D级GPS控制网的布设与精度分析

D级GPS控制网的布设与精度分析

摘要：本文全面介绍了永年-肥乡测区GPS平面控制网的布设方案,包括GPS控制网技术设计、外业观测、数据处理、控制网平差及精度分析和可靠性检验等，同时对永年-肥乡测区GPS平面控制网建立的有关问题提出一些建议。

关键词：基线解算 网平差 精度分析 可靠性检验

全球定位系统（Global Positioning System，缩写GPS）是美国第二代卫星导航定位系统。该系统以其全能性（陆地、海洋、航空和航天）、全球性、全天候、连续性和实时性的导航定位功能，已被广泛地应用于各种等级精度的城市控制测量中。本文以永年-肥乡测区为例，进行GPS控制网布设与精度分析。

1.测区概况

永年-肥乡测区位于河北省南部，中心坐标为东经114°15′18″，北纬36°52′25″。京珠和京广高速公路横贯测区，测区交通较为方便。 测区位于冀南平原地区，地势平坦。海拔标高一般在30～50m，地形条件较好，居民地较多。

2.控制网的布设

（1）已有资料及利用

1）平面控制资料：测区附近有张西堡镇M1（B级GPS点）、M2（C级GPS点），两点坐标系统为北京54坐标系，中央子午线为117，属6度带。该两点标石保存完好，经

检验精度能够满足要求，作为本测区平面控制的起算点。2）高程控制资料：测区附近有水准点N1（Ⅱ等）、N2（Ⅱ等），其高程属1985年高程基准，该测区水准点标石保存完好，能够作为本测区高程控制网的起算点。

（2）控制网的布设

以张西堡镇M1（B级GPS点）、M2（C级GPS点）为平面起算点，N1（Ⅱ等）、N2（Ⅱ等）为高程起算点，布设D级GPS控制网点15个，其编号采用流水编号GPS01、GPS02…，所布设的GPS点其高程是由高程起算点进行高程拟合所得，经检测满足精度要求。

3.GPS控制网的观测

本次测量使用六台套中海达V8接收机测，标称精度为m基=±5mm+1ppm×D（式中D为水平距离，以km为单位），仪器经鉴定中心进行鉴定，鉴定结果合格。采用静态测量、边连接的作业方式，按D级GPS的精度施测,外业观测基本参数：有效观测卫星总数≥4，卫星高度截止角≤15°时段内任一卫星有效观测时间≥15 min，观测时段长度≥120 min，观测时段数≥1.6，15采样间隔15s。为了保证观测精度,我们相应提高了观测时段数和时段长度。具体措施是每站观测时段长度均为120min，观测时段数为2。

4.数据处理

（1）基线质量校核

（2）GPS网平差。利用南方GPS数据处理软件进行平差，分两步完成：

1)无约束平差：完成整个GPS的基线网连测后，首先在WGS-84坐标系下对整网进行三维无约束平差，得到各点的WGS-84三维坐标、各基线向量及其改正数和其精度信息，并且通过基线分量的改正数绝对的限差检验（具体限差见规范），检验和剔除网中可能存在的粗差；2) 约束平差：在无约束平差的基础上，分别在WGS-84坐标系、1954年北京坐标系下进行约束平差，得出各点的2套坐标成果。3) GPS网平面平差精度：最弱相邻点点位中误差（本工程误差1.418 <限差±10）,最弱边边长相对中误差（本工程误差1/74880 <限差1/40000）

5.边长检测

在平差后采用拓普康GTS200全站仪对GPS网的边长进行了检测，检测边长7条,并和GPS边长进行了比较,边长较差满足规范要求。GPS03-GPS04：经投影改正后的检测边长222.7448，GPS坐标反算边长222.746，差值-1.2 mm，限差±14.7；GPS05-GPS04：经投影改正后的检测边长：168.7632，GPS坐标反算边长168.768，差值-4.8，限差±14.5；GPS08-GPS01：经投影改正后的检测边长247.9891，GPS坐标反算边长247.997，差值-7.9 mm，限差±14.7；GPS09-GPS11：经投影改正后的检测边长153.8579，GPS坐标反算边长153.8579，差值-0.1 mm，限差±14.5；GPS07-GPS01：经投影改正后的检测边长664.5438，GPS坐标反算边长664.539，差值4.8 mm，限差±15.8；GPS12-GPS13：经投影改正后的检测边长226.9744，GPS坐标反算边长226.971，差值3.4mm，限差±14.7；GPS14-GPS13：经投影改正后的检测边长138.9297，GPS坐标反算边长138.933，差值-3.3mm，限差±14.5；

永年-肥乡GPS控制网布点合理,图形条件较好。 平差计算资料正确，各项不符值均在限差以内，测量成果满足施工要求。

参考文献：

[1]周忠谟，GPS卫星测量原理与应用.

[2]GB/T 18314-2001《全球定位系统（GPS）测量规范》.

[3]常庆生,唐四元,常青；GPS测量的误差及精度控制[J]；测绘通报；2000年04期.

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