邊界測(cè)量GPS大地控制網(wǎng)布設(shè)分析

張輝

摘要：近年來(lái)，邊界測(cè)量GPS大地控制網(wǎng)布設(shè)問(wèn)題得到了業(yè)內(nèi)的廣泛關(guān)注，研究其相關(guān)課題有著重要意義。本文首先對(duì)GPS測(cè)量技術(shù)相關(guān)內(nèi)容做了概述，分析了邊界GPS大地控制網(wǎng)的布設(shè)，并結(jié)合相關(guān)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，通過(guò)實(shí)例分析對(duì)該課題進(jìn)行了深入研究，闡述了個(gè)人對(duì)此的幾點(diǎn)看法與認(rèn)識(shí)。希望本文的研究，有助于相關(guān)測(cè)量工作的實(shí)踐。

關(guān)鍵詞：邊界測(cè)量；GPS；大地控制網(wǎng)；布設(shè)

引言

作為一項(xiàng)特殊陛加強(qiáng)的測(cè)量工作，邊界測(cè)量GPS大地控制網(wǎng)的布設(shè)至關(guān)重要。該項(xiàng)課題的研究，將會(huì)更好地提升對(duì)邊界測(cè)量GPS大地控制網(wǎng)布設(shè)的分析與掌控力度，從而通過(guò)合理化的措施與方法，進(jìn)一步優(yōu)化該項(xiàng)工作的整體效果。

1.GPS測(cè)量技術(shù)概述

GPS（也稱全球定位系統(tǒng)）工作系統(tǒng)中包含了24顆時(shí)鐘操控測(cè)距信號(hào)廣播定時(shí)的衛(wèi)星，處于星座中的每一顆衛(wèi)星操控時(shí)鐘都會(huì)和標(biāo)有GPS的內(nèi)部系統(tǒng)保持時(shí)間上的同步性。此外，每位用戶的接收機(jī)也會(huì)擁有一個(gè)時(shí)鐘，用戶的時(shí)鐘也是和內(nèi)部系統(tǒng)時(shí)間保持一致，當(dāng)用戶的接收機(jī)接收到來(lái)自衛(wèi)星發(fā)出含有定時(shí)信息的測(cè)距信號(hào)時(shí)，系統(tǒng)將會(huì)自動(dòng)計(jì)算出測(cè)距信號(hào)到達(dá)接受地點(diǎn)所消耗的時(shí)間，這一時(shí)間即為達(dá)到時(shí)間，再根據(jù)S=v，t，用到達(dá)時(shí)間乘以光的速度即可得到衛(wèi)星與用戶間的距離。在這一測(cè)量過(guò)程中，用戶始終處于以衛(wèi)星為球心的球面某一點(diǎn)上。假如用第二顆衛(wèi)星同時(shí)發(fā)出信號(hào)確定用戶的位呈，則會(huì)將用戶看作為以第二顆衛(wèi)星為球心的球面某點(diǎn)上，這樣同一時(shí)間內(nèi)用戶就會(huì)被定為在不同的兩個(gè)球面的同一點(diǎn)上，那么此時(shí)這兩個(gè)球形將有可能發(fā)生相交出陰影部分，或者將有可能出現(xiàn)兩球相切的情況，然而后者只是一種特殊情況。

2.邊界GPS大地控制網(wǎng)的布設(shè)

在邊界測(cè)量中，大地控制網(wǎng)的布設(shè)是為后續(xù)航外控制測(cè)量、邊界確定、界樁位置測(cè)定和地形圖繪制等建立統(tǒng)一的坐標(biāo)系統(tǒng)和高程基準(zhǔn)。邊界地形復(fù)雜。交通不便，作業(yè)區(qū)域狹長(zhǎng)，因此，分析和探討出一種實(shí)用性強(qiáng)、適合邊界控制測(cè)量的GPS布網(wǎng)方法，將有助于邊界測(cè)量的順利實(shí)施。

邊界GPS大地控制網(wǎng)的布設(shè)與其他GPS控制網(wǎng)的布設(shè)不同。第一，我國(guó)與鄰國(guó)陸地邊界線很長(zhǎng)，而控制網(wǎng)要求沿邊界線兩側(cè)5km的范圍內(nèi)布設(shè)，呈帶狀分布；第二，大地控制網(wǎng)是為后續(xù)航外控制測(cè)量和大比例尺地形圖繪制作首級(jí)控制，其點(diǎn)位精度不大于0.2m，正常高精度不大于0.5m；第三，航外控制測(cè)量與大地控制網(wǎng)測(cè)量基本上同步進(jìn)行，因此大地控制網(wǎng)要求在較短時(shí)間里布設(shè)完畢，綜合考慮以上因素，邊界GPS大地控制網(wǎng)的布設(shè)宜采用同步圖形擴(kuò)展式，分區(qū)之間采用點(diǎn)連接，即根據(jù)投入作業(yè)的接收機(jī)數(shù)量，分區(qū)之間連接點(diǎn)上的接收機(jī)不動(dòng)，其他接收機(jī)遷移到下一個(gè)分區(qū)進(jìn)行同步觀測(cè)。

航外控制測(cè)量一般采用隨機(jī)的商用軟件，這種軟件在處理長(zhǎng)基線時(shí)精度較差，因此，邊界GPS大地控制網(wǎng)相鄰測(cè)站之間的距離應(yīng)保持在50-100km之間，這樣即可以滿足大地控制網(wǎng)快速布設(shè)的要求，又可以滿足航外控制測(cè)量和地形圖繪制的精度要求。

3.實(shí)例分析

3，1GPS大地控制網(wǎng)的布設(shè)

某邊界測(cè)區(qū)屬高緯度山林盆地，交通不便。雙方在邊界線兩側(cè)5km范圍內(nèi)的本國(guó)境內(nèi)各布設(shè)了20個(gè)GPS大地控制網(wǎng)點(diǎn)和5個(gè)GPS水準(zhǔn)點(diǎn)，控制網(wǎng)相鄰點(diǎn)間距60kin左右，均勻分布于測(cè)區(qū)。外業(yè)觀測(cè)投入6臺(tái)GPS雙頻接收機(jī)，控制網(wǎng)的布設(shè)采用同步圖形擴(kuò)展式，25個(gè)點(diǎn)分成5個(gè)同步區(qū)進(jìn)行觀測(cè)，各區(qū)之間采用點(diǎn)連式。即6臺(tái)接收機(jī)在一個(gè)區(qū)不同點(diǎn)同步觀測(cè)3個(gè)時(shí)段后，兩區(qū)之間連接點(diǎn)上的接收機(jī)在原點(diǎn)保持不動(dòng)，繼續(xù)觀測(cè)，其余5臺(tái)接收機(jī)遷移到下一個(gè)區(qū)不同點(diǎn)上進(jìn)行觀測(cè)，連接點(diǎn)觀測(cè)時(shí)段長(zhǎng)度23，5h，其他點(diǎn)觀測(cè)時(shí)段長(zhǎng)度7h，采樣間隔為30s，高度截止角為100。連接點(diǎn)的觀測(cè)時(shí)間長(zhǎng)于其他點(diǎn)的觀測(cè)時(shí)間，可以提高整網(wǎng)的精度和可靠性。

3.2數(shù)據(jù)處理

GPS大地控制網(wǎng)的測(cè)量需要兩國(guó)聯(lián)合作業(yè)，各自完成本國(guó)境內(nèi)大地控制網(wǎng)布測(cè)和數(shù)據(jù)處理工作，在數(shù)據(jù)處理時(shí)雙方采用相同版本的GAMIT/GLOBK高精度數(shù)據(jù)處理軟件，使用相同的IGS站（BJFS、SHAO、MTKA、KHAJ）觀測(cè)數(shù)據(jù)和精密星歷，并將平差結(jié)果歸算至統(tǒng)一的坐標(biāo)系統(tǒng)中。雙方確定統(tǒng)一的坐標(biāo)系統(tǒng)采用精度高、穩(wěn)定性好的ITRF2000坐標(biāo)參考框架。

基線處理采用LC-AUTCLN觀測(cè)量和軌道松馳解算模式，對(duì)IGS站坐標(biāo)給予0.010m的約束，對(duì)IGS精密星歷給予10.8量級(jí)的約束，網(wǎng)乎差對(duì)IGS站的坐標(biāo)和衛(wèi)星軌道進(jìn)行強(qiáng)約束，從而獲得測(cè)站在ITRF坐標(biāo)參考框架下的坐標(biāo)，各點(diǎn)高程異?？删C合利用重力、GPS、水準(zhǔn)等數(shù)據(jù)進(jìn)行似大地水準(zhǔn)面擬合得到。實(shí)踐證明，在數(shù)量和質(zhì)量均有保證的情況下，重力似大地水準(zhǔn)面可以與GPS/水準(zhǔn)點(diǎn)保持非常好的一致，其不符值在10cm以內(nèi)。

3.3精度分析

質(zhì)量檢核和精度分析主要通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化均方根差（NRMs）、基線重復(fù)性、點(diǎn)位中誤差等精度控制指標(biāo)來(lái)體現(xiàn)GPS控制網(wǎng)的精度。

標(biāo)準(zhǔn)化均方根差：NRMS用來(lái)表示單天解基線值偏離其加權(quán)值的程度。一般說(shuō)來(lái)，NRMS值越小，基線解算精度越高。根據(jù)國(guó)內(nèi)外GPS數(shù)據(jù)處理經(jīng)驗(yàn)，其值一般應(yīng)小于0.3，最大不能超過(guò)0.5。

4.結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)邊界測(cè)量GPS大地控制網(wǎng)布設(shè)的研究分析，我們可以發(fā)現(xiàn)，該項(xiàng)工作良好實(shí)踐效果的取得，有賴于對(duì)其多項(xiàng)影響因素與關(guān)鍵環(huán)節(jié)的充分掌控，有關(guān)人員應(yīng)該從測(cè)量工作的客觀實(shí)際出發(fā)，研究制定最為符合實(shí)際的控制網(wǎng)布設(shè)實(shí)施策略。