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摘要：界河整治工程的目的是保护国土，防止国土流失，维护国土完整，由于界河整治工程涉及边境问题，因此对测量控制网的精度要求很高。本文简要介绍GPS技术在工程测量中应用。
关键词：GPS全球定位系统；测量控制网
Abstract: river regulation project is aimed at protecting the homeland, prevent soil erosion, maintaining territorial integrity, because the border issue relates to river regulation project, so the high demands on the measurement accuracy of control network. This paper briefly introduces the application of GPS technology in engineering measurement.
Keywords: GPS global positioning system; measurement and control network
中图分类号：P228.4文献标识码：A文章编号：2095-2104（2013）
前言
广西中越国境界河平而河平而关河段整治工程，位于左江干流平而河上游，地处凭祥市西南端的友谊镇平而村，平而村上游设有二类通关口岸平而关，距凭祥市区23km，东经106°42′02″，北纬22°13′09″。平而河平而关河段整治工程是一个以保护国土，防止国土流失为主要任务，结合边境贸易、固边富民的综合治理工程。堤线全长3.4km。。
GPS全球定位系统随着科技的进步和后处理软件的日臻完善，测量成果的可靠性和精确性不断提高，且其测量速度快、布点灵活、定位精度高、操作简便、全天候作业，近年来，在我国各类水利工程中得到广泛应用。
差分GPS定位工作原理及注意事项
在基准站上的接收机要求得它到可见卫星的距离，并将此计算出的距离与含有误差的测量值加以比较。利用一个α-β滤波器将此差值滤波并求出其偏差。然后将所有卫星的测距误差传输给用户，用户利用此测距误差来改正测量的伪距。最后用户利用改正后的伪距求解出本身的位置，就可消去公共误差，提高定位精度。
基准站的GPS接收机测量出全部卫星的伪距ρi和收集全部卫星的星历文件(A、e、ω、Ω、i、t等)。利用已采集的轨道根数按
=(-ΩK)（-ik）=( -ΩK)(-ik)
=
计算出各个卫星的地心坐标［X、Y、Z］i,同时可采用各种方法精确求出基准站的地心坐标［X、Y、Z］b.这样利用每一时刻计算的地心坐标和基准站的已知地心坐标反求出每一时刻到基准站的真距Ri:
Ri=
式中上标i表示第i颗卫星，下同。
基准站GPS接收机测量的伪距包括各种误差，与真距不同。可以求出伪距的改正数：
△ρi=Ri－ρi
同时可求出共享软件距改正数的变化率△ρi:
ρi=
基准站将△ρ1i和△ρi传给用户台，用户台测量出伪距ρiu再加上以上的改正数，便求得经过改正的伪距：
ρiucorr(t)=ρiu(t)+△ρi(t)+△ρi(t-t0)
利用改正后的伪距ρiucorr,只要观测4颗卫星就可以按下式计算用户用户站的坐标。
ρiucorr=Riu+C.dτ+v1
=+C.dτ+v1
式中dτ为钟差，v为接收机噪声。
由于计算的伪距改正数是直接在WGS－84坐标系上进行的，即等得到的直接改正数，不用先转换为当地坐标，因此能达到很高的精度。
GPS在工程中的应用
（一）仪器的选择
广西中越国境界河平而河平而关河段整治工程使用的GPS为美国麦哲伦Magellan公司的ashtech Locus单频接收机，仪器静态定位标称精度为：平面测量5mm+1ppm,高程测量10mm+2ppm。该仪器经过广西壮族自治区技术监督局授权的广西测绘产品质量检定所进行技术鉴定，检定结果均为合格。外业依据参照《全球定位系统工程测量规范》。
（二）控制网的布设
广西中越国境界河平而河平而关河段整治工程沿护岸堤线通有边境公路，交通便利，且两岸的山不大，高度角满足大于15度的要求，为了避免多径效应和采集到高质量的观测数据，我们依照下列原则进行选点观测：
选择理想的观测环境，尽量避开高反射体如水面和粗糙度小于2度的平面、垂直面、斜面。
选择星历较好时段观测，有效观测卫星总数大于4颗，卫星分布象限不少于2个，截止高度角为15度。
同步观测时间大于1小时，以提高平面定位精度。
选点要远离无线电干扰源如高压线、变压器、无线电发射塔等。
由于河道大部分呈直伸型，GPS控制网图形较差，且界河整治工程涉及边境问题，为提高测量精度，高程联测两个国家三等水准点、平面起算数据按C级联测两个国家二等三角点。
中越界河归春河段护岸工程沿护岸堤线布设的控制网如图所示：
（三）外业施测
差分GPS的原理表明为了求解高精度差分信息，基准台站在WGS－84的已知坐标位置就必须十分准确，一般认为其绝对精度优于0.5m。为此我们进行多时段、长时间的连续同步观测，数据采样间隔30s,截止高度角为15度，联测两个国家三角点和两个水准点，采用Magellan公司的Locus GPS的静态数据后处理软件LocusProcesseorV1.1,进行基线解算。由于按相关规范和原则进行数据采集，外业的数据采集比较顺利。
(四)内业处理和精度评定
用Locus GPS的静态数据后处理软件LocusProcesseorV1.1后处理软件先进行自由平差，再作约束平差。
对于GPS网中的每一条基线，在忽略其他误差影响的情况，总受GPS接收机定位精度的影响。若基线观测的加常数误差为a,乘常数误差为b，对于长度为Dkm的基线观测，测边相对中误差应为
MS/D=/D
式中a,b取GPS接收机标称精度公式中的值。在此取2倍的测边相对中误差作为基线观测的极限精度。一般地，对数据进行无约束平差后，测边的相对精度不应超过基线观测的极限精度。通过计算我们得到测边精度如图2所示：
将图中的Distance项代入相对中误差公式算得每条边的精度均在级限误差之内，得到的平差报告如下图：
且整个解算的结果的Chi-square为10.90335，介于最高极值23.336664和最低极值4.403788之间，符合精度要求。
结论
堤岸工程由于线路长，已知点少，因此，用常规测量手段不仅布网困难，而且难以满足高精度的要求。广西中越国境界河平而河平而关河段整治工程采用GPS技术建立线路首级高精度控制網，然后用常规方法布设导线加密。实践证明，其点位误差均小于1厘米，达到了常规方法难以实现的精度。由于无需通视，可构成较强的网形，提高点位精度，同时对检测常规测量的支点也非常有效，进而大大提前了工期。因此，采用GPS测量技术速度快、精度高，具有明显的经济和社会效益。
参考文献：
王广运，郭秉义，李洪涛。差分GPS定位技术与应用。北京：电子工业出版社，1998。
现代工程测量技术发展与应用。测绘通报，2007,4;1-5.
关键词：GPS全球定位系统；测量控制网
Abstract: river regulation project is aimed at protecting the homeland, prevent soil erosion, maintaining territorial integrity, because the border issue relates to river regulation project, so the high demands on the measurement accuracy of control network. This paper briefly introduces the application of GPS technology in engineering measurement.
Keywords: GPS global positioning system; measurement and control network
中图分类号：P228.4文献标识码：A文章编号：2095-2104（2013）
前言
广西中越国境界河平而河平而关河段整治工程，位于左江干流平而河上游，地处凭祥市西南端的友谊镇平而村，平而村上游设有二类通关口岸平而关，距凭祥市区23km，东经106°42′02″，北纬22°13′09″。平而河平而关河段整治工程是一个以保护国土，防止国土流失为主要任务，结合边境贸易、固边富民的综合治理工程。堤线全长3.4km。。
GPS全球定位系统随着科技的进步和后处理软件的日臻完善，测量成果的可靠性和精确性不断提高，且其测量速度快、布点灵活、定位精度高、操作简便、全天候作业，近年来，在我国各类水利工程中得到广泛应用。
差分GPS定位工作原理及注意事项
在基准站上的接收机要求得它到可见卫星的距离，并将此计算出的距离与含有误差的测量值加以比较。利用一个α-β滤波器将此差值滤波并求出其偏差。然后将所有卫星的测距误差传输给用户，用户利用此测距误差来改正测量的伪距。最后用户利用改正后的伪距求解出本身的位置，就可消去公共误差，提高定位精度。
基准站的GPS接收机测量出全部卫星的伪距ρi和收集全部卫星的星历文件(A、e、ω、Ω、i、t等)。利用已采集的轨道根数按
=(-ΩK)（-ik）=( -ΩK)(-ik)
=
计算出各个卫星的地心坐标［X、Y、Z］i,同时可采用各种方法精确求出基准站的地心坐标［X、Y、Z］b.这样利用每一时刻计算的地心坐标和基准站的已知地心坐标反求出每一时刻到基准站的真距Ri:
Ri=
式中上标i表示第i颗卫星，下同。
基准站GPS接收机测量的伪距包括各种误差，与真距不同。可以求出伪距的改正数：
△ρi=Ri－ρi
同时可求出共享软件距改正数的变化率△ρi:
ρi=
基准站将△ρ1i和△ρi传给用户台，用户台测量出伪距ρiu再加上以上的改正数，便求得经过改正的伪距：
ρiucorr(t)=ρiu(t)+△ρi(t)+△ρi(t-t0)
利用改正后的伪距ρiucorr,只要观测4颗卫星就可以按下式计算用户用户站的坐标。
ρiucorr=Riu+C.dτ+v1
=+C.dτ+v1
式中dτ为钟差，v为接收机噪声。
由于计算的伪距改正数是直接在WGS－84坐标系上进行的，即等得到的直接改正数，不用先转换为当地坐标，因此能达到很高的精度。
GPS在工程中的应用
（一）仪器的选择
广西中越国境界河平而河平而关河段整治工程使用的GPS为美国麦哲伦Magellan公司的ashtech Locus单频接收机，仪器静态定位标称精度为：平面测量5mm+1ppm,高程测量10mm+2ppm。该仪器经过广西壮族自治区技术监督局授权的广西测绘产品质量检定所进行技术鉴定，检定结果均为合格。外业依据参照《全球定位系统工程测量规范》。
（二）控制网的布设
广西中越国境界河平而河平而关河段整治工程沿护岸堤线通有边境公路，交通便利，且两岸的山不大，高度角满足大于15度的要求，为了避免多径效应和采集到高质量的观测数据，我们依照下列原则进行选点观测：
选择理想的观测环境，尽量避开高反射体如水面和粗糙度小于2度的平面、垂直面、斜面。
选择星历较好时段观测，有效观测卫星总数大于4颗，卫星分布象限不少于2个，截止高度角为15度。
同步观测时间大于1小时，以提高平面定位精度。
选点要远离无线电干扰源如高压线、变压器、无线电发射塔等。
由于河道大部分呈直伸型，GPS控制网图形较差，且界河整治工程涉及边境问题，为提高测量精度，高程联测两个国家三等水准点、平面起算数据按C级联测两个国家二等三角点。
中越界河归春河段护岸工程沿护岸堤线布设的控制网如图所示：
（三）外业施测
差分GPS的原理表明为了求解高精度差分信息，基准台站在WGS－84的已知坐标位置就必须十分准确，一般认为其绝对精度优于0.5m。为此我们进行多时段、长时间的连续同步观测，数据采样间隔30s,截止高度角为15度，联测两个国家三角点和两个水准点，采用Magellan公司的Locus GPS的静态数据后处理软件LocusProcesseorV1.1,进行基线解算。由于按相关规范和原则进行数据采集，外业的数据采集比较顺利。
(四)内业处理和精度评定
用Locus GPS的静态数据后处理软件LocusProcesseorV1.1后处理软件先进行自由平差，再作约束平差。
对于GPS网中的每一条基线，在忽略其他误差影响的情况，总受GPS接收机定位精度的影响。若基线观测的加常数误差为a,乘常数误差为b，对于长度为Dkm的基线观测，测边相对中误差应为
MS/D=/D
式中a,b取GPS接收机标称精度公式中的值。在此取2倍的测边相对中误差作为基线观测的极限精度。一般地，对数据进行无约束平差后，测边的相对精度不应超过基线观测的极限精度。通过计算我们得到测边精度如图2所示：
将图中的Distance项代入相对中误差公式算得每条边的精度均在级限误差之内，得到的平差报告如下图：
且整个解算的结果的Chi-square为10.90335，介于最高极值23.336664和最低极值4.403788之间，符合精度要求。
结论
堤岸工程由于线路长，已知点少，因此，用常规测量手段不仅布网困难，而且难以满足高精度的要求。广西中越国境界河平而河平而关河段整治工程采用GPS技术建立线路首级高精度控制網，然后用常规方法布设导线加密。实践证明，其点位误差均小于1厘米，达到了常规方法难以实现的精度。由于无需通视，可构成较强的网形，提高点位精度，同时对检测常规测量的支点也非常有效，进而大大提前了工期。因此，采用GPS测量技术速度快、精度高，具有明显的经济和社会效益。
参考文献：
王广运，郭秉义，李洪涛。差分GPS定位技术与应用。北京：电子工业出版社，1998。
现代工程测量技术发展与应用。测绘通报，2007,4;1-5.