GPS技术应用于平面控制网构建及精度评定方法研究(1)

　科技资讯　ＳＣＩＥＮＣＥ　＆　ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ　ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ２０１０　　ＮＯ．３１

ＳＣＩＥＮＣＥ　＆　ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ　ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ信　息　技　术

１　　基于ＧＰＳ控制网布设的优点

在传统的办法中,建立施工控制网通常采用三角测量方法,近几年来又采用精密导线法。但是,这些常规方法受到通视条件、图形条件、地形条件等诸多因素的影响。所以,控制网在选点布网及观测等诸多过程中受到。

GPS 建立控制网时,由于GPS 观测不受通视条件其网形也不像常规控制网那么严格,故在公路测量中采用卫星测量是一种有效的办法。

GPS 在测量中的应用,有如下几个优点:(1)观测站之间不需要通视。这就减少了测量工作中的经费和时间问题,同时也使点位的选择变得十分灵活。

(2)定位精度高。在小于50km 的基线上,其相对精度可以达到1PPm ～2PPm,随着基线的加长,其定位相对精度就越高。这样的精度是一般测量手段很难达到的。

(3)观测时间短。目前,利用经典的静态定位方法,完成一条基线的相对定位所需要的观测时间,根据要求的精度不同,一般为lh ～3h 。为了进一步缩短观测时间,提高作业速度,近年来发展的短基线(不超过20k 间快速相对定位法,其观测时间仅需数分钟。

(4)GPS 观测成果同时提供了三维坐标

CGPS 在精确提供测站点的平面位置的同时,可以精确测定测站点的大地高程。这就为研究大地水准面的形状和地面点的高程开辟了新途径。

(5)GPS 操作简便,重量轻,体积小。这就为经典测量体系中观测程序复杂、仪器笨重等不利条件提供了解决办法,使得测量人员在很大程度上减轻了劳动强度。

(6)GPS 能全天候作业。GPS 在任何地点、任何时间均可以连续观测,一般不受天气条件。

(7)可以避免常规测量中需要大量砍伐森林,破坏生态环境等问题。随着国民经济的发展,交通工程建设发生着日新月异的变化。工程级别越高,用常规的测量技术已不能适应高标准,而GPS 具有以上的优势,所以已经广泛地应用在公路、铁路工程中。

某公路是连接黄冈与鄂州等城市的重要通道。该公路拓宽改建工程全长18．07公里,拓宽后的道路从原先的双向4车道改建为双向8车道。

２　　布设与实施方法研究

本工程基础平面控制采用GPS 测量,按照《公路勘测规范》(JTC C10-2007)中四等网技术标准实施。以二等点“G2035、G2015”

作为起算点进行布网。

设计GPS 网的精度为四等,结合本工程的具体情况,沿线路走向布设GPS 点,GPS 网采用边连式,组成网中的基线有一定数量的多余观测,以增强成果的可靠,取“G2035、G2015”两点作为四等GPS 控制网的起算点,以取得了可靠的坐标转换参数。

根据线路情况,GPS 首级网拟布设成带状大地四边形锁的形式,点对点之间相互通视。平均400～500米左右布设1对GPS 点。全线共布设107点四等GPS 控制点。

控制点均选择在施工红线之外且满足通视要求和相对稳定。点位选设时避免了各种电磁波对GPS 卫星信号的干扰、以及因施工的影响而产生点位的变动。控制点分布均匀,相邻边长之比小于1/2。

GPS 地面平面控制点的造埋如图1所示。(1)GPS 坐标系统及起算依据。①GPS 测量采用坐标系为深圳城市坐标系(参考1954北京坐标系转换)。

②1954年北京坐标系为北京54椭球。(2)四等GPS 控制网的主要技术指标。①每对相邻点的平均距离(km)1。②固定误差≤5mm 。③比例误差≤3ppm 。

④最弱相邻点的相对中误差为1/35000。

３　　观测步骤及内业解算思路探讨

３．１使用仪器

使用6台Ashtech 型静态单频GPS 接收机(标称精度为5mm+1ppm)进行GPS 网野外数据采集。

３．２作业时基本技术要求

卫星截止高度角≥15°;同时观测有效卫星数≥4;平均重复设站数≥1.6;同时观测有效卫星数≥4;时段长度≥60min;数据采样率(S)≤30s 。３．３观测方式

每时段观测均量取天线高两次,其互差不超过3mm,取平均值作为最后天线高。３．４外业数据检核

(1)同一时段观测值的数据剔除率不易

大于10％。

GPS 技术应用于平面控制网构建及精度评定方法研究

秦宏伟

（黄冈市勘测设计院　　湖北黄冈　　４３８０００）

摘　要:本文基于笔者多年从事GPS 测量的相关工作经验,以基于GPS 的黄冈某公路平面控制网构建及精度评定方法为研究对象,探讨了其在公路控制测量中的应用思路。论文全面分析了GPS 观测的步骤和内业解算的方法,给出了精度评定的具体的算法,全文来自于笔者长期的工作实践,相信对从事相关工作的同行有着重要的参考价值和借鉴意义。关键词:公路 控制测量 GPS 精度中图分类号:TB22文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2010)11(a)-0017-02

图１　　　　　　（单位：ｃｍ）

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２０１０　　ＮＯ．３１

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信　息　技　术

(2)重复基线的测量差值ds

σ22≤。(3)各级GPS 网同步环闭合差需符合下式规定:

σ5W n

x ≤

σ5Wy n ≤ σ5

Wz n ≤σ

5

2Ws n ≤(4)各级GPS 网异步环或符合路线坐标闭合差需符合下式规定:

σ3

4V n

x ≤

σ34Vy n ≤σ34Vz n ≤σ

n 2V ≤(5)无约束平差中,基线分量的改正数

的绝对值需符合下式规定:

σ3V X ≤∆ σ3V ≤∆Y σ3V Z ≤∆式中:n 为闭合环边数,σ为仪器的标称精度。

３．５数据后处理

(1)GPS 观测数据内业编辑输入相关点位信息后,采用接收机配备的商用软件Ashtech solutions 2.5进行基线解算,保证每一条基线都求出整周模糊度。

(2)重复基线较差和非同步环闭合差的检核仍按外业基线检核时的要求进行。３．６网平差

(1)对整网进行无约束平差并检核GPS 网的观测质量。以所有基线组成闭合图形,以三维基线向量及相应方差协方差阵作为观测信息,以网一点的WGS-84系三维坐标作为起算依据,进行全网无约束平差。

(2)对整网进行二维约束平差。以深圳市平面控制网GPS 点“G2015、2035”作为起算数据,对控制网进行二维约束平差计算。

４　　精度评定结果

(1)环闭合差统计(表1)。(2)基线残差统计(表2)。

(3)平面平差基线相对精度统计(表3)。(4)gps 点位中误差统计。

100%的点位精度在1.0cm 以内,其中46%精度小于0.5cm 。

以上充分说明观测数据合格,基线解算质量良好,GPS 网的测量精度满足四等要求。５　　结语

随着城市建设规模日益扩大,今后遇到高速公路拓宽改建的项目会越来越多,在保证工程进度及精度要求下,如何将GPS 技术在大型工程施工控制中灵活运用是一个只得探讨的课题。通过本工程的实践笔者得到如下一些体会。

(1)GPS 观测受到各种外界因素的影响,有可能产生粗差和各种随机误差,为了对GPS 观测成果进行质量检查,保证成果的可靠并恰当地评定精度,就要求由非同步观测边构成闭合环或符合线路。作业时不应将非边作为观测边处理,更不能将同步闭合环当作非同步闭合环。

(2)对GPS 网进行图型设计时,应使闭合环的边数小于规范的规定,仅允许个别闭合环的边数等于规范的边数,为了使外业观测有计划的进行,避免GPS 边选择的随意性,便于及时检查观测结果。宜按设计网图选定GPS 边,必要时,在经过技术负责人审议后,可根据具体情况作适当调整。

参考文献

[1]周忠漠,易杰军,周琪.GPS 卫星测量原

理与应用[M].北京:测绘出版社,1995.[2]张雨化.公路勘测设计[M].武汉:人民

交通出版社,1986.

[3]刘基余,李征航,王跃虎,等.全球定位

系统原理及应用[M].北京:测绘出版社,1992.

表１

表２

表３

时运用非递归的方法又不易解决时,可以采取一种空间换时间的策略。比如fibonacci 数列问题,代码如下:

int fibonacci(int n){

if (n <= 1) return 1;

return fibonacci(n-1)+fibonacci(n-2);}

其时间复杂度达到O(2n),中间包含了大量的重复计算,但如果将计算过的值保存一下,如果用到,则查一下,可以避免相同子问题的计算。具体代码如下。

f(2...100)=0 //f(n)赋初值int fibonacci(int n){

if f(n) ≠ 0 return F(n); //避免重复计算

if n=0 or 1 t=n;

if n>1 t= fibonacci(n-1)+fibonacci (n -2);

f(n)=t }

通过保存f(n)的解,避免了大量的重复计算,提高了算法的时间效率。递归算法的通用性显著增强。

参考文献

[1]王晓东.算法设计与分析[M].北京:清

华大学出版社,2003.

[2](美)Thomas H.Cormen Charles E.

Leiserson.算法导论(第2版)[M].北京:机械工业出版社,2006,9.

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