GPS平面控制网的模拟设计计算方法及其应用

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GPS在某核电厂首级平面控制网测量中的应用

GPS在某核电厂首级平面控制网测量中的应用

按 国家 四等测量 控制 网技术 要求 , 全部 7 O条基 线 的约束 点
问 的 边 长 相 对 中误 差 均 满 足 △≤ 1 100 0 / 0 0 。约 束 点 间 的 基 线 边
第3 7卷 第 3期
2 0 1 1年 1月
山 西 建 筑
S HANXI ARCHI TECTURE
Vo . 7 No 3 13 .
J n 2 1 a . 01
・2 3 ・ 0
文 章编 号 :0 96 2 (0 ) 300 -2 10 —8 5 2 1 0 —2 30 1
0 5 ;) 0m n 某核 电厂位于湖北偏 远山区 , 工程规划建 设 4台百 万千瓦级 根 据情 况 一 般应 小 于 1。一1。4 观 测 时 长 9 i。
压水堆核 电机组 。该项 目建设 用 地周 围 山体 平均 海 拔 高程 约 4 控 制网的 精度分 析
8 20m。测 区附 近 有 国 家 G S C级 控 制 点 4个 , 别 是 4 1 G S数据 处理 精度 分析 0m~ 0 P 分 . P G S9 G S0 G S 1 G S2 P 0 , P 1 , P 1 , P 1 。考虑工程建设需要 , 以上述 4个 拟 将 外 业 观 测 数 据 导 入 T P O inc O C N Pnal 件 , G S 0 e软 以 P1 , C级 G S网点为基础 , P 进行扩展 加密 , 建立一套 D级 G S首级平 G S 1为平差已知控 制 点 , P P1 经一 系列 的 G S平差 与 坐标 转换 计 P 面控制 网( 简称“ 首级网” 下 同) 总网点数 1 , 4个 已知点 算 , P , , 8个 含 G S点位 中误差全部满足核电厂首级网 ± 0m 2 m的技术要求 , 和 l 4个待测点。 并且各种坐标 系的点位精度量值与 分布基本 一致 , 在 1 3限差 均 / 首级网建立 过程 中 , 采用高等级 G S测量技术 和高精度数据 范 围内 , P 精度 良好。首级 网在北京 5 4坐标 系下约束平 差 , 坐标平 处理方法等技术 手段精心设计 与实施。在具体实施 过程 中, 首先 面精 度 参 见 表 1 。 对控制网设计方 案进行 针对性 设计 与 多次优 化。G S网点标 石 P 按照《 全球定位系统( P ) G S 测量规 范》 D级标 准制造 和埋设 , 永久 中心标志采用不锈钢制作 。埋石采用混凝 土现场灌制 而成 , 基岩 标石采用 切割机现场切割 , 所选位置稳定 、 固。在 G S观测 时 , 牢 P 采用中点多边形 的图形结 构 , 同步 图形扩 展方式 进行施 测 , 以 采 用静态测量模式 , 6台接 收机 同步观测 。该 网共观 测 7 0条基线 ,

GPS实训报告

GPS实训报告

《gps原理与应用》实习报告实习名称 gps测量实习地点平顶山市新城区日期 2010年6月7日—6月10日班级 0824082组别第三组姓名任路平指导教师王晓静潘传娇目录一、前言----------------------------------------------------------------3二、测区概况----------------------------------------------------------3三、实习内容----------------------------------------------------------51.实习项目--------------------------------------------------------------52. 仪器设备及人员---------------------------------------------------53.已有成果资料及分析-----------------------------------------------64.外业观测方法及步骤-----------------------------------------------65.精度要求及各种限差的规定-------------------------------------156.外业观测记录数据表(静态)----------------------------------167.内业计算成果及精度评定----------------------------------------188.存在问题及分析对比----------------------------------------------22四、心得体会---------------------------------------------------------23一、前言1、实习目的⑴落实gps测量;⑵完成一个控制网的外业观测及内业计算;⑶严格按照《全球定位系统(gps)测量规范》要求,精心设计、合理安排;⑷通过完成gps实际任务的锻炼,提高学生独立从事测绘工作的计划组织与管理能力,培养学生良好的专业品质和职业道德,达到综合素质培养的教学目的。

3_%E7%AC%AC%E4%B8%89%E7%AB%A0%20%E5%B7%A5%E7%A8%8B%E6%8E%A7%E5%88%B6%E7%BD%91%E5%B8%83%E8%AE%BE%E7%9

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3.1 工程控制网的分类和作用
按网形分: 三角网 导线网 混合网 方格网
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3.1 工程控制网的分类和作用
按施测方法划分: 测角网 测边网 边角网 GPS网
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3.1 工程控制网的分类和作用
按坐标系和基准划分: 附合网(约束网) 独立网 经典自由网 自由网
3.3 工程控制网的质量准则
5.均匀性和各向同性准则
λ λ
m ax m in
1
λmax λmin min
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3.3 工程控制网的质量准则
二、 点位精度和相对点位精度 三、 未知数函数的精度 四、 主分量 五、 准则矩阵
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3.3 工程控制网的质量准则
3.3.1.2 可靠性准则
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3.2 工程控制网的基准和建立方法
3.2.1 工程控制网的基准
(1)约束网:具有多余的已知数据。 (2)最小约束网(经典自由网):只有必要的已 知数据。 (3)无约束网(自由网):无必要的已知数据。
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3.2 工程控制网的基准和建立方法
表3-1 各种工程控制网的基准秩亏和基准参数
第三章 工程控制网布设的理论与方法
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第三章 工程控制网布设的理论与方法
主要内容
工程控制网的作用和分类 工程控制网的基准和建立方法 工程控制网的质量准则 工程控制网的优化设计 典型工程控制网 控制点的埋石与标志 控制测量内外业一体化
重点
工程控制网的质量准则
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平面控制网的布设

平面控制网的布设
定的距离??
二.二.二 技术设计的内容和方 法
图上设计的方法及主要步骤
图上设计宜在中比例尺地形图【根据测区大小!! 选用一:二五 000~一:一00 000地形图】上进 行!!其方法和步骤如下:
➢ 展绘已知点!! ➢ 按上述对点位的基本要求!!从已知点开始扩展!! ➢ 判断和检查点间的通视!! ➢ 估算控制网中各推算元素的精度!! ➢ 据测区的情况调查和图上设计结果!!写出文字 说明!!并拟定作业计划??
Mi M0
Li L0
M0LiM0
1 Pi
式中!! L i
Li L0
??所以
二. 导 线 网
Li
1 Pi

Pi
1 L i2
式中!!Li′是导线长Li以L0为单位时的长度?? 由上式可知!!如果已知线路的权Pi!!则可求出相应的单一线路
的 长度Li′ !!反之如果已知线路长度Li′!!则可求出相应的权Pi??现
现阶段主要采用GPS网结合电磁 波测距导线网的布设方案??
二.一.四 工程平面控制网布设方案
专用控制网的布设特点
专用控制网的用途非常明确!!因此建网时应根据特定的要 求进行控制网的技术设计??例如:
桥梁三角网对于桥轴线方向的精度要求应高于其它方向的精 度!!以利于提高桥墩放样的精度!! 隧道三角网则对垂直于直线隧道轴线方向的横向精度的要求高 于其它方向的精度!!以利于提高隧道贯通的精度!! 用于建设环形粒子加速器的专用控制网!!其径向精度应高于其 它方向的精度!!以利于精确安装位于环形轨道上的磁块??
精 以下图所示的一级导线网为例!!说明如何运用以上公式估算网
度 估
中结点和最弱点的点位精度??图中A!!B!!C为已知点!!N为结 点??各线路长度如图所示??试估计结点N和最弱点W的点 位中误差【不顾及起始数据误差影响】??

公路全球定位系统(GPS)测量标准规范

公路全球定位系统(GPS)测量标准规范

1 总则1.0.1 为规定利用全球定位系统﹙Global Positioning System, 缩写为 GPS﹚建立公路工程GPS 测量控制网的原则﹑精度和作业方法,特制定本规范。

1.0.2 本规范是依据《公路勘测规范》﹙JTJ 061),并参照《全球定位系统(GPS)测量规范》(CH 2001-92)的有关规定, 在收集﹑分析﹑研究和总结经验的基础上制定的。

1.0.3 本规范适用于新建和改建公路工程项目的各级GPS控制网的布设与测量。

1.0.4 采用全球定位系统测量技术建立公路平面控制网时,应根据《公路勘测规范》(JTJ 061)中规定的平面控制测量的等级﹑精度等确定相应的GPS控制网的等级。

1.0.5 GPS测量采用WGS-84大地坐标系。

当公路工程GPS控制网根据实际情况采用1954年北京坐标系﹑1980西安坐标系或抵偿坐标系时,应进行坐标转换。

各坐标系的地球椭球基本参数﹑主要几何和物理常数见附录A.高程系统根据实际情况可采用1956年黄海高程系或1985国家高程基准.1.0.6 GPS测量时间系统为协调世界时(UTC). 在作业过程中,附录D "GPS观测手薄" 中的开﹑关机时间可采用北京时间记录.1.0.7 GPS接收机及附属设备均按有关规定定期检测.1.0.8 GPS控制测量应按有关规定对全过程进行质量控制.1.0.9 在提供GPS控制测量成果资料时,应执行保密制度中的有关规定.2 术语2.0.1 基线Baseline两测量标志中心的几何连线。

2.0.2 观测时段 Observation sessionGPS 接收机在测站上从开始接收卫星信号进行观测到停止观测的时间长度。

2.0.3 同步观测 Simultaneous observation两台或两台以上GPS接收机同时对一卫星进行的观测。

2.0.4 同步观测环 Simultaneous observation三台或三台以上GPS接收机同步观测所获得的基线向量构成的闭合环。

(完整word版)GPS测量原理与应用复习资料

(完整word版)GPS测量原理与应用复习资料

GPS 测量原理及应用第一章绪论•GPS 的含义:全球定位系统(GPS)是一个空基全天候导航系统,它由美国国防部开发,用以满足军方在地面或近地空间内获取在一个通用参照系中的位置、速度和时间信息的要求。

•卫星导航系统分类:①按用户接收机是否发射信号分类:无源系统、有源系统。

②按测量的参数分类:测距导航系统、测距离差导航系统、卫星多普勒导航系统、测角导航系统、混合系统。

③按卫星运行轨道高度分类:低轨道(近地轨道)、中高轨道、同步轨道。

④④按工作区域分类:全球覆盖系统、区域覆盖系统。

–北斗一号卫星导航定位系统:①北斗导航系统同时具备定位与双向通信能力,可以独立完成移动目标的定位与调度功能;GPS 系统本身不具备通信能力,需要和其他通讯系统结合才能实现移动目标的远程定位与监控功能。

②北斗导航系统是区域性导航系统;GPS系统是全球性导航系统。

③北斗导航系统是由我国自主控制;GPS系统是由美国军方控制。

–欧盟伽利略系统:①空间段:由分布在三个轨道上的30 颗中等高度轨道卫星(MEO)构成,每个轨道面上有10 颗卫星(9 颗正常工作,1 颗运行备用);轨道面倾角56 度。

②地面段:包括全球地面控制段、全球地面任务段、全球域网、导航管理中心、地面支持设施地面管理机构。

③用户:用户端主要就是用户接收机及其同等产品,伽利略系统考虑将与GPS、GLONASS 的导航信号一起组成复合型卫星导航系统,因此用户接收机将是多用途、兼容型接收机。

–前苏联GLONASS 系统:星座轨道为3个等间距椭圆轨道,轨道面间夹角120°,轨道倾角64.8°,偏心率0.01,每个轨道上等间距地分布8颗卫星。

卫星离地高度19100km,绕地运行周期为11 时15 分,地迹重复周期为8 天,轨道同步周期17圈。

其卫星轨道倾角大于GPS卫星轨道倾角,所以在高纬度地区的可视性好。

面控制系统包括1 个系统控制中心、1 个指令跟踪站,网络分布于俄罗斯境内。

GPS原理与应用PPT课件

GPS原理与应用PPT课件
来适应车队管理的需要。
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最近,越来越多普通消费者买得起的GPS接收器出 现了。随着技术的进步,这些设备的功能越来越完 善,几乎每月都有新的功能出现,但价格在下跌, 尺寸也越来越小了。
消费类GPS手持机的价格从几百元到几千元不等, 它们基本上都有12个并行通道和数据功能。有些甚 至能与便携电脑相连,可以上传/下载GPS信息,并 且使用精确到街道级的地图软件,可以在PC的屏幕 上实时跟踪你的位置或自动导航。
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6.信号干扰
要给予你一个很好的定位,GPS接收器需要至少 3~5颗卫星是可见的。如果你在峡谷中或者两边高 楼林立的街道上,或者在茂密的丛林里,你可能不 能与足够的卫星联系,从而无法定位或者只能得到 二维坐标。同样,如果你在一个建筑里面,你可能 无法更新你的位置,一些GPS接收器有单独的天线可 以贴在挡风玻璃上,或者一个外置天线可以放在车 顶上,这有助于你的接收器得到更多的卫星信号。
Colorado springs
5 5
Hawaii
Ascencion
Diego Garcia
kwajalein
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3.GPS信号接收机 GPS 信号接收机的任务是:能够捕获到按
一定卫星高度截止角所选择的待测卫星的信号, 并跟踪这些卫星的运行,对所接收到的GPS信号 进行变换、放大和处理,以便测量出GPS信号从 卫星到接收机天线的传播时间,解译出GPS卫星 所发送的导航电文,实时地计算出测站的三维位 置,甚至三维速度和时间。
在商业领域,消费类GPS主要用在勘测制图, 航空、航海导航,车辆追踪系统,移动计算机 和蜂窝电话平台等方面。
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勘测制图由一系列的定位系统组成,一般都要求 特殊的GPS设备。
在勘测方面的应用 有:结构和工程勘测、道路测 量和地质研究。收集到的数据可以以后再估算, 也可以在 野外实时使用。制图过程中使用大量的 GIS数据库的数据,还有纸质地图的数据。 许多 商业和政府机构使用GPS设备来跟踪他们的车辆 位置,这一般需要借助无线通信技术。一 些GPS 接收器集成了收音机、无线电话和移动数据终端

建筑测量论文参考文献

建筑测量论文参考文献

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收稿日期:2004 04 25。

项目来源:欧盟国际合作基金资助项目(EVG1 CT 2002 00061)。

第29卷第8期2004年8月武汉大学学报 信息科学版Geomatics and Information Science of Wuhan U niversity V ol.29No.8Aug.2004文章编号:1671 8860(2004)08 0711 04文献标识码:AGPS 平面控制网的模拟设计计算方法及其应用张松林1 张正禄1 罗年学1(1 武汉大学测绘学院,武汉市珞喻路129号,430079)摘 要:基于全边角网和全边方位角网模拟法设计的计算思想和 科傻系统!中的控制网通用平差软件包,提出了一种GPS 平面控制网的模拟设计计算方法,给出了该方法的计算步骤,并结合实例进行了计算分析。

关键词:模拟法;GPS 平面控制网;设计计算;通用平差软件系统中图法分类号:P228.4;P221对于用常规大地测量技术与方法建立的地面控制网,可采用解析法或模拟法进行网的优化设计。

对于精密工程控制网,如施工控制网、安装控制网以及变形监测网等,优化设计十分重要。

为了进行网的优化设计,一个通用而有效的方法和软件包显得十分重要。

文献[1]提出了一种基于观测值可靠性的模拟优化设计方法,并进行了程序实现,用它可进行各种地面边角网的优化设计计算。

1 GPS 平面控制网的模拟设计计算GPS 网的观测量是伪矩、载波相位和时间,通过静态同步观测,可解算出基线向量及其协方差阵,GPS 网的平差是将生成的基线向量作为观测值来进行的。

要对GPS 网的原始观测值或生成的观测值进行模拟无疑是很困难的。

但将基线向量投影到某一参考椭球面并进一步投影到高斯平面上后,该基线向量实际上是一条长度和方向都已知的边,因此,可以将GPS 网看作是观测了边长和方向的平面网。

根据上述思想,可将GPS 网按下述两种方法进行模拟:∀边长和方向全测的全边角网,观测值为边长和方向;#边长及其方位角全测的全边方位角网,观测值为边长和方位角。

先选择一个参考基准,根据所设计GPS 网的网点近似坐标和GPS 独立基线(设计方案),通过坐标反算求得边长、方向以及方位角真值,按边长、方向和方位角观测精度模拟。

观测误差即可按通用平差程序进行平差计算。

通过对模拟计算结果进行分析,修改设计方案或观测精度,使GPS 网达到设计的各项指标。

GPS 网模拟设计计算采用 科傻系统!中的地面测量控制网平差和数据处理通用软件包(简称CODAPS)进行[2],计算步骤如下。

1)确定坐标系、已知点和已知方位角(基准数据)。

在地图上或室内设计GPS 网的图形,采用数字化或人工量取方法获取待定点的近似坐标,并根据所使用的GPS 接收机确定边长、方向和方位角的精度。

对于工程网,建议按独立坐标系设计,如采用工程坐标系,只选一个已知点和一个已知方向。

若在国家或城市网中布设GPS 网,且已知点数大于等于2个,则必须保证已知点的精度高于或至少等于所布设GPS 网的精度,且不含粗差。

2)按网图和文件结构生成观测方案文件 网名.FA2!或 网名.GFA !,文件 网名.FA2!是按全边角网进行模拟,文件 网名.GFA !是按全边方位角网进行模拟。

它们的结构完全相同,其内容包括观测精度指标(方向中误差、边长固定误差和比例误差);已知点坐标、待定点近似坐标、已知方位角以及测站观测方案信息,如照准点类型、点号等。

3)在软件包CODAPS 的主菜单 设计(D)!栏内,先后调用 生成正态标准随机数!、 生成初始观测方案文件!和 生成初始观测值文件!,即可由 网名.FA2!文件通过随机数文件Random.DAT,生成初始观测方案文件 网名.OB2!和初始观测值文件 网名.IN2!或从 网名.GFA !文件和Random.DAT 文件直接生成 网名-GPS.IN2!文件。

网名.IN2!是模拟的全边角网观测值文件, 网名-GPS.IN2!文件则是模拟的全边方位角网观测值文件。

4)在主菜单的 平差(A)!栏中调用 平面网!子菜单项,即可完成网的模拟计算,生成平差结果文件 网名.OU 2!和 网名-GPS.OU2!。

由OU2文件可查看观测值的平差值、网点坐标平差值及其精度,以及边长和方位角的精度等,其中点位平均误差、最弱点中误差、最弱边中误差以及网的总体信息等是最重要的结果。

5)根据需要还可以获得其他平差结果,如隧道网测量误差所引起的贯通误差(称 影响值!)、网中任意两点的相对误差及任意点的协方差矩阵等,详见算例。

2 应用算例2.1 隧道(洞)工程洞外GPS 平面控制网绝大多数隧道特别是长隧道(洞),一般都可近似作为直线型隧道处理,现在都应采用GPS 技术布设洞外平面控制网。

这里仅以一个贯通面的隧道(洞)为例进行说明。

在进、出口线路中线上布设进、出口点(J 、C ),最好在进、出口再各布设3个定向点,如J 1、J 2、J 3和C 1、C 2、C 3,进、出口点与相应定向点之间应通视,为减小垂线偏差的影响,高差不要相差太大。

采用独立的工程平面直角坐标系,以从进口点到出口点的方向为X 方向,与之相垂直的方向为Y 方向。

当只有一个贯通面时,则贯通面位于隧道中央且与Y 平行,即使对于大于20km 的超长隧道(洞),也无需在隧道中部增设过渡点(图1)。

这时GPS 网的长短边相差特别大,长边为数km 到数十km,短边可能因为有通视要求且受隧道(洞)进、出口的地形条件限制而只有几百m ,这与有关规范相悖[3],但也是允许的。

GPS 网应采用精度不低于5mm +10-6D 的双频接收机观测,且要有足够的独立基线,如每个点上至少有3条不同时段的独立基线通过,连接进、出口的长基线应不少于5条,且其观测时间应大大超过短边的观测时间,最好用精密星历解算。

对于隧道(洞)网来说,最重要的精度指标是控制网测量误差所引起的横向贯通中误差是否满图1 隧道(洞)洞外GPS 平面控制网布设示意图Fig.1 Design of G PS N etwork Outside T unnel足规范要求。

为了计算影响值,笔者在软件包中设计了专门按 坐标差权函数法!的计算程序[4]。

为此,只需建立一个引导文件 隧道网.GT I !即可,该文件的格式为:进口点,进口定向点,出口点,出口定向点,贯通点,贯通点X 坐标,贯通点Y 坐标,贯通方位角。

若进、出口各有i 、j 个定向点,则该文件共有i ∃j 行,即i ∃j 个组合,对于选用不同定向点组合,可得到不同情况的影响值。

模拟计算结果存放在文件 隧道网.GTO !中,如表1所示(隧道的进、出口点分别为J 、C,表中未标出)。

表1隧道(洞)洞外GPS 平面控制网贯通误差影响值计算表T ab.1 Influence V alue of GPS Networ k Outside T unnel进口定向点出口定向点M q /cm M l /cm E /cm F /cmT /(%&∋)J 1C 14.2800.5314.2800.53189.50281J 1C 24.0620.5314.0620.53190.12308J 1C 34.3820.5314.3820.52990.39587J 2C 14.4960.5314.4960.53189.52089J 2C 24.2880.5314.2880.53190.12036J 2C 34.5880.5314.5880.52990.37095J 3C 14.4540.5314.4550.52989.22538J 3C 24.2530.5314.2530.53189.40176J 3C 34.5610.5314.5610.53190.09521表1中,M q 、M l 分别为横向和纵向贯通误差的影响值,E 、F 、T 为贯通点的零点误差椭圆元素(从进、出口点分别计算贯通点,会产生两个不同的贯通点,其相对误差椭圆称为零点误差椭圆)。

从表中可见,最小的横向贯通误差影响值为40.6mm ,与定向点J 1、C 2对应,最大值为45.9mm ,与J 2、C 3对应,均显著小于规范要求的值(120mm)[4]。

值得特别说明的是,对隧道(洞)网而言,点位精度与基准的选取有关,但贯通误差影响值却是与基准位置无关的不变量。

2.2 高精度GPS 施工控制网图2是某大桥的GPS 首级平面控制网,由于该大桥横跨水域长达30多km,两边的引桥部分也较复杂,控制面积很大,长边大于40km,而短边712武汉大学学报 信息科学版2004年不到1km 。

取两种坐标系:∀大桥坐标系,以桥轴线上的一点H 5作为已知点,桥轴线方向为X 轴方向;#取国家54坐标系中的已知点H 1为基准,H 1到H 10为已知坐标方位角(H 1、H 10均为二等三角点)。

计算中按所用GPS 接收机的情况取边长精度为5mm+10-6D ,方向和方位角精度都取0.7∋,设计的网形如图2所示。

要求最弱点的精度小于20mm,长度为2km 的边长相对中误差优于1/50万。

模拟计算结果如下。

图2 某大桥G PS 首级平面控制网图F ig.2 GPS N etw ork of a L arge Bridge1)网的总体信息。

总数点:29;已知点数:1;已知方位角数:1;总观测值数:226;平均多余观测分量:0.63;先验单位权中误差:0.7∋;后验单位权中误差:0.73∋。

2)主要结果。

在大桥坐标系中,以H 5为已知点,H 22到H 23的坐标方位角为已知方位角,计算得最弱点(H 10)的精度为19.2mm,最弱边H 18H 19(边长为641m)的相对精度为1/20.4万。

长度为2041m 的边H 23H 13的边长相对精度为1/64.6万。

在54坐标系中,取H 1为已知点,H 1到H 10的方向为已知方位角,计算得最弱点(H 17)的精度为33.7mm,最弱边即2041m 的边,其精度相同。

对于该网,笔者还采用文献[1]所提出的方法进行了优化设计,在满足精度要求的情况下,还可以进一步减少部分GPS 基线观测值,平均多余观测分量取0.6时,可减少7条独立基线向量。

2.3 两种模拟方法的比较对于上述两个网例,采用全边角网和全边方位角网两种方法的模拟结果无显著差别,但全边方位角网的精度略高于全边角网。

这与软件处理方法有一定关系,对方位角观测值取往返观测均值,且加大了权。

两种方法平差结果的坐标较差(最大较差为4.4cm),但也完全在允许限差内。

2.4 与实测平差结果比较本文对算例中的某大桥GPS 首级平面控制网进行了模拟计算和实测计算,其比较结果表明,模拟计算结果与用GPSurey 软件和广播星历解算的基线向量平差结果在精度和坐标平差值方面都较接近,如实测计算结果的H 23H 13边长的相对精度为1/62.8万,但实测结果的点位精度要高于模拟计算的精度,而且用精密星历解算基线向量时,实测结果的精度更高。

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