理论教育 GNSS控制网设计:精度与密度分析

GNSS控制网设计:精度与密度分析

时间:2023-10-09 理论教育 版权反馈
【摘要】:应用GNSS定位技术建立的测量控制网称为GNSS控制网,其控制点称为GNSS点。GNSS控制网无须像常规控制网那样,实施时要由高到低逐级控制,但鉴于GNSS网的不同用途,其精度标准也有所不同。GB《规范》规定:A级GNSS网主要用于建立国家一等大地控制网、进行全球性的地球动力学研究、地壳形变测量和精密定轨等。A级GNSS网由卫星定位连续运行基准站构成。

GNSS控制网设计:精度与密度分析

应用GNSS定位技术建立的测量控制网称为GNSS控制网,其控制点称为GNSS点。GNSS控制网无须像常规控制网那样,实施时要由高到低逐级控制,但鉴于GNSS网的不同用途,其精度标准也有所不同。GNSS控制网按照其用途和所控制的范围可分为两大类:一类是国家或区域性的高精度GNSS控制网;另一类是局部性的GNSS控制网,用于地籍测绘、物探勘测、中小城市测图和施工等。

1.GNSS测量的精度标准及级别分类

GNSS网的精度要求主要取决于网的用途和定位技术所能达到的精度。精度是用来衡量网的坐标参数估值受观测偶然误差影响的指标。精度指标通常以GNSS网中相邻点间弦长的标准差来表示,即

式中 σ——标准差(基线向量的弦长中误差),mm;

a——GNSS接收机标称精度中的固定误差,mm;

b——GNSS接收机标称精度中的比例误差系数(1×10-6);

d——相邻点间的距离,km。

GB《规范》将GNSS控制网按其精度划分为A、B、C、D、E五个精度级别,如表2.1.1和2.1.2所示。

表2.1.1 GB《规范》规定的A级GNSS网精度要求

表2.1.2 GB《规范》规定的B、C、D、E级GNSS网精度要求

用于建立国家二等大地控制网和三、四等大地控制网的GNSS测量,在满足表2.1.2规定的精度要求的基础上,其相对精度应分别不低于10-7、10-6和10-5

GB《规范》规定:

(1)A级GNSS网主要用于建立国家一等大地控制网、进行全球性的地球动力学研究、地壳形变测量和精密定轨等。A级GNSS网由卫星定位连续运行基准站构成。

(2)B级GNSS网主要用于建立国家二等大地控制网、建立地方或城市周边基准框架、区域性的地球动力学研究、地壳形变测量、局部变形监测和各种精密工程测量。

(3)C级GNSS网主要用于建立国家三等大地控制网以及建立区域、城市及工程测量的基本控制网。

(4)D级GNSS网主要用于建立国家四等大地控制网。

(5)中、小城市,城镇及测图、地籍、地信、房产、物探、勘测、建筑施工等控制测量中的GNSS测量,应满足D、E级GNSS测量的精度要求。

为了进行城市和工程测量,GB《工测规范》将卫星定位测量控制网划分为二等、三等、四等和一级、二级,如表2.1.3所示。

表2.1.3 GB《工测规范》规定的卫星定位测量控制网精度分级

(www.daowen.com)

注:当边长小于200 m时,边长中误差应小于20 mm。

在实际工作中,精度标准的确定还要根据用户的实际需要及人力、物力、财力等情况合理设计,也可参照本部门已有的生产规程和作业经验适当掌握。

在布网时,可以逐级布设、越级布设或布设同级全面网。只有根据任务的要求,合理地安排精度标准,才能有效地提高人力和物力的利用率、加快工程进度。

2.GNSS定位的密度设计

各种不同的任务要求和服务对象,对GNSS网的分布有不同的要求。例如,国家特级(A级)基准点主要用于提供国家级基准,有助于定轨、精密星历计算和大范围大地变形监测,平均距离几百千米。而一般工程测量所需要的网点则应满足测图加密和工程测量,平均边长几千米,甚至更短(几百米以内)。综合以上因素,GB《规范》对GNSS网中两相邻点间距离视其需要做出了规定:各级GNSS相邻点间平均距离应符合表2.1.2中所列数据的要求,相邻点间最大距离不宜超过该网平均距离的2倍。在特殊情况下,也可结合任务和服务对象,对GNSS点分布要求做出具体的规定。

3.GNSS网布设的基本原则

(1)各级GNSS网应该逐级布设,在保证精度、密度等要求的情况下可以跨级布设。

(2)各级GNSS网布设应根据其布设目的、精度要求、卫星状况、接收机类型和数量、测区地形和交通状况以及作业效率等因素综合考虑,按照优化设计原则进行。

(3)各级GNSS网最简异步观测环或附合路线的布设边数应不大于表2.1.4和表2.1.5的规定。

表2.1.4 GB《规范》规定的闭合环或附合线路边数

表2.1.5 GB《工测规范》规定的闭合环或附合线路边数

(4)各级GNSS网点位应均匀分布。相邻点间距离最大不应超过该网平均点间距的2倍。

(5)在通用常规测量方法加密控制网的地区,D、E级网点应有1~2个方向通视。

(6)B、C、D、E级网测区高于施测级别的GNSS网点均应作为本级GNSS网的控制点(或框架点),并在观测时纳入相应级别的GNSS网中一并施测。

(7)在局部补充、加密低等级的网点时,采用的高等级的GNSS网点数不应少于4个。

(8)各级GNSS网按照观测方法可采用基于A级点、区域卫星连续运行基准站网、临时连续运行基准站网等的点观测模式,或以多个同步观测环为基础组成的网观测模式。网观测模式中的各同步环之间,应以边连接或点连接的方式进行网的构建。

(9)采用GNSS测量建立各等级大地控制网时,其布设还应遵循以下原则:

①用于国家一等大地控制网时,其点位应均匀分布,覆盖我国国土。在满足条件的情况下,点位应布设在国家一等水准路线附近或国家一等水准网的结点处。

②用于国家二等控制网时,应综合考虑应用服务和对国家一、二等水准网的大尺度稳定性监测等因素,统一设计,布设成连续网。点位应在均匀分布的基础上,尽可能与国家一、二等水准网的结点以及已知国家等级GNSS点、地壳变形监测点、基本验潮点等重合。

③用于三等国家大地控制网布设时,应满足国家基本比例尺测图的要求,并结合水准测量、重力测量技术,精化似大地水准面。

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