.J月1.，1.月翻.，Jll|， 、， 采 用 G P S 技 术 建 立 三 明 市 三 下 四 等 TP S 城市控制网及几个应用问题的探讨 简灿良 福建省测 绘局福州市东大 路6 0 号 3 5 0 0 0 1 摘 要: G P S 技术在 城市 控制网的 建立 及改 造中 得到广泛的 应 方法有其自 身的 特点， 本文就控 制网的 布设 及存在的 一些问 题进策 关健词: G P S 控制网 精度 为了满足三明市经济建设发展的需要，以原有的国家二等A, 的三、四等G P S 控制网。 一、 浏区概况 目 ， 但不同的布一没 区域及 探讨。 为基础，布设 1 1 7个点 翻1哪瓜 三明市位于福建的西北部，是全国精神文明城市之一， 化的中心。 西北的政治、经济、文 测区 位于东经1 1 7 0 3 0 测区呈南北带状分布，山高、 1 1 7 04 5 ， 北纬2 6 0 0 8 - - 2 6 *控制面积为2 0 0 K m 2 e 林密、居民地密集、工厂林立。 : : 、 布网 方案 测区控制网的布设按照 ( 三明市三等 系统 ( GPs)视 组 量规范( C H 2 0 0 1 - 9 2 )及 个G P S 点， 控制面积为2 0 0 K m 2 o G P S控制网测量技术设计书 城市测量规范( C J J - 8 5 ) 和 全球卫 星定位 进行，共布设 1 1 7 控制网的布设原则为:保证精度、使用方便、速度快、费用省，并尽可能与原有 的 三 角 点 重 合 。一 控 制 网 的 布 设 采 用 导 线 网 形 式 ， 每 个 导 线 闭 合 环 的 基 线 讲 不 超 过 “ 条 。 由 于 测 区 范围 比 较 大 ， 网 布 设 时 ， 增 设 高 精 度 框 架， 由1 , 2 号 两 个 二 等本 经 过 二 次 传 递 控 制 全 区 三 三 、 外业观测 以三 ( 四)台单频 G P S接收机同时设站于3 ( 4 )个控制点 康的GPs 卫星信号，以 此构成的同步三 ( 四) 边形作为三明市II I 同步图形 ( 同步环) 。每一同步观测的时间一般为6 0 -1 2 0 分钟。 于基线长 度，高精度 框架同步观测期的时间均在 1 2 0分钟以上， 值均小于8 ，卫星高度角均大于巧。各同步三 ( 四)边形按边j 个整体的 G P S控制网，这样布设的目的是有较多的复测基线，在 检校核， 上 ，同 步接收4颗以 上健 G P S控制网的荃本 测时间的长短取决 采 样间 隔为2 0秒， P R O P k 接 方 式连 接 扩 展 构 成 一 IM P S 卜 观测时，反复进行自 1 5 8 _ _ _ 一 一 幽山- - 三明市II I . N等G P s 网的网 形设计的主要指标概况分别于 表一、 表二。 三明市G P S 网概况表一 总点数独立基线多余观测基 线数 复测基线 数 敏点平均 设站数 网的整体 可靠性 1 1 7 3 3 62 4 91 9 62 . 3 60 . 5 6 G P S 基线网概况表二 独立基 线总数 最短基线最长基线平均基线长 3 k 。 基 线 数 3 k m - - 5 k m 基线数 口 5 k m 基线 数 3 6 60 . 2 21 4 . 2 61 . 2 03 4 81 35 1 . G P S 外业观测: 四 、 G P S 基线 解算 及观 测 成果 质是 评估: 1 . 概述: 采用 A s h t e n c h G p p s 5 . 0版本的随基软件进行基线解算。 基线处理时 采用软件默许的标准 气 象 元 素 作 为 气象改 正的 依 据。 当 发 现同 步环闭 合差 超限 。 且 连 接的R M S过 大 时， 再 采 用 手工精化处理 ( 选择效果好的时间段，以及删除个别劣质观测值过多卫星等) 。 2 . 基线处理结果的质量评估: 7 7 个同步环相对闭合差分布统计表 闭 合 差 区间 个数 百分率 0 - - 5 p p m 7 1 9 2 . 2 1 % 5 -1 O p p m 1 0 -1 5 p p m】 1 5 -最大值( P p m )最小值 ( P p m ) 均值 ( P p m ) 旦一 7 . 7 9 %6 . 6 0 3 0 . 0 8 4 11 . 6 3 0.-0 同步环闭合差理论值应为零， 但由 于软件的性能和各基线单独处理的方式不同而不能完全 为零， 从 表中 可以 看出 观测结果， 没有明 显的 周跳， 相 对闭 合差 均值为1 . 6 3 p p m ， 比 较理 想。 1 8 6 个异步环相对闭 合差分布统计表 闭 合 差 区间 0 -5 p p m5 - l O p p m 1 0 - 1 5 p p m巧P P M最大值 ( P p m ) 最小值 ( P p m ) 均 值 ( P p m ) 个数 1 1 05 02 2 4 百分 率 5 9 . 1 4 %2 6 . 8 8 %1 1 . 8 3 % 2 . 1 5 %1 8 . 0 0 60 . 0 6 3 ; 2 2 由 异步 环相对闭 合差分布的 表列数 值可以 看到， 闭 合差小于 1 5 p p m的 异步环占9 7 . 8 5 % ， 均 值为5 . 2 2 8 p p m a 从上列表中 数值可以 看出，各异步环全长相对闭合差相对较差较站，这些说明基线全长处 理结果可靠合理， 不含明显粗差基线向量， 所有参与组成异步环的独立基线向量 ( 3 6 6条二 均可作为基本观测量参加三明市I I I , N等G P S 网平差计算。 五、 三明市m、W等G PS网 平差方案与平差结果分析 ( 一) 、平面: 采用武汉钡 ( 绘科技大学地测院G P S A 叮 平差软件平差计算。 1 5 9 .11泪国JJ.1翎刃功月IJ|一 1 、 一滩 无 约 束 二 差 结 果 分 阮一 19 8 年 世 界 大 Il k 标 系 统 F 的 三 维 无 约 少 门 镬 ， 以 黄 吁的 界 IE 妙fii( B 3 2 . 3 3 1 7 L = 1 7 0 3 2 4 4 了 4 2 2 H = 5 .1 9 . “ 为 G P S 阴 的 足 护 旅 照 ， 以 3 6 6 基线方差一协方笼作为该网平差的基本观测量。三维无约束平题的日的有两个: : 2 6 0 1 3 条G P s 独立 一 是 ( X , Y , Z ) 及 其 相 应 灼 精 度 指 标 ; 二 是 全 面 检 查 三 明 市 I I I , N V G 叫 网 的 内符 合 精 度 。 平差各基线向 量的坐标差改正数列于下 表: 、雾 、矛 、 Yr. T d xd yd z + 1 + 0 . 0 - 2 . 5 c m1 8 2 1 6 8 1 : 3 11 3 5 1 6 0 1 8 7 2 . 5 - 4 . 9 c m862 32 6 5 1 1 0 4 . 9 - 7 . 4 c m101 11 9 40 7 . 4 - - - - c m 101000 最大误差 - 9 . 6 3 c m- 8 1 O c m - 6 9 1 c m 起点号 终 点 号 7 67 56 17 51 01 5 最小误差 0 . 0 0 c m0 . 0 0 c m0 . 0 0 c m 起 点 号 终 点 号 6 67 28 2 8 5878 6 平均误差- 0 . 1 4 c m0 . 2 0 c 。一。 0 8 c m 2 、二维约束平差: ( 1 ) 起算数据: 三明 市测区的 起算数据是 6 “带投影，中央子午线经度 L 0 = 1 1 7 0， 投影 与平差的观测值是3 6 6 条 参阮1| 年北京坐标系和 1 9 8 0年西 ( 2 ) 面为 国家 坐标系下的椭圆 体面， 投影高 程面为1 3 0 米， G P S 基线向 量 ， 计算出 两套坐标 ， 一个高程系 ( 1 9 5 4 安坐标系、1 9 5 6 年黄海高程系) 。 边长的归算方法: 红外测距得到的 斜距采用下式归算至椭圆面: S=N / ( N+H )*D I +D / ( 2 4 N 2 ) D 1二D -H / 2 D - H Z / 8 D 引.一袖 式中S 为 椭 圆 弧长， D 为 观 测斜 距， D 1 相当于 两 测站 平 均高 程 处的 平 距 H为两点. 之大地高 程差， N 为起点的卯西圈曲率半径。 椭圆 面弧长归算至对应的高斯投影面的长度用如下方式 d=S 斗 S Y m / 2 4 R 式中 A S=S ( Y Z m / 2 R z m+ Y Z m / 2 4 R Z m+ Y m 为两点的平均横坐标. A Y 为横坐标差， 平差结果分析: R m为平均 ) 率半径。 a 二维基线向 量坐标差的改正数分布 总基数:3 6 6 1 6 0 5 d x d y 仍 + 十 0 . 0 2 . 5 c m1 6 9 1 9 11 6 2 2 0 3 2 . 5 - 4 . 9 c m 3 2 1 l一 。 4 . 9 7 . 4 c m 10 2 34 7 . 4 - - - - c m1 000 最大误差 w7 . 0 4 c m c o o . 0 9 c m 起 点 号 终点号1 01 51 0 1 5 最 小 误 差 0 . O O c m 0 . O O c m 起 点 号 终点号1 0 5 1 0 36 9 ; 平均误差 c o o . O l c m + 0 . 0 4 c m 从 表列 数 据可知， 改 正 数( V m , V ， ) 在2 . 5 c 。 以 下的 基 线 数 量 达( 9 8 . 4 % , 9 9 . 7 % ) . B ,高斯平面边长 高斯平面边长相对精度指标分布表 精度 区间 1 / 4 . 5万 - 1 / 1 0 万 1 / 1 0万 1 / 2 0 万 1 / 2 0 万 - 1 / 3 0 万 1 / 3 0 万 1 / 5 0 万 )1 / 5 0万最F 离I 3N 边距 清 度值 个数 1 9 8 71 9 8 1 0 75 5 0 . 8 3 k m 1 / 6 . 3 万 百分率5 . 1 9 %2 3 . 7 7 %2 6 . 7 8 %2 9 . 2 3 %1 5 . 0 3 % 由 平差高斯平面边长相对精度表知。 最弱边精度为1 / 6 . 3 万， 距离为0 . 8 3 k m o 平差后三明市G P S 网的主要精度指标表 最弱边相对中误差为1 / 6 . 3 万，平均相对精度为1 / 3 1 . 4 万。 D、红外测距边的情况: 项目 G P S 点 位距离( m )I 测距边距离( m )边长相对中误差 东乾路 一农行宿舍楼 1 0 4 0 . 9 91 0 41 . 0 0 1 1 / 2 5 万 群英一村一梅列工商1 0 0 1 . 4 4 51 0 0 1 . 4 4 2 1 / 3 3 . 4 万 歌舞团 一市检察院 2 8 0 3 . 8 6 52 8 0 3 . 8 6 9 1 / 7 0 万 新 泉 路口 一吊 桥 北 9 7 2 . 9 9 8 9 7 3 . 0 0 2 1 / 2 4 . 3 万 新前路口 一吊 桥西1 1 8 4 . 0 8 4 1 1 8