关于GPS控制网优化设计的探讨.docx

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1、关于GPS控制网优化设计的探讨1前言众所周知，利用GPS系统实测各种用途的控制网可以达到降低外业劳动强度，提高工作效率，获得较高的相对定位精度和低成本的目的。为此我们首先应做好GPS网的优化设计，这也是达到此目的的关键。2GPS控制网优化设计原则GPS控制网的布设应视其目的，要求的精度，卫星状况，接收机类型和数量，测区已有的资料，测区地形和交通状况综合考虑，即网的设计应在效率性、可靠性、精确性和经济性等方面力图实现用户的要求。3选择有利的GPS点位选择合理的GPS点位是进行GPS控制网测量的一个必不可少的先决条件，GPS点位选择得恰当与否将直

2、接影响到GPS测量的精度、费用和下级测量工作。所以在实测GPS控制网之前，进行踏勘选点时，除了遵循《全球定位系统（GPS）测量规范》外，还应注意以下几点：1、GPS点位应该离公路稍远一些。、2、GPS点位应远离枝叶茂盛的大树。、3、GPS点位应尽量远离对无线电信号有反射作用的建筑物及具有发射无线电信号功能的电视台、电台等4、实测GPS网时，有时不得已要进行偏心观测。若有偏心观测时，应该尽量减少偏心元素的测定误差，同时偏心距不应大于100m为宜。4确定合理的网形结构1、确定同步图形同步图形的形状是由GPS接收机的台数决定的。例如：3台接收机一般

3、采用同步三角形；4台接收机一般既可以采用同步四边形也可以采用同步中点三边形；4台以上接收机所采用的同步图形就更灵活。2、同步图形连接扩展方式同步图形连接扩展方式一般有点连接方式、边连接方式和网连接方式。不同的连接扩展方式有各自不同的特点。（1）、点连接式GPS网若相邻同步环之间仅有一个公共点相连接构成的GPS网则称之为点连接式GPS网，简称点连式GPS网（如图1（a）所示）。以这种方式构成的GPS网，没有（或仅有一个）异步闭合环，网形强度比较薄弱，发现粗差的能力较弱；但在同样网点数下，同步图形个数最少，而且它具有最少观测时段数，工作量较小，获

4、得成果快，若对控制点精度要求不高，观测时选取有利的观测时间，采用点连接GPS网无疑是一种经济快速的布网方式。图1同步图形连接扩展方式(2)、边连式GPS网边连接式GPS网是指同步图形之间有一条公共基线相连接(如图1(b)所示)。以这种方式布点所构成的GPS网具有大量的复测基线，可以构成较多的异步闭合环。能检查各种闭合差的大小以及判别观测中是否存在粗差，而且图形强度最强，但观测期数最多，最费时。(3)、点边混连式GPS网点边混连式GPS网，是指布网时把点连接式与边连接式有机地结合起来，构成混连式GPS网(如图1(c)所示)。在特别高精度要求下可

5、采用边网混合连接观测方式。这种布网方式，有一定多余观测基线数使图形呈封闭状，保证了网结构的几何强度，提高了GPS网的可靠性，同时，外业观测工作量又比边连式GPS网有了较大的减少，降低了生产成本，在普通控制测量中，可谓是一种较理想的布网方式。除以上三种常用的构网方式以外，在一些特殊的情况下也采用其它构网方式。如：仅有2台GPS接收机时，可以建立星形网，如下图所示：344七亠4参考站21图2星形网图即在测区中央部位设立一个参考站，其它控制点都与参考站按差分相对定位的方式测定其点位。各基线以参考站为中心而呈辐射状的测量模式。3、在选择合理布网方式时

6、应注意以下三方面的问题：（1）、在整个GPS网中决不应该存在自由基线。因为自由基线不具备发现粗差的能力，如果一旦有粗差它将存在于最终成果中，影响整个网的质量。（2）、在布设高精度GPS网时，网中两条基线的夹角应保持在50°~125°之间。这样，在同样的轨道误差情况下，对控制网的测定精度影响最小。（3）、在特殊情况下用2台接收机布设星形网时，应特别注意。因为没有几何检验条件而且极易产生较大的相对误差。4准确地估计观测期数在选择好合理的GPS点位及基本确定GPS网形结构以后，应该初步计算一下观测期数。因为这对于合理安排技术人员，仪器设备，合理地运

7、用资金，正确估计外业任务完成的时间以及车辆的调配等都将起到十分重要的作用；而且准确地估计观测期数也是达到GPS测量高效率，高质量和低成本的有效的手段。一般城市的控制测量均采用点连接或边连接或点边混合连接扩展方式。无论采用哪种连接扩展方式，其观测期数Sp都可用下式计算：Sp=1+INT[(n-m)/(m-p)]其中：n为GPS网中所有控制点的个数m为GPS接收机台数INT为取整函数且INT(X)>X当网形结构为点连接方式时p=1；当网形结构为边连接方式时p=2;当网形结构为点、边混合连接方式时S1

8、年以前，GPS卫星还达不到全天全球三维覆盖。即使在GPS正式投入运行后，GPS卫星能达到全球三维覆盖，也不一定能有较好的分布图形。因此，在测量之前，需计算出一天中可