摘 要：本文基于筆者多年從事工程測量的工作經(jīng)驗，以賀州郊區(qū)某公路地形測量為工程背景，研究探討了基于GPS的帶狀地形測量方法，論文探討了控制網(wǎng)的布設(shè)方法，分析了控制網(wǎng)的外業(yè)觀測思路，給出了數(shù)據(jù)處理及檢核的結(jié)果，最后進行了GPS控制網(wǎng)平差和成果評價，全文是筆者長期工作實踐基礎(chǔ)上的理論升華，相信對從事相關(guān)工作的同行有著重要的參考價值和借鑒意義。

關(guān)鍵詞：GPS 地形測量 控制測量 精度

中圖分類號：TB22 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）02（a）-0044-01

GPS作為一種全新的測量手段，不僅具有精度高、速度快、通用性強、便于操作、全天候、無需通視等優(yōu)點，還可同時提供平面和高程三維位置信息。

賀州郊區(qū)某公路1∶1000帶狀地形測量工程，測區(qū)山高坡陡、森林茂密、灌木叢生，地形平均坡度達20°～30°，通行通視非常困難，給常規(guī)控制測量帶來了很大難度，為了確保工期、保證質(zhì)量，我們采用了GPS控制測量方法（圖1）。

1 GPS控制網(wǎng)的布設(shè)

本工程是山區(qū)公路帶狀地形測量，為了滿足工程設(shè)計及施工的需要，GPS網(wǎng)點自然緊隨公路而布設(shè)，點位要求顧及公路測設(shè)范圍且基本分布均勻，各測點要求至少能與一個相鄰GPS點通視。本次共布設(shè)17個E級GPS點，聯(lián)測已知點3個（如圖1），平均基線270 m。網(wǎng)中聯(lián)測的3個已知點為我院1983年所施測的三等三角控制網(wǎng)，其高程為1956年黃海高程系。

2 GPS控制網(wǎng)的外業(yè)觀測

2.1 儀器裝備

采用3臺美國產(chǎn)Ashtech SCA-12S型單頻接收機進行觀測，其靜態(tài)定位測量精度為±（l0 mm+1 ppm.D）。

2.2 觀測的技術(shù)指標

有效觀測衛(wèi)星數(shù)不小于4顆；觀測時段大于60 min；時段中任一衛(wèi)星的有效觀測時間大于20 min；衛(wèi)星高度截止角大于15°；衛(wèi)星幾何圖形因子GDOP值小于6，空間位置；精度因子PDOP值小于6；數(shù)據(jù)采集間隔為15 s；數(shù)據(jù)采集方式為L1采集。

2.3 觀測時間選擇

根據(jù)衛(wèi)星星歷預(yù)報，當時當?shù)厣衔?9：20以前能接收到4顆以上健康衛(wèi)星信號，且圖象強度因子（PDOP）值都小于6。為了保證在最佳時間內(nèi)觀測，每天安排在5：30～9：30這段時間進行作業(yè)，以確保GPS網(wǎng)的精度。

3 數(shù)據(jù)處理及檢核

將外業(yè)當天采集的數(shù)據(jù)傳輸?shù)接嬎銠C中，然后對其進行基線向量處理，以確保外業(yè)數(shù)據(jù)的質(zhì)量，同時也是對外業(yè)數(shù)據(jù)質(zhì)量的檢驗。數(shù)據(jù)處理采用隨機軟件GPS V5.2進行，根據(jù)自動處理輸出的基線向量指標，即可知道基線的解算情況。作業(yè)過程中，有一天發(fā)現(xiàn)同步環(huán)4～5～6閉合差超限，經(jīng)認真分析，發(fā)現(xiàn)是點位置選擇不當所致，4號點選在5號點山脊的北面，6號點選在5號點山脊的南面，致使同步環(huán)上各測點觀測到的衛(wèi)星不同步，需要調(diào)整個別點位，這是山區(qū)GPS作業(yè)中值得注意的。

為了提高基線向量的解算精度，可以采取以下措施。

（1）增大高度截止角：系統(tǒng)默認的高度截止角為150°，增大高度截止角對求解整周未知數(shù)與提高成果精度有益，因為所有相應(yīng)的噪聲隨衛(wèi)星高度截止角增大而降低，但這時要有較多的衛(wèi)星參與計算，且以GDOP值良好為前提。

（2）改變歷元間隔：由子GPS機本身和外界干擾產(chǎn)生的整周跳變，如衛(wèi)星信號被樹葉阻斷，使基準信號和衛(wèi)星信號混頻以產(chǎn)生差頻信號。這時，改變歷元間隔，可以提高基線向量的解算精度。但改變歷元間隔數(shù)值越大，需要的觀測時間就相對越長。

4 GPS控制網(wǎng)平差和成果評價

采用GPS V5.2隨機軟件進行網(wǎng)平差，首先采用WGS-84大地坐標系進行三維自由網(wǎng)平差，在GPS網(wǎng)自由平差內(nèi)部符合精度要求后，進行約束網(wǎng)平差計算，最后將各GPS點的WGS-84坐標轉(zhuǎn)化為1954年北京30帶大地坐標。網(wǎng)平差計算時使用Ⅲ-10，某礦為起算依據(jù)，進行三維約束平差，利用無名嶺的成果作為檢核。平差后，最弱點5號的點位中誤差為±7 mm，最弱勢相對精度為1∶285000，無名嶺的己知成果與本次平差成果比較δX=0.010，δy=0.01，這說明采用GPS定位技術(shù)可以建成高精度的控制網(wǎng)。

GPS高程測量是利用2個四等水準點Ⅲ-10，某礦施測GPS水準，相當于四等電磁波測距三角高程，經(jīng)WGS-84坐標系三維無約束平差，可以獲得供高程擬合計算的大地高，由于GPS水準網(wǎng)布設(shè)成帶狀，采用數(shù)學3次播值樣條函數(shù)模式擬合，擬合出各GPS點的正常高。擬合后最弱點高程中誤差為±0.017 m其精度達到四等電磁波測距三角高程精度要求。

GPS控制網(wǎng)采用日本SOM A SE12110全站儀按I級導線精度進行外業(yè)檢測，其統(tǒng)計結(jié)果如（表1）。

從外業(yè)檢測數(shù)據(jù)可看出，GPS控制網(wǎng)精度高，成果可靠，足以滿足山區(qū)地形測量的要求。

5 結(jié)論與體會

（1）GPS控制網(wǎng)在山區(qū)控制測量中具有布網(wǎng)靈活方便、作業(yè)效率高，能減少砍伐樹木，對保護生態(tài)環(huán)境具有積極意義。（2）對山區(qū)選點要避免同步環(huán)中一個點在山脊一邊，另一個點在山脊另一邊；或一個在狹窄的山溝里，另一個在山頭上，選點還要避免選在大樹下、坡度大的山脊山坡上、陡坎下面，以免影響GPS測量精度。（3）觀測時間的正常選擇，對提高GPS測量精度有著決定性的影響。

參考文獻

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