沈阳市某县区二等GPS平面控制网的建立与数据处理
GPS控制网建立中的若干技术问题
GPS控制网建立中的若干技术问题探讨摘要:随着电子技术的发展，测绘科学由传统的作业方式逐步转换成现代技术的广泛应用，特别是近代卫星技术的发展，给测绘科学中的控制测量带来划时代的革命，由传统的三角网作业方式，转换为现代全球定位系统，gps因其不可比拟的技术优势，迅速成为国内外测绘者的新宠，更成为各级工程控制网建立的主要方式。
关键词：gps控制网，粗差探测，图形强度，高程拟合中图分类号：f407.63 文献标识码：a 文章编号：1、 gps相对定位的概述gps相对定位，顾名思义，它测量的位置是相对于某一已知点的位置，而不是在wgs—84坐标系中的绝对位置。
这就是说，它精确测定出两点间的坐标分量（△x，△y，△z）和边长（b）。
这样，如果一点的绝对坐标已知，则根据这点的已知坐标计算出另一点的精确坐标。
在gps相对定位中，至少要应用两台精密测地型gps接收机。
两台gps接收机分别安置在基线的两端点，同步观测同一组gps卫星，以求解出基线端点的相对位置或基线向量（如图1.1）。
这一方法也可以推广到多台接收机同时在多个点上进行观测，以求解多条基线向量。
由此可见，gps相对定位不是直接求解绝对位置，而是求解两点之间的相对基线向量。
图1.1 gps相对定位原理图2 、图古日格gps控制网建立2.1图古日格gps平面控制网建立过程简介测区位于内蒙古自治区乌拉特中旗政府驻地海流图镇方位310°直距103km处。
地理坐标：东经：107°33′25″-107°45′18″北纬：42°9′17″-42°10′51″2.1.1平面控制网的准备工作本次d级gps控制网测量投入美国ashtech gps接收机六台套（其中双频接收机四台套，单频接收机二台套）。
观测前gps接收机进行一般检视和通电检验，并检验基座圆水准气泡和光学对中器是否正确；检验天线高量尺是否完好，尺长精度是否正确。
第二讲 控制网的布设
分级布网，逐级控制 应有足够的精度
建立国家控制网任务重、时间
跨度大，为避免重复和浪费，
必须有统一的布设方案和作业 规范，以使各测绘部门所测成
应有必要的密度
应有统一的规格
果的精度、布设规格合乎要求，
便于构成统一的国家大地控制 网整体。
控制测量 二
平面控制网的布设
2.国家平面大地控制网的布设方案 一等三角锁系
平面控制网的布设
5.工程平面控制网布设方案
(3)GPS网的布设方案
GPS网的主要技术要求
等级 二等 三等 四等
平均距离 （km） 9 5 2
a (mm) ≤10 ≤10 ≤10
b (1×10-6) ≤2 ≤5 ≤10
最弱边相对中误 差 1/120000 1/80000 1/45000
一级
二级
1
＜1
≤10
平面控制网的布设
5.工程平面控制网布设方案
（2)导线网的布设方案
电磁波测距导线的主要技术要求 等级 三等 四等 一级 二级 三级
附合导线长 度 （km）
15 10 3.6 2.4 1.5
平均边长 （m） 3 000 1 600 300 200 120
每边测距中误 差 （mm）
±18 ±18 ±15 ±15 ±15
于其他方向的精度，以利于精确安装位于环形轨道上的磁
块。
控制测量 二
平面控制网的布设
控制测量 二
平面控制网的布设
二等三角网
二等三角网布设在一等锁环所围成的范围内，它是加
密三、四等网的全面基础。二等网平均边长为13km，
就其密度而言，基本上满足1:5万比例尺测图要求。 它与一等锁同属国家高级水平控制网，所以，主要应 考虑精度问题，而密度只作适当照顾。
对GPS控制网建立中的若干技术问题分析
对GPS控制网建立中的若干技术问题分析摘要：随着电子技术的发展，测绘科学由传统的作业方式逐步转换成现代技术的广泛应用，特别是近代卫星技术的发展，给测绘科学中的控制测量带来划时代的革命，由传统的三角网作业方式，转换为现代全球定位系统，gps因其不可比拟的技术优势，迅速成为国内外测绘者的新宠，更成为各级工程控制网建立的主要方式,本文以内蒙古图古日格金矿为例，对gps控制网建立中的若干技术问题展开讨论。
关键词：gps控制网；粗差探测；图形强度；高程拟合中图分类号：p228.4文献标识码：a文章编号：1．gps相对定位的概述gps相对定位，顾名思义，它测量的位置是相对于某一已知点的位置，而不是在wgs—84坐标系中的绝对位置。
这就是说，它精确测定出两点间的坐标分量（△x，△y，△z）和边长（b）。
这样，如果一点的绝对坐标已知，则根据这点的已知坐标计算出另一点的精确坐标。
在gps相对定位中，至少要应用两台精密测地型gps接收机。
两台gps接收机分别安置在基线的两端点，同步观测同一组gps卫星，以求解出基线端点的相对位置或基线向量。
这一方法也可以推广到多台接收机同时在多个点上进行观测，以求解多条基线向量。
由此可见，gps相对定位不是直接求解绝对位置，而是求解两点之间的相对基线向量。
2．图古日格gps控制网建立测区位于内蒙古自治区乌拉特中旗政府驻地海流图镇方位310°直距103km处。
地理坐标：东经：107°33′25″-107°45′18″北纬：42°9′17″-42°10′51″。
2.1平面控制网的准备工作本次d级gps控制网测量投入美国attach gps接收机六台套（其中双频接收机四台套，单频接收机二台套）。
观测前gps接收机进行一般检视和通电检验，并检验基座圆水准气泡和光学对中器是否正确；检验天线高量尺是否完好，尺长精度是否正确。
2.2 gps平面控制网布设、选点与埋石控制网的布设完全按gpsd级网的要求开展，选点要求：点位牢固便于操作便于保存、对空通视、回避强电干扰、回避多路径反射源、交通便利，共布设22个点。
GPS高精度工程平面控制网的建立
GPS高精度工程平面控制网的建立【摘要】本文介绍了一种利用GPS技术建立高精度工程平面控制网的方法，既可以保留相对坐标的精度，又可以满足工程建设的要求。
着重论述了如何将WGS-84中的大地坐标换算到高精度工程平面控制网的坐标。
【关键词】GPS 高精度平面控制网高斯-克吕格投影GPS是一门先进的空间科学技术，利用GPS技术建立高精度工程平面控制网，采集的数据是WGS-84椭球下的大地坐标，在平面控制网中，要将其转换到平面坐标。
对于建立高精度平面控制网，考虑到投影变形，一般采用独立坐标系，所有的工程几何量（角度、距离等），都在这个独立坐标系中计算得到，达到施工所需的精度要求。
1 步骤按照如下步骤来建立该独立坐标系控制网：（1）在处理数据时，应先将网中心点的WGS-84系大地坐标作为固定点，进行无约束平差，检验GPS网本身的符合精度、以及有没有明显的系统差，并剔除有粗差的观测数据。
（2）将WGS-84系大地坐标进行高斯-克吕格投影，选择区域中心经度为中央子午线，计算平面坐标。
（3）为了减少投影变形，满足高精度工程建设的需要，可以将投影面设为区域的平均大地高程面上。
以上步骤可以减小投影变形，提高控制网的实际精度。
2 理论基础与数学模型GPS解算出来的无约束成果为WGS-84坐标系统内的大地坐标，我们需要的是平面坐标，需要对大地坐标进行投影转换。
（1）GPS的大地坐标高斯投影面，应用以下公式进行坐标转换求得高斯平面坐标（X，Y）：式中为椭球面上P点与中央子午线的经差，P点在中央子午线之东为正，在西为负。
B为P点的大地纬度，X为由赤道到纬度为B的子午线弧长。
当P点的（L，B）为已知时（由于中央子午线之经度L0是已知的，则即可算出），即可按式1计算P点投影后的高斯平面坐标（x，y）。
式1所表示的（x，y）和（L，B）的函数关系，即确定了式1中F1和F2的具体形式。
当<3.5°时，式1换算的精度为±0.1m，欲要换算精确至0.001m的坐标式，可将1式继续扩充，现直接写出如下：由式2中看出：当B=0时，x=0，而y随而变，故知赤道投影为直线，且为y轴（横坐标轴）。
沈阳地铁桃仙机场站GPS平面控制网的建立
沈阳地铁桃仙机场站GPS平面控制网的建立
孙奉翮
【期刊名称】《现代测绘》
【年(卷),期】2013(036)001
【摘要】本文介绍了沈阳地铁桃仙机场站GPS平面控制网布设、观测、数据处理及精度评定等.
【总页数】2页(P25-26)
【作者】孙奉翮
【作者单位】抚顺市政工程设计研究院有限责任公司,辽宁抚顺113008
【正文语种】中文
【中图分类】P228
【相关文献】
1.GPS技术在地形测绘平面控制网建立中的应用 [J], 郭盈
2.沈阳市桃仙机场改扩建GPS控制网的建立与数据处理 [J], 邰贺;钟靖涛
3.沈阳地铁四号线一期GPS平面控制网的建立 [J], 律师
4.混合运用单、双频GPS接收机布设青草沙南汇支线GPS平面控制网的工程实践[J], 李明
5.校园GPS平面控制网建立 [J], 张广汉;
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平面控制网的布设
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
或
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】？？
GPS测量与数据处理_第二章 GPS定位的时间系统及其换算
以地球自转为基础的世界时系统，已难以满足要求。为此，
征为基础的原子时间系统。 具有很高的稳定性和复现性，所以由此而建立的原子时，
便成为当代最理想的时间系统。
因为物质内部的原子跃迁所辐射和吸收的电磁波频率，
第二章
时间系统及其换算
原子时秒长的定义为：位于海平面上的铯原子基 态两个超精细能级，在零磁场中跃迁辐射振荡9 192 631 770周所持续的时间，为一原子时秒。该 原子时秒作为国际制秒(SI)的时间单位。 这一定义严格地确定了原子时的尺度，而原 子时的原点由下式确定： TA=UT2-0.0039 s
第二章 时间系统及其换算
3、确定时间的基准
测量时间，同样必须建立一个测量的基准，即时间的 单位(尺度)和原点(起始历元)。其中时间的尺度是关键， 而原点可以根据实际应用加以选定。一般来说，任何一个 可观察的周期运动现象，只要符合以下要求，都可以用作 确定时间的基准。
◆运动应是连续的，周期性的； ◆运动的周期应具有充分的稳定性； ◆运动的周期必须具有复现性，即要求在任何地方和时 间，都可以通过观测和实验复现这种周期性运动。
GPS测量与数据处理
课程主要内容
1 2 3 4 5 6 7 绪论 GPS定位的时间系统及其换算 GPS卫星坐标的计算 载波相位观测值周跳探测与修复 基线向量解算 GPS网建立与数据处理分析 CORS系统简介
第二章
时间系统及其换算
主要内容
2.1 2.2 时间系统回顾 GPS定位中的时间表示方法
2.3
第二章 时间系统及其换算
2.1 时间系统回顾
一、有关时间的基本概念 1、时间的两个概念 ◆时间有“时刻”和“时间间隔”两个概念。
◆时刻，即发生某一现象的瞬间。在天文学和卫星测 量学中，与所获数据对应的时刻也称为历元。 ◆时间间隔，系指发生某一现象所经历的过程，是这 一过程始末的时刻之差。 ◆时间间隔测量也称为相对时间测量，而时刻测量相 应地称为绝对时间测量。
GPS简答题
1、主控站的主要作用有哪些？答：主控站的作用有：（1）收集数据；（2）数据处理；（3）监测与协调；（4）控制卫星2、地面监控站部分的工作程序是怎样的？GPS卫星的主要作用有哪些方面？答：地面监控部分的工作程序为：由监测站连续接收GPS卫星信号，不断积累测距数据（伪距和伪距差），并将这些测距数据以及气象数据、卫星状态数据等发送到主控站；再由主控站对测距数据进行包括电离层、对流层、相对论效应、天线相位中心的偏移及地球自转和时标改正等的传播时延改正。
并用卡尔曼数学滤波器进行连续数据平滑处理及最小二乘与多项式拟合，以提供卫星的位置和速度的六个轨道根数的摄动，每个卫星的三个太阳压力常数，卫星的时钟偏差，漂移和漂移率，各监测站的时钟偏差，对流层残余偏差及三个极移偏差状态数据，并将这些数据编成导航电文传送到注入站。
最后由注入站将这些导航电文注入卫星。
GPS卫星的主要作用有三方面：（1）、接收地面注入站发送的导航电文和其它信号；（2）、接收地面主控站的命令，修正其在轨运行偏差及启用备件等；（3）、连续地向广大用户发送GPS导航定位信号，并用电文的形式提供卫星自身的现势位置与其它在轨卫星的概略位置，以便用户接收使用。
3、星历误差对定位的影响有哪些？减弱星历误差影响的途径有几种？答：对于单点定位时，星历误差的径向分量作为等价测距误差进入平差计算，配赋到星站坐标和接收机钟改正数中去，具体配赋方式则与卫星的几何图形有关。
减弱星历误差影响的途径：（1）建立卫星跟踪网独立定轨；（2）相对定位；（3）轨道松弛法。
4、电离层折射及其影响有哪些？减弱电离层影响的有效措施有几种？答：当GPS信号通过电离层时，如同其它电磁波一样，信号的路径会发生弯曲，传播速度会发生变化。
此时再用光速乘上信号传播时间就不会等于卫星至接收机的实际距离。
对于GPS 信号，这种距离差在天顶方向最大可达50m，在接近地平方向时可达150m。
减弱电离层影响的有效措施：（1）相对定位；（2）双频接收。
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沈阳市某县区二等GPS平面控制网的建立与数据处理
摘 要：本文介绍了沈阳市某县区二等gps平面控制网的建立与
数据处理过程，通过对精度指标的分析，总结了本控制网工程特点。
关键词：gps控制网；可靠性分析
中图分类号：p208 文献标识码：a文章编号：
1 引言
沈阳市某县区为了迎合本地经济发展需要，并顾及原有控制成果
年代久远且大部分已丢失等因素，故需要重新建立覆盖整个县域的
二等gps平面控制网，以满足本县域内城市规划和国土资源调配的
需要。
考虑到以上技术需求，我单位于2010年7月承担了该二等gps
平面控制网的布设和数据处理工作，并于2010年8月完成全部新
埋控制点的埋设工作，2011年10月完成全部数据观测和数据处理
工作。
2 控制网建立
2.1 已有控制资料
沈阳市于1998年－1999年布设过二等gps控制网，平面精度、
边长相对中误差平均值为1：112万，最弱边中误差1：70万，最
大点位误差为2.2cm，平均值为1.2cm。最大方位角中误差为0.55″,
平均为0.29″，精度良好。经过可靠性分析，选择该网中的4个控
制点作为本次二等平面控制网的起算数据，这几个控制点均为1954
北京坐标，因此本次控制网的平面坐标系统为1954年北京坐标系。
2.2 设备准备
本次工程采用6台美国ashtech公司生产的z－max型双频gps
接收机，其静态标称精度为：
平面：5mm+0.5ppm·d
垂直：10mm+0.5ppm·d
所有仪器均经辽宁省测绘仪器计量站检定为合格。
2.3 控制网布设
本次gps平面控制网在城市二等gps网框架下布设，考虑到点位
密度需要满足二级加密的需求，以及整网需要足够的图形强度，故
本次平面控制网采用边连式。新埋gps控制点10个，点位选择的
原则如下：
1）所有点位都有利于安全作业，便于安置接收设备和操作，卫
星截至高度角均大于15。
2）所有点位都远离大功率无线电发射源，远离高压输电线距离
不宜小于200m，附近不应有强烈干扰接收卫星信号的物体。
3）考虑到需要联测水准，故需要埋设在较稳定的地段上，并估
计水准测量的方便性。
4）远离大面积水域等区域，以便减少多路径效应的影响。
点位分布图如图1所示。
图1 控制网网点分布图
按照规范中的标石埋设要求，点位埋设大理石石桩，上部为球形，
刻有对中标志，地基开挖深度至该区域冻土层以下，埋深至少2米
左右，并经过了至少一个冻土期时间，同时做好了防水、抗震等工
作。
2.4 外业观测
设计采用6台接收机同步观测，共设计5个时段。重复上站率达
到2.1，整网可靠性指标达到0.4。观测时按如下要求进行：
1）天线安置严格对中、整平，对点中误差小于1mm，并使定向标
志指向磁北。
2）历元间隔15秒，卫星截止高度角15度，同步时段观测时间
为60分钟。
3）在天线板上互隔120度的三处量取天线高，互差小于3mm，取
中数。
4）点位几何图形强度因子pdop≤6。
5）详细认真记录外业观测手簿。
3 数据处理
3.1 数据预处理
数据预处理主要是对观测数据的质量进行分析，同时确定点位命
名、改化天线高、数据格式转换等。首先在数据编辑软件中，更改
文件命名为本次技术要求的命名方式，然后更改天线高为标准arp
垂高模式，并选中天线改正模型。最后，填写好数据的元数据信息，
并采用格式转换模块统一转换为rinex v2.1格式。
数据质量分析采用teqc软件，分析每个观测点位的双频多路径
效应以及数据可利用率等情况。经检验，所有点位平均mp1，mp2
均在0.5以下，数据可利用率均操作80%，结果样例如图2所示：
图2teqc检验观测文件质量样例
3.2 基线解算
采用随机软件ashtech solution v2.7进行基线处理，处理时采
用广播星历进行处理，天线改正模型采用ngs标准改正模型。要求
基线全部在双频固定状态下解算出来。个别有问题基线，分析原因
并采取相应处理措施，直至达到要求。
全网共52条基线，全部双频固定状态解算完毕。
3.3 质量分析
质量检查主要包括三个方面：重复基线闭合差、同步环闭合差以
及异步环闭合差。计算是依据《全球定位系统（gps）测量规范
gb/t18314-2009》相应公式。
全网共有重复基线12条，重复基线闭合差最大为0.008米，限
差为0.045米，基线长为8322.145米。
全网共选择最简同步环25个，闭合差最大值为0.008米，限差
为0.011米，环长为20114.453米。
全网共选择最简异步环25个，闭合差最大值为0.027米，限差
为0.093，环长为34521.234米。
3.4 三维无约束平差
基线解算指标顺利通过后转入三维无约束平差，主要目的是进行
粗差分析并消除不良影响、调整观测量的协方差因子使其与实际精
度相匹配、对整网的内部精度进行检验和评估。平差基准为wgs-84，
固定位于本网中心的测站qupq为约束点。
通过三维无约束平差，基线向量改正数中，最大的为0.011米，
限差为0.037米。最弱边相对中误差为1:1922341，限差为
1:120000。
3.5 1954年北京坐标系二维约束平差
1954年北京坐标系二维约束平差目的是将全网重新作整体平差，
将所有独立基线向量及其经调整后的协方差阵作为观测量进行高
斯平面上的解算。平差时为消除星历和网的传递误差引起的整网在
尺度和方向上的系统性偏差，应对全面网加入一个尺度和六个转换
参数（一般情况下都是七参数转换）。
本网选择5345、fkms、fbpu、wnsh作为控制点，选择qupq作为
检查点。经过平差，最弱点点位中误差为0.011米，限差为0.036
米；检查点计算值与已知值互差x方向为0.005米，y方向为0.011
米，点位中误差为0.012米，限差为0.025米。
4 结论
该县区二等gps平面控制网平均边长13.4km，二维约束平差后其
最大点位中误差为1.1 cm，平面最弱边相对中误差为1: 1922341，
所有技术指标均满足设计要求。检查点的计算值与已知值互差也满
足限差要求，也充分说明了本次gps控制网的布设以及数据解算过
程规范，解算精度高，也为该县区下一级控制网加密奠定了良好的
基础。
参考文献：
[1] 刘大杰，施一民，过静珺. 全球定位系统的原理与数据处理
[m]. 上海：同济大学出版社，1996.
[2] 全球定位系统（gps）测量规范 gb/t18314-2009.
[3] 刘国深，詹锦祥. 城市平面坐标系与gps二维约束的参数问
题讨论[j].全球定位系统 ，2007（3）：p30-34.
[4] 谢劭锋，王新桥. 工程控制网必要观测时间探讨[j]. 全球
定位系统，2007（4）：p30-32.
[5] 边少峰，柴洪洲，金际航. 大地坐标系与大地基准[m]. 北
京：国防工业出版社，2005.
作者简介：付娆（1980- ），女，辽宁沈阳人，工程师，主要从
事测绘成果管理工作。