gps定位技術(shù)在城區(qū)控制測量中的應(yīng)用

1、<p><b>　　龍巖學(xué)院</b></p><p>　　資源工程學(xué)院畢業(yè)論文</p><p>　　題 目： GPS定位技術(shù)在城區(qū)控制測量中的應(yīng)用 </p><p><b>　　資源工程學(xué)院</b></p><p>　　GPS定位技術(shù)在城區(qū)控制測量中的應(yīng)用</p

2、><p>　　【摘要】：GPS定位技術(shù)應(yīng)用于控制測量是測量行業(yè)一次重大革新，GPS定位技術(shù)是一種先進(jìn)的測量工具。它的出現(xiàn)使得測繪行業(yè)有了質(zhì)的提升，大大的提高了工程測繪的工作效率。本文結(jié)合莆田市荔城區(qū)D級GPS網(wǎng)的測量實(shí)例，闡述如何進(jìn)行GPS控制網(wǎng)的技術(shù)設(shè)計(jì)、外業(yè)選點(diǎn)埋石、方案的觀測實(shí)施、內(nèi)業(yè)對觀測數(shù)據(jù)的質(zhì)量控制、基線解算、網(wǎng)平差計(jì)算以及精度分析等。</p><p>　　【關(guān)鍵字】：GPS控制網(wǎng)

3、，基線向量解算;網(wǎng)平差;精度分析</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　1.緒論1</b></p><p><b>　　1.1 引言1</b></p><p>　　1.2 GPS技術(shù)簡介1</p><p>　　1.2

4、.1 GPS系統(tǒng)構(gòu)成2</p><p>　　1.2.2 GPS定位原理2</p><p>　　2.GPS網(wǎng)的圖形設(shè)計(jì)及設(shè)計(jì)原則2</p><p>　　2.1 GPS網(wǎng)的圖形設(shè)計(jì)2</p><p>　　2.2 GPS網(wǎng)布設(shè)的一般原則3</p><p>　　3.GPS技術(shù)在城區(qū)控制測量中的應(yīng)用實(shí)例4</p

5、><p>　　3.1項(xiàng)目任務(wù)和工程概況4</p><p>　　3.2 GPS控制測量依據(jù)和技術(shù)要求4</p><p>　　3.2.1 GPS控制測量依據(jù)4</p><p>　　3.2.2 技術(shù)要求5</p><p>　　3.3 選點(diǎn)、埋石、編號5</p><p>　　3.3.1 選點(diǎn)5&

6、lt;/p><p>　　3.3.2 埋石5</p><p>　　3.3.3 編號5</p><p>　　3.4 GPS控制網(wǎng)布設(shè)和分析6</p><p>　　3.5 靜態(tài)GPS實(shí)際觀測7</p><p>　　3.6 內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理7</p><p>　　3.6.1 基線處理7</p&

7、gt;<p>　　3.6.2 GPS網(wǎng)平差13</p><p>　　3.7 GPS高程網(wǎng)建立和分析13</p><p>　　3.7.1 GPS求解水準(zhǔn)點(diǎn)的基本概念16</p><p>　　3.7.2 GPS求解水準(zhǔn)點(diǎn)的方法16</p><p><b>　　4.結(jié)束語17</b></p>

8、<p><b>　　5.致謝語18</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)：18</b></p><p><b>　　1. 緒論</b></p><p><b>　　1.1引言</b></p><p>　　隨著科技的不斷發(fā)展，時代的

9、不斷進(jìn)步。GPS技術(shù)已經(jīng)運(yùn)用到我們生活的各個領(lǐng)域，GPS最重要的兩個技術(shù)方面是：GPS導(dǎo)航技術(shù)和GPS定位技術(shù)。GPS定位技術(shù)已逐步取代了傳統(tǒng)的測角、測邊等測量方法，運(yùn)用于各種等級控制網(wǎng)的建立、工程測量、航空攝影測量、大地測量、變形監(jiān)測等，成為了主要手段。GPS定位技術(shù)以其獨(dú)特的工作特點(diǎn)全天候、全地形、實(shí)時的提供測量數(shù)據(jù)、良好的抗干擾能力和卓越的保密性以及便攜性、價格低廉、操作簡單等特點(diǎn)，深得廣大測量工作者的喜愛。</p>

10、<p>　　城區(qū)控制網(wǎng)的建立是城區(qū)測量的基礎(chǔ)工作和重要內(nèi)容，也是城區(qū)規(guī)劃建設(shè)的重要一環(huán)。過去一直采用傳統(tǒng)的大地測量技術(shù)方法和手段建立城市控制網(wǎng)，傳統(tǒng)導(dǎo)線測量方法局限性較大，受天氣、地形條件影響較大且嚴(yán)格要求兩點(diǎn)間相互通視，且要花費(fèi)較大的人力、物力和時間，然而GPS定位技術(shù)在控制測量中的應(yīng)用，使得之前的作業(yè)方法發(fā)生了根本性的變革。隨著GPS定位技術(shù)的應(yīng)用，在國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)扮演的角色越來越重要，通過對GPS定位技術(shù)在城區(qū)控制測量中

11、應(yīng)用的學(xué)習(xí)，對GPS系統(tǒng)組成有具體的了解、熟悉GPS的工作原理、對GPS控制網(wǎng)的布設(shè)有充分的認(rèn)識、熟悉GPS的內(nèi)業(yè)解算與平差為以后技術(shù)設(shè)計(jì)書撰寫、城區(qū)控制測量的規(guī)范提供可靠的資料及經(jīng)驗(yàn)，為相關(guān)工程應(yīng)用提供借鑒。</p><p>　　1.2GPS技術(shù)簡介</p><p>　　GPS是全球定位系統(tǒng)英文Global Positioning System的縮寫，GPS技術(shù)是現(xiàn)代科技的產(chǎn)物[1]。它

12、是美軍20世紀(jì)70年代初在“子午衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)——NNSS系統(tǒng)”的技術(shù)上發(fā)展而起的具有全球性、全能性（陸地、海洋、航空與航天）、全天候性、定位精度高、操作方便、提供三維坐標(biāo)等優(yōu)勢的導(dǎo)航系統(tǒng)[2]。然而，起初建立的目地主要用于軍事方面的導(dǎo)航和情報(bào)收集。通過20幾年的研究實(shí)驗(yàn)，到1994年3月，布設(shè)了24顆GPS衛(wèi)星星座覆蓋了地球的98%的地區(qū)。隨著技術(shù)成熟也逐漸應(yīng)用于民用方面。世界每個國家紛紛效仿前蘇聯(lián)進(jìn)行人造衛(wèi)星研究，并爭先向太空發(fā)射

13、，并且人類對衛(wèi)星如何進(jìn)行定位和導(dǎo)航這一方面很感興趣，使得人類的空間科學(xué)技術(shù)研究和應(yīng)用跨入了一個嶄新的時代，世界各國爭相使用人造衛(wèi)星為軍事、經(jīng)濟(jì)和文化服務(wù)。</p><p>　　1.2.1GPS系統(tǒng)構(gòu)成</p><p>　　GPS系統(tǒng)主要由空間星座部分、地面監(jiān)控部分、用戶設(shè)備三大部分組成。如下圖1-1所示：</p><p>　　圖1-1 GPS系統(tǒng)的構(gòu)成</p&

14、gt;<p><b>　　（1）空間星座部分</b></p><p>　　GPS空間衛(wèi)星一共有24顆其中三顆為備用衛(wèi)星，他們均勻分布在6個傾角為55°的軌道面內(nèi)，每個軌道4顆衛(wèi)星。在地面高度角大于15°時可同時觀到6顆衛(wèi)星[3]。 </p><p>　?。?）GPS地面監(jiān)控部分</p><p>　　GPS

15、地面監(jiān)控部分由三部分構(gòu)成分別是衛(wèi)星監(jiān)測站、主控站和信息注入站。</p><p><b>　?。?）用戶部分</b></p><p>　　要想達(dá)到GPS定位的目地，只有利用用戶部分，而用戶部分可以分為GPS接收機(jī)和數(shù)據(jù)處理軟件兩部分組成。接收機(jī)接收衛(wèi)星發(fā)射的信號，對信號進(jìn)行交換。得到測量數(shù)據(jù)，把數(shù)據(jù)輸入到軟件中，經(jīng)基線解算，平差得出地面點(diǎn)的坐標(biāo)。</p>

16、<p>　　1.2.2GPS定位原理</p><p>　　GPS定位的基本原理是依據(jù)高速運(yùn)行的衛(wèi)星瞬間位置當(dāng)作已經(jīng)知道的數(shù)據(jù)，使用空間距離后方交會的方法，對待測點(diǎn)進(jìn)行定位。如圖1-2所示，如果t時刻將GPS接收機(jī)放置在地表的待測點(diǎn)上，就能夠獲取GPS信號傳至接收機(jī)的時間δt，繼而接收機(jī)獲取到的衛(wèi)星星歷等其它數(shù)據(jù)就能夠?yàn)檫@四個方程式提供數(shù)據(jù)：</p><p>　　上式中的c為光速，

17、δt為接收機(jī)鐘差。其中：X1，Y1，Z1為1點(diǎn)的空間直角坐標(biāo)；X2，Y2，Z2為2點(diǎn)的空間直角坐標(biāo)X3，Y3，Z3為3點(diǎn)的空間直角坐標(biāo)；X4，Y4，Z4為4點(diǎn)的空間直角坐標(biāo)。由上的公式能夠知道，要想解得測站點(diǎn)的三維坐標(biāo)，就應(yīng)該測定觀測瞬間各GPS衛(wèi)星的準(zhǔn)確位置和觀測瞬間測站點(diǎn)至GPS衛(wèi)星之間的距離。所以在實(shí)際的定位中，觀測到的衛(wèi)星數(shù)越多其定位的精度也就相對高些[4]。</p><p>　　圖1-2 GPS定位原理

18、</p><p>　　2. GPS網(wǎng)的圖形設(shè)計(jì)及設(shè)計(jì)原則</p><p>　　2.1GPS網(wǎng)的圖形設(shè)計(jì)</p><p>　　根據(jù)GPS測量的不同用途，GPS網(wǎng)的布設(shè)形式一般有以下三種形式：點(diǎn)連式、邊連式及邊點(diǎn)混合連接式。</p><p><b>　?。?）點(diǎn)連式</b></p><p>　　點(diǎn)連式

19、是指僅通過一個公共點(diǎn)將兩個相鄰?fù)綀D形連接在一起。因?yàn)辄c(diǎn)連式布網(wǎng)沒有或極少有非同步圖形閉合條件導(dǎo)致圖形幾何強(qiáng)度很弱，可靠性也低，所以在布網(wǎng)時一般都選擇單獨(dú)使用[5]。如圖2-1所示：</p><p><b>　　（2）邊連式</b></p><p>　　邊連式是指兩個同步圖形共同使用一條邊，這樣布設(shè)有較好的幾何強(qiáng)度。與點(diǎn)連式進(jìn)行比較，在擁有同樣的儀器個數(shù)下，觀測時段數(shù)

20、就會大大的高于點(diǎn)連式。如圖2-2所示：</p><p>　?。?）邊點(diǎn)混合連接式</p><p>　　邊點(diǎn)混合連接式就是將點(diǎn)連式與邊連式兩者的優(yōu)點(diǎn)集結(jié)在一塊組成的布設(shè)方法[6]，如圖2-3所示?；爝B式是實(shí)際作業(yè)中最為頻繁使用的布設(shè)方法，這種方法不僅可以確保GPS網(wǎng)的幾何強(qiáng)度，提升可靠指標(biāo)，而且可以使外業(yè)的工作量，強(qiáng)度和測量成本得到大幅降低。</p><p>　　2.

21、2GPS網(wǎng)布設(shè)的一般原則</p><p>　　隨著GPS定位技術(shù)的發(fā)展，其布網(wǎng)的方式也發(fā)生了很多變化。每種網(wǎng)都有其優(yōu)缺點(diǎn)，按根據(jù)項(xiàng)目的要求、工地實(shí)際情況選擇一種經(jīng)濟(jì)、高效的布網(wǎng)顯得非常的重要。GPS網(wǎng)的圖形設(shè)計(jì)主要決定于所在的地形、交通、控制網(wǎng)的等級、所用的儀器、人力等。具體原則如下：</p><p>　　(1)“步步有檢核”GPS網(wǎng)通過獨(dú)立觀測邊構(gòu)成閉合圖形，所以我們要刪去GPS網(wǎng)中存在

22、的不構(gòu)成閉合圖形的自由基線。這樣可以避免粗差的出現(xiàn)，以增加檢核條件，提高網(wǎng)的可靠性。</p><p>　　(2)GPS布網(wǎng)時，要有在該站上進(jìn)行大于兩次觀測的原則。這樣形成的網(wǎng)可靠性和精度有很大的提高。</p><p>　　(3)GPS網(wǎng)的閉合基線不是越多越好，這樣不容易發(fā)現(xiàn)粗差。網(wǎng)中各控制點(diǎn)有三條基線分支為宜，確?？煽啃?，提高精度。</p><p>　　(4) 為了

23、更好的實(shí)現(xiàn)（WGS-84坐標(biāo)系）與大地坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換，理論上要求兩個高精度的平面已知點(diǎn)，在實(shí)際操作中一般要求在3-5個已知點(diǎn)和GPS網(wǎng)點(diǎn)重合。同時需要足夠的高精度水準(zhǔn)點(diǎn)與GPS網(wǎng)點(diǎn)重合。</p><p>　　(5)在布設(shè)點(diǎn)時，要避免多路徑影響，GPS點(diǎn)應(yīng)交通便利、視野開闊的地方。</p><p>　　GPS網(wǎng)的設(shè)計(jì)還應(yīng)注意以下幾個問題：</p><p>　　①GPS網(wǎng)

24、的基線要按技術(shù)要求分布，且基線間的差距不要太大，使測量精度分布均勻；</p><p>　?、贕PS網(wǎng)形中不能有自由式的網(wǎng)型結(jié)構(gòu)，應(yīng)構(gòu)成封閉式閉合環(huán)和子環(huán)路，在基線解算時有利于提高精度[7]；</p><p>　?、蹜?yīng)該盡可能的減少多路徑效應(yīng)的影響，主要是避開反射物應(yīng)，避開強(qiáng)反射環(huán)境，如山谷、大面積水面、建筑物、山坡、帶有大面積玻璃的墻等，這些在城區(qū)控制測量中應(yīng)該避免；</p>

25、<p>　?、鼙荛_電磁波的干擾，設(shè)站要求遠(yuǎn)離電視臺、雷達(dá)站、電臺、微波中繼站等。</p><p>　　3. GPS定位技術(shù)在城區(qū)控制測量中的應(yīng)用實(shí)例</p><p>　　3.1項(xiàng)目任務(wù)和工程概況</p><p>　　項(xiàng)目任務(wù)：受莆田市測管站的委托，我所在實(shí)習(xí)單位江西省地礦測繪院福建分院承擔(dān)莆田市荔城區(qū)D級GPS控制點(diǎn)測量。</p><

26、p>　　測區(qū)概況：莆田市荔城區(qū)位于市區(qū)東南部屬于莆田市區(qū)的中心地帶，東經(jīng)118°49′～119°39′，北緯24°59′～25°46′。城區(qū)基礎(chǔ)設(shè)施完善，測區(qū)內(nèi)經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)，道路呈網(wǎng)狀;人口密集，居民地密布。測區(qū)內(nèi)交通道路街巷四通八達(dá)，十分便利。</p><p>　　3.2GPS控制測量依據(jù)和技術(shù)要求</p><p>　　3.2.1GPS控制測量依

27、據(jù)</p><p>　?。?）《城市測量規(guī)范》，CJJ 8—99；</p><p>　　（2）《全球定位系統(tǒng)（GPS）測量規(guī)范》， GB/T 18314-2009；</p><p>　?。?）《國家三、四等水準(zhǔn)測量規(guī)范》，GB/T 12898-2009；</p><p>　　（4）《國家大地測量基本技術(shù)規(guī)定》，GB 22021-2008；&

28、lt;/p><p>　?。?）《全球定位系統(tǒng)實(shí)時動態(tài)測量(RTK)技術(shù)規(guī)范》，CH/T2009-2010；</p><p>　?。?）根據(jù)甲方技術(shù)要求書編制的并經(jīng)甲方審批通過的《項(xiàng)目技術(shù)設(shè)計(jì)書》 。</p><p><b>　　3.2.2技術(shù)要求</b></p><p>　　本測區(qū)共布設(shè)D級GPS控制點(diǎn)13個，本控制網(wǎng)平面控

29、制利用C級GPS點(diǎn)408P、409P、424P作為起算數(shù)據(jù)。起算數(shù)據(jù)和控制點(diǎn)成果分別為1954年北京坐標(biāo)系和1980西安坐標(biāo)系，中央子午線為120度，3°帶高斯平面直角坐標(biāo)，采用莆田市國土資源局2005年施測的高精度三維控制網(wǎng)進(jìn)行發(fā)展加密。高程控制以408P、409P、424P等3個已知點(diǎn)作為高程起算數(shù)據(jù)，通過HDS2003軟件提供的高程擬和程序模塊計(jì)算出其它控制點(diǎn)的GPS高程，起算數(shù)據(jù)和控制點(diǎn)結(jié)果同為1985國家高程基準(zhǔn)。&

30、lt;/p><p>　　外業(yè)數(shù)據(jù)采集使用6臺套中海達(dá)HD8200G接收機(jī)進(jìn)行觀測，每個同步環(huán)觀測的時間均大于60分鐘，基線預(yù)處理及基線向量網(wǎng)平差采用中海達(dá)公司的HDS2003軟件進(jìn)行。以C級GPS點(diǎn)408P、409P、424P作為起算數(shù)據(jù)。</p><p>　　下表為兩種系統(tǒng)在已有測區(qū)中的資料：</p><p>　　表3-1 已知點(diǎn)成果表(北京54坐標(biāo))</p&g

31、t;<p>　　表3-2 已知點(diǎn)成果表(西安80坐標(biāo))</p><p>　　3.3選點(diǎn)、埋石、編號 </p><p><b>　　3.3.1選點(diǎn)</b></p><p>　　D級GPS控制網(wǎng)選點(diǎn)一定要遵從以下的原則，按以下規(guī)定進(jìn)行：野外選點(diǎn)的人要選者熟練掌握GPS測量技術(shù)、對測區(qū)情況很了解的人。GPS待定點(diǎn)預(yù)先在1∶1萬地形圖上圈

32、定，到實(shí)地勘察后再具體選擇，點(diǎn)位應(yīng)設(shè)于易于安裝儀器，視線開闊的地方，且點(diǎn)位要很明顯，視場周圍15°以上不該有阻礙的東西，使GPS的信號被這些阻礙物擋住或者吸收掉。應(yīng)極力避免干擾衛(wèi)星信號物體，特別當(dāng)在有變壓器以及其他發(fā)電設(shè)備的地方，布設(shè)時兼顧點(diǎn)位的距離都要保持遠(yuǎn)離200m以上。其他均按技術(shù)方案對點(diǎn)位要求進(jìn)行選取。</p><p>　　3.3.2GPS點(diǎn)標(biāo)石埋設(shè)</p><p>　　

33、（1）控制點(diǎn)中心標(biāo)志要求</p><p>　　埋石控制點(diǎn)中心標(biāo)志要求:中心標(biāo)志均為:Φ5cm×0.5 cm的不銹鋼頂蓋，中間焊接10cm長Φ0.8cm的實(shí)心不銹鋼螺絲，底部有螺絲帽。不銹鋼頂蓋中間有球面隆起，并刻有“＋”字叉，不銹鋼標(biāo)志面上部刻有“莆田市國土局”，下部刻有點(diǎn)號。如下圖所示：</p><p>　　圖3-1 控制點(diǎn)中心標(biāo)志</p><p>　　

34、（2）埋石點(diǎn)的埋設(shè)規(guī)格見下圖：（單位：cm）</p><p>　　圖3-2 埋石點(diǎn)埋設(shè)規(guī)格</p><p>　　3.3.3GPS點(diǎn)編號</p><p>　　(1) D級GPS點(diǎn)的點(diǎn)號統(tǒng)一按莆田市測管站的要求編號，我所在的實(shí)習(xí)單位江西省地礦測繪院將冠以JE***加流水編號，如：CQ01、CQ02……CQnnn，點(diǎn)之編號盡量做到順序連號，不得有重號。</p>

35、<p>　　(2) 當(dāng)和以前埋設(shè)的點(diǎn)重合時，盡量使用以前的標(biāo)石，采用原編號，還要在控制點(diǎn)成果表中加以備注說明。</p><p>　　(3) 埋設(shè)標(biāo)石均應(yīng)寫上點(diǎn)名、點(diǎn)號，并要求字頭朝北。</p><p>　　3.4GPS控制網(wǎng)布設(shè)和分析</p><p>　　GPS控制網(wǎng)布設(shè)同樣遵循由高級到低級的原則，測量控制網(wǎng)的精度等級都是根據(jù)觀測測量中誤差來劃分的。

36、根據(jù)全球定位系統(tǒng)測量規(guī)范，GPS基線向量網(wǎng)被分成了AA、A、B、C、D、E六個級別。各個等級的GPS相鄰點(diǎn)固定誤差、比例誤差、相鄰點(diǎn)平均距離應(yīng)符合表3-3中的要求，相鄰點(diǎn)最小距離可為平均距離1/3～1/2,最大距離為平均距離的2～3倍[8]。</p><p>　　GPS網(wǎng)的精度指標(biāo)，一般是用網(wǎng)中相鄰點(diǎn)之間的距離誤差來表達(dá)的，其數(shù)學(xué)式為： 　　　　其中:　?。壕W(wǎng)中相鄰點(diǎn)間的距離中誤差(mm)； 　?。汗潭ㄕ`

37、差(mm)； 　　：比例誤差(ppm)； 　　：相鄰點(diǎn)間的距離(km)。 </p><p>　　對于不同等級的GPS網(wǎng)，有下表的精度要求：</p><p>　　表3-3 GPS各種等級控制網(wǎng)精度要求</p><p>　　這次布設(shè)的是D級GPS控制點(diǎn)，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的要求，在布設(shè)時選擇了邊點(diǎn)混臉式方法進(jìn)行布網(wǎng)。布設(shè)時基線長度一般不能超過10km,經(jīng)過實(shí)地的勘測選擇了如下

38、的控制網(wǎng)的布網(wǎng)形式，且各項(xiàng)指標(biāo)符合要求。如下圖所示：</p><p>　　圖3-3 控制網(wǎng)的網(wǎng)圖</p><p>　　3.5 靜態(tài)實(shí)際觀測</p><p>　　本次GPS外業(yè)觀測選擇在晴天，少云的天氣，減少信號受到的天氣干擾，提高精度。儀器采用中海達(dá)公司生產(chǎn)的6臺套HD8200G接收機(jī)進(jìn)行觀測，每個同步環(huán)觀測的時間均大于60分鐘，歷元間隔為10秒。觀測時，每個點(diǎn)都有

39、4顆以上的健康衛(wèi)星。觀測時嚴(yán)格進(jìn)行點(diǎn)位的對中，并填寫觀測時的一些觀測情況，采用靜態(tài)GPS模式下進(jìn)行數(shù)據(jù)接收。持續(xù)觀測時間大于90分鐘，重站率大于1.6。GPS接收機(jī)標(biāo)稱精度為±（5mm＋1ppm.D）（D為觀測基線長度，單位為公里），觀測前要把儀器拿去檢驗(yàn)校對，觀測時嚴(yán)格按設(shè)計(jì)路線來觀測，觀測的方法符合《規(guī)范》及《設(shè)計(jì)書》的要求。</p><p>　?。?）GPS基本技術(shù)規(guī)定：</p>&

40、lt;p>　　A衛(wèi)星高度角>=15度</p><p>　　B有效觀測衛(wèi)星數(shù) >=4</p><p>　　C時段中任一衛(wèi)星有效觀測時間>=15（min）</p><p>　　D平均重復(fù)設(shè)站數(shù) ：>=1.6</p><p>　　E時段長度 ：>=60（min）</p><p>　　F數(shù)據(jù)

41、采樣間隔 15（s）</p><p>　　G強(qiáng)度因子PDOP ≤6</p><p><b>　?。?）觀測作業(yè)</b></p><p>　　操作人員安置好腳架，擺上儀器，進(jìn)行對中整平。量出天線高，在記錄簿上填寫測站名、時間、天線高等信息。關(guān)機(jī)后再量一次天線高做檢核，規(guī)定前后兩次的天線高的差值不能比3mm大，再用兩次的天線高平均值作為最后結(jié)果[9

42、]。</p><p>　　按下接收機(jī)電源鍵，調(diào)至靜態(tài)模式，接收機(jī)上顯示的跟蹤衛(wèi)星比4顆多時，衛(wèi)星指示燈慢閃；打開數(shù)據(jù)記錄燈；這時就能夠正式記錄數(shù)據(jù)（注：一定要保證數(shù)據(jù)記錄燈亮，否則就是沒有記錄數(shù)據(jù)）。</p><p><b>　　3.6內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理</b></p><p><b>　　3.6.1基線處理</b></p

43、><p>　　本次內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理采用中海達(dá)公司的HDS2003全球版。GPS接收機(jī)采集記錄的是GPS接收天線至衛(wèi)星偽距，載波相位和衛(wèi)星星歷等數(shù)據(jù)[10]。數(shù)據(jù)處理的基本流程，如下圖3-4所示：</p><p>　　圖3-4 數(shù)據(jù)處理基本流程</p><p>　　步驟一、新建工程在執(zhí)行“開始”菜單的“HDS2003數(shù)據(jù)處理軟件包”或在工具欄中選擇“新建”啟動后處理軟件，如下

44、圖3-5所示：</p><p>　　圖3-5 后處理軟件啟動</p><p>　　在新建項(xiàng)目選擇“項(xiàng)目” “新建項(xiàng)目”進(jìn)入任務(wù)設(shè)置窗口。在”項(xiàng)目名稱”中輸入項(xiàng)目名稱，可以自行選擇項(xiàng)目存放的文件夾，“項(xiàng)目文件”中顯示的是現(xiàn)有項(xiàng)目文件的路徑，按“確定”完成新項(xiàng)目的創(chuàng)建工作。如下圖所示：</p><p><b>　　圖3-6 新建項(xiàng)目</b&

45、gt;</p><p>　　新建項(xiàng)目成功后，軟件自動彈出“項(xiàng)目屬性設(shè)置”或在自行點(diǎn)擊“開始”菜單中的“項(xiàng)目屬性”，如下圖所示：</p><p>　　圖3-7 項(xiàng)目屬性設(shè)置</p><p>　　在項(xiàng)目屬性設(shè)置設(shè)置成功以后進(jìn)行數(shù)據(jù)導(dǎo)入如下圖所示：</p><p>　　圖 3-8 數(shù)據(jù)導(dǎo)入</p><p>　　步驟二、基線向

46、量處理</p><p>　　基線處理的目的是減小觀測中由于外界環(huán)境影響而造成的誤差，主要流程為： 靜態(tài)基線處理設(shè)置基線解算基線質(zhì)量的檢驗(yàn)基線處理報(bào)告。</p><p>　　對靜態(tài)基線處理的第一步是“靜態(tài)處理設(shè)置”，在菜單“靜態(tài)基線”“靜態(tài)處理設(shè)置”或工具欄“靜態(tài)處理設(shè)置 ”，則會彈出如下對話框：對話框由常用設(shè)置，對流層、電離層設(shè)置，高級設(shè)置這三個部分組成。如下圖所示：</p

47、><p>　　圖3-9 靜態(tài)基線處理設(shè)置</p><p>　　步驟三、通過“靜態(tài)基線”“處理全部基線”或工具欄中的“處理全部基線”，需要說明的是處理操作在一般在“基線-列表-解算”組合下進(jìn)行，方便查看每條基線的詳細(xì)信息。在對話框可以看到了每一條解算基線的名稱、基線的質(zhì)量、基線解算的進(jìn)度、以及各條基線解算的信息?；€解算是應(yīng)用多線程的方法在后臺中運(yùn)行的。在這個過程中，如果你要停止基線解算，在計(jì)算

48、區(qū)中點(diǎn)擊右鍵，在彈出的菜單中選取“停止”即可。如下圖所示：</p><p>　　圖3-10 處理全部基線</p><p>　　基線解算完后，將在計(jì)算窗口得到基線解的結(jié)果。如下圖所示：</p><p>　　圖3-11 基線解算結(jié)果</p><p>　　如果在基線解算圖中出現(xiàn)警告信息，說明該條基線的質(zhì)量不佳，雙擊警告信息就可以在列表中顯示是對應(yīng)基

49、線，則要對其進(jìn)行下一步的處理。</p><p>　　步驟四、刪除基線質(zhì)量不符合要求的數(shù)據(jù)，右擊基線，出現(xiàn)<屬性>,在<觀測數(shù)據(jù)圖>里刪除質(zhì)量差的數(shù)據(jù)或者時間比較短的數(shù)據(jù)，確定后，然后再對這條基線進(jìn)行單獨(dú)處理，基線處理二。如下圖所示：</p><p>　　圖3-12 基線處理二</p><p>　　步驟五、對于其中存在的無論如何處理都達(dá)不到最小

50、3這個標(biāo)準(zhǔn)時，就能夠在基線處理及網(wǎng)平差中剔除這些基線，具體操作是，右擊基線——屬性——把”參與基線處理及網(wǎng)平差”的復(fù)選框中勾掉即可， 基線處理三步驟如下圖所示：</p><p>　　圖3-13 基線處理三</p><p>　　基線解算總體結(jié)果如下表3-3，3-4，3-5，3-6所示：</p><p>　　表3-4 同步環(huán)相對誤差最大值 </p>

51、<p>　　表3-5 異步環(huán)相對對誤差最大值 </p><p>　　表3-6 同步環(huán)絕對值誤差最大值</p><p>　　表3-7 同步環(huán)絕對值誤差最大值</p><p>　　基線處理后查看閉合環(huán)檢核，在處理出來的若干同步環(huán)、異步環(huán)的邊形成的基線，這些基線構(gòu)成的三角形、閉合環(huán)、附和線路等要符合相應(yīng)的等級精度要求。在基線處理后各項(xiàng)值都符合規(guī)范，再進(jìn)行接

52、下來的GPS網(wǎng)的平差工作。</p><p>　　3.6.2 GPS網(wǎng)平差</p><p>　　基線向量解算結(jié)束后即可進(jìn)行GPS網(wǎng)平差處理。首先進(jìn)行自由網(wǎng)平差，基線向量網(wǎng)的自由網(wǎng)平差在WGS-84坐標(biāo)系中進(jìn)行。用中海達(dá)平差軟件中的過濾器挑選出那些可以進(jìn)行平差處理的觀測值，然后進(jìn)行平差處理。根據(jù)平差結(jié)果并未發(fā)現(xiàn)網(wǎng)中有含粗差的基線，網(wǎng)中基線質(zhì)量均符合要求[11]。</p><

53、p>　　具體軟件操作界面如下：</p><p>　　(1) 基準(zhǔn)點(diǎn)的數(shù)據(jù)輸入: 如圖3-14，在觀測站點(diǎn)里：右擊——屬性，點(diǎn)擊“已知點(diǎn)坐標(biāo)”,選擇“固定方式”，如XY、XY，如果有已知的經(jīng)緯度，這可以選擇BLH。</p><p>　　圖3-14 二維約束平差</p><p>　?。?）網(wǎng)平差設(shè)置:如圖3-15，在“網(wǎng)平差”“網(wǎng)平差設(shè)置”，根據(jù)詳細(xì)情況選取三維平

54、差、二維平差、水準(zhǔn)高程擬合，假設(shè)中央子午線要更改，在“重置中央子午線”，重新輸入改正后的中央子午線，注意度分秒要用“：”分開，其它的如自由網(wǎng)平差，二維平差設(shè)置，高程擬合方案等都可以默認(rèn)。</p><p>　　圖3-15 網(wǎng)平差設(shè)置</p><p>　　(3) 網(wǎng)平差:如圖3-16在“網(wǎng)平差”里點(diǎn) “進(jìn)行網(wǎng)平差”，就能夠彈出下圖窗口，點(diǎn)擊“確定”，然后點(diǎn)擊“成果”“成果報(bào)告”，查看平差成果，

55、平差報(bào)告會已網(wǎng)頁的形式打開。</p><p>　　圖3-16 平差報(bào)告</p><p>　　下表為最終平差后的點(diǎn)位坐標(biāo)及精度和最弱點(diǎn)平面中誤差：</p><p>　　表3-8最終平差后的點(diǎn)位坐標(biāo)及精度</p><p>　　表3-9最弱點(diǎn)平面中誤差</p><p><b>　　從以上表中可得：</b>

56、;</p><p>　　在網(wǎng)圖中構(gòu)成的同步環(huán)，環(huán)閉合差最大8.66ppm，最小0.06ppm，規(guī)范的限差為±10ppm；組成的異步環(huán)，環(huán)閉合差最大1.81ppm，最小0.09ppm，限差±10ppm?？刂凭W(wǎng)的三維無約束平差的精度：最弱點(diǎn)點(diǎn)位誤差:0.34cm ，該點(diǎn)是CQ03。最弱邊相對誤差：1/183521，該邊為408P～CQ05?？刂凭W(wǎng)的二維基線網(wǎng)平差的精度： 最弱點(diǎn)點(diǎn)位誤差:1.22c

57、m(80系)、1.22cm(54系)，該點(diǎn)是CQ03。最弱邊相對誤差:1/ 83052 (80系) 、1/ 83325 (54系)。該邊是408P～CQ05。以上分析可以看出，點(diǎn)位中誤差在正負(fù)5cm以內(nèi)，最弱邊在1/45000以下，均可滿足規(guī)范中精度要求。</p><p>　　3.7GPS高程網(wǎng)建立和分析</p><p>　　3.7.1 GPS求解水準(zhǔn)點(diǎn)的基本概念 &#

58、160; </p><p>　　大地高系統(tǒng)是以參考橢球面為基準(zhǔn)面的高程系統(tǒng)。某點(diǎn)的大地高是該點(diǎn)到通過該點(diǎn)的參考橢球的法線與參考橢球面的交點(diǎn)間的距離[11]?！按蟮馗呓凶鰴E球高，通常用H來表示。正常高系統(tǒng)是以似大地水準(zhǔn)面為基準(zhǔn)的高程系統(tǒng)。地面上一點(diǎn)的正常高是指該點(diǎn)到似大地水準(zhǔn)面的鉛垂線的距離[12] ”。   </p><p>　　由GPS相對定位獲取

59、的三維基線向量，經(jīng)過GPS網(wǎng)平差，能夠解出高精度的大地高差?？刂凭W(wǎng)中具有精確的WGS-84大地坐標(biāo)系的大地高程，則在經(jīng)過GPS網(wǎng)平差后，解算得到網(wǎng)中GPS點(diǎn)的WGS-84坐標(biāo)系中的H（大地高）。根據(jù)書本上的知識，在GPS網(wǎng)中，已知一個點(diǎn)在正常高程系統(tǒng)下的高程，就可以在GPS網(wǎng)平差后解算出全網(wǎng)各點(diǎn)的正常高坐標(biāo)系下的高程，但是現(xiàn)實(shí)中使用3-5個便以觀測的高級別點(diǎn)，這樣可以發(fā)現(xiàn)粗差，提高精度。但在現(xiàn)實(shí)應(yīng)用中，都是使用正常高系統(tǒng)來表達(dá)地面上所測

60、點(diǎn)的高程，若ζ表達(dá)的是似大地水準(zhǔn)面到橢球面之間的高差，這個高差就叫做高程異常。假設(shè)我們了解網(wǎng)中GPS點(diǎn)的高程異常，就可以使用這些GPS點(diǎn)的H（大地高）解算出這些點(diǎn)的Hr值（正常高的）。如下圖3-17所示大地高，正常高，高程異常三者之間的關(guān)系式如下：Hr=H-ζ[13]</p><p><b>　　圖3-17</b></p><p>　　3.7.2 GPS求解

61、水準(zhǔn)點(diǎn)的方法</p><p>　　“通過水準(zhǔn)聯(lián)測獲得若干GPS點(diǎn)的正常高高程，則可以得到聯(lián)測點(diǎn)的高程異常，然后通過數(shù)學(xué)內(nèi)插的方式得出該GPS網(wǎng)中任意一點(diǎn)的高程異常，繼而得到GPS點(diǎn)的H(正常高)[14] ”。</p><p>　　數(shù)學(xué)內(nèi)插模型有加權(quán)平均法、多面函數(shù)法、曲面擬合法。這次工程采用的是曲面擬合法求解各點(diǎn)的水準(zhǔn)高程。曲面擬合法，是在一定范圍內(nèi)把計(jì)算出的在參考托球面高程加上高程異常值

62、，把高程異常值在一點(diǎn)范圍內(nèi)看做不變（指小范圍）。</p><p>　　進(jìn)行曲面擬合要注意點(diǎn)： </p><p>　　1、選擇合適的高程異常已知點(diǎn)    </p><p>　　想要獲得已知點(diǎn)的高程異常值，通常都是先水準(zhǔn)測量得出正常高、再使用GPS測量獲得大地高，最后運(yùn)用兩者間的關(guān)系式獲得的。在現(xiàn)實(shí)的工作中，通常采取將G

63、PS點(diǎn)建立在水準(zhǔn)點(diǎn)上或者是通過GPS點(diǎn)的水準(zhǔn)聯(lián)測的方法來獲取，使用分布均勻，數(shù)量大且能夠把布設(shè)的GPS網(wǎng)圍在內(nèi)部的已知點(diǎn)有利于獲取較精確的擬合結(jié)果。高程異常已知點(diǎn)的數(shù)量二次多項(xiàng)式要解出6個參數(shù)，那么就必須有6個或者超過6個的已知點(diǎn)[15]。</p><p>　　2、分區(qū)擬合法    </p><p>　　擬合區(qū)域范圍超出一定的限度時就能夠把GPS網(wǎng)分

64、成幾個區(qū)域，使用處于各個區(qū)域中的已知點(diǎn)就能夠分別擬合出這些已知點(diǎn)區(qū)域中每一點(diǎn)的高程異常值，繼而能夠得到這些點(diǎn)的正常高。本次的工程項(xiàng)目較小，采用5個區(qū)域進(jìn)行擬合，根據(jù)三角網(wǎng)的走向，利于擬合的精度提高[16]。</p><p>　　適合在高程異常變化趨于穩(wěn)定的地區(qū)中使用，這種區(qū)域的擬合的準(zhǔn)確度能夠獲得毫米級的結(jié)果。而在高程異常變化起伏不定的地區(qū)，高程異常的已知點(diǎn)就難以表達(dá)出該地區(qū)高程異常的特征。可以采取三等幾何水準(zhǔn)的

65、方法為已知點(diǎn)聯(lián)測，就會達(dá)到點(diǎn)位的分布要合理，點(diǎn)的數(shù)量充足的要求，這樣GPS水準(zhǔn)就能取代四等幾何水準(zhǔn)。</p><p>　　最終獲得13個點(diǎn)在不同坐標(biāo)系統(tǒng)中的成果表，表3-10為已知成果表，3-11，3-12為成果表：</p><p>　　表3-10測量成果表：已知點(diǎn)成果表(西安80坐標(biāo))</p><p>　　表3-11控制點(diǎn)成果表(西安80坐標(biāo))</p>

66、<p>　　表3-12已知點(diǎn)成果表(北京54坐標(biāo))</p><p><b>　　4. 結(jié)束語</b></p><p>　　莆田市荔城區(qū)D級GPS控制測量從布設(shè)、觀測到最后提供成果僅用三天時間，成果精度完全滿足技術(shù)設(shè)計(jì)書要求，本次GPS控制測量以高速度、高效率為經(jīng)濟(jì)建設(shè)節(jié)約了大量經(jīng)費(fèi)。 </p><p>　　通過對荔城區(qū)D級GP

67、S控制測量的應(yīng)用實(shí)例的分析，可以看出GPS定位技術(shù)在城區(qū)控制測量中給我們的測量人員帶來了很大的方便、提高了我們測量的工作效率?？梢园l(fā)現(xiàn)GPS定位技術(shù)在控制測量中有很大的技術(shù)優(yōu)勢，不過也還有些事項(xiàng)在我們進(jìn)行GPS控制測量中仍要注意的：</p><p>　?。?)荔城區(qū)D級GPS控制網(wǎng)以邊連接的形式構(gòu)網(wǎng)，點(diǎn)位選擇合理，構(gòu)網(wǎng)強(qiáng)度較好，從而保證GPS網(wǎng)的點(diǎn)位精度。</p><p>　?。?)許多情

68、況都會對基線解算后獲得數(shù)據(jù)的精確度有關(guān)系，關(guān)系最大的是點(diǎn)位置確定、對流層和電離層的影響、觀測時段的選擇。點(diǎn)的位置要不受環(huán)境干擾，避開大面積水域和高大建筑物。為減小對流層以及電離層的干擾，可采取3臺以上雙頻接收機(jī)同時進(jìn)行，并進(jìn)行對流層和電離層改正。觀測時要注意衛(wèi)星分布狀況及星歷，選擇較好的時間段進(jìn)行觀測。特別是在城區(qū)做控制的時候，一定要把點(diǎn)選在空曠的地方，極力去避免多路徑效應(yīng)。</p><p>　?。?)適當(dāng)提高重

69、復(fù)觀測次數(shù)可以提高控制網(wǎng)的精度，利用基線較差能夠判定基線網(wǎng)的精度的高低。因此規(guī)范要求此值應(yīng)大于1．6。</p><p>　　（4)靈活運(yùn)用計(jì)算軟件中的殘差圖，進(jìn)行個別衛(wèi)星刪除或截取殘差小的時間段進(jìn)行解算。</p><p>　?。?)在進(jìn)行基線解算的過程中，可以用異步環(huán)的閉合差來判定基線解算質(zhì)量的好壞，這一點(diǎn)尤其重要。</p><p>　?。?)在進(jìn)行約束平差前要對已

70、有的控制點(diǎn)分析其兼容性，看兩者間是否會兼容，避免兼容性影響整個控制網(wǎng)的成果。</p><p><b>　　5. 致謝語</b></p><p>　　一轉(zhuǎn)眼，大學(xué)四年的學(xué)習(xí)生涯即將結(jié)束，即將走向社會，迎接新的挑戰(zhàn)。四年的大學(xué)生活在老師、同學(xué)、親友們的大力支持下，讓我漸漸長大，也慢慢走向成熟。在論文完成之際，首先要對林新紅老師表示誠摯的感謝和崇高的敬意，這篇論文是在林新紅

71、老師精心指導(dǎo)下完成的，他對于GPS控制測量的認(rèn)識，對于所學(xué)知識的靈活運(yùn)用，對工作的認(rèn)真負(fù)責(zé)的態(tài)度，對困難敢于克服的精神，都給了我很大的幫助，支持我一直完成了自己的畢業(yè)論文。在論文撰寫期間，得到了同學(xué)們的鼓勵和幫助，為我的論文提出了不少好的建議，在此也向他們表示誠摯的祝福和衷心的謝意。謝謝老師、同學(xué)、親人一直以來的關(guān)心，在未來的路上，我會一直朝著自己的夢想軌跡一步步向前。謝謝大家。</p><p><b>

72、;　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 陳玉寶, 白遠(yuǎn)矚.GPS在油田建設(shè)中的應(yīng)用[J].延安大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版,2012，31(2)：84 -85.</p><p>　　[2] 王建民,顧虹.GPS技術(shù)及其在移動定位中的應(yīng)用研究[J].電信技術(shù),2005，(11)：53 -56.</p><p>　　[3] 鄢德文.GPS全球定位系統(tǒng)簡介

73、[J].北光通訊,1998，(2)：13 -14.</p><p>　　[4] 李天文，等.GPS原理及應(yīng)用[M].北京：科學(xué)出版社，2003. </p><p>　　[5] 苗繼承,汪益林.GPS的布網(wǎng)形式探討[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品,2012，(7)：4 -4.</p><p>　　[6] 周建鄭,任偉.GPS全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)及其在測量中的應(yīng)用[J].開封大學(xué)學(xué)

74、報(bào),2003,17(3)：65 -67.</p><p>　　[7] 丁明華,余存林,郭秉程.GPS工程控制網(wǎng)的布設(shè)[J].西部資源, 2012，(4)：168 -171</p><p>　　[8] 李芳芳,趙新華.GPS控制網(wǎng)質(zhì)量控制分析[J].今日科苑, 2007，(16)：196 -197</p><p>　　[9] 周平.GPS定位技術(shù)在隧道平面控制中的應(yīng)用

75、[J].山西建筑,2011，37(6)：183 -184</p><p>　　[10] 張建平.GPS測繪技術(shù)定位原理概述[J].酒鋼科技, 2004，(4)：4 -9</p><p>　　[11] 時東玉,陳毅敏,張萍麗.GPS高程轉(zhuǎn)換的應(yīng)用研究[J].安徽農(nóng)學(xué)通報(bào),2007，13(9)：161 -162</p><p>　　[12] 魏厚傲.淺析石油物探測量高程

76、異常獲取方法與高程異常趨勢[J].北京測繪,2011，(3)：70 -73</p><p>　　[13] 韋書東.礦區(qū)GPS高程測量應(yīng)用及精度分析[S].煤炭技術(shù), 2008，27(3)：115 -117</p><p>　　[14] 肖圣生.利用GPS/水準(zhǔn)資料建立礦區(qū)高程異常等值線[J].能源技術(shù)與管理,2008，(4)：91 -92</p><p>　　[15

77、] 高正國,牛樹敏,胡尊禮.GPS在高程測量中的誤差來源及應(yīng)對措施[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品,2011，(1)：10 -10</p><p>　　[16] 張想平.利用平面GPS高程擬合法求均值的討論[J].城市勘測,2011，(1)：73 -75</p><p>　　GPS positioning technology is used to city control survey</

78、p><p>　　Resource Engineering College Surveying and Mapping Engineering</p><p>　　2010092517 Lan qi Instructs teacher: Lin XinHong</p><p>　　Abstract:GPS technology is used to contro

79、l survey is a major innovation Geomatic industry,GPS positioning technology is an advanced measurement tool.It is presence makes the quality of surveying and mapping industry,greatly improving the working efficiency of e

80、ngineering surveying and mapping.This paper describes how to plan the control network of GPS，choose the site and bury the stone outside，carry out the plan of measuring,control the observation data for the data processing