GNSS控制網(wǎng)設(shè)計精度分析

□ 曹正偉 崔坤生

（1.天津華北地質(zhì)勘查局核工業(yè)二四七大隊，天津 301800；2.福建省港航管理局勘測中心,福建 福州 350009）

0.引言

在沒有CORS信號覆蓋的地區(qū)進(jìn)行控制測量，如何保證GNSS控制網(wǎng)的精度，節(jié)約成本、提高測量效率是測繪工作者關(guān)心的問題。本文結(jié)合GNSS控制網(wǎng)設(shè)計實例，從網(wǎng)形、基線等方面探討優(yōu)化控制網(wǎng)設(shè)計精度的方法。

1.GNSS控制網(wǎng)的網(wǎng)形設(shè)計

1.1 GNSS網(wǎng)形設(shè)計特點

由于點間不需要通視且點位精度主要取決于衛(wèi)星與測站間的幾何圖形、觀測數(shù)據(jù)質(zhì)量和數(shù)據(jù)處理方法，因此GNSS網(wǎng)的設(shè)計主要取決于用戶的要求和用途[1]。

1.2 GNSS網(wǎng)的同步圖形擴(kuò)展方式

GNSS網(wǎng)的圖形布設(shè)通常有點連式、邊連式、網(wǎng)連式以及邊點混合連接四種基本方式。選擇什么樣的組網(wǎng)，取決于工程所要求的精度、野外條件及GNSS接收機(jī)臺數(shù)等因素[2]。

2.GNSS控制網(wǎng)精度分析實例

2.1 GNSS網(wǎng)形與控制網(wǎng)精度關(guān)系

圖1 邊連接布網(wǎng)

采用邊連接，觀測網(wǎng)形（如圖1所示）。圖中箭頭表示平差時所選的獨(dú)立基線及其方向，虛線表示要追加的獨(dú)立基線。根據(jù)所得的數(shù)值，估算網(wǎng)的質(zhì)量指標(biāo)，結(jié)果見表1。

表1 坐標(biāo)值的精度分析

當(dāng)網(wǎng)為點連接，且存在一條自由基線時，網(wǎng)形（如圖2所示）。對此網(wǎng)進(jìn)行精度估算，其結(jié)果見表2。

圖2 點連接控制網(wǎng)

比較表1和表2的數(shù)據(jù)得到，當(dāng)網(wǎng)為點連接且存在一條自由基線時，網(wǎng)的平均精度比邊連接降低很多。所以，GNSS網(wǎng)的精度與網(wǎng)形有關(guān)。

2.2 GNSS基線與控制網(wǎng)精度的關(guān)系

在控制網(wǎng)中分別追加基線2—8和基線5—3時，其平差結(jié)果見表3和表4。

從表3和表4中數(shù)據(jù)分析得到，當(dāng)網(wǎng)中追加獨(dú)立基線時，則網(wǎng)的精度有所提高。在本例中，單獨(dú)加測2—8或5—3基線時，平差的結(jié)果差不多，所以，其對網(wǎng)的精度增益是等效的。

當(dāng)同時加測基線2—8和基線5—3時的平差結(jié)果見表5。

表2 點連接精度分析

表3 加測2—8基線后的精度分析

表4 加測5—3基線后的精度分析

表5 加測2—8和5—3基線后的精度分析

比較表3、表4和表5的數(shù)據(jù)得到，當(dāng)在網(wǎng)中繼續(xù)追加獨(dú)立基線時，網(wǎng)的精度會有小幅度提高，各點點位精度會逐漸趨于均勻化。

2.3 實例分析

根據(jù)以上分析，結(jié)合內(nèi)蒙古錫林浩特市某地調(diào)項目控制網(wǎng)實例的情況，對GNSS控制網(wǎng)設(shè)計精度進(jìn)行分析如下：

（1）根據(jù)測區(qū)實際情況，在圖上選點、野外踏勘并獲取滿足規(guī)范布網(wǎng)條件的實際概略二維坐標(biāo)。

（2）按照GNSS網(wǎng)的布網(wǎng)原則，結(jié)合實際GPS儀器數(shù)量，選取獨(dú)立基線控制網(wǎng)的觀測方案。

（3）以不同邊點混合連接的形式設(shè)計3種布網(wǎng)方案，采用嚴(yán)密算法，比較分析各方案中的精度值差異，確定精度較高且分布均勻的最優(yōu)方案。3種方案的網(wǎng)形分別（如圖3、圖4、圖5所示）。

圖3 實例網(wǎng)方案1

圖4 實例網(wǎng)方案2

圖5 實例網(wǎng)方案3

分別對3種方案進(jìn)行精度分析，其精度結(jié)果見表6。

由表6中精度分析可得，邊點混合連接方式相同但因網(wǎng)形不同，精度結(jié)果也不一樣，其中方案1和方案2的平均精度相同且是方案中最高的，但方案2中的各點點位精度明顯分布不均勻，所以方案1是最合理布網(wǎng)方案。

表6 邊點混合連接不同方案精度分析

3.結(jié)束語

通過實例驗證分析，得出以下3點結(jié)論：

（1）GNSS網(wǎng)的精度與網(wǎng)形的布設(shè)和獨(dú)立基線的選取密切相關(guān)。

（2）GNSS網(wǎng)解算中追加獨(dú)立基線對網(wǎng)的精度提高有益處，但沒有必要追加大量獨(dú)立基線。

（3）在布網(wǎng)連接方式相同時，一定要合理選取公共點和公共邊以確保GNSS網(wǎng)的精度。

參考文獻(xiàn)：

【1】王建敏，等.GNSS網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計與粗差剔除[J].遼寧工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報，2003（3）.

【2】孔祥元,梅是義.控制測量學(xué)（第2版）[M].武漢:武漢大學(xué)出版社,2002.