不同地形情况下GPS控制网布设方式及观测调度方式的研究

不同地形情况下GPS控制网布设方式及观测调度方式的研究

周小武张晓娟

渭南市城市勘察测绘院陕西省渭南市714000；渭南市城乡规划管理局临渭分局陕西省渭南市714000

关键词：GPS；控制网；网型

1前言

GPS网的图形布设通常有点连式、边连式、网连式及边点混合连接四种基本方式。也有布设成星形连接、附合导线连接、三角锁形连接等。GPS网的图形设计主要取决于测量技术的要求、经费、时间、人力以及所投入接收机的类型、数量后勤保障条件和调度的方便性等。本文主要对不同类型GPS控制网的布设和具体调度工作进行探讨和研究。

2不同类型项目控制网的布设

2.1引水工程项目GPS控制网的布设

引水管线工程，一般在首级控制网布设完成后，测区内控制点的数量就能满足地形图、纵横断面等测量内容的需要，我们可以根据成果急需的轻重缓急，先开展急需成果的测量工作，最后进行控制网加密工作，这样以来既满足了工期的需要，又保证了工作的有序进行。

例如某引水工程，线路长度约44.1km，测区内高差约210m，工程沿线经过沟壑20余处，沟深约70-90m，按照测量技术要求地形图为急需成果资料，结合项目战线长、跨度大、工期紧、任务急的特点，控制测量采用分级控制的方法，先施测四等首级控制，点位密度满足地形图测量需要，待地形图工作完成后，再在四等网基础上进行五等加密控制测量。首级控制网布设：在测区沿工程布设方向每4-5km埋设1个控制桩志，并兼顾在出水口、蓄水池、较大沟壑两端各布设1个桩志，共埋设14个桩志，采用6台华测GPS接收机按四等精度要求进行静态观测，以测区附近的3个国家已知点为起算点，按边连式布网，全网共17点，共观测4个时段，每个时段观测时间不少于60分钟。该首级控制网共组成同步环80个，异步环42个，约弱边相对中误差为1/1459482，最弱点位中误差为0.0025m；加密控制网是结合首级控制桩志布设情况，按照每2km布设一组桩志，共埋设33个桩志。因3个国家已知点距离测区比较近且使用方便，加密控制网约束点与首级控制网相同，另外从首级网中选取4个点联测作为检核，加密控制网采用6台GPS接收机进行观测，共观测10个时段，每个时段观测时间不少于45分钟，全网共组成同步环186个，异步环79个，约束平差最弱边相对中误差为1/202193，最弱点位中误差为0.0026m，各项限差均符合SL197-2013《水利水电工程测量规范》要求。

2.2水库工程项目GSP控制网布设

水库工程控制网形状相对规则，控制面积相对较小，属于点位集中在一个区域的网形，但是水库工程控制等级要求相对较高，一般首级控制最低也要满足四等GPS精度要求。因为水库工程多修建在山高够深地形起伏较大的地区，布设控制网时在满足基本原则的同时，还应考虑所布设的控制点能够满足并方便水准测量或三角高程测量的要求，例如点位的选择方便高程的联测，方便作业人员到达。

2.3中小河流治理工程项目GPS控制网布设

中小河流治理工程、水生态水景观综合治理工程控制网形状相对规则，属于点位集中在一个或分布在几个区域的网形，特别是中小河流工程，一个项目经常分好几段组成，有的距离较近，如3-5km，有的距离较远，在布设这样的控制网时，应该根据测区附近起算点的分布情况以及实际交通情况进行布设网形。一般情况下尽量布设一个大网，方便调度，方便观测，也有利于数据处理和平差，但是在各段工程相聚较远时，在控制点分布能满足要求时，为了降低外业操作难度，减少外业观测过程中路途时间的耽搁，建议分段布设控制网。

3起算点分布不均匀时控制网的布设

工程控制网需要高等级控制点对其进行控制，并提供起算坐标。对于不同的已知点选择方案，其已知点分布不同，最后平差计算的精度也小有不同。用于控制网的已知点至少应达到3个，一般来讲，已知点应较均匀地布设在测区或测区的周围，尽可能形成等边三角形，已知点的选择应避免成直线状，其点间距离应大于工程网点与点间的最大距离，这样可保证控制网不发生扭曲，保证整个控制网点精度的统一。

但是，随着国民经济的发展，城镇化的不断建设，国家高等级控制点缺失严重，破坏的速度超过恢复的速度，常常出现高等级控制点不够用的现象，大部分工程的控制网起算点都是要跑很远才能促够，何谈控制点的均匀分布、形成等边三角形等要求，面对这样的现实情况，我们只有通过尽可能布设合理的控制网形来减少起算点分布不均匀带来的精度影响。

以某水库工程可行性研究测量项目为例进行探讨研究。该工程项目的3个起算点距离测区直线距离均在20km以上，起算点全部位于测区西边，且几乎构成直线型，具体位置分布如下图所示：

图3图4

图5

图3、4、5中的F010、F018和F017为该控制网起算点，从图3、4中更能直观的看到其分布的不科学性。图3和图4的图形强度较弱，控制网形没有闭合，容易发生扭曲，难以保证整个控制网点精度的统一，图5的网形在实际条件的限制下，尽可能的提高控制网图像强度，相对图3和图4该控制网形是比较合理的，按照图5全网共11点，采用5台GPS接收机，共观测4个时段，平均观测时段数为1.8，全网共组成同步环40个，异步环60个，最弱边相对中误差为1/668885，最弱点位中误差为0.0064m。

4GPS静态观测的调度方式

4.1静态观测的调度工作应结合观测时采用接收机的数量、车辆配备情况、各点位交通情况、观测时段长度情况等统筹安排，合理科学的编制GPS静态观测调度表，调度表的内容应具体到人、具体到时间点、具体到点位、具体到测站。

4.2对于个别通讯有困难的的点位，应提前约定时间，尽量安排充裕的时间，以保证有效观测时间能够满足要求。

4.3在观测调度过程中，偶尔会出现不可预测的突发情况，调度者应提前做好应急预案，熟知控制网形，以备关键时能够合理的调整网形。

5总结

GPS控制网布设在实际工作中非常的灵活，在满足布网基本原则的同时，可根据实际条件和测区具体情况进行布设，合理的控制网图形能增将图形强度，减少精度损失，保证控制网精度统一，同时还能降低内业数据处理的难度。

GPS测量调度工作更是灵活多变的，但是每个项目都有其具体的特点，调度计划应因地制宜，科学合理的调度可以减少路途耽搁，提高作业效率，达到事半功倍。