工程控制網(wǎng)絡(luò)的布局方法。具有不同精度和范圍的GPS衛(wèi)星定位控制網(wǎng)絡(luò)具有不同的布局方法。在GPS衛(wèi)星定位控制網(wǎng)絡(luò)設(shè)置中，使用的方法不同，運(yùn)行的效率也就不同，同時(shí)成本也不同。通過使用正確的布網(wǎng)方法，可以提高工作效率并降低運(yùn)營(yíng)成本。本文將結(jié)合實(shí)際工程，對(duì)GPS衛(wèi)星定位工程網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)提出三點(diǎn)建議。首先是考慮高精度點(diǎn)的位置分布；其次是考慮控制網(wǎng)絡(luò)的圖形結(jié)構(gòu)：最后是在進(jìn)行坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換或高度的調(diào)整時(shí)，注意重合點(diǎn)的位置分布和準(zhǔn)確性。關(guān)鍵詞GPS測(cè)繪技術(shù)，控制網(wǎng)絡(luò)，工程測(cè)繪，大地測(cè)量目錄TOC\o"1-3"\h\u322191前言 4229792GPS測(cè)繪系統(tǒng)簡(jiǎn)述 497342.1GPS發(fā)展 4211172.2GPS在工程測(cè)量應(yīng)用中的優(yōu)勢(shì) 5178632.2.1導(dǎo)航定位準(zhǔn)確，測(cè)量精度高 5154982.2.2測(cè)量操作簡(jiǎn)單，耗時(shí)少 5302812.2.3量測(cè)站點(diǎn)之間無需通視 6325522.2.3實(shí)現(xiàn)三維坐標(biāo)顯示 6208993GPS衛(wèi)星定位技術(shù)在道路測(cè)量方面的應(yīng)用 793683.1測(cè)繪控制網(wǎng) 7223923.2變形檢測(cè) 7232473.3公路斷面測(cè)量 8244074GPS工程網(wǎng)的布設(shè) 8160694.1工程控制網(wǎng)的布設(shè)原則 8203174.2控制網(wǎng)點(diǎn)的分布 9284474.2.1點(diǎn)位分布 9165544.2.2實(shí)例分析 1023764.3基線長(zhǎng)度對(duì)點(diǎn)位坐標(biāo)精度的影響 13185904.4已知點(diǎn)分布對(duì)控制點(diǎn)精度的影響 1431294.4.1已知點(diǎn)的選擇 1453834.4.2不同控制點(diǎn)的精度分析 15139384.5坐標(biāo)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換 1915004結(jié)論 2224839參考文獻(xiàn) 231前言隨著新的測(cè)繪技術(shù)的不斷涌現(xiàn)發(fā)展，日益完善，GPS衛(wèi)星定位技術(shù)較于傳統(tǒng)的測(cè)繪技術(shù)在應(yīng)用中的優(yōu)勢(shì)不斷被擴(kuò)大，優(yōu)點(diǎn)日益凸顯。該技術(shù)具有工作范圍大，測(cè)量精度高，操作方便和自動(dòng)化程度高的優(yōu)點(diǎn)，并在許多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。近年來，全球定位衛(wèi)星系統(tǒng)（GPS）已被廣泛用于技術(shù)測(cè)量中，并且由于其自身的高精度，操作方便，便攜式設(shè)備和全天候工作等優(yōu)點(diǎn)而取得了很好的工作效果。通過研究全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)在技術(shù)測(cè)量中的實(shí)際應(yīng)用，可以更好地理解該系統(tǒng)的工作原理，明確其在技術(shù)測(cè)量中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，進(jìn)而可以提高系統(tǒng)的應(yīng)用程度，可以進(jìn)一步改善測(cè)量環(huán)境，提高技術(shù)測(cè)量效率和質(zhì)量，為項(xiàng)目建設(shè)的地形數(shù)據(jù)參數(shù)奠定良好的基礎(chǔ)。

2GPS測(cè)繪系統(tǒng)簡(jiǎn)述2.1GPS發(fā)展全球定位衛(wèi)星系統(tǒng)（GNSS）是一種空基無線電定位系統(tǒng)，可為用戶提供全天候的地球表面以及近地空間中不間斷的三維坐標(biāo)，速度和時(shí)間信息。常見用途包括導(dǎo)航，定位，測(cè)量，營(yíng)救，軍事，監(jiān)視和管理等[REF_Ref71463718\r\h1]。目前，全球范圍內(nèi)有四個(gè)主要的全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)，它們分別是美國(guó)的GPS系統(tǒng)，中國(guó)的北斗衛(wèi)星系統(tǒng)（BDS），俄羅斯的GLONASS衛(wèi)星系統(tǒng)（GLONASS）和歐盟的伽利略衛(wèi)星系統(tǒng)（GALILEO）。其中，美國(guó)的GPS系統(tǒng)是全球第一個(gè)建立的定位系統(tǒng)，其技術(shù)應(yīng)用非常成熟。2.2GPS在工程測(cè)量應(yīng)用中的優(yōu)勢(shì)全球定位衛(wèi)星系統(tǒng)進(jìn)入商業(yè)領(lǐng)域后，引發(fā)了一段時(shí)間的應(yīng)用熱潮。它的基本結(jié)構(gòu)包括兩個(gè)主要模塊：一組空間衛(wèi)星和一個(gè)地面監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。實(shí)際用戶還必須配備特殊的衛(wèi)星信號(hào)接收設(shè)備才能實(shí)現(xiàn)全球化衛(wèi)星定位功能。全球定位衛(wèi)星系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于工程測(cè)量領(lǐng)域，在應(yīng)用方面具有許多優(yōu)勢(shì)，也為工程測(cè)量工作的發(fā)展和進(jìn)步做出了巨大貢獻(xiàn)[REF_Ref71463792\r\h2]。2.2.1導(dǎo)航定位準(zhǔn)確，測(cè)量精度高GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)的運(yùn)行取決于空間衛(wèi)星和衛(wèi)星信號(hào)接收設(shè)備。應(yīng)用于技術(shù)測(cè)量時(shí)，可以快速確定測(cè)量對(duì)象的空間位置和大小等主要參數(shù)，項(xiàng)目?jī)蓚?cè)的人員只需要對(duì)所有記錄的測(cè)量參數(shù)進(jìn)行分析和校準(zhǔn)。與傳統(tǒng)的手動(dòng)測(cè)量相比，定位更精確，操作更簡(jiǎn)單。此外，將全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)非常適用于工程勘測(cè)。它可以在危險(xiǎn)地形或惡劣測(cè)量條件下的各個(gè)位置執(zhí)行工程測(cè)量。它不需要勘測(cè)人員到達(dá)勘測(cè)現(xiàn)場(chǎng)就可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制和工程設(shè)計(jì)。不僅測(cè)量的難度大大降低，測(cè)量的成本也相對(duì)較低[REF_Ref71492147\r\h3]。同時(shí)在當(dāng)前形勢(shì)下，全球衛(wèi)星的定位系統(tǒng)較為復(fù)雜，在技術(shù)測(cè)量中可以保持較高的精度，同時(shí)亦可保持快速，省時(shí)的優(yōu)點(diǎn)。在動(dòng)態(tài)定位中，可以達(dá)到厘米級(jí)，在靜態(tài)定位中可以達(dá)到毫米級(jí)，避免了測(cè)量中的人為誤差。在較大工程測(cè)量中可以保持較為準(zhǔn)確的定位，對(duì)大規(guī)模測(cè)量具有重要的應(yīng)用價(jià)值。2.2.2測(cè)量操作簡(jiǎn)單，耗時(shí)少全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)的應(yīng)用適用面越來越廣，同時(shí)將其更多應(yīng)用于技術(shù)上的測(cè)量。只要覆蓋衛(wèi)星信號(hào)并且可以接收信號(hào)，就可以進(jìn)行工程勘察，并且該系統(tǒng)在實(shí)際使用中非常容易操作。來自外部因素的干擾也相對(duì)較小。人工測(cè)量會(huì)受人員、技術(shù)和設(shè)備的影響。在惡劣的天氣和危險(xiǎn)的地形中很難進(jìn)行測(cè)量，并且在影響工程設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性和質(zhì)量的外部因素的影響下，很可能會(huì)發(fā)生測(cè)量錯(cuò)誤。全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)不需要勘測(cè)人員到達(dá)測(cè)量地點(diǎn)，它可以在任何天氣和任何環(huán)境下執(zhí)行工程勘測(cè)，并以較少的耗時(shí)工作實(shí)時(shí)進(jìn)行工程勘測(cè)。與全站儀和經(jīng)緯儀技術(shù)相比，全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)在使用時(shí)間和空間限制方面具有明顯的優(yōu)勢(shì)，并且?guī)缀鯖]有外部因素，并且可以保證測(cè)量精度。2.2.3量測(cè)站點(diǎn)之間無需通視在技術(shù)勘測(cè)中使用全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)時(shí)，用戶需要使用專用軟件分析和處理由衛(wèi)星信號(hào)接收設(shè)備接收到的衛(wèi)星信號(hào)，并獲得實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星定位所需的位置信息。在特定的應(yīng)用過程中，全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)的多個(gè)測(cè)量點(diǎn)不必相互通信。彼此的設(shè)置和操作似乎非常靈活，這也為技術(shù)測(cè)量人員帶來了極大的便利。但是，在使用全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)時(shí)，必須特別注意測(cè)量位置，以確保一定程度的開放性，選擇天空中的開放空間并避免遮擋諸如建筑物，樹木等大型物體。減少對(duì)衛(wèi)星的影響。信號(hào)干擾可提高定位精度和速度[REF_Ref71463993\r\h4]。2.2.3實(shí)現(xiàn)三維坐標(biāo)顯示全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)在技術(shù)測(cè)量中的應(yīng)用，可以實(shí)現(xiàn)三維坐標(biāo)顯示，不僅可以很好地完成平面位置的觀測(cè)和定位，而且可以有效地利用地平面來準(zhǔn)確測(cè)量各種定位數(shù)據(jù)參數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)高度模擬。合測(cè)量。在實(shí)際應(yīng)用中，不必考慮時(shí)間和地點(diǎn)的干擾來進(jìn)行全天候測(cè)量，以確保技術(shù)測(cè)量的連續(xù)性和對(duì)測(cè)量對(duì)象微小變化的實(shí)時(shí)監(jiān)控。并顯示3D模擬的地形圖，這為有效的技術(shù)構(gòu)建提供了基礎(chǔ)。

3GPS衛(wèi)星定位技術(shù)在道路測(cè)量方面的應(yīng)用3.1測(cè)繪控制網(wǎng)測(cè)繪控制網(wǎng)是工程施工的一項(xiàng)基礎(chǔ)內(nèi)容，測(cè)繪所得數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性會(huì)直接影響工程的最終質(zhì)量。一級(jí)控制網(wǎng)就是精度要求較高的控制網(wǎng)，是工程測(cè)繪工作的參照點(diǎn)，對(duì)定位數(shù)據(jù)的要求很高。過去構(gòu)建一級(jí)測(cè)繪網(wǎng)的時(shí)候主要使用邊角法，也就是使用測(cè)繪儀器來對(duì)三角網(wǎng)或?qū)Ь€進(jìn)行控制，之后再確認(rèn)坐標(biāo)位置，從而構(gòu)建出綜合性測(cè)繪控制網(wǎng)。然而，這種方式僅僅適用于小范圍的測(cè)繪工作，無法應(yīng)用于大范圍測(cè)繪工程中。主要原因就是其容易產(chǎn)生偏差，數(shù)據(jù)精度無法滿足工程所需的技術(shù)要求。這個(gè)時(shí)候我們可以利用GPS技術(shù)，對(duì)邊角法進(jìn)行補(bǔ)充。GPS衛(wèi)星定位技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)點(diǎn)的精確控制，因此我們可以提高整個(gè)測(cè)繪網(wǎng)的精準(zhǔn)度，進(jìn)一步的解決使用傳統(tǒng)測(cè)量方法帶來的問題，增強(qiáng)控制網(wǎng)的實(shí)用性和精確性。3.2變形檢測(cè)在工程開工期間，工程極易受到不確定的影響如自然方面的影響，如土地發(fā)生形變、沉降或遭到破壞，容易影響土地的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，同時(shí)影響測(cè)繪的準(zhǔn)確性，傳統(tǒng)的路橋檢測(cè)信息極易受到外界影響，有時(shí)很多細(xì)小的誤差不易被發(fā)現(xiàn)并記錄。測(cè)量結(jié)果忽略了技術(shù)人員的許多微小變化，增加了項(xiàng)目的安全風(fēng)險(xiǎn)。衛(wèi)星定位技術(shù)相較于傳統(tǒng)技術(shù)擁有更高的定位精度，能及時(shí)對(duì)變形情況做出確切的測(cè)繪，甚至可以將檢查單位控制在毫米，同時(shí)能對(duì)及其微小的偏差及時(shí)作出反應(yīng)，從而及時(shí)做出糾正，確保工程順利實(shí)施。GPS高度調(diào)整計(jì)算技術(shù)GPS高程平差計(jì)算技術(shù)包括通過GPS定位確定每個(gè)空間點(diǎn)的準(zhǔn)確高差，利用設(shè)置確定空間點(diǎn)的大地高來確定空間點(diǎn)的高差，最后計(jì)算正常高度。目前，人們普遍以基準(zhǔn)為計(jì)算依據(jù)，通過曲面擬合分析和插值得到結(jié)果，GPS高程調(diào)整技術(shù)具有極好的應(yīng)用前景，可以廣泛的應(yīng)用于高程測(cè)量中。3.3公路斷面測(cè)量GPS技術(shù)可以應(yīng)用于高速公路橫斷面和縱斷面的測(cè)量，人們可以利用GPS技術(shù)和測(cè)繪軟件獲取準(zhǔn)確的高速公路斷面信息，提高技術(shù)測(cè)量的效率，節(jié)省人力物力。

4GPS工程網(wǎng)的布設(shè)4.1工程控制網(wǎng)的布設(shè)原則工程控制網(wǎng)可分為兩種：一種為在規(guī)劃設(shè)計(jì)階段進(jìn)行各種工程項(xiàng)目的大地形圖測(cè)繪而建立的控制網(wǎng)，稱為工程測(cè)量控制網(wǎng)；另一種是為工程建筑物結(jié)構(gòu)或變形觀測(cè)施工而建立的控制網(wǎng)，稱為專用控制網(wǎng)。建立時(shí)應(yīng)遵守的布設(shè)原則如下：1.要有足夠的密度。測(cè)區(qū)內(nèi)應(yīng)有足夠的控制點(diǎn)，專用技術(shù)控制網(wǎng)的精度要求往往較高，故技術(shù)控制網(wǎng)的控制點(diǎn)密度遠(yuǎn)高于國(guó)家控制網(wǎng)，而邊長(zhǎng)遠(yuǎn)小于同級(jí)國(guó)家控制網(wǎng)；2.要有足夠的精度。工程測(cè)量控制網(wǎng)的點(diǎn)位精度應(yīng)該由測(cè)圖的比例尺確定。測(cè)圖比例尺越大，控制點(diǎn)的精度要求就越高，例如：測(cè)制1:1000地形測(cè)圖，控制點(diǎn)的點(diǎn)位誤差就是0.1mm×1000即10cm。若是精密放樣或是變形觀測(cè)服務(wù)的專用控制網(wǎng)絡(luò)，對(duì)點(diǎn)位精度的要求則更高；3.分級(jí)布網(wǎng)、逐級(jí)控制。工程測(cè)量控制網(wǎng)一般先設(shè)置精度要求最高的一級(jí)控制網(wǎng)，然后根據(jù)測(cè)圖要求，對(duì)下一級(jí)控制點(diǎn)進(jìn)行逐步加密，分類級(jí)別視測(cè)區(qū)而定。第二級(jí)直接用于施工，對(duì)于變形觀測(cè)或其他特殊目的，一般不需要分類[5]。4.2控制網(wǎng)點(diǎn)的分布工程控制網(wǎng)絡(luò)中的點(diǎn)分布取決于項(xiàng)目的需要，一般來說，機(jī)器制導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)中的點(diǎn)的范圍和距離不是很大，選點(diǎn)的機(jī)動(dòng)性很低，但對(duì)這些點(diǎn)的要求與大型地面管道基本相同。如果測(cè)區(qū)較小，那么GPS衛(wèi)星定位控制測(cè)量受地面圖形影響就較小，在點(diǎn)的精度要求不是很高的情況下，只要滿足精度要求，就可以靈活安排，根據(jù)工程需要布置點(diǎn)位，不考慮點(diǎn)間距離及點(diǎn)的可見性。4.2.1點(diǎn)位分布如果測(cè)量范圍大，點(diǎn)的分布不均勻，要保證控制點(diǎn)的整體精度，首先要根據(jù)點(diǎn)的分布構(gòu)造骨架網(wǎng)，一般的工程控制網(wǎng)不需要均勻分布，但可以根據(jù)需要?jiǎng)澐譃橐粋€(gè)或多個(gè)獨(dú)立的點(diǎn)群。盡管GPS測(cè)量不受地形影響，但在工程控制網(wǎng)絡(luò)布置中也依然需要考慮布設(shè)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)，原因如下：1）較大測(cè)區(qū)進(jìn)行工程控制網(wǎng)的布設(shè)時(shí)，不可能一次性完全選點(diǎn)，應(yīng)使用漸進(jìn)的方法。不考慮圖形結(jié)構(gòu)就會(huì)可能會(huì)導(dǎo)致整個(gè)控制網(wǎng)絡(luò)扭曲失真。2）為檢驗(yàn)三角形異步邊的閉合缺陷提供了條件。3）由于許多工程竣工后必須采用常規(guī)的測(cè)量方法進(jìn)行測(cè)量核驗(yàn)，因此應(yīng)根據(jù)需要確定點(diǎn)的位置，并應(yīng)考慮圖形結(jié)構(gòu)。一般工程網(wǎng)的布設(shè)分為三種：點(diǎn)位集中在一塊區(qū)域或幾個(gè)區(qū)域以及點(diǎn)位成線狀分布(見圖4-1)圖4-1點(diǎn)位分布示意圖4.2.2實(shí)例分析例如某城市市區(qū)內(nèi)的某工程測(cè)量控制網(wǎng)，全網(wǎng)共施測(cè)8個(gè)GPS點(diǎn)分布于城市周圍某工業(yè)廠區(qū)內(nèi)，包括3個(gè)己知控制點(diǎn)：A001—A003；以及5個(gè)待測(cè)點(diǎn)：A004—A008。其中A008有己知坐標(biāo)(見圖4-2)。外業(yè)使用6臺(tái)單頻GPS接收機(jī)觀測(cè)5天，分為兩個(gè)同步觀測(cè)區(qū)：每天3個(gè)時(shí)段，每個(gè)時(shí)段3個(gè)小時(shí)，觀測(cè)衛(wèi)星高度截止角為15°，采樣間隔是15秒。圖4-2控制網(wǎng)示意圖在測(cè)量面積較大時(shí)，宜采用經(jīng)典的大地測(cè)量方法建立控制網(wǎng)以保證整體精度。控制網(wǎng)應(yīng)形成控制點(diǎn)高的圖形，控制網(wǎng)與控制點(diǎn)之間也應(yīng)形成圖形，如果控制點(diǎn)排列不均勻，測(cè)點(diǎn)之間的距離相差很大，在測(cè)量程序和數(shù)據(jù)處理中應(yīng)分別進(jìn)行，無論測(cè)區(qū)是平面還是直線，都應(yīng)先選取若干點(diǎn)，根據(jù)點(diǎn)的分布形成骨架網(wǎng)絡(luò)，然后利用該網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)工程網(wǎng)絡(luò)，即分為兩個(gè)控制級(jí)別(見圖4-3)。國(guó)家等級(jí)點(diǎn)骨架網(wǎng)控制點(diǎn)□工程控制網(wǎng)點(diǎn)圖4-3控制網(wǎng)示意圖例如，控制網(wǎng)絡(luò)由兩部分組成（圖4-4），第一個(gè)區(qū)域（a點(diǎn)軸）和著陸區(qū)域（八個(gè)點(diǎn)BS、DF、DS、DZ、GH、Hb、HK、YM）。兩者之間的距離超過160公里：AX約28公里，BS約10公里，163約90公里。著陸區(qū)相鄰點(diǎn)之間的距離為10-15公里。需要兩個(gè)區(qū)域坐標(biāo)系一致。這項(xiàng)任務(wù)有五臺(tái)儀器。根據(jù)點(diǎn)的分布，選擇三個(gè)點(diǎn)（BS，163，28）作為第一控制點(diǎn)，并使用三個(gè)基站（22，20，19）來控制它們。在野外觀測(cè)過程中不用考慮為連續(xù)觀測(cè)站的基站，只需要采用三個(gè)一級(jí)控點(diǎn)對(duì)其他節(jié)點(diǎn)進(jìn)行控制即可?？倻y(cè)分為三個(gè)有三個(gè)觀測(cè)周期為3小時(shí)的區(qū)（見圖3-4），采樣間隔為30秒，衛(wèi)星高度角為10度。圖4-4點(diǎn)位分布示意圖數(shù)據(jù)處理。第一步解算3個(gè)一級(jí)控制點(diǎn)，由于點(diǎn)距較遠(yuǎn)，解算時(shí)利用GAMIT和GLOBK軟件分別進(jìn)行基線解算和平差計(jì)算。其精度見表4-1。表4-1一級(jí)控制點(diǎn)精度表單位：米點(diǎn)號(hào)XYZ280.00700.01070.0081BS0.00850.01110.00931630.00860.01130.0092220.00.00.0200.00.00.0190.00.00.0第二步，由于控制網(wǎng)點(diǎn)位間距較近，基線解算和平差計(jì)算采用的是工程軟件GPPS和Fillnet，利用3個(gè)點(diǎn)28，BS，163作為控制點(diǎn)(已知點(diǎn))，解算其它點(diǎn)位坐標(biāo)，點(diǎn)位精度見表4-2。表4-2控制網(wǎng)精度表單位:m點(diǎn)號(hào)XYZ點(diǎn)號(hào)XYZAX1.12.31.8HB2.85.74.5BS0.00.00.0HK2.55.03.8DF4.18.15.6YM2.75.24.0DS3.76.75.11630.00.00.0DZ4.810.27.7280.00.00.0GH3.98.06.2從數(shù)據(jù)處理結(jié)果可看出，這種布網(wǎng)方法其點(diǎn)位精度可滿足大部分工程控制網(wǎng)的要求。4.3基線長(zhǎng)度對(duì)點(diǎn)位坐標(biāo)精度的影響為了比較不同長(zhǎng)度的基線對(duì)點(diǎn)坐標(biāo)的影響，我們選擇了14條不同長(zhǎng)度的基線進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。為了具有確切的依據(jù)，選擇14條已知的基線和點(diǎn)坐標(biāo)，精度很高（觀測(cè)時(shí)間超過24小時(shí)，使用GAMIT軟件計(jì)算的結(jié)果），實(shí)驗(yàn)中觀測(cè)時(shí)間為3小時(shí)，采樣間隔為30秒，工程網(wǎng)數(shù)據(jù)處理一般采用廣播星歷和L1，本實(shí)驗(yàn)采用GPS后處理軟件，采用L1解算法。從基線的一端計(jì)算另一端的點(diǎn)坐標(biāo)，不調(diào)整網(wǎng)絡(luò)平差，與已知結(jié)果進(jìn)行比較。(見表4-3)。表4-3邊長(zhǎng)對(duì)點(diǎn)位精度的影響邊序號(hào)距離Kmdx/mdy/mdh/m190.00970.00150.0346210-0.0024-0.04580.08893110.0372-0.0020-0.05444140.0107-0.04430.12805170.03620.0429-0.14676200.1076-0.02900.1341721-0.00380.11110.1662830-0.1593-0.0634-0.0053936-0.09150.14720.06861039-0.1600-01639-0.18501146-0.30540.4638-0.273012810.29700.0413-0.496513850.31490.0615-0.404014890.39390.1030-0.5490圖4-5邊長(zhǎng)對(duì)點(diǎn)位精度影響示意圖從圖4-5可以看出，邊長(zhǎng)對(duì)點(diǎn)精度基本呈同增趨勢(shì)變化。如果邊長(zhǎng)度超過40km，誤差會(huì)明顯增大，特別是在高度方向，其原因之一是電離層的影響：電離層的影響隨著基線長(zhǎng)度的增大而增大；二是沒有進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)平差，X、Y方向誤差會(huì)因?yàn)闆]有網(wǎng)絡(luò)控制而增大。因此，如果使用隨機(jī)處理軟件和廣播星歷布設(shè)GPS衛(wèi)星定位控制網(wǎng)絡(luò)，那么電離層的影響便無法校正，故控制網(wǎng)的邊長(zhǎng)不宜超過40公里。4.4已知點(diǎn)分布對(duì)控制點(diǎn)精度的影響工程控制網(wǎng)往往需要高層控制點(diǎn)控制，并提供第一級(jí)坐標(biāo)。在我國(guó)，二級(jí)以上的GPS點(diǎn)距離一般在100公里以上，選擇更高的控制點(diǎn)時(shí)，大部分機(jī)器制導(dǎo)網(wǎng)不會(huì)太大，如何選擇和分配高級(jí)控制點(diǎn)，以確保能符合技術(shù)控制網(wǎng)要求的精度則是一大難點(diǎn)。4.4.1已知點(diǎn)的選擇接觸網(wǎng)的控制點(diǎn)分布不同，會(huì)導(dǎo)致最終平差計(jì)算的精度不同：測(cè)區(qū)內(nèi)及周圍的已知點(diǎn)通常應(yīng)更均勻地布置（見圖4-6），在這種情況下，使用這些已知點(diǎn)對(duì)控制點(diǎn)進(jìn)行計(jì)算時(shí)，控制網(wǎng)絡(luò)就不會(huì)發(fā)生初始畸變；其次，它可以提高檢查點(diǎn)的準(zhǔn)確性。圖4-6理想化布設(shè)圖形圖4-6是理想化的布設(shè)圖形，現(xiàn)實(shí)生活中很難有如此規(guī)則的圖形。已知點(diǎn)的選取直接影響測(cè)量控制網(wǎng)點(diǎn)的精度。這里有一個(gè)例子來說明這個(gè)問題。例如，一個(gè)控制網(wǎng)被分成兩部分（圖4-7），東部（1點(diǎn)01）和西部（7點(diǎn)02、03、04、05、06、07、08），距離超過150公里，有三個(gè)已知點(diǎn)：11、12、13。點(diǎn)12位于東部，距離點(diǎn)01約10公里；不。13號(hào)位于南部，距西點(diǎn)群約90公里；11號(hào)點(diǎn)位于北面，距點(diǎn)群約15公里，點(diǎn)群中7個(gè)相鄰點(diǎn)之間的距離為10-15km。圖4-7點(diǎn)位分布圖4.4.2不同控制點(diǎn)的精度分析在處理控制網(wǎng)絡(luò)時(shí)，對(duì)控制點(diǎn)的選取進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。在選擇不同的控制點(diǎn)進(jìn)行平差時(shí)，比較根據(jù)控制點(diǎn)的分布，做的十個(gè)不同選擇的精度?？刂凭W(wǎng)的基本計(jì)算采用GPPS工程軟件，設(shè)置采用Fillnet，如果設(shè)置三個(gè)已知點(diǎn)（11、12、13），點(diǎn)精度見表4-4。表4-43個(gè)已知點(diǎn)（11,12，13）單位：m點(diǎn)號(hào)dxdydh010.00110.00230.001811固定點(diǎn)0.00.00.0030.00410.00810.0056020.00370.00670.0051050.00480.01020.0077080.00390.00800.0062070.00280.00570.0045060.00250.00500.0038040.00270.00520.004013固定點(diǎn)0.00.00.012固定點(diǎn)0.00.00.0從表4-4中可以看出，固定3個(gè)控制點(diǎn)的時(shí)候，未知點(diǎn)的點(diǎn)位精度在三個(gè)方向都是毫米級(jí)，只有05號(hào)點(diǎn)在Y方向稍差（大于lcm）。表4-5選擇控制點(diǎn)（11）單位：m點(diǎn)名dxdydh01-0.04345-0.288330.2262311固定點(diǎn)0.00.00.0030.00806-0.068060.0036602-0.02981-0.018310.0142705-0.00604-0.079010.01265080.026890.02271-0.16153070.03269-0.02108-0.05667060.03783-0.02129-0.02853040.02652-0.053320.01396130.19225-0.03729-0.4220012-0.04215-0.286690.20100由表4-5可知，控制點(diǎn)（11）位于測(cè)區(qū)一側(cè)，東面距其160km處的2個(gè)點(diǎn)（01、12）在Y、H方向上的誤差為2分米，南面距其100km處的13個(gè)點(diǎn)在X、H方向上的誤差較大，分別為0.19dm或0.422dm。由于剩下各點(diǎn)與固定點(diǎn)11間的距離小于30km，因此它們?cè)谌齻€(gè)方向上的誤差為厘米級(jí)。表4-6選擇控制點(diǎn)（13）單位：m點(diǎn)名dxdydh01-0.24279-0.263710.6462311-0.199000.036140.4190003-0.18993-0.033570.4236602-0.228750.016850.4342705-0.20345-0.043510.4326508-0.176910.059350.2584707-0.165380.015110.3633306-0.159610.014750.3914704-0.17088-0.018140.4339613固定點(diǎn)0.00.00.012-0.24150-0.262200.62100表4-7選擇控制點(diǎn)（12）單位：m點(diǎn)名dxdydh01-0.00113-0.001880.02523110.042280.28071-0.20900030.050020.21330-0.20334020.012460.26303-0.19373050.035630.20198-0.19535080.062790.30303-0.37053070.074670.25981-0.26567060.079580.25966-0.23753040.068090.22785-0.19404130.231410.24314-0.6320012固定點(diǎn)0.00.00.0從表4-6和表4-7可以看出，如果固定點(diǎn)位為13，在三個(gè)方向上所有點(diǎn)的誤差都很大。如果12號(hào)點(diǎn)是固定的，除了01號(hào)點(diǎn)靠近12號(hào)點(diǎn)外，其他點(diǎn)在三個(gè)方向上的誤差都很大表4-8選擇控制點(diǎn)（12,13）單位：m點(diǎn)名dxdydh01-0.00284-0.007240.0372311-0.041520.01330.3650003-0.04251-0.009960.2916602-0.064270.021810.3282705-0.07418-0.041110.3506508-0.044450.029970.2344707-0.024830.000110.3083306-0.030730.007110.3284704-0.03782-0.007390.3339613固定點(diǎn)0.00.00.012固定點(diǎn)0.00.00.0表4-9選擇控制點(diǎn)（11,12）單位：m點(diǎn)名dxdydh01-0.00193-0.007510.0292311固定點(diǎn)0.00.00.003-0.00814-0.02637-0.0243402-0.026470.00731-0.0037305-0.03703-0.060800.0026508-0.002320.01013-0.15053070.01544-0.01812-0.05667060.00797-0.01303-0.0315304-0.00222-0.02614-0.00204130.03309-0.04071-0.4010012固定點(diǎn)0.00.00.0表4-10選擇控制點(diǎn)（11,13）單位：m點(diǎn)名dxdydh010.085540.10335-4.0707711固定點(diǎn)0.00.000.003-0.00154-0.01489-0.5943402-0.018710.01265-0.3807305-0.04004-0.05275-0.1953508-0.010970.008300.07947070.01206-0.01691-0.06267060.00308-0.00779-0.0895304-0.00243-0.01623-0.3350413固定點(diǎn)0.00.00.0120.089180.11454-4.18400表4-8、表4-9和表4-10是兩點(diǎn)固定時(shí)的平差結(jié)果。從表中可以看出，選擇兩個(gè)固定點(diǎn)時(shí)，固定點(diǎn)位方向的點(diǎn)的精度明顯較高；而因?yàn)檫h(yuǎn)離這兩個(gè)點(diǎn)方向的誤差顯然就比較高?？梢钥闯?，已知點(diǎn)的選取對(duì)GPS控制網(wǎng)的布局十分重要。已知點(diǎn)選取的不同會(huì)導(dǎo)致控制點(diǎn)的精度不同。在GPS控制網(wǎng)的布設(shè)中，一個(gè)工程網(wǎng)的已知點(diǎn)應(yīng)選3-4個(gè)高等級(jí)控制點(diǎn)，高等級(jí)控制點(diǎn)應(yīng)布設(shè)在控制網(wǎng)的周圍，盡可能形成等邊三角形，只有這樣才能保證整個(gè)控制網(wǎng)點(diǎn)精度的統(tǒng)一。已知點(diǎn)的選擇應(yīng)避免成直線狀，其點(diǎn)間距離應(yīng)大于工程網(wǎng)點(diǎn)與點(diǎn)間的最大距離。如果整個(gè)控制網(wǎng)沒有已知點(diǎn)，做自由網(wǎng)平差時(shí)其固定點(diǎn)的選擇應(yīng)選在整個(gè)網(wǎng)的中心點(diǎn)或選擇網(wǎng)的質(zhì)心（即所有點(diǎn)方向的平均值）。4.5坐標(biāo)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為了能夠與原始數(shù)據(jù)相對(duì)應(yīng)，在技術(shù)測(cè)量中經(jīng)常需要指定局部坐標(biāo)系。用GPS測(cè)量布設(shè)工程控制網(wǎng)時(shí)，獲得的是WGS-84坐標(biāo)系統(tǒng)，這就需要將GPS測(cè)量的WGS-84坐標(biāo)轉(zhuǎn)換成地方坐標(biāo)，因此布網(wǎng)時(shí)，一些網(wǎng)必須將全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)測(cè)量的WGS-84坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為本地坐標(biāo)[REF_Ref71458410\r\h12]。因此，在建立網(wǎng)絡(luò)時(shí)，需要在重疊部分使用具有局部坐標(biāo)的點(diǎn)。一般來說，必須至少有三個(gè)重疊點(diǎn)；如果需要正常高度，則應(yīng)在重疊或GPS點(diǎn)處測(cè)量多個(gè)水準(zhǔn)點(diǎn)。測(cè)區(qū)的大小和精度決定了坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換的方法。在工程網(wǎng)中進(jìn)行數(shù)據(jù)處理時(shí)，我們通常使用GPS接收機(jī)的隨機(jī)處理軟件，無論接收機(jī)的類型和處理軟件的版本是什么，野外觀測(cè)數(shù)據(jù)經(jīng)過預(yù)處理后，它可以提供三組不同含義的初始觀測(cè)結(jié)果。例如，來自ashtech-12接收器的GPPS處理軟件提供以下三組結(jié)果：1）B1，L1，H1，B2，L2，H2兩點(diǎn)的大地坐標(biāo)2）基線矢量及定向，B，AZ，EI.3）基線的三維分量，△X，△Y，△Z雖然這三組結(jié)果有不同的形式，但它們是等價(jià)的。它們之間有嚴(yán)格的數(shù)學(xué)關(guān)系。其中一個(gè)可以用來解決另外兩個(gè)問題，因此，可以在調(diào)整網(wǎng)絡(luò)以適應(yīng)自己的需要時(shí)進(jìn)行選擇。GPS觀測(cè)量是以地球質(zhì)心為原點(diǎn)的空間直角坐標(biāo)系，以往的大地測(cè)量則