论文部分内容阅读
摘要：本文分析了GPS定位系统和测量的选取，并通过实际观测对常规控制测量和GPS控制测量进行精度比较与分析, 得出二者在平面控制测量方面精度相当, 而在高程控制测量方面水准测量的精度略高于GPS 高程控制测量的结论。
关键词：GPS定位系统；控制测量；测量精度；控制网
Abstract: This paper analyzes the GPS positioning system and the selection of the measurement through actual observation of routine control measurements and GPS control survey accuracy comparison and analysis, drawn both plane control surveying accuracy quite the standard of measurements in the vertical control the measurement accuracy is slightly higher than the conclusion of the GPS elevation control measurement.Key words: GPS positioning system; measurement; measurement accuracy; control network
中图分类号：P25文献标识码：A
GPS 定位技术在测量中的广泛应用致使传统控制测量产生了质的改变, GPS 作业过程的质量控制措施和观测成果的分析成为生产实践中的一个重要问题。因此, 有必要对城市控制测量中GPS 控制网的观测数据进行细致分析, 探讨出一套实用性强、理论严密的质量控制措施, 以指导GPS 控制网在实践中的布设。
1．全球定位系统的应用及其发展
目前,GPS已广泛的应用于海空导航、车辆调度与导航、导弹制导、电离层监测、地壳运动监测、精密定位、工程测量与放样、变形监测、设备安装,时间传递、速度测量等众多领域,越来越与我们的工作生活戚戚相关。尤其是在测绘领域,GPS已被广泛应用于测绘的各个方面,并己完全取代常规测距,测角技术建立大地控制网。我国于1992年利用全球导航定位技术在全国建立了由28个点组成的国家A级GPS控制网,此后又建成了GPS连续运行站网以及中国地壳运动观测网络,完成了应用空间大地网与ITRF框架建立高精度地心坐标系的理论和方法的研究和实践,即将成为我国现代大地测量和基础测绘的基本框架。在这种情况下,应用GPS建立城市和工程控制网是大势所趋,既是在地方体现全国大地基准的需要,也是GPS应用发展的需要。全球定位技术已成为城市基础地理信息设施建设的重要技术保障。
2．测量基准选取
2.1坐标系统
由GPS测量得到的GPS基线向量属于WGS-84坐标系的三维坐标差，而实际应用中需要使用国家坐标系或者地方独立坐标系坐标，由于坐标之间存在差异，必须说明得到的成果所使用的起算数据以及应用的坐标系统。
2.2位置基准
GPS网的位置基准，通常都是由给定的起算点坐标确定。方位基准可以通过给定起算方位角确定，也可以由GPS基线向量的方位作为方位基准，尺度基准可以由地面的电磁波测距边确定，或由两个以上的起算点间距确定，也可由GPS基线向量的距离确定。
2.3高程点
为了得到GPS点的正常高，应使一定数量的GPS点与水准点重合，或者对部分GPS点联测水准。为了便于进行水准联测，且便于进行GPS观测，提高GPS作业效率，GPS点一般应设在交通方便的地方。
2.4选点原则与点位标志
选点时，应根据测区范围、目的及精度等要求，恰当合理地选择控制点。同时，也可以充分运用测区内标石完整且稳定的原有控制点，选点的同时还需按规定绘制点之记。控制点一般按规范要求设置具有中心标志的标石以便精确标志点位，方便后续工作进行。
3.控制测量
3.1常规控制测量
首先在全测区范围内选定一些控制点, 构成一定的几何图形, 用精密的测量仪器和精确的测算方法, 在统一的坐标系统中,确定它们的平面位置和高程, 再以这些控制点为基础, 测算其他碎部点的位置, 这就将控制测量工作分为平面控制测量和高程控制测量两种。具体控制测量的过程是首先在实地选点埋石、外业观测、平差计算中获得数据。
3.2 GPS 控制网的布设
由GPS 测量的误差源可以看出: GPS 网的设计已免除了测角、边角同测和测边网等的传统要求, 它不需要点间通视, 也不需要考虑布设什么样的图形, 更不需要考虑图形强度, 不需要设置在制高点上, 所以, GPS 网的设计是非常灵活的, 只要在测区内的适当位置上安置GPS, 就可以进行同步观测。但也应该注意: 1)GPS 基线长度不要过长; 2) 应构成封闭式闭合环和子环路; 3) 应尽量消除多路径影响, 防止GPS 信号通过其他物体。
在一个平差问题中, 当所选的独立参数X 的个数等于必要观测数t 时, 可将每个观测值表达成这t 个参数的函数, 组成观测方程, 这种以观测方程为函数模型的平差方法, 就是间接平差。间接平差是通过选定t 个独立的参数, 将每个观测值分别表示成这t 个独立的参数的函数, 建立函数模型, 按照最小二乘原理, 用求自由极值的方法解出参数的最或然值, 从而求得各观测值的平差值。
4.实例分析
4.1常规控制测量平差
4.1.1导线网平差
运用全站仪进行边和角度的三等导线测量。其中已知点坐标: LC01( - 1 974 638. 734 0, 4 590 014. 819 0, 3 953 144. 923 5) ,已知方位: LC0104 的方位角为118b15c17d。
观测数据见表1, 表2。
表1边长观测结果
表2角度观测结果
将数据输入到平差易软件经导线网平差后得中误差( 精度) ,见表3。°x i
表3坐标精度
4.1.2水準网平差
采用水准仪进行三等水准测量。观测数据见表4。
表4高差观测结果
将数据输入到平差易软件经水准网平差后得中误差( 即精度) , 见表5。
表5高程精度
4.2GPS 控制测量的平差
测量时间为25 min 一测站, 采用3 台GPS 接收机同时观测。并将观测数据导入GPS 平差软件经平差后得到中误差( 即精度) ,见表6。
表6坐标精度
对上述算得平面坐标及高程的中误差( 即精度) 做差, 如表7所示。ox
表7测量精度差
5．结束语
通过对上述实例的比较分析, 可以看出, 常规平面控制测量的精度与GPS 的测量精度相当, 但在高程控制测量中, 其精度却高于应用GPS 的精度, 因此, 无论应用哪种方法进行控制测量都无法达到最精确, 建议在控制测量中, 运用GPS 定位技术与常规控制测量技术联合测量的方法, 以便得到高精度的控制点三维坐标成果。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
关键词：GPS定位系统；控制测量；测量精度；控制网
Abstract: This paper analyzes the GPS positioning system and the selection of the measurement through actual observation of routine control measurements and GPS control survey accuracy comparison and analysis, drawn both plane control surveying accuracy quite the standard of measurements in the vertical control the measurement accuracy is slightly higher than the conclusion of the GPS elevation control measurement.Key words: GPS positioning system; measurement; measurement accuracy; control network
中图分类号：P25文献标识码：A
GPS 定位技术在测量中的广泛应用致使传统控制测量产生了质的改变, GPS 作业过程的质量控制措施和观测成果的分析成为生产实践中的一个重要问题。因此, 有必要对城市控制测量中GPS 控制网的观测数据进行细致分析, 探讨出一套实用性强、理论严密的质量控制措施, 以指导GPS 控制网在实践中的布设。
1．全球定位系统的应用及其发展
目前,GPS已广泛的应用于海空导航、车辆调度与导航、导弹制导、电离层监测、地壳运动监测、精密定位、工程测量与放样、变形监测、设备安装,时间传递、速度测量等众多领域,越来越与我们的工作生活戚戚相关。尤其是在测绘领域,GPS已被广泛应用于测绘的各个方面,并己完全取代常规测距,测角技术建立大地控制网。我国于1992年利用全球导航定位技术在全国建立了由28个点组成的国家A级GPS控制网,此后又建成了GPS连续运行站网以及中国地壳运动观测网络,完成了应用空间大地网与ITRF框架建立高精度地心坐标系的理论和方法的研究和实践,即将成为我国现代大地测量和基础测绘的基本框架。在这种情况下,应用GPS建立城市和工程控制网是大势所趋,既是在地方体现全国大地基准的需要,也是GPS应用发展的需要。全球定位技术已成为城市基础地理信息设施建设的重要技术保障。
2．测量基准选取
2.1坐标系统
由GPS测量得到的GPS基线向量属于WGS-84坐标系的三维坐标差，而实际应用中需要使用国家坐标系或者地方独立坐标系坐标，由于坐标之间存在差异，必须说明得到的成果所使用的起算数据以及应用的坐标系统。
2.2位置基准
GPS网的位置基准，通常都是由给定的起算点坐标确定。方位基准可以通过给定起算方位角确定，也可以由GPS基线向量的方位作为方位基准，尺度基准可以由地面的电磁波测距边确定，或由两个以上的起算点间距确定，也可由GPS基线向量的距离确定。
2.3高程点
为了得到GPS点的正常高，应使一定数量的GPS点与水准点重合，或者对部分GPS点联测水准。为了便于进行水准联测，且便于进行GPS观测，提高GPS作业效率，GPS点一般应设在交通方便的地方。
2.4选点原则与点位标志
选点时，应根据测区范围、目的及精度等要求，恰当合理地选择控制点。同时，也可以充分运用测区内标石完整且稳定的原有控制点，选点的同时还需按规定绘制点之记。控制点一般按规范要求设置具有中心标志的标石以便精确标志点位，方便后续工作进行。
3.控制测量
3.1常规控制测量
首先在全测区范围内选定一些控制点, 构成一定的几何图形, 用精密的测量仪器和精确的测算方法, 在统一的坐标系统中,确定它们的平面位置和高程, 再以这些控制点为基础, 测算其他碎部点的位置, 这就将控制测量工作分为平面控制测量和高程控制测量两种。具体控制测量的过程是首先在实地选点埋石、外业观测、平差计算中获得数据。
3.2 GPS 控制网的布设
由GPS 测量的误差源可以看出: GPS 网的设计已免除了测角、边角同测和测边网等的传统要求, 它不需要点间通视, 也不需要考虑布设什么样的图形, 更不需要考虑图形强度, 不需要设置在制高点上, 所以, GPS 网的设计是非常灵活的, 只要在测区内的适当位置上安置GPS, 就可以进行同步观测。但也应该注意: 1)GPS 基线长度不要过长; 2) 应构成封闭式闭合环和子环路; 3) 应尽量消除多路径影响, 防止GPS 信号通过其他物体。
在一个平差问题中, 当所选的独立参数X 的个数等于必要观测数t 时, 可将每个观测值表达成这t 个参数的函数, 组成观测方程, 这种以观测方程为函数模型的平差方法, 就是间接平差。间接平差是通过选定t 个独立的参数, 将每个观测值分别表示成这t 个独立的参数的函数, 建立函数模型, 按照最小二乘原理, 用求自由极值的方法解出参数的最或然值, 从而求得各观测值的平差值。
4.实例分析
4.1常规控制测量平差
4.1.1导线网平差
运用全站仪进行边和角度的三等导线测量。其中已知点坐标: LC01( - 1 974 638. 734 0, 4 590 014. 819 0, 3 953 144. 923 5) ,已知方位: LC0104 的方位角为118b15c17d。
观测数据见表1, 表2。
表1边长观测结果
表2角度观测结果
将数据输入到平差易软件经导线网平差后得中误差( 精度) ,见表3。°x i
表3坐标精度
4.1.2水準网平差
采用水准仪进行三等水准测量。观测数据见表4。
表4高差观测结果
将数据输入到平差易软件经水准网平差后得中误差( 即精度) , 见表5。
表5高程精度
4.2GPS 控制测量的平差
测量时间为25 min 一测站, 采用3 台GPS 接收机同时观测。并将观测数据导入GPS 平差软件经平差后得到中误差( 即精度) ,见表6。
表6坐标精度
对上述算得平面坐标及高程的中误差( 即精度) 做差, 如表7所示。ox
表7测量精度差
5．结束语
通过对上述实例的比较分析, 可以看出, 常规平面控制测量的精度与GPS 的测量精度相当, 但在高程控制测量中, 其精度却高于应用GPS 的精度, 因此, 无论应用哪种方法进行控制测量都无法达到最精确, 建议在控制测量中, 运用GPS 定位技术与常规控制测量技术联合测量的方法, 以便得到高精度的控制点三维坐标成果。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。