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1、安徽省六安市城区安徽省六安市城区 GPS 控制测量技术总结控制测量技术总结 六安土地勘测院 聂永胜 胡华兵 前言前言 我单位作为六安地区较有实力的测绘队伍，在适应市场经济大潮下也不断的发 展壮大，从引进全站仪到全套数字化成图设备，到引进全球卫星定位系统 GPS 我 单位的测绘实力也发生了质的飞跃。我单位今年在五月份经过多方考查选择了中翰 公司所代理的加拿大 SMART3100 GPS。 目前市面上的 GPS 比较多，选择起来也比较慎重，我们并没有盲从其它单位 意见，而是从实用和经济的角度来选择。 从外业测量角度来说有几个重要的方面是我们考查的对象： 考查对象 SMART3100 对应指标 是否
2、一体化机、全内置 是，整个机器没有任何电缆连接 操作是否方便 一键式操作，只轻轻一按就完成了所有操作 是否有智能化指示 有卫星状态、电源状态、内存空间等信息指示 电源系统是否优良 两块锂电连续工作三十多个小时，单独一块使用十几个小时，两 块电池可切换供电 是否抗恶劣环境 防水和 2 米防侧摔 是否携带方便 非常小巧，主机含电池只有 0.8 公斤，是目前最轻的接收机 对于以上指标，SMART3100 都是在同行中最好的，接下来我们就是考查其精 度了，针对此我们用 SMART3100 对六安城区进行了一次实际测量。以下为本次测 量的报告。 一、测区概况一、测区概况 略 二、作业依据和已有测绘资料二
3、、作业依据和已有测绘资料 1.中华人民共和国建设部标准全球定位系统城市测量技术规程。 2.国家测绘局颁布的全球定位系统（GPS）测量规范（CH2001-92）。 三、坐标系的选择三、坐标系的选择 测区平均高程 85m，中央子午线精度为 117，测区投影分带为 6带的第 2 0 带，3带的第 39 带。GPS 网的平面坐标系统选用 54 北京坐标系，高程采用 85 黄海国家高程基准。 四、仪器设备和软件四、仪器设备和软件 GPS 控制测量采用上海中翰科技有限公司合肥分公司的 Smart-3100IS 型 GPS 测量系统，为 12 通道单頻接收机，其静态相对定位精度为： 静态基线 （5mm +1
4、ppmD） 高 程 （10mm+2ppmD） Smart-3100IS 型 GPS 测量系统配备有 Planning 星历预报软件（可预报 30 天 内测区各测点一天 24 小时的卫星分布状况及健康状况）、Spectrum Survey 后处 理解算软件（包含数据传输、基线向量处理、GPS 网平差软件、多种 GPS 数据格 式转换等功能），完全能满足 GPS 控制测量数据处理的要求。 GPS 实测和数据处理时采用的其它设备移动电话、计算机和必要的交通工具等 。 五、四等（或五、四等（或 D 级）级）GPS 网的设计和观测网的设计和观测 1GPS 布网 充分利用 GPS 测量的优点，实测 GPS
5、 控制点 45 个，其中已知点 4 个，未知 点 41 个，组成最小同步环 135 个，多边形异步环 8 个（计算选取）。独立基线 5 4 条，其中必要基线 44 条，多余基线 10 条，平均重复设站数为 1.7/站。多于规 范规定的 1.6/站。 2GPS 观测 在实际外业观测过程中,使用 7 台 Smart-3100IS 型 GPS 接收机,同时在三个 GP S 点上进行观测, 有效观测卫星数7 颗, 时段长度60 分钟,如果有的点不搬站, 则不关机，以保证尽可能长的时段长度。丈量天线高度, 均从天线的三面丈量三次, 在三次较差不大于 3mm 时,取平 均值为最后结果。结束观测时, 再丈量
6、一次天线高, 以作校核。 在观测过程中, 自始至终有人值守, 并经常检查有效卫星的历元数是否符合 要求,否则及时通知其它两台仪器, 延长时段时间, 以保证观测精度。 实际上在观测过程中，Smart-3100IS 型 GPS 接收机电量充足，接收信号稳 定，卫星数大都保持在 7-8 颗，有时高达 10 颗以上，为后面的平差处理之顺利进 行打下了良好的基础。 六、外业数据处理及检核六、外业数据处理及检核 1.外业数据处理 外业观测后及时输入计算机, 并进行外业数据的检查。根据自动处理基线向 量的结果，检查基线向量方差比(Ratio)、中误差(rms)以及天线高等, 方差比2 , 中误差20mm,参
7、与解算的向量均符合要求。 2.外业观测质量的检核 根据GPS 规范要求，各级 GPS 基线精度计算公式如下 = 按 D 级控制网精度要求，取 a10mm b10ppm D=4.65Km（平均基线边 长）代入上式，经计算得： =47.60mm (1) 同步环检验 根据GPS 规程要求，其坐标分量应分别6ppm(1/166666)；全长闭合差 应10ppm(1/100000)。经检核全长闭合差最大为 3.50 ppm(1/285650)(同步环 2 )，最小为 0.10 ppm(1/9847169) (同步环 20), 均符合要求。请参见附表 1(同步环 .txt）。 (2)异步环检验 坐标分量闭
8、合差 Wx=Wy=Wz3 n=3 Wx=Wy=Wz247.3mm n=4 Wx=Wy=Wz285.6mm n=5 Wx=Wy=Wz319.3m 异步环全长闭合差: W3 n=3 W428.4mm n=4 W494.7mm n=5 W553.1mm 抽取独立基线异步闭合环 8 个,经检查其 4 条基线全长闭合差最大为 407mm， 最小为 16mm，远小于规定的 494.7mm,符合要求。结果参见附表 2（异步环.txt） 。 七七.平差计算平差计算 基线处理成功后，即可进入软件的网平差界面，进行 WGS-84 坐标系下 的自由网平差及三维约束网平差。 1.GPS 点 WGS-84 坐标系自由网
9、平差 (1)GPS 点 WGS-84 坐标系坐标平差及精度 按GPS 规程规定，基线向量的改正数: Vx=Vy=Vz3=142.8mm 实测基线 178 条，经检查最大的基线向量改正数为 122mm，完全符合规程 要求。参见附表 84Free.prt。 基线的相对精度最高为 1/164.9069 万;最低为 1/10.2530 万(超短基线)。 (2)GPS 点 WGS-84 坐标系大地坐标及其精度 WGS-84 坐标的点位中误差最小为 5.9mm;最大为 8.7mm。结果参见附表 5 43DLock.prt。 2.GPS 点 54 系三维约束平差 以大鼓堆（3 等点）和婆山岭（1 等点）为平
10、面及高程已知点，周建材厂 的高程已知数据，进行三维强制约束平差。 （注：大鼓堆（3 等点）和婆山岭（1 等点）为不同级别的国家大地等级 点，原则上是不能作为起算数据引入 GPS 网来推求其他未知点的数据的。但鉴于 测区只有此两已知大地点，且此前有关测量单位提交的 GPS 控制测量成果也是以 该两点为起算数据进行平差计算的。为保证成果的一致性，经过对“周建材厂”及 “锅底山”（均为 GPS D 级四等点）的校核，点位附和良好。） 经平差得到结果如下: 边长中误差最大为 5mm，最小为 2.1mm。边长的相对精度最高为 1/318 万 ；最低为 1/20 万，远高于规定 1/5 万的精度。边长及精
11、度分别参见附表。 GPS 点 54 坐标的点位中误差最小为5.3mm；最大为2mm；GPS 点 54 坐标及点位中误差和误差椭圆参数参见附表。 4.GPS 网高程平差 由于测区已知水准高程较少(只有已知平面点所提供的 4 个),且精度不一,给 G PS 水准高程测量的应用带来了限制。鉴于此，本次计算采用软件提供一次多项式 高程拟和法来推求位置点高程点数据。具体步骤为：三维约束“大鼓山”和“婆山 岭”，再约束“周建材厂”之水准高程，以“锅底山”的已知高程作为校核，结果 相差-0.016m. 由于缺乏测区内的重力异常数据，加上过少的已知数据，所得高程 值仅供参考。 附成果图表附成果图表 附表 1 同步环组成及其闭合差（同步环.txt） 附表 2 异步环组成及其闭合差（异步环.txt） 附表 3 WGS-84 坐标系自由网平差报告（84Free.prt） 附表 4 北京 54 坐标系约束网平差报告（543DLock.prt） 附表 5 测区布点及观测顺概况图（bmp 文件） 附表 6 测区 GPS 测量基线网图（bmp 文件）
