理论教育 GPS控制网的设计与图形优化

GPS控制网的设计与图形优化

时间:2023-06-15 理论教育 版权反馈
【摘要】:设计时应根据实际需要和可以实现的设备条件,恰当地确定GPS网的精度等级。表5-13GPS网的类级精度指标(二)GPS网的图形设计在GPS测量中,控制网的图形设计是一项十分重要的工作。采用这种形式所测设的GPS网具有很强的图形强度,但作业效率很低,一般仅适用于精度要求较高的控制网。因此对于一个GPS网,在技术设计阶段就应首先明确GPS成果所采用的坐标系统和起算数据,即GPS网的基准设计。GPS网的基准包括网的位置基准、方向基准和尺度基准。

GPS控制网的设计与图形优化

GPS测量与常规测量工作相似,按照GPS测量实施的工作程序可分为以下几个步骤:方案设计、选点埋石、外业准备、外业观测、成果检核与数据处理。考虑到以载波相位观测量为根据的相对定位法,是当前GPS测量中普遍采用的精密定位方法,所以下边将主要介绍实施这种高精度GPS测量工作的基本程序与作业模式。

GPS控制网的技术设计是进行GPS测量工作的第一步,其主要内容包括精度指标的合理确定,网的图形设计和网的基准设计等。

(一)GPS测量精度指标

GPS网精度指标的确定取决于网的用途。设计时应根据实际需要和可以实现的设备条件,恰当地确定GPS网的精度等级。我国根据不同的任务,制定了不同行业的规范与规程,如国家测绘局颁布实施的《全球定位系统(GPS)测量规范》及1998年国家建设部发布的《全球定位系统城市测量规程》。

GPS网的精度指标通常以网中相邻点之间的距离误差mr来表示:

式中 mr——网中相邻点间的距离误差,mm;

a——GPS固定误差,mm;

b——比例误差,ppm;

D——相邻点间的距离,km。

根据我国2001年所颁布的全球定位系统测量规范,GPS基线向量网被分成了AA、A、B、C、D、E六个级别。现将不同类级GPS网的精度指标列于表5-13。

表5-13 GPS网的类级精度指标

(二)GPS网的图形设计(www.daowen.com)

在GPS测量中,控制网的图形设计是一项十分重要的工作。由于控制网中点与点不需要相互通视,因此其图形设计具有较大的灵活性。GPS网的图形布设通常有点连式、边连式、网连式和混连式四种基本形式。图形布设形式的选择取决于工程所要求的精度、GPS接收机台数及野外条件等因素。

1.点连式

点连式是指只通过一个公共点将相邻的同步图形连接在一起。点连式布网由于不能组成一定的几何图形,形成一定的检核条件,图形强度低,而且一个连接点或一个同步环发生问题,影响到后面所有的同步图形。因此这种布网形式一般不能单独使用,如图5-20(a)所示。

2.边连式

边连式是通过一条边将相邻的同步图形连接在一起。与点连式相比,边连式观测作业方式可以形成较多的重复基线与独立环,具有较好的图形强度与较高的作业效率,如图5-20(b)所示。

3.网连式

网连式就是相邻的同步图形间有3个以上的公共点,相邻图形有一定的重叠。采用这种形式所测设的GPS网具有很强的图形强度,但作业效率很低,一般仅适用于精度要求较高的控制网。

4.混连式

在实际作业中,由于以上几种布网方案存在这样或那样的缺点,一般不单独采用一种形式,而是根据具体情况,灵活地采用以上几种布网方式,称为混连式。混连式是实际作业中最常用地作业方式,如图5-20(c)所示。

图5-20 GPS网的布设形式

(三)GPS网的基准设计

通过GPS测量可以获得WGS-84坐标系下的地面点间的基准向量,需要转换成国家坐标系或独立坐标系的坐标。因此对于一个GPS网,在技术设计阶段就应首先明确GPS成果所采用的坐标系统和起算数据,即GPS网的基准设计。

GPS网的基准包括网的位置基准、方向基准和尺度基准。位置基准一般根据给定起算点的坐标确定,方向基准一般根据给定的起算方位确定,也可以将GPS基线向量的方位作为方向基准,尺度基准一般可根据起算点间的反算距离确定,也可利用电磁波测距边作为尺度基准,或者直接根据GPS边长作为尺度基准。可见只要GPS的位置、方向、尺度基准确定了,该网也就确定下来了。

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