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[摘要]GPS控制网在测绘应用中起到了至关重要的作用，不仅提高了测绘的准确度，还降低了成本。本文着重探析了GPS控制网高效率、精准性、可行性及低成本的原则，分析了如何优化其控制网的设计类型，阐述了优化GPS控制网技术的方法，确定了控制网的网型，研究GPS控制网优化设计的具体步骤。
[关键词]测绘 GPS 控制网 网型
[中图分类号] P228.4 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2015）-6-185-1
1前言
随着现代测绘事业的不断发展，GPS控制技术在测绘领域的发展中起到了不可替代的作用。传统的测绘技术成本偏高且准确性低，大大加重了操作人员的工作压力，GPS测绘技术不仅精准度高，可行性强，还能提高效率，节约资源。为了将GPS技术发挥出最大的优势，人们在不断的优化其控制网的设计，以此不断提高测绘的精准度和可行性，保证测绘工程工作的顺利完成。
2 GPS控制网设计原则及思路
2.1高效率高精度原则
在进行GPS控制网优化设计时，要坚守高效率原则，这就要参照GPS控制网中相应的各项效率指数，对现有方案进行合理的设计，此外，还要分析控制网的总布置时段和消耗额度，明确设计方向以此提高控制网的整体效率。GPS控制网技术之所以受到测绘行业的欢迎，其高精准度特性是原因之一，作为测量工作的基础，在进行优化设计GPS控制网时，首先要对控制网的网型结构进行分析，利用坐标方差，针对其网型设计并确定控制网的矩阵。简单的来说就是利用协方差阵分析控制网，并确定控制网整体的精度标准参数，同时在设计和运用时利用角度方位之间的平方差或者标准差以及两点之间的距离进行比较计算，从而保证GPS控制网的精准度。
2.2可靠性低成本原则
坚持GPS控制网的设计原则是保证GPS控制网质量的前提。GPS控制网的可靠性分为外部和内部可靠性两种。抵御能力粗差的为外部可靠性，观察能力粗差的主要指内部可靠性。设计GPS控制网时，η作为控制网可靠性数值表示符号，η=J单/J整.，即单个网络为单独性的基线数值与整体网络为单独性的技术数值的比值[1]。比较分析GPS控制网的可靠性数值，能够准确的体现出GPS的可靠性，并对其进行较直观的分析。控制网的布网环节是决定GPS控制网优化设计质量的关键，在进行布设时不仅要严格控制成本还要保证GPS控制网的精准度。GPS控制网的总点数和其重复频率关系到控制网布设的成本高低，设接收控制网的观测设备所需要的平均成本为T，根据公式T=Cmin既可以算出控制网布设的总成本。从此公式我们可以看出GPS控制网进行处理数据共有两个环节，并且其分析问题都具有可靠性。首先，利用残差值对观测杂质相位数值进行分析提出，是可靠性着重点。其次，就是将检测值定位基线以研究可靠性。利用公式T=Cmin，进行常规控制网可靠性问题的分析技术在我国已逐渐成熟。
2.3设计思路分类
随着GPS控制网在测绘行业中的发展应用，设计GPS控制网技术成为GPS定位工作的基本。其设计思路根据GPS控制网的应用、密度、精度、可靠性和成本参数指标，以国家规定的相关测绘的过程为依据，具体优化GPS控制网在特定的交通环境、地形地质等条件下进行的设计，包括对坐标、网型/监测调度等。优化GPS的设计的方案中，根据准确度、高效率、可靠性和低成本的原则，进行设计的思路方案分类，以满足GPS控制网优化的最终效果。GPS控制网的优化设计中，需要结合传统的控制网设计。控制网的零类设计指GPS控制网设计中的基准，其设计要选择GPS控制网中最好的观测位置数据，主要涵盖有系统坐标、投影带、投影面积和位置、确定并获取起算点以及联测水准中控制点的数量和坐标等[2]。一类设计是设计GPS控制网相关图形，设计GPS控制网中控制点的位置、连接类型、基线复测值、设站的重复数值以及选择水准联测相关路线，必须根据控制网测绘地区的地形、交通、环境等具体项目，参照其可靠性、平均成本、效率、准确度等指标。二类设计是设计观测GPS控制网的具体方案，主要有观测时段、数据、调度等。三类设计是改造优化现有的GPS控制网，主要设计加测值、对加测数据进行分析处理。以改造控制网的拓展、加密和观测来提高控制网的可靠性和精准度。
3 GPS控制网的优化
3.1优化方法概述
优化控制网设计有模拟法和解析法两种方法。在设计的过程中，要参照固定的数据和限制的条件，以最优解解析待测点。限制的条件复杂繁多，在实际的运用和设计中会受到一定的约束，因此我们常用解析法来设计范围较小且精密的GPS控制网。模拟法的使用一般是利用平差模型，在设计中模拟最初数据以及观测数值，可以模拟一组或者多组，将数据输入到平差软件以此计算出控制网的各个数据，并对数据进行分析比较。此外要对控制网的最初数据和网型、结构、观测数值条件进行反复计算并改进，以求出最符合要求的设计方案。要确保GPS控制网中各区域控制点的相对精准度，以此建立整个网型的大体构架，利用高精度的激光测量边距，并计算联合平差，提升控制网平均精准度[3]。此外，要重复设站，保证其次数，添加观测次数，避免人为操作引起网型误差，在布网时必须在控制点上设有3条以上的基线，同时控制网中的异步环总边数要少于6条。要精确起算点的个数和位置，确保其精度一致平均。在保证控制网可靠性和精度的基础上，优化控制网设计。
3.2 GPS控制网网型选定
GPS控制网的网型结构是优化控制网的关键步骤[4]。通过GPS接收机的数量来确定控制网的同步图形，在设计网型时有三种连接同步图形的方式，设计是要根据实际情况进行选择合理的方式进行连接，第一种是边连接，边连接就是在同步图形中进行相互连接的基线所形成的控制网。边连接方式由于控制网内含有较多的复测基线，以此形成多个异步环，利于检查观测的粗差，其方式具有高强度和高可靠性，该设计方法主要运用于高精度的测量中。第二种方法是点连接，点连接就是在共同点互相进行连接的情况下，相邻的同步环的点形成GPS控制网，以点连接方式设计的GPS控制网，有些仅有一个异步闭合环或没有异步闭合环。由于不存在闭合环，此方式连接的控制网较简单薄弱，粗差检测力相对降低，在低精准度的测量工程中，可以使用点连接方式进行设计，以此减少工作量，提高测量效率。最后一种是点边连接方式，这种方式是将边连接和点连接两种方式结合起来，设计成具有综合性特点的控制网。利用点边连接的方式进行网型设计，可以利用于精准度高的控制网中，这样的布网方式有较多的测量基线以此封闭同步图形，提高了控制网的强度，在降低运作成本的同时还可以保证其可靠性和效率，大大降低了作业量。
3.3优化具体途径
根据上文所研究的原则、思路、方法及网型设计，可以得出优化GPS控制网设计的大致步骤。首先，结合布网的原则和目的，在图形上选择起始点，然后到现场进行探测，采集选点时所需的各项条件，如地形、环境、交通等，以此满足布网需求。再对数据和条件进行分析比较得出测量的大致点位。其次要根据每点三条以上的单独基线进行布网，保证其基线边长分布均衡，针对接收器的数量和布网设计的要求对设计控制网的图形、基线进行适当的调整。最后，根据所得的数据参数进行分析计算，在满足控制网设计的指标基础上确定测量的方案。
4结语
综上所述，在设计GPS控制网时，必须要以设计布网原则为前提条件，结合测量的要求和勘测地区的实际情况，对需要反复测量的数据进行严谨的分析计算，通过科学合理的设计，已完成优化GPS控制网的设计，以此提高测量工程的效率，提高其精准度，降低人力和财力的成本。
参考文献
[1]王璐，陈曦.GPS控制网的优化设计[J].河南科技，2011，12（17）：76-78
[2]郭敬平，朴桂玉.GPS控制网的优化设计[J].中国新技术新产品，2009，45（21）：76-78
[3]周拥军.GPS 网的模拟优化设[J].测绘工程，2001（3）：25-28
[4]周秋生.测量控制网优化设计[M].北京：测绘出版社，1992.
[关键词]测绘 GPS 控制网 网型
[中图分类号] P228.4 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2015）-6-185-1
1前言
随着现代测绘事业的不断发展，GPS控制技术在测绘领域的发展中起到了不可替代的作用。传统的测绘技术成本偏高且准确性低，大大加重了操作人员的工作压力，GPS测绘技术不仅精准度高，可行性强，还能提高效率，节约资源。为了将GPS技术发挥出最大的优势，人们在不断的优化其控制网的设计，以此不断提高测绘的精准度和可行性，保证测绘工程工作的顺利完成。
2 GPS控制网设计原则及思路
2.1高效率高精度原则
在进行GPS控制网优化设计时，要坚守高效率原则，这就要参照GPS控制网中相应的各项效率指数，对现有方案进行合理的设计，此外，还要分析控制网的总布置时段和消耗额度，明确设计方向以此提高控制网的整体效率。GPS控制网技术之所以受到测绘行业的欢迎，其高精准度特性是原因之一，作为测量工作的基础，在进行优化设计GPS控制网时，首先要对控制网的网型结构进行分析，利用坐标方差，针对其网型设计并确定控制网的矩阵。简单的来说就是利用协方差阵分析控制网，并确定控制网整体的精度标准参数，同时在设计和运用时利用角度方位之间的平方差或者标准差以及两点之间的距离进行比较计算，从而保证GPS控制网的精准度。
2.2可靠性低成本原则
坚持GPS控制网的设计原则是保证GPS控制网质量的前提。GPS控制网的可靠性分为外部和内部可靠性两种。抵御能力粗差的为外部可靠性，观察能力粗差的主要指内部可靠性。设计GPS控制网时，η作为控制网可靠性数值表示符号，η=J单/J整.，即单个网络为单独性的基线数值与整体网络为单独性的技术数值的比值[1]。比较分析GPS控制网的可靠性数值，能够准确的体现出GPS的可靠性，并对其进行较直观的分析。控制网的布网环节是决定GPS控制网优化设计质量的关键，在进行布设时不仅要严格控制成本还要保证GPS控制网的精准度。GPS控制网的总点数和其重复频率关系到控制网布设的成本高低，设接收控制网的观测设备所需要的平均成本为T，根据公式T=Cmin既可以算出控制网布设的总成本。从此公式我们可以看出GPS控制网进行处理数据共有两个环节，并且其分析问题都具有可靠性。首先，利用残差值对观测杂质相位数值进行分析提出，是可靠性着重点。其次，就是将检测值定位基线以研究可靠性。利用公式T=Cmin，进行常规控制网可靠性问题的分析技术在我国已逐渐成熟。
2.3设计思路分类
随着GPS控制网在测绘行业中的发展应用，设计GPS控制网技术成为GPS定位工作的基本。其设计思路根据GPS控制网的应用、密度、精度、可靠性和成本参数指标，以国家规定的相关测绘的过程为依据，具体优化GPS控制网在特定的交通环境、地形地质等条件下进行的设计，包括对坐标、网型/监测调度等。优化GPS的设计的方案中，根据准确度、高效率、可靠性和低成本的原则，进行设计的思路方案分类，以满足GPS控制网优化的最终效果。GPS控制网的优化设计中，需要结合传统的控制网设计。控制网的零类设计指GPS控制网设计中的基准，其设计要选择GPS控制网中最好的观测位置数据，主要涵盖有系统坐标、投影带、投影面积和位置、确定并获取起算点以及联测水准中控制点的数量和坐标等[2]。一类设计是设计GPS控制网相关图形，设计GPS控制网中控制点的位置、连接类型、基线复测值、设站的重复数值以及选择水准联测相关路线，必须根据控制网测绘地区的地形、交通、环境等具体项目，参照其可靠性、平均成本、效率、准确度等指标。二类设计是设计观测GPS控制网的具体方案，主要有观测时段、数据、调度等。三类设计是改造优化现有的GPS控制网，主要设计加测值、对加测数据进行分析处理。以改造控制网的拓展、加密和观测来提高控制网的可靠性和精准度。
3 GPS控制网的优化
3.1优化方法概述
优化控制网设计有模拟法和解析法两种方法。在设计的过程中，要参照固定的数据和限制的条件，以最优解解析待测点。限制的条件复杂繁多，在实际的运用和设计中会受到一定的约束，因此我们常用解析法来设计范围较小且精密的GPS控制网。模拟法的使用一般是利用平差模型，在设计中模拟最初数据以及观测数值，可以模拟一组或者多组，将数据输入到平差软件以此计算出控制网的各个数据，并对数据进行分析比较。此外要对控制网的最初数据和网型、结构、观测数值条件进行反复计算并改进，以求出最符合要求的设计方案。要确保GPS控制网中各区域控制点的相对精准度，以此建立整个网型的大体构架，利用高精度的激光测量边距，并计算联合平差，提升控制网平均精准度[3]。此外，要重复设站，保证其次数，添加观测次数，避免人为操作引起网型误差，在布网时必须在控制点上设有3条以上的基线，同时控制网中的异步环总边数要少于6条。要精确起算点的个数和位置，确保其精度一致平均。在保证控制网可靠性和精度的基础上，优化控制网设计。
3.2 GPS控制网网型选定
GPS控制网的网型结构是优化控制网的关键步骤[4]。通过GPS接收机的数量来确定控制网的同步图形，在设计网型时有三种连接同步图形的方式，设计是要根据实际情况进行选择合理的方式进行连接，第一种是边连接，边连接就是在同步图形中进行相互连接的基线所形成的控制网。边连接方式由于控制网内含有较多的复测基线，以此形成多个异步环，利于检查观测的粗差，其方式具有高强度和高可靠性，该设计方法主要运用于高精度的测量中。第二种方法是点连接，点连接就是在共同点互相进行连接的情况下，相邻的同步环的点形成GPS控制网，以点连接方式设计的GPS控制网，有些仅有一个异步闭合环或没有异步闭合环。由于不存在闭合环，此方式连接的控制网较简单薄弱，粗差检测力相对降低，在低精准度的测量工程中，可以使用点连接方式进行设计，以此减少工作量，提高测量效率。最后一种是点边连接方式，这种方式是将边连接和点连接两种方式结合起来，设计成具有综合性特点的控制网。利用点边连接的方式进行网型设计，可以利用于精准度高的控制网中，这样的布网方式有较多的测量基线以此封闭同步图形，提高了控制网的强度，在降低运作成本的同时还可以保证其可靠性和效率，大大降低了作业量。
3.3优化具体途径
根据上文所研究的原则、思路、方法及网型设计，可以得出优化GPS控制网设计的大致步骤。首先，结合布网的原则和目的，在图形上选择起始点，然后到现场进行探测，采集选点时所需的各项条件，如地形、环境、交通等，以此满足布网需求。再对数据和条件进行分析比较得出测量的大致点位。其次要根据每点三条以上的单独基线进行布网，保证其基线边长分布均衡，针对接收器的数量和布网设计的要求对设计控制网的图形、基线进行适当的调整。最后，根据所得的数据参数进行分析计算，在满足控制网设计的指标基础上确定测量的方案。
4结语
综上所述，在设计GPS控制网时，必须要以设计布网原则为前提条件，结合测量的要求和勘测地区的实际情况，对需要反复测量的数据进行严谨的分析计算，通过科学合理的设计，已完成优化GPS控制网的设计，以此提高测量工程的效率，提高其精准度，降低人力和财力的成本。
参考文献
[1]王璐，陈曦.GPS控制网的优化设计[J].河南科技，2011，12（17）：76-78
[2]郭敬平，朴桂玉.GPS控制网的优化设计[J].中国新技术新产品，2009，45（21）：76-78
[3]周拥军.GPS 网的模拟优化设[J].测绘工程，2001（3）：25-28
[4]周秋生.测量控制网优化设计[M].北京：测绘出版社，1992.