关于城市GPS控制网的布设方案及优化设计措施探讨

关于城市GPS控制网的布设方案及优化设计措施探讨摘要：随着gps测量技术的迅速发展及其在测绘领域的广泛应用，gps控制网的优化设计越来越受到重视。控制网优化设计的目的就是在各种设计方案中选择即可满足精度、可靠性要求,又能使整个建网费用最少。文章在总结了gps网特点及优化设计原则，如可靠性、精度及经济性等方面特点，提出了gps控制网的优化设计的措施。

关键词：gps控制网；布设方案；优化设计

abstract: with the gps measurement technology and the rapid development in the field of surveying and mapping application, gps control network optimization design has been paid more and more attention. optimal design of control network is designed in a variety of design alternatives can satisfy the accuracy, reliability, and can ensure that the whole network construction cost at least. the paper summarized the characteristics of gps network and optimized design principles, such as reliability, accuracy and economy of characteristic, put forward gps control network optimization design measures.

key words: gps control network; design scheme; optimization design

中图分类号：p25

引言

gps控制网技术设计是进行gps定位的基础性工作。它是依据测量任务书提出的gps网的用途、精度、密度和经济指标，结合国家有关测量规程的规定，经过现场踏勘，在确定地形、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、外业观测调度等方面进行具体设计，并根据所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。

1．gps控制网的特点和应用前景

1.1gps控制网的特点

1.1.1网形与卫星空间分布的几何图形相关。gps控制网的精度与网中的点所构成的几何图形没有关系，与观测权相关程度不大，与边和边所构成的角度无关，主要取决于网中个点发出基线的数目及基线的权阵。

1.1.2具有非层次结构性。根据采用仪器类型和作业模式不同，得到不同精度的观测值，这与经典控制网的“逐级控制”、”分级施测”没有关系，gps网可用相同精度一次扩展达到所需的密度设计要求。

1.1.3没有误差积累且分布均匀。误差积累是经典控制网存在特性之一，而gps网则没有误差的积累。而且误差分布比较均匀，各边的方位和边长的相对精度基本是相同的。

1.1.4简单易行的必要基准条件。gps网的观测数据(基线向量)中包含了尺度和方位信息，理论上只需要一个已知点的坐标即可确定gps网的平移。

1.2gps控制网的应用前景

近十年来，随着gps技术的出现，由于其具有控制点间不需要相互通视、测量速度快、精度高、能全天候作业等常规测量方法无法比拟的优点，在城市或工程控制网的测量中，它基本己取代了常规的测量方法，因此对gps网的设计与优化进行研究具有较强的现实意义和广阔的应用前景。但人们还未和常规控制网的优化设计一样，对gps网的优化设计进行系统的研究，其主要原因在于和常规的测量方法相比较，gps观测具有以下特点：

具有更为复杂的函数、随机模型，这些模型的先验信息在设计阶段难于获取和准确估计，即在实测前，各基线观测向量的误差(权逆阵)与模型误差一样属于非参数估计；基线观测问题不受（或几乎不受)通视条件限制，因而gps网具有更为灵活，多样的布网形式，为优化设计提供了更为确实可行的条件。

这些特点决定了gps网优化设计与实测方案难于完全吻合，即“最优”设计仅有理论上的意义而并非能在实测中完全准确实现，对gps网的优化不仅对网形进行优化，而且还应对基线向量的观测时段、每时段的观测长度、地面点的几何精度因子(gdop)等指标进行优选，因而导致了gps网优化设计的复杂性。

2.gps控制网的布设原则

gps作业前，应设计出一种比较实用的既能满足一定精度和可靠性要求、又有较高精度指标的布网作业计划，这就是gps网的优化设计问题，因而网形设计的一般原则为：

2.1考虑建立gps控制网的应用范围

对于工程建设的gps网，应该即考虑勘测设计阶段的需要，又要考虑施工放样等阶段的需要。对于城市gps控制，既要考虑近期建设和规划的需要；又要考虑远期发展的需要。还可以根据具体情况扩展gps控制网的功能。例如，因为gps测量具有高精度和不要求通视的优点，有的城市已经考虑将城市gps网建立成为兼有监测三维形变功能的控制网。这样既可以为城市建设提供发现隐患、预防灾害的极有价值的信息，也有利于充分发挥gps网和测绘工作在城市建设中的应用。

2.2采用分级布网方案

适当地分级布设gps网，有利于根据测区的近期需要和远期发展分阶段布设，而且可以使全网的结构呈长短边相结合的形式。与全国均由短边构成的全面网相比，可以减少网的边缘处误差的积累，也便于gps网的数据处理和成果检核分阶段进行。分级布网是建立常规测量控制网的基本手法，因为gps测量有许多优越性，所以并不要求gps网按常规控制网分很多等级布设。例如，大城市的gps控制网可以分为三级；对于小城市分两级布设gps网即可。