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文檔簡介
1、<p> 黑龍江省富??hGPS E級網(wǎng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)</p><p> 摘要:本文通過富??hGPS E級網(wǎng)的實(shí)施過程來探討小城鎮(zhèn)GPS基準(zhǔn)網(wǎng)的布設(shè)方案和數(shù)據(jù)處理方法,總結(jié)了GPS基準(zhǔn)網(wǎng)建立的主要方法,詳細(xì)深入研究網(wǎng)形布設(shè)、基線解算、平差以及質(zhì)量控制等關(guān)鍵問題,并對成果進(jìn)行了分析和評價。 </p><p> 關(guān)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(xiàn)標(biāo)識碼: A </p><p> 由于GPS定位技術(shù)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(shè)測量中得到了廣泛的應(yīng)用,現(xiàn)本文著重就GPS在富??h的布網(wǎng)及應(yīng)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(xué)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(zhǔn)、統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、統(tǒng)一工作方法,以便更好的為富??h開發(fā)建設(shè)服務(wù)。因此,必須建立富??hGPS基準(zhǔn)網(wǎng)。 </p><p> 2GPS基準(zhǔn)網(wǎng)的布設(shè) </p><p> 富??hGPS基準(zhǔn)網(wǎng)的布設(shè)是以小城鎮(zhèn)規(guī)劃建設(shè)目的,要求GPS網(wǎng)點(diǎn)具有一定密度和較高的精度。此控制網(wǎng)共布設(shè)26個點(diǎn),設(shè)計(jì)等級為E級,最弱點(diǎn)點(diǎn)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??刂凭W(wǎng)的坐標(biāo)系統(tǒng)與原有地形圖、高一級GPS網(wǎng)點(diǎn)等資料保持一致。最終坐標(biāo)換算為1954年北京坐標(biāo)系,1956年黃海高程系。 </p><p> 3GPS網(wǎng)的選點(diǎn)與埋石 </p><p> GPS網(wǎng)的選點(diǎn),要求點(diǎn)位視野開闊,目標(biāo)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(jī)和操作;遠(yuǎn)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(biāo)石必須埋直、埋正、牢固,便于長期保存,標(biāo)石埋置至少低于地面30cm,不易被破壞,標(biāo)石埋好后,及時在現(xiàn)場繪制出詳盡的點(diǎn)之記。標(biāo)石規(guī)格按中華人民共和國測繪行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《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(biāo)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(jī)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(fù)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(diǎn)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(zhǔn)是由基準(zhǔn)站坐標(biāo)和衛(wèi)星星歷共同給出的。嚴(yán)格的說,應(yīng)要求地面站坐標(biāo)的框架及歷元與衛(wèi)星星歷的框架及歷元保持一致性?;€解算中,起算點(diǎn)(基準(zhǔn)站)的精度將影響基線的精度。起算點(diǎn)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(biāo)的誤差。 </p><p> 令起算坐標(biāo)的誤差為20cm,如基線的長度為100km,則起算坐標(biāo)對其影響為10cm。為了保證這一精度,網(wǎng)中V01點(diǎn)為A級GPS網(wǎng)點(diǎn),精度優(yōu)于20cm,其對100km左右基線的影響可以忽略不計(jì),因而可以將其作為起算點(diǎn)。同時網(wǎng)中8個松嫩平原高精度GPS點(diǎn)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(dá)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(guān)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(jì)
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(jī)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(jī)匹配的數(shù)據(jù)后處理軟件能夠達(dá)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(dá)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(guān)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(xiàng)中錄入點(diǎn)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(shè)置中設(shè)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(yīng)大于3,中誤差應(yīng)小于0.04米,其他均為默認(rèn),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(chǔ)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(fù)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(biāo)。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(yīng)分量的協(xié)方差,為相應(yīng)基線分量的加權(quán)平均值,R為相應(yīng)的重復(fù)性。GPS基準(zhǔn)網(wǎng)獨(dú)立重復(fù)基線共115條,其精度統(tǒng)計(jì)見表1。 </p><p> 基線向量重復(fù)性統(tǒng)計(jì)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(fù)性優(yōu)于10mm+1.0×10-8;垂直方向重復(fù)性優(yōu)于15mm+2.0×10-8,也就是說,重復(fù)性精度能夠達(dá)到甚至優(yōu)于10-8,能夠滿足技術(shù)要求。 </p><p> 7GPS網(wǎng)的平差計(jì)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(jìn)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(dú)立基線向量及其全協(xié)方差矩陣作為觀測量。3)在ITRF坐標(biāo)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(yàn)后單位權(quán)方差仍未通過χ2檢驗(yàn),這是因?yàn)镚AMIT基線解的輸出精度與其實(shí)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(jìn)
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(quán)中誤差通過χ2檢驗(yàn)。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(biāo)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(biāo)作為三維約束平差的基準(zhǔn)。這些基準(zhǔn)站中包括國家A級GPS網(wǎng)點(diǎn)四個站,平差時以這四個站的三維坐標(biāo)(X,Y,Z)作為固定點(diǎn)約束值。 </p>
17、<p><b> 參考文獻(xiàn): </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
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