摘要：隨著測(cè)繪技術(shù)的不斷發(fā)展，空間大地測(cè)量技術(shù)越來(lái)越受重視，其中GPS定位技術(shù)在測(cè)量各個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。原來(lái)的經(jīng)典測(cè)量方法越來(lái)越受其空間性和時(shí)限性限制，而GPS測(cè)量技術(shù)正是突破了經(jīng)典測(cè)量中的種種限制，達(dá)到全天候采集和不受空間通視條件等限制，作業(yè)效率大幅度提高，特別在城市控制測(cè)量中，由于建筑物密集等干擾因素，常規(guī)測(cè)量方法費(fèi)時(shí)且精度有限，GPS更是得到充分應(yīng)用。本文通過(guò)對(duì)某小區(qū)規(guī)劃控制網(wǎng)中的應(yīng)用，系統(tǒng)的闡述了GPS在城市規(guī)劃控制測(cè)量應(yīng)用中的整個(gè)過(guò)程。
　　關(guān)鍵詞：GPS；城市規(guī)劃；控制測(cè)量；控制網(wǎng)
　　1引言
　　在城市規(guī)劃控制測(cè)量中[1]，[2]，傳統(tǒng)的平面控制系統(tǒng)測(cè)量方法，因受地形、氣候、通視等作業(yè)條件的限制，作業(yè)強(qiáng)度大，工作效率低，設(shè)計(jì)周期長(zhǎng)。隨著測(cè)繪技術(shù)的不斷發(fā)展，目前這些常規(guī)方法已逐漸被使用GPS方法作為建立沿線總體控制的方法所替代。GPS城市規(guī)劃控制網(wǎng)與大地控制網(wǎng)相比有其自身的特點(diǎn)，其制區(qū)域較小，邊長(zhǎng)短，觀測(cè)時(shí)間短（從快速靜態(tài)定位的幾鐘至一兩個(gè)小時(shí)）。其布網(wǎng)的原則應(yīng)結(jié)合測(cè)量規(guī)范，工程要求以及實(shí)地環(huán)境等多方面進(jìn)行考慮。基于以上考慮，本文通過(guò)GPS在某小區(qū)規(guī)劃建設(shè)的應(yīng)用為例，介紹GPS在城市工程控制測(cè)量中的應(yīng)用。
　　2工程概況及控制測(cè)量
　　2.1工程概況
　　某規(guī)劃小區(qū)測(cè)量總面積為10平方公里，區(qū)域內(nèi)主要的地形地貌為：居民地、采石場(chǎng)、旱地、灘涂等。測(cè)區(qū)地處城鄉(xiāng)結(jié)合部地區(qū)，經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)，人口密集，道路暢通，交通便利。
　　2.2控制測(cè)量
　　（1a線27條，剔除多余4條基線,重復(fù)基線4條。復(fù)測(cè)基線邊長(zhǎng)1.3km～4.4km,各邊復(fù)測(cè)互差為1.7mm～12.8mm,符合規(guī)范限差≤50mm（ds≤,=,d為平均邊長(zhǎng)）的要求。由4個(gè)時(shí)段進(jìn)行同步觀測(cè)產(chǎn)生9個(gè)四邊同步閉合環(huán),6個(gè)異步閉合環(huán)，9個(gè)同步閉合環(huán)的平均相對(duì)閉合差為0.69ppm,6個(gè)異步閉合環(huán)的平均相對(duì)閉合差為1.89ppm,符合規(guī)范限差≤10ppm要求。三維自由網(wǎng)平差各基線向量改正數(shù)（V△X，V△Y，V△Z）的絕對(duì)值均小于53mm（≤3）限差要求，二維約束平差最弱邊相對(duì)中誤差1/162782，滿足限差＜1/45000要求，最弱點(diǎn)平面中誤差0.96cm,遠(yuǎn)優(yōu)于5cm的限差。
　　3GPS測(cè)量的內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理
　　GPS[3]，[4]，[5]，[6]網(wǎng)數(shù)據(jù)處理分為基線解算和網(wǎng)平差兩個(gè)階段。
　　3.1基線解算
　　（1）基線解算一般采用雙差相位觀測(cè)值，對(duì)于邊長(zhǎng)超過(guò)30km的基線，解算時(shí)也可采用三差相位觀測(cè)基線平均距離為1.3～4.4ｋｍ，因此基線解算時(shí)采用雙差固定解進(jìn)行解算，同步觀測(cè)的一個(gè)同步時(shí)段值。
　　（2）在采用多臺(tái)接收機(jī)同步觀測(cè)的一個(gè)同步時(shí)段中，可采用單基線模式解算，也可以只選擇獨(dú)立基線按多基線處理模式統(tǒng)一解算。
　　（3）同一級(jí)別的GPS網(wǎng)，根據(jù)基線長(zhǎng)度不同，可采用不同的數(shù)據(jù)處理模型，但是0.8km內(nèi)的基線須采用雙差固定解。30km以?xún)?nèi)的基線，可在雙差固定解和雙差浮點(diǎn)解中選擇最優(yōu)結(jié)果。30km以上的基線，可采用三差解作為基線解算的最終結(jié)果。
　　在本工程中，采用Ｅ級(jí)網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行布設(shè)，其基線平均距離為1.3～4.4ｋｍ，因此基線解算時(shí)采用雙差固定解進(jìn)行解算，同步觀測(cè)的一個(gè)同步時(shí)段中，采用單基線模式解算。表１為部分基線三差解，雙差解和整數(shù)解的結(jié)果比較。
　　表1部分基線三差解，雙差解和整數(shù)解結(jié)果比較
　　DPS_→GPS1.2881 L1 X增量 Y增量 Z增量 距離
　　三差解 0.0052 1754.6951 2166.7587 -2370.3160 3659.5350
　　雙差解 0.0052 1754.6847 2166.6885 -2370.3219 3659.4922
　　整數(shù)解 0.0061 1754.6533 2166.6909 -2370.3125 3659.4725
　　DPS_→GPS2.2882 L1 X增量 Y增量 Z增量 距離
　　三差解 0.0054 2512.1132 2243.2980 -1725.7068 3784.3312
　　雙差解 0.0071 2512.1463 2243.3108 -1725.7133 3784.3637
　　整數(shù)解 0.0077 2512.1274 2243.3194 -1725.7099 3784.3547
　　DPT_→GPS6.2882 L1 X增量 Y增量 Z增量 距離
　　三差解 0.0069 -943.4567 173.4118 -1399.2496 1696.4910
　　雙差解 0.0082 -943.4080 173.4243 -1399.2514 1696.4666
　　整數(shù)解 0.0089 -943.4025 173.3827 -1399.2530 1696.4606
　　DPT_→KFB_.2881 L1 X增量 Y增量 Z增量 距離
　　三差解 0.0046 718.2741 2374.5281 -3756.5981 4501.8142
　　雙差解 0.0060 718.2772 2374.5121 -3756.5968 4501.8051
　　整數(shù)解 0.0068 718.2386 2374.5201 -3756.5856 4501.7938
　　DPT_→PTS_.2881 L1 X增量 Y增量 Z增量 距離
　　三差解 0.0062 103.3824 2659.5660 -4865.2045 5545.6464
　　雙差解 0.0092 103.3845 2659.5487 -4865.2042 5545.6379
　　整數(shù)解 0.0108 103.3885 2659.5638 -4865.2011 5545.6425
　　3.2網(wǎng)平差計(jì)算
　　GPS基線向量網(wǎng)的平差分為三種類(lèi)型：一是經(jīng)典的自由網(wǎng)平差，又叫無(wú)約束平差，平差時(shí)固定網(wǎng)中某一點(diǎn)的坐標(biāo)，平差的主要目的是檢驗(yàn)網(wǎng)本身的內(nèi)部符合精度以及向量之間有無(wú)明顯的系統(tǒng)誤差和粗差，同時(shí)為用GPS大地高與公共點(diǎn)正高聯(lián)合確定GPS點(diǎn)的正高提供平差處理后的大地高程數(shù)據(jù)；二是非自由網(wǎng)平差，又叫約束平差，平差時(shí)以國(guó)家大地坐標(biāo)系或地方坐標(biāo)系的某些點(diǎn)的坐標(biāo)，邊長(zhǎng)和方位角為約束條件，顧及GPS網(wǎng)與地面網(wǎng)之間的轉(zhuǎn)換參數(shù)進(jìn)行平差計(jì)算；三是GPS網(wǎng)與地面網(wǎng)聯(lián)合平差。
　　本工程中，采用三維無(wú)約束平差和二維約束平差進(jìn)行平差計(jì)算解算各GPS點(diǎn)的坐標(biāo)。三維無(wú)約束平差：自由網(wǎng)平差中GPS向量提供的尺度和定向基準(zhǔn)屬于WGS—84坐標(biāo)系，進(jìn)行平差時(shí)，需要引入位置基準(zhǔn)，引入的位置基準(zhǔn)不應(yīng)引起觀測(cè)值的變形和改正。本工程網(wǎng)中采用GPS1～GPS6，PTS六個(gè)點(diǎn)作為網(wǎng)平差的位置基準(zhǔn)進(jìn)行三維無(wú)約束網(wǎng)平差。二維約束平差：在進(jìn)行二維約束平差時(shí)，必須以國(guó)家（或地方）坐標(biāo)系的一個(gè)已知點(diǎn)和一個(gè)已知基線的方向作為起算數(shù)據(jù)，平差時(shí)將GPS基線向量觀測(cè)值及其方差陣轉(zhuǎn)換到國(guó)家（或地方）坐標(biāo)系的二維平面（或球面）上，然后在國(guó)家（或地方）坐標(biāo)系中進(jìn)行二維約束平差。轉(zhuǎn)換后的GPS基線向量網(wǎng)與地面網(wǎng)在一個(gè)起算點(diǎn)上位置重合，在一條空間基線方向上重合。這種轉(zhuǎn)換方法避免了三維基線網(wǎng)轉(zhuǎn)換成二維基線向量時(shí)地面網(wǎng)大地高不準(zhǔn)確引起的尺度誤差和變形，保證GPS網(wǎng)轉(zhuǎn)換后整體及相對(duì)幾何關(guān)系的不變性。以下是本工程進(jìn)行轉(zhuǎn)換的參數(shù)：網(wǎng)的參考因子：11.4318，ｘ向平移9.5042米，ｙ向平移-72.6440米：比例：-27.8782ppm，旋轉(zhuǎn)：-0.9261秒，經(jīng)平差計(jì)算后得到平面距離平差值和最終的GPS點(diǎn)平面坐標(biāo)。
　　表2部分平面距離平差值
　　起點(diǎn) 終點(diǎn) dx dy 平距 方位角 中誤差(m) 相對(duì)誤差
　　  中誤差(m) 中誤差(m)    
　　DPT_ GPS1 0.0031 0.0033 3659.4231 225.3792 0.0045 1:809944
　　  -2570.4212 -2604.6713    
　　 GPS2 0.0037 0.0042 3784.4115 240.6644 0.0056 1:675499
　　  -1854.0763 -3299.1168    
　　 GPS6 0.0035 0.0044 1696.0466 154.5161 0.0057 1:299553
　　  -1531.0317 729.7369    
　　 KFB_ 0.0001 0.0001 4502.2329 203.7091 0.0002 1:27879304
　　  -4122.2380 -1810.3190    
　　 PTS_ 0.0001 0.0001 5546.3116 194.8328 0.0002 1:34332236
　　在內(nèi)業(yè)的處理中，對(duì)經(jīng)過(guò)檢核超限的基線在充分分析的基礎(chǔ)上，對(duì)其進(jìn)行處理時(shí)應(yīng)注意以下問(wèn)題：
　　（1）無(wú)論何種原因造成一個(gè)控制點(diǎn)不能與兩條合格獨(dú)立基線相聯(lián)結(jié)，則在該點(diǎn)上應(yīng)補(bǔ)測(cè)或重測(cè)不少于一條獨(dú)立基線。
　　（2）可以舍棄在復(fù)測(cè)基線邊長(zhǎng)較差，同步環(huán)閉合差，獨(dú)立環(huán)閉合差檢驗(yàn)中超限的基線，但必須保證舍棄基線后的獨(dú)立環(huán)所含基線數(shù)，不得超過(guò)規(guī)范的規(guī)定；否則，應(yīng)重測(cè)該基線或者有關(guān)的同步圖形。
　　（3）由于點(diǎn)位不符合GPS測(cè)量要求而造成一個(gè)測(cè)站多次重測(cè)仍不能滿足各項(xiàng)限差技術(shù)規(guī)定時(shí)，可按技術(shù)設(shè)計(jì)要求另增選新點(diǎn)進(jìn)行重測(cè)。
　　4結(jié)論
　　（1）城市控制網(wǎng)改造，應(yīng)根據(jù)城市的大小、控制點(diǎn)丟失情況選擇布網(wǎng)方案。
　　（2）對(duì)于已知點(diǎn)盡量多的聯(lián)測(cè)，因已知點(diǎn)成果精度對(duì)GPS網(wǎng)精度有較大影響，特別是發(fā)現(xiàn)二維網(wǎng)平差結(jié)果不理想時(shí)，可適當(dāng)調(diào)整已知點(diǎn)，仔細(xì)分析找出質(zhì)量差的點(diǎn)，優(yōu)化成果。綜合各種測(cè)量方法，首選就是空間大地測(cè)量。在城市控制網(wǎng)建立采用GPS定位方法，可以減少大量的人力物力，并可以提高效率，大幅提高測(cè)量精度。
　　（3）GPS測(cè)量的數(shù)據(jù)傳輸和處理采用隨機(jī)軟件完成，只要保證接收衛(wèi)星信號(hào)的質(zhì)量和已知數(shù)據(jù)的數(shù)量，精度，即可方便地求出符合精度要求地控制點(diǎn)三維坐標(biāo)；GPS控制網(wǎng)選點(diǎn)靈活，布網(wǎng)方便，基本不受通視，網(wǎng)形的限制，特別是在地形復(fù)雜，通視困難的測(cè)區(qū)，更顯其優(yōu)越性。
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