農(nóng)碩 楊翼飛

(廣西第一測繪院，廣西 南寧 530023)

0 引言

隨著全球衛(wèi)星定位技術(shù)廣泛應(yīng)用，新的 GNSS大地測量技術(shù)(主要為GPS星座，隨著我國北斗系統(tǒng)的運行，將與伽利略、GLONASS形成4大系統(tǒng))已取代傳統(tǒng)大地測量技術(shù)成為主流。GPS控制網(wǎng)布設(shè)方式靈活，其具有的定位精度高、觀測時間短、測站間無需通視、可提供三維坐標(biāo)、操作簡便、全天候作業(yè)等特點，特別是隨著多頻多星座GPS接收機的投入使用，給大地測量技術(shù)帶來新的技術(shù)革新。傳統(tǒng)等級GPS大地測量控制網(wǎng)布設(shè)應(yīng)具有良好空間網(wǎng)形，逐級控制，才能確保成果的嚴密性和有效性。然而在邊境地區(qū)，由于已知控制點無法布設(shè)在待定控制網(wǎng)邊境外，致使已知控制點只能采用單側(cè)布設(shè)方式，這種布設(shè)方式并不符合GPS控制網(wǎng)布設(shè)一般原則。在對廣西某中越邊境100 km2地區(qū)GPS控制網(wǎng)布設(shè)過程中，采用已知控制點境內(nèi)單側(cè)布設(shè)，網(wǎng)連接方式為主的混連布網(wǎng)，通過特殊作業(yè)方式，提高外業(yè)觀測效率，有效的內(nèi)業(yè)精度解算，克服GPS網(wǎng)型弱所造成的點位偏移造成的誤差，實現(xiàn)成果獲取的可靠性和便捷性。

1 GPS E級網(wǎng)布設(shè)

在廣西某中越邊境地區(qū)100 km2待定網(wǎng)區(qū)域布設(shè)E級控制網(wǎng)，采用4個起算點單側(cè)布設(shè)、網(wǎng)連接方式為主的混連布網(wǎng)，待定E級GPS控制點92個，均勻覆蓋在100 km2待定控制區(qū)域。其中布設(shè)E級點點位間距為2 km～5 km不等，起算點位距離待定點的距離5 km～20 km不等。通過連測已知控制點，最終整網(wǎng)控制范圍超過300 km2，具體的布網(wǎng)詳見圖1。起算點中有2個點為國家C級GPS控制點，另2個點為廣西連續(xù)運行參考站系統(tǒng)(GXCORS)站點，連續(xù)穩(wěn)定的觀測數(shù)據(jù)確保后差分解算已知點位間基線的可靠性。

圖1 100 km2E級控制網(wǎng)布網(wǎng)圖

整網(wǎng)采用10臺GPS雙頻接收機，其中2臺固定于兩個C級GPS控制點，采用5″采樣間隔，與其他8臺GPS接收機形成同步觀測環(huán);另2個已知點為GXCORS站點，采用5″采樣間隔，24 h不間斷觀測;待定點采用5″采樣間隔。整網(wǎng)靈活布設(shè)，不局限于逐級布網(wǎng)，在布設(shè)的過程中，根據(jù)站點的實際情況進行具體分析。

布設(shè)過程中，待定點觀測時長根據(jù)點位距離已知點而定，由近及遠45 min～60 min不等，若所在站點的有效觀測衛(wèi)星數(shù)較少(4＜Sat≤6)，那么應(yīng)適當(dāng)延長觀測時間，若有效觀測衛(wèi)星較多(Sat≥8)，可適當(dāng)減少觀測時間;測區(qū)屬于丘陵地帶，四周有環(huán)繞的低山，進行衛(wèi)星星歷預(yù)報和實際觀測經(jīng)驗知道，該區(qū)域最佳觀測時段為上午12點之前，而12～16時的有效觀測衛(wèi)星最少，故而在整個觀測過程中，有效的避開不利時段，提高了外業(yè)觀測數(shù)據(jù)質(zhì)量，減少了外業(yè)復(fù)工修側(cè)的工作強度，減輕了內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)解算的工作量。

2 精度評定

通過整網(wǎng)平差，最終得到100 km2E級GPS網(wǎng)各點位精度，如表1所示。全部92個點位最弱點誤差為第15號點，其精度為Dx=0.95，Dy=1.28，Dp=1.60，最優(yōu)點位為 84 號點，平均的點位誤差為 Dx=0.55，Dy=0.64，Dp=0.85，按照 2009 年最新的《全球定位系統(tǒng)(GPS)測量規(guī)范》的相關(guān)要求，X≤2 cm，Y≤2 cm的平面點位精度要求，成果滿足E級控制網(wǎng)的精度要求。

表1 E級網(wǎng)成果點位誤差分布

在點位精度分布情況上，點位距離已知點的距離越遠，其點位精度越差，從繪制的點位精度圖可知，在已知點距離待定點15 km遠的區(qū)域，跨級布設(shè)E級控制網(wǎng)，其點位精度符合E級控制網(wǎng)的精度要求(見圖2)。但整體而言，隨著離已知點距離的增大，其點位精度呈現(xiàn)下降趨勢，但精度仍在限差范圍，未影響整網(wǎng)精度。而從檢測控制網(wǎng)精度的另一個指標(biāo)基線相對誤差而言，整網(wǎng)的最弱邊邊長為2402.1479 m，邊長誤差為4.45 cm，相對誤差為1/54000，滿足E級GPS控制對最弱邊邊長相對誤差的限差要求。對于整網(wǎng)681個閉合環(huán)進行檢測，繪制X方向，Y方向，以及閉合環(huán)總誤差圖如圖3～圖5所示，絕大多數(shù)邊長的誤差都在極小的范圍內(nèi)波動，而在長距離的邊長上，出現(xiàn)相對大的誤差，但仍在限差范圍內(nèi)。

圖2 點位精度圖網(wǎng)

圖3 X方向閉合環(huán)誤差圖

圖4 Y方向閉合環(huán)誤差圖

圖5 閉合環(huán)總誤差圖

經(jīng)檢定681個閉合環(huán)均符合限差要求，滿足E級控制網(wǎng)的精度要求。如圖5所示，絕大部分環(huán)閉合差均在50～100之間，而出現(xiàn)環(huán)閉合差偏差較大的主要是由長邊和短邊組合形成的閉合環(huán)，但均在限差范圍內(nèi)，符合GPS控制網(wǎng)解算的限差要求。

3 結(jié)語

在邊境特殊地區(qū)，采用網(wǎng)連接方式為主的混連跨級GPS控制布網(wǎng)方式，克服了由GPS控制網(wǎng)網(wǎng)型較差所造成的控制點點位精度低的缺點，在廣西中越邊境大范圍跨級GPS等級控制布設(shè)中由C級點起算，跨級獲得滿足E級控制網(wǎng)精度的成果。通過項目實例驗證，得到如下結(jié)論:

1)多星座多頻GPS接收機的廣泛使用，使GPS布網(wǎng)更趨靈活，可通過獲取更多衛(wèi)星觀測數(shù)據(jù)，提高單位時間內(nèi)的觀測歷元的數(shù)據(jù)有效性和豐富性，提高觀測質(zhì)量;2)利用網(wǎng)連接為主的混合布網(wǎng)方式，同時增加起算點的觀測時長，可以有效減少起算點間邊長的不穩(wěn)定性，可靠的點位布網(wǎng)，遠離輻射源、大面積水體等容易造成多路徑效應(yīng)的地方布點，確保數(shù)據(jù)解算起算觀測數(shù)據(jù)的嚴密性和準確性;3)后差分處理時通常采用GPS精密解算軟件和精密星歷文件等產(chǎn)品(結(jié)合項目的快速響應(yīng)性，主要采用快速精密星歷產(chǎn)品)，可以有效減少衛(wèi)星軌道運行計算的精度，有效控制衛(wèi)星端的誤差源;4)通過星歷和大氣層預(yù)報，減少對流層延遲、電離層電離效應(yīng)，有效提高數(shù)據(jù)在觀測時段的觀測質(zhì)量，同時減輕外業(yè)工作強度和避免不必要的返工作業(yè);5)觀測數(shù)據(jù)中有效利用GXCORS站點數(shù)據(jù)，減少外業(yè)工作強度，同時增強起算數(shù)據(jù)的可靠度。

［1］江金霞，張 冰.淺談圖形強度對 GPS網(wǎng)點位精度的影響——以浙江省某市D級基本控制為例［J］.測繪與空間地理信息，2009(5):31-32.

［2］鐘向紅，劉文建.網(wǎng)絡(luò) RTK在5″控制測量中的應(yīng)用分析［J］.測繪通報，2010(6):94-96.

［3］雷 斌，許成功.大區(qū)域GPS控制測量的方法與實踐［J］.測繪通報，2010(4):73-75.

［4］穆 森，趙文吉，王羽佳.海寧市城市D級GPS工程控制網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計［J］.首都師范大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)，2008(2):50-52.

［5］陳中新，奚長元.吳江市D級地籍GPS控制網(wǎng)的數(shù)據(jù)處理與分析［J］.蘇州科技學(xué)院學(xué)報(自然科學(xué)版)，2007(2):35-37.