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1、龙岩学院资源工程学院毕业论文题 目： 漳永高速GPS工程控制网的优化设计 专 业： 测绘工程 班 级： 07级 学 号： 姓 名： 指导教师： 职称： 讲师 资源工程学院 龙岩学院毕业论文（设计）开题报告2011年4月7日论文（设计）题目：漳永高速GPS工程控制网的优化设计姓名年级07测绘工程所在院系资源工程学院专业测绘工程指导教师开展本课题的意义及工作内容：意义：众所周知，随着科技的不断发展，常规的测角量边布设控制网的方法逐渐被用GPS布设的控制网所取代。它对整个控制测量的教学、科研、生产都产生了极其深远的影响。GPS测量可以极大地降低劳动作业强度，减少野外砍伐工作量，提高作业效率。特别是在
2、当前高等级公路逐渐向山岭重丘区发展的形势下，往往由于这些地区地形条件的限制，实施常规的控制测量极为困难，利用GPS进行布设控制网无疑是一种有效的手段，而对GPS网的优化后进行外业观测，便能使网的布设更加经济合理，可靠性更强，精度更高。 工作内容：以漳永高速公路控制网点复测工程为例，对GPS控制网实现优化设计的过程进行深入的研究。总体安排及进度：1、3月25日4月10日：收集整理资料，完成开题报告，形成论文初步构思；2、4月11日4月15日：整理分析资料及数据，列出论文提纲并开始着手论文写作；3、4月16日4月30日：根据论文提纲完成论文初稿；4、5月01日5月15日：根据指导老师的指导修改论文
3、；5、5月16日5月25日：完成论文终稿。课题预期达到的效果：通过对该课题的研究与探讨，在进行GPS工程控制网的设计布设时，能够更加经济，更加合理，节省网的布设成本，相对减少外业观测的时间和难度，增强网的可靠性，提高网的精度。网的优化设计在GPS工程控制网的布设必将是优先考虑的一个工作，成为布网的一道作业程序。指导教师意见： 签名：1资源工程学院 测绘工程专业【摘要】 随着科技的不断发展，常规的测角量边布设控制网的方法逐渐被用GPS布设的控制网所取代。本论文是对所学到的GPS相关知识在实践中的一次具体应用，并在此基础对GPS控制网中若干关键问题进行研究。论文包括两个部分：普通部分、专题部分。目
4、前，利用高精度的GPS接受机，采集和处理相应数据以建立控制网已成为一种趋势和发展方向。 【关键词】 GPS；工程；控制网；优化；布设。目 录1.概述11.1 引言11.2 工程概况11.3 现有资料的使用情况11.3.1 平面起算依据11.3.2 高程起算依据12. 漳永高速GPS控制网的设计方案22.1 零类设计22.2 一阶段设计22.3 二阶段设计32.4 三阶段设计43. 漳永高速GPS控制网的具体布设过程及数据处理53.1 平面控制测量53.1.1 D级GPS控制测量53.1.2 E级GPS控制测量53.2 高程控制测量63.3 数据预处理73.3.1 基线向量解算73.3.2 基线
5、向量网平差94. 结论16参考文献18附图、附表191. 概述1.1 引言众所周知，随着科技的不断发展，常规的测角量边布设控制网的方法逐渐被用GPS布设的控制网所取代。它对整个控制测量的教学、科研、生产都产生了极其深远的影响。GPS测量可以极大地降低劳动作业强度，减少野外砍伐工作量，提高作业效率。特别是在当前高等级公路逐渐向山岭重丘区发展的形势下，往往由于这些地区地形条件的限制，实施常规的控制测量极为困难，利用GPS进行布设控制网无疑是一种有效的手段，而对GPS网的优化后进行外业观测，便能使网的布设更加经济合理，可靠性更强，精度更高。 1.2 工程概况本设计路段位于龙岩漳平与三明永安交界处，测
6、区沿线大部分为山地或丘陵地；部分为耕地和村庄。测区植被茂盛，主要有松树、杉树、杂树、竹林以及少量果树林等，通视条件极其困难。耕地较少，以水稻田为主。沿途有部分等级公路或乡村路相通，交通条件差。应福建省交通规划设计院的要求，为了验证线路初测阶段施测的控制成果，结合测区具体情况，我们对该线路涉及地区进行控制测量复测以及对原控制点偏离线路较远或被破坏的控制点进行补测。该项工作从2010年12月开始，至2011年01月结束全部外业工作。共完成工作量：新增D级GPS点18座；新增四等水准线路71.922Km；施测E级GPS点83座；新增E级GPS点41座，联测泉三高速公路控制点4座。1.3 现有资料情况
7、1.3.1平面起算依据：由中国公路工程咨询集团有限公司中咨华科交通建设技术有限公司组织于2010年2月至2010年5月期间施测的D级GPS网点和我院这次复测提高等级的隧道D级GPS网点作为平面起算数据，成果属1954年北京坐标系，中央子午线为11730，高程投影面选择测区平均高程面，高程为400米。部分已知控制点见表1-11.3.2 高程起算依据：由中国公路工程咨询集团有限公司中咨华科交通建设技术有限公司组织于2010年2月至2010年5月期间施测的四等水准网点ZY073和ZYGPS038两个高程点，成果属1985国家高程基准。表1-1 已知控制点点 名等级北坐标X(m)东坐标Y(m)高程Z(
8、M)ZY090D级2833537.006 502305.987 332.342ZY092D级2833912.314 501744.669 313.577ZY095D级2835777.393 500465.146 317.471 ZY100D级2838183.457 500490.898 327.8892. 漳永高速GPS控制网的设计方案这次的GPS控制网的建立是在依据测量任务书提出的GPS网的用途、精度、点的密度、和经济指标，结合国家有关测量规程的规定，经过现场的踏勘，在确定的地形、地物、交通等条件下，对GPS控制网的坐标基准（投影面、投影带）、网形、外业观测调度的各方面进行具体设计，并根据所
9、设计的控制网图形和所选择GPS接收机的精度进行GPS控制网精度、可靠性的估算。在各种设计方案中选择既可满足精度、可靠性要求，又能使整个建网费用最少的方案。按照目前国际上广泛采用设计方法，控制网的优化设计可分为下列四个步骤：零类设计、一阶段设计、二阶段设计和三阶段设计。2.1 零类设计零阶段设计问题（基准选择问题）即GPS控制网的基准设计，主要包括选择控制网的最优的坐标系统、投影面、投影带和确定起算取舍、联测水准的控制点位置与个数等。本次GPS控制网采用1954年北京坐标系，高程起算依据为1985国家高程基准。采用国家统一3度带投影。2.2 一阶段设计一阶段设计问题（图形设计问题）即GPS控制网
10、的图形设计主要根据测区的地形、地物、交通等具体条件和控制网的精度、可靠性、经费的具体指标，选择GPS控制点的最佳位置和连接方式、重复设站率、复测基线率、水准联测路线选取等；工程控制网的布设,原则上和大地控制网是一致的,但也有一些区别。因为不同的工程有不同的要求, 其控制网也就有轻微的差别。一般来讲,工程控制网的范围不是很大,点位选择的机动性较小,但对点位的要求与大面积控制网基本相同,埋石时由于点位精度要求不是很高,可灵活处理。当测区范围不太大时,由于GPS 测量受地面图形影响很小,可以灵活布设,点位选择时则根据工程需要布点,而不必考虑点距及点的通视情况一般工程网的布设可分为3 种,即:点位集中
11、在一块区域、点位分布在几个区域、点位呈线状分布。当测区范围较大时(几百平方公里),为保证控制网点的整体精度,应使用经典大地测量方法布设控制网。控制网点要与高等级控制点构成图形,并且控制网点与点应构成直接边。当布设的点位不均匀时,即点间距离差别较大时,在施测过程和数据处理中应分别进行。无论测区是面状还是线状,都应首先根据点位分布情况选择若干点做一骨架网,然后再利用该网进行工程网的布设,也就是分成二级控制。一般工程控制网点不需要均匀分布,而是按其需要进行布点,可以布成一个或几个独立的点群。虽然GPS 测量不受地面图形影响,但布网时也应考虑点位的图形结构,这是因为: (1) 较大测区工程控制网布设时
12、,不可能一次选完全点,而是采用逐步推进的方法,若不考虑图形结构, 最后整个控制网易产生扭曲。(2) 可为三角形异步边闭合差的检验提供条件。(3) 由于许多工程完成后需要进行常规测量,因此布点时根据需要确定点位的位置,并考虑其图形结构。所以这次的布网也就缺少一定的灵活性，毕竟所测的成果是为业主的施工服务的。业主的需要对我们的布网也有一定的限制。本次控制网的网型为带状，点位走势如图2-1所示： 图2-1 控制网点位走势图此网点是在1:2000的图纸上初步选择控制点的最佳位置，一般选取在漳永高速的两侧进行选点，控制点为要两两相互通视，采用边、点连式布设。2.3 二阶段设计二阶段设计问题：即GPS控制
13、网观测方案的设计，主要包括选星计划、车辆最佳调度、观测时间和数据处理方法等；GPS的选星计划主要是通过看卫星预报星历，这次的工程网分布主要在福建龙岩至三明连接区，这个区域的卫星状况相当的良好，一般都有6颗以上的卫星通过上空，经观察发现，这个区域的卫星信号只有在中午一点到两点间有大概5分钟的间隙期，我们总结出这个规律之后，就在观测上尽量避开了这个时段，从而达到了提高观测精度的目的。本次使用的10台GPS接收机所调用的是1台车辆，测绘人员有十二人，并且所布设的GPS网的分布又有一定的规律，那就是呈带状分布，而且主要为E级控制点，E级控制点相邻点距离一般为300m，即每公里3个。这样在整个工程的控制
14、点就可以按控制网所设计的网形进行实地布设，如此既节约了车辆的消耗又提高了作业的效率。我觉得这样的车辆的调度是比较合理的，并且在这带状网的调度中又是相当简单的，面对其他的网状控制网的调度则需要更复杂的设计。当然也要看从事这项工程单位的具体情况而定。内业基线预处理及基线向量网采用天宝公司的TGO1.62版软件进行，所有基线处理和平差采用武汉大学测绘学院的科傻软件进行。观测采用GPS静态观测的方法。2.4 三阶段设计三阶段设计问题（网的改造问题）即改造现有控制网的最优设计，控制网改造包括控制网的扩展、加密、补测，要求提高原网精度、可靠性，这里主要考虑如何加测、加测多少GPS基线观测值，如何进行数据处理等问题；此次GPS控制网的控制点在布设后并没有遇到网的改造问题，所以这个阶段在本篇文章中没有加以说明。3.漳永高速GPS控制网的具体布设过程及数据处理3.1 平面控制测量根据公路勘测规范及
