黑龍江省富裕縣gps e級網(wǎng)的設計與實現(xiàn)

1、<p>　　黑龍江省富裕縣GPS E級網(wǎng)的設計與實現(xiàn)</p><p>　　摘要：本文通過富?？hGPS E級網(wǎng)的實施過程來探討小城鎮(zhèn)GPS基準網(wǎng)的布設方案和數(shù)據(jù)處理方法，總結(jié)了GPS基準網(wǎng)建立的主要方法，詳細深入研究網(wǎng)形布設、基線解算、平差以及質(zhì)量控制等關鍵問題，并對成果進行了分析和評價。 </p><p>　　關鍵詞：GPS ；E級網(wǎng)；數(shù)據(jù)處理；精度分析中圖分類號： P228.4

2、 文獻標識碼： A </p><p>　　由于GPS定位技術操作簡便快捷，布網(wǎng)和觀測不受時間和空間的限制；精度高、速度快、數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理自動化程度高，有常規(guī)測量模式不可比擬的優(yōu)越性。因此，GPS在富裕縣建設測量中得到了廣泛的應用，現(xiàn)本文著重就GPS在富裕縣的布網(wǎng)及應用給予介紹。 </p><p><b>　　1工程概況 </b></p><p&

3、gt;　　富?？h位于黑龍江松嫩平原。為科學高效的做好小城鎮(zhèn)規(guī)劃工作，所有縣屬鄉(xiāng)鎮(zhèn)必須統(tǒng)一基準、統(tǒng)一標準、統(tǒng)一工作方法，以便更好的為富?？h開發(fā)建設服務。因此，必須建立富?？hGPS基準網(wǎng)。 </p><p>　　2GPS基準網(wǎng)的布設 </p><p>　　富?？hGPS基準網(wǎng)的布設是以小城鎮(zhèn)規(guī)劃建設目的，要求GPS網(wǎng)點具有一定密度和較高的精度。此控制網(wǎng)共布設26個點，設計等級為E級，最弱點點位中

4、誤差水平分量不大于0.050m、高程分量不大于0.080m，其中最長邊約3.4km，最短邊約2.3km。控制網(wǎng)的坐標系統(tǒng)與原有地形圖、高一級GPS網(wǎng)點等資料保持一致。最終坐標換算為1954年北京坐標系，1956年黃海高程系。 </p><p>　　3GPS網(wǎng)的選點與埋石 </p><p>　　GPS網(wǎng)的選點，要求點位視野開闊，目標明顯，周圍截止高度角10°以上，沒有成片障礙物，并

5、便于安置GPS接收機和操作；遠離大功率無線電發(fā)射臺及高壓輸電線，距離＞500m；交通便利，而且安全、穩(wěn)定，便于長期保存和利用。標石必須埋直、埋正、牢固，便于長期保存，標石埋置至少低于地面30cm，不易被破壞，標石埋好后，及時在現(xiàn)場繪制出詳盡的點之記。標石規(guī)格按中華人民共和國測繪行業(yè)標準《全球定位系統(tǒng)(GPS)測量規(guī)范》CH2009-92中附錄B之(Ⅰ)一般普通標石，用鋼筋混凝土澆注制做。 </p><p>　　4

6、GPS網(wǎng)的觀測方案 </p><p>　　GPS網(wǎng)的觀測采用8臺南方雙頻GPS接收機按6個基本圖形，為便于外業(yè)觀測數(shù)據(jù)的檢核，增加外業(yè)觀測數(shù)據(jù)的可靠性，每一測站不同時段重復觀測次數(shù)不少于1.6次，接收時間均為1小時以上，接收截止高度角為15°，歷元間隔15″。觀測時，精確對中整平，對中誤差小于±3mm。儀器高度的量取，取觀測時段前后兩次的均值，兩次量取儀器高度之差不超過3mm。 </p&

7、gt;<p>　　5基線精度影響因素 </p><p>　　1)起算點對基線精度影響在GPS精密相對定位數(shù)據(jù)處理中，定位的基準是由基準站坐標和衛(wèi)星星歷共同給出的。嚴格的說，應要求地面站坐標的框架及歷元與衛(wèi)星星歷的框架及歷元保持一致性。基線解算中，起算點(基準站)的精度將影響基線的精度。起算點對基線解算的最大影響可以用下式表示： </p><p>　　δs=0.50×

8、10-4.D.δx1 </p><p>　　式中δs為對基線的影響，D為基線的長度，δx1為起算坐標的誤差。 </p><p>　　令起算坐標的誤差為20cm，如基線的長度為100km，則起算坐標對其影響為10cm。為了保證這一精度，網(wǎng)中V01點為A級GPS網(wǎng)點，精度優(yōu)于20cm，其對100km左右基線的影響可以忽略不計，因而可以將其作為起算點。同時網(wǎng)中8個松嫩平原高精度GPS點也可作一定

9、的約束。2)衛(wèi)星軌道對基線精度影響衛(wèi)星軌道的精度對GPS基線精度的影響可以用下式表示： </p><p>　　式中dr/R、db/B分別為軌道相對誤差及因此而產(chǎn)生的基線相對誤差。由上式可知，要達到10-8的相對定位精度，要求衛(wèi)星軌道優(yōu)于2m。由此可見，提高衛(wèi)星軌道的精度是保證GPS相對定位精度的關鍵之一。該控制網(wǎng)的基線處理，采用IGS精密星歷，其軌道精度優(yōu)于0.1m。由于控制網(wǎng)中的邊長不超過400km，根據(jù)上式計

10、算可得星歷對基線解算在最不利的情況下，影響也不超過0.5mm。因而在采用IGS精密星歷時，可以忽略星歷對基線的影響，即在解算中可以固定軌道。 </p><p><b>　　6基線處理 </b></p><p>　　1)基線處理采用軟件由于該網(wǎng)采用新款南方S86-T三星雙頻GPS接收機觀測，其鎖定衛(wèi)星顆數(shù)多，基線解算質(zhì)量高，使用南方隨機匹配的數(shù)據(jù)后處理軟件能夠達到要求，

11、在基線解算方案中選擇lonofree[Gnss],其解算長基線的相對精度能達到10-9量級，解算短基線的精度能優(yōu)于1.0mm。2)基線處理觀測數(shù)據(jù)質(zhì)量是保證基線解算精度和可靠性的關鍵之一。因此，用南方軟件處理時，正確修正觀測數(shù)據(jù)中的周跳和刪除大殘差觀測值的數(shù)據(jù)編輯是GPS數(shù)據(jù)處理中的主要工作之一。數(shù)據(jù)編輯首先在觀測數(shù)據(jù)文件選項中錄入點名及儀器高并保存，然后在基線解算-靜態(tài)基線數(shù)據(jù)處理設置中設置衛(wèi)星高度截止角及歷元間隔均為15，觀測組合方

12、案選擇lonofree[Gnss]，方差比應大于3，中誤差應小于0.04米，其他均為默認，最后選擇處理全部基線并開始解算。 </p><p>　　在完成以上工作基礎上，從生成觀測數(shù)據(jù)文件開始，生成觀測方程和解算基線，得出每個時段的解。在數(shù)據(jù)處理中，發(fā)現(xiàn)觀測時段數(shù)質(zhì)量比較差不予采用。3)結(jié)果分析各時段解向量的重復性反映了基線解的內(nèi)部精度，是衡量基線解質(zhì)量的一個重要指標。其定義為： </p><p

13、>　　式中：Ci是各時段解基線的各分量，δ2i是相應分量的協(xié)方差，為相應基線分量的加權平均值，R為相應的重復性。GPS基準網(wǎng)獨立重復基線共115條，其精度統(tǒng)計見表1。 </p><p>　　基線向量重復性統(tǒng)計表1 </p><p>　　南北方向 東西方向 垂直方向 基線長度 </p><p>　　5.2mm+0.2×10-8 8.2mm+1.0

14、15;10-8 15.0mm+1.9×10-8 6.6mm+0.8×10-8 </p><p>　　從表1可以看出，水平方向的重復性優(yōu)于10mm＋1.0×10-8；垂直方向重復性優(yōu)于15mm+2.0×10-8，也就是說，重復性精度能夠達到甚至優(yōu)于10-8，能夠滿足技術要求。 </p><p>　　7GPS網(wǎng)的平差計算 </p><

15、p>　　1)平差軟件GPS E級網(wǎng)的整體平差采用Gnssadj完成。2)平差采用的觀測量GPS E級網(wǎng)采用軟件進行同步觀測網(wǎng)的基線解算，平差時采用各同步觀測網(wǎng)的獨立基線向量及其全協(xié)方差矩陣作為觀測量。3)在ITRF坐標框架下三維無約束平差經(jīng)過粗差分析，消除粗差影響后，三維無約束平差結(jié)果的驗后單位權方差仍未通過χ2檢驗，這是因為GAMIT基線解的輸出精度與其實際精度不匹配。處理時根據(jù)三維無約束平差的結(jié)果，對基線觀測量的方差分量因子進

16、行調(diào)整，其中方差分量改正因子為1.9387，最終三維無約束平差結(jié)果的單位權中誤差通過χ2檢驗。三維無約束平差的結(jié)果，客觀地反映了整個GPS網(wǎng)的內(nèi)部符合精度。4)在ITRF坐標框架下三維約束平差為了與松嫩平原高精度GPS網(wǎng)成果保持統(tǒng)一，本次平差采用松嫩平原高精度GPS網(wǎng)平差成果中部分測站的坐標作為三維約束平差的基準。這些基準站中包括國家A級GPS網(wǎng)點四個站，平差時以這四個站的三維坐標(X,Y,Z)作為固定點約束值。 </p>

17、<p><b>　　參考文獻： </b></p><p>　　[1] Usery, E. L., A Concept Framework and Fuzzy Set implementation for Geographic Features, In: PETER A. BURROUG H and ANDREW U. FRANK, (Ed.) Geographic Objects