编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第1页 共1页利用GPS改造矿区控制网的实践韩晓冬于胜文姜岩郑文华摘要本文介绍了利用单、双频GPS接收机对矿区控制网进行改造的方法，并对计算结果进行了分析，得出了一些有益的结论。关键词GPS技术矿区控制网1引言测绘信息网http:/www.othermap.com由于年久失修矿区中原有的控制点有些丢失，有些控制点由于地下开采而发生了移动。对原有的矿区控制网进行改造已成为一些矿区亟待解决的问题，也是煤矿安全生产的前提保障。传统矿区控制网的改造方法是利用常规的观测方法对矿区控制网进行观测和平差，但这需要大量的人力、物力和财力。众所周知，GPS技术已广泛地应用到测量的各个领域。建立GPS控制网无需控制点之间通视，不需要建造觇标，定位精度高，且定位精度不受构成网本身的几何条件的制约，可以根据需要以不同的边长来布网，并以相同的精度将网点一次扩展到所需要的密度。相对于传统的控制网，GPS控制网还有观测时间短、操作简便、全天候作业等特点。因此利用GPS技术对原有的矿区控制网进行改造是非常经济可行的方法。测绘信息网http:/www.othermap.com2基本情况该矿区中心地理位置为东经11534，北纬3603。原控制网有控制点54个，平均边长8km，为矿区首级控制网。由于建网时间较长，大部分点都不同程度地遭到破坏，为了保障煤矿的安全生产，决定用GPS技术对原网进行重新观测。测区内有国家二等三角点两个，经检查可以作为该次测量的起算数据（附图中的0001和0002号点）。新的GPS网采用1980年西安坐标系及相应的椭球参数。根据测区的具体情况，为了使投影变形最小，决定采用任意带，即选择116经线作为投影带的轴子午线，投影面选择高斯投影面。本次GPS控制网采用首级控制网与近井点同时布设、同时观测，一次平差完成。3作业方法测绘信息网http:/www.othermap.com3.1作业依据和设备作业依据主要有：（1）国家能源部1989年制定的煤矿测量规程；（2）国家城乡建设环境保护部1985年4月颁发的城市测量规范；（3）国家测绘局1992年6月8日发布的全球定位系统（GPS）测量规范；（4）项目合同书中有关的特殊要求。采用的仪器设备有：德国蔡司厂产GePos Zeiss RD24双频接收机三台，RS12单频接收机一台，东芝便携式笔记本电脑一台，汽车四部及通讯设备。GPS接收机在作业前均通过测绘仪器检测中心检测，性能和精度均符合标称精度。测绘信息网http:/www.othermap.com附图3.2布网方案测绘信息网http:/www.othermap.com根据原控制网的布设情况及控制点的完好程度，考虑到今后的发展，在每个矿井选择一个首级网控制点和一个近井点，先在11000的地形图上进行选点，编写技术设计书。然后到实地进行野外踏勘最终确定点位。点位的选择要求1：（1）远离大功率的无线电发射台和高压输电线，一般距离不得小于200m；（2）附近无大面积水域，以减弱多路径效应的影响；（3）视场开阔，周围建筑物的高度角小于1015；（4）所选的点位应不受将来采矿的影响；（5）近井点要求至少与一个控制点通视，以便于矿井的使用。埋石按全球定位系统（GPS）测量规范的7.17.4款执行，地面埋石与房顶浇铸灵活运用。本次GPS控制网共选择首级控制点10个，近井点7个。用4台GPS接收机进行同步观测，组成同步环。同步环之间用边连接，如附图所示，共组成9个四边形同步环，复测基线10条。主要指标列于表1。表1技术设计主要指标等级总点数基线总数独立基线数复测基线数D 1954 27103.3外业数据采集 测绘信息网http:/www.othermap.com首先用武汉测绘科技大学所编写的利普Lip3.2平差软件编制GPS外业观测计划，根据测区的近似经纬度、作业日期及每天作业的起止时间，分别计算打印出每天从上午6点至晚上21点时段内的可见卫星直方图和精度因子图（DOP值），选择有效卫星个数多、DOP值较小的最佳观测时段，避开不利的观测时段。测量模式采用快速静态测量方式，卫星高度角15，有效观测卫星数5，精度因子GDOP值5，数据采样率15s，有效观测时段长度40min。近井点所构成的同步闭合环观测时间为30min。在野外观测时，天线安置要严格整平、对中，天线高度在观测前和观测后各量一次，两次互差不超过3mm。同步观测时要保证外业观测计划中的开机时间和关机时间，不得拖后开机和提前关机。如有特殊情况要及时通知其他测站，以便延长观测时间，使得同步观测时间40min或30min，及时填写观测手簿，观测过程中，观测者应坐在接收机旁，但头顶不能超过接收机天线，注意数据的接收情况，如卫星数、信噪比、精度因子变化等。临近结束时还要记录该测站的近似坐标。每天测量结束后，要将数据及时录入笔记本电脑中，并进行基线的平差计算和同步环闭合差的检查，以确保数据的安全正确和可靠。4GPS数据的预处理测绘信息网http:/www.othermap.com数据处理的全过程均采用利普Lip3.2平差软件完成。该软件具有星历预报、编制测量计划、基线解算和网平差的功能。基线解算完成后，形成相应的基线结果文件，供计算者检查和网平差时调用。基线结果文件的内容包括：WGS84坐标系中的三维坐标增量、双差及三差解算结果、残差等。网平差软件中提供了WGS84坐标系和当地坐标系的结果解算报告。测绘信息网http:/www.othermap.com4.1基线解算首先打开利普软件，在菜单中点击基线解算，用获取数据调出GPS观测数据，利普软件能调用标准数据格式（Rinex）、Trimble、Navsymm、Sokkia、Zeiss和Novatal数据。调出数据后该软件能自动形成基线示意图，用鼠标左键点击每个测站点，与野外记录手簿进行对照，必要时可以修改天线高度和点号。在选项菜单中可以选择数据解算类型、解算方式以及控制参数等。参数设计好以后就可进行基线解算。可以在结果菜单中查看基线解算的结果。对不符合要求的测绘信息网http:/www.othermap.com基线可以进行删除。基线解算后要对外业的数据质量进行检验，主要检验的项目有：a同步环坐标分量及全长闭合差应满足：（WX,WY,WZ）Ws=W2X+W2Y+W2Z2nb复测基线较差应满足：S2式中a接收机的固定误差（mm）；b比例误差；s环中基线的平均长度；n闭合环基线条数。不符合上述限差的闭合环或基线，可能是由于下述原因所造成：（1）接收机可能接收到不良的卫星信号；（2）测站的观测环境较差；（3）多路径效应干扰严重；（4）有效观测时间不足。要根据全网的具体情况分析究竟是那一条基线含有粗差，对于含有粗差的基线要及时剔除，分析原因，必要时应进行重测，以确保成果的整体质量。4.2基线质量综述测绘信息网http:/www.othermap.com本次GPS控制网按设计要求共观测19个点，45条基线，平均边长11.23km，最长基线边长24.29km，最短基线边长102m，组成9个四边形同步观测环，10条复测基线，同步环与同步环之间用基线边连接。同步环及复测基线的结果统计见表2和表3。统计结果表明，该GPS控制网的外业观测及内表2同步环质量统计相对精度（106）10112021303140平均值最大值同步环个数15211.87 3.90所占百分比11.1 55.622.211.1表3复测基线质量统计相对精度（106）1.0114041606180平均值最大值复测基线个数14323.92 7.81所占百分比10.0 40.0 30.020.0业基线解算质量良好。 测绘信息网http:/www.othermap.com5GPS控制网平差及精度分析打开利普软件中的网平差菜单，用获取基线调入基线解算数据，程序自动构成网图，在网图上点击基线构成闭合环，可得到环闭合差，以供检查和计算用。用输入菜单输入坐标系和三维坐标或二维坐标，坐标系可选择WGS84坐标系、北京54坐标系或西安80坐标系。然后进行平差。在结果菜单中可以输出WGS84坐标系和地方坐标系的平差结果。本次GPS控制网在WGS84坐标系和在西安80坐标系中的平差统计结果见表4和表5。测绘信息网http:/www.othermap.com表4WGS84坐标系三维无约束平差结果统计单位权中误差(mm)最弱边相对中误差 最弱点点位中误差（mm） 平均点位中误差（mm）2.06 19.4万 15.87.3表5西安80坐标系二维约束平差结果统计单位权中误差(mm)最弱边相对中误差 最弱点点位中误差（mm） 平均点位中误差（mm）2.5318.9万 18.79.5由表4、表5可看出，本次GPS控制网的精度是相当高的。6结论测绘信息网http:/www.othermap.com通过这次对矿区控制网改造的具体实施，可得出如下结论：a运用GPS技术布设矿区控制网，不仅能达到较高的精度，而且点位精度分布较均匀。bGPS控制网基本不受边长的限制，边长可以相差较大，比常规的三角网的布设灵活方便，且点间无需通视，省去了造标的费用。cGPS控制网可以多级网同时布设、同时观测。低级控制点所构成的同步环的观测时间可以缩短，且低级控制点不一定要构成网型，只要与高级网有一条以上的重合边即可。测绘信息网http:/www.othermap.comd观测GPS控制网双频和单频接收机可以混合使用，利普平差软件可以自动识别双频基线测绘信息网http:/www.othermap.com和单频基线。但长基线要用双频接收机进行观测。作者简介：韩晓冬，讲师，中国矿业大学博士研究生，主要从事工程测量、测量数据处理的教学及科研工作。作者单位：（山东矿业学院）参 考 文 献测绘信息网http:/www.othermap.com1周忠漠，易杰军，周琪.GPS卫星测量原理与应用.测绘出版社，1992第 1 页 共 1 页