实际工程中如何优化设计GPS工程控制网

　　GPS大家应该都不陌生，这种技术不仅可以用于导航，在工程设计中也有广泛的应用，下面文章就主要实际工程中GPS的应用展开研究，通过两次布设网点，并经过严密的计算，得出只要在建立GPS工程控制网时充分考虑布设条件及网形的几何结构，并严格按照规定观测，认真处理观测数据，最后所得的精度就一定有所提高。

　　关键词：GPS工程控制网,网点布设,网形结构,精度提高

　　1研究目的和意义

　　自从全球定位系统(GPS)问世以来，已经在导航定位、授时、测速等方面发挥了巨大的作用，尤其是GPS技术在测量上的广泛应用，使测量技术发生了一次大的革命。使用GPS技术布设控制网已是国内采用的主要手段之一，GPS控制网可大致分为2类：一类是国家或区域性的高精度的GPS控制网;另一类是局部性的GPS控制网，它包括城市或矿区控制网以及各类工程控制网。

　　与传统方法相比，GPS控制网不论是在布网方案，还是在平差的数学模型方面都有许多不同之处。因此，研究如何根据GPS原理和作业特点制定GPS的布网方案，对减少外业观测劳动强度、提高观测质量和成果的精度等具有重大的意义。

　　2工程概况

　　本文涉及的工程是某镇农业综合治理测量项目。测区占地面积约3.2km2，由于已知控制点距离项目区较远，测区通视困难，决定采用GPS控制测量。为了体现控制网点的布设对精度的影响，本项目分别进行了两次测量，通过对两次测量进行比较，从而得出在布设GPS控制网时应注意的一些事项。

　　3GPS工程控制网布设中点位的选择

　　GPS工程控制网的布设原则上和大地控制网的布设是一致的，但也有区别。因为工程不同其测量要求也不同，所以所做的控制网也会根据要求有稍微的不同。一般来讲，工程控制网的范围不是很大，点位选择的机动性较小，但对点位的要求与大面积控制网基本相同，埋石时由于点位精度要求不是很高，可灵活处理。当测区范围不太大时，由于GPS测量受地面图形影响很少，可以灵活布设，点位选择时则根据工程需要布点，而不必考虑点距及点的通视情况。

　　点的选择应考虑下列原则：(1)点位应选在便于架设或安装接收设备并且视野开阔的较高点上。(2)点位应远离大功率的无线电发射台，与其距离不得小于200米，远离高压输电线和微波无线电信号传输通道，与其距离不得小于50米。(3)点位附近不应有大面积的水域或强烈干扰卫星信号接收的物体。(4)点位目标要显著，视场周围15°以上不应有障碍物，以减少信号被遮挡或被障碍物吸收。(5)点位应选择在交通便利，便于其他测量手段联测的地方。(6)点位选择应根据技术设计要求踏勘，在实地根据现场情况选定点位。(7)点位尽量选择在旧点上，但使用前应检查旧点的稳定性及完好性。(8)点位应选择在地面基础比较稳定、有利于点保存的地方。

　　虽然GPS测量不受地面图形影响，但布网时也应考虑点位的图形结构，这是因为：(1)较大测区工程控制网布设时，不可能一次完全选点，而是采用逐步推进的方法，若不考虑图形结构最后整个控制网易产生扭曲。(2)可为三角形异步边闭合差的检验提供条件。(3)由于本工程完成控制测量后需要进行常规测量，因此布点时根据需要确定点位的位置，并考虑其图形结构。

　　4GPS工程控制网网形的选择

　　GPS控制网的网形设计是一项非常重要的工作。由于GPS同步观测时不需要通视，所以网形设计具有较大的灵活性。网形的设计主要取决于用户的要求、时间、经费、人力以及其他条件等。网点布设分析：由图可发现，第二次观测共5个点，比第一次少一个，但网形比较好。其中三个已知点分别与未知点构成三角。

　　5外业观测

　　本次观测严格按照规定实施。外业观测设站时，做到了天线严格整平，对中误差小于3mm;天线定向标志指向正北，且定向误差都不超过±5°;观测前均按互为120°方向上量取天线高两次，确保了其读数差小于3mm，并将读数中数输入GPS接收机中，并按要求及时填写手簿的各项内容，观测过程中均未更改各参数、再启动、自测试、变动天线等，均未在接收机天线附近使用电台、对讲机等。观测时间每个时段45分钟，两个时段总共耗时2个小时。

　　根据GPS卫星的可见预报图和几何图形强度，选择了项目地区最佳观测时段。观测使用4台GPS接收机分两个时段进行了观测。第一时段分别在TG8、TG5、A4、A5架设仪器，第二个时段在TG8、TG5、A4三点上架设仪器，这样使用多台套仪器观测大大节省了时间，而且数据基线较容易处理。而第一次观测采用的是三台套，不仅浪费大量的人力和物力，还容易漏掉关键基线。

　　6平差结果对比分析

　　数据处理采用的是随机软件——TrimbleGeomaticsOffice。GPS网数据处理分为基线解算和网平差两个阶段，第一次测量的纵轴和横轴误差都很大，都在厘米级。而且纵轴的误差要比横轴大，第二次测量，由于在各个方面都做得很好，如在网点的布设，网形的选择等方面，所以最后平差后的结果要比第一次精度高。纵轴和横轴的误差都在1mm左右。

　　7结束语

　　GPS工程控制网布设，因为控制范围较小，用户要求不同，点位选择灵活行较差。所以在点位选择时不仅要考虑现场地形限制，还要充分考虑网点位置与已知点所构成的几何图形。在条件允许的情况下，尽量使点位与已知点构成等边三角形。三角形的几何结构强，具有良好的自检能力能够有效地发现观测成果的粗差，以保障网的可靠性。

　　在观测方面，不仅要严格按照规定进行操作，还要注意时间的节约，提高工作效率，在有限的时间了完成工作，最好测量人员配带上通信设备，及时进行操作。这样可以避免在观测过程中出现的各种意外。通过研究发现，GPS网点的布设及网形的选择对精度有一定的影响，在布设GPS网时严格按有关要求选点，并选择几何结构较强的网形施测，就能有效的提高网点的精度。

　　参考文献：

　　[1]李国波，方广杰.GPS测量控制网网形的优化设计[J].湘潭师范学院学报，2004(4)：12-14.

　　[2]童君莉.浅析GPS控制网优化设计[J].科技广场，2005(3)：38-39.

　　[3]汤璞，沈洁.GPS工程控制网的布设及数据处理有关问题的探讨[J].城市勘察，2004(4).

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