论文部分内容阅读
摘要：GPS测量以其定位精度高、观测速度快、小巧灵活和价格低廉等优点，深受广大测量工作者的青睐。GPS控制网不仅具有很高的平面精度，同时也为用户提供了比较精确的高程数据；长期以来用测角、测距、测水准为主体的常规地面定位技术，正在逐步被以一次性确定三维坐标的高速度、高效率、高精度的GPS技术所代替。
关键词：资源勘查；控制测量；GPS；
Abstract: GPS measurement for its advantages of high positioning accuracy, measurement speed, flexibility and low price, favored by surveyors. GPS control network not only has the plane precision is very high, but also provides a more precise elevation data for the user; the conventional ground positioning technique using the angle measuring, measuring, leveling as the subject for a long time, is gradually being replaced by the technology of GPS with one-time determination of three-dimensional coordinates of the high speed, high efficiency, high precision.
Keywords: resource exploration; control measurement; GPS;
中图分类号： P228.4文献标识码：A文章编号：2095-2104（2013）04-0000-00
GPS测量以其定位精度高、观测速度快、小巧灵活和价格低廉等优点，深受广大测量工作者的青睐。我单位购置5台南方单频GPS接收机后，在许多矿山区以及部分城市建立GPS控制网或进行了旧网改造，所做GPS控制网不仅具有很高的平面精度，同时也为用户提供了比较准确的高程数据，说明利用GPS测量中的高程信息解决地面高程在一定的条件下是可行的，且有较好的前景
一、GPS在控制测量中的应用和流程
本文以内蒙古自治区包头市土右旗水资源普查工程为例论述GPS控制网的建立过程以及工程点测量。
1.GPS控制测量
GPS控制测量工作与经典大地测量工作相类似，按其性质可分为外业和内业两大部分。其中：外业工作主要包括选点（即观测站址的选择）、建立观测标志、野外观测作业以及成果质量检核等；内业工作主要包括GPS测量的技术设计，则大体可分为这样几个阶段；技术设计；选点与建立标志；外业观测；成果检核与处理。
2.选点
由于GPS测量观测站之间不一定要求相互通视，而且网的图形结构也比较灵活，所以选点工作比常规控制测量的选点简便。
3. 观测
观测作业的主要目的是捕获GPS卫星信号，并对其进行跟踪、处理和量测，以获得所需要的定位信息和观测数据。
由于本次测量由GPS接收机与天线是一体的，所以接收机在点位上对中整平后便可开机观测。接收机锁定卫星并开始记录数据后，观测员可按照仪器随机提供的操作手册进行输入和查询造作，在未掌握有关操作系统之前，不要随意按键和输入，一般在正常接收过程中禁止更改任何设置参数。
GPS接收机采集记录的接收机天线至卫星伪距、载波相位和卫星星历等数据必须通过GPS数据处理才能得到最终的测量定位成果。9600型GPS接收机随时包括数据采集软件（内置，已固化在主机芯片中）和数据处理软件（包括9600主机和计算机通讯软件、基线向量处理软件、网平差及坐标转换软件）。
4. 数据传输
GPS接收机采集的数据记录在接收机的内存模块上。数据传输是用专用电缆将接收机与计算机相连，并在后处理软件的菜单中选择传输数据选项后，便将观测数据传输至计算机。数据传输的同时进行数据分流，生成四个数据文件；载波相位和伪距观测值文件、星历参数文件、电离层参数和UTC参数文件、测站信息文件。
测站信息文件包含测站名、测站号、测站的概略坐标、接收机号、天线号、天线高、观测的起止时间、记录的数据量、初步定位成果等。
经数据分流后生成的四个数据文件中，除测站信息文件外，其余均为二进制数据文件。为下一步预处理的方便，必须将它们解释成直接识别的文件，将数据文件标准化。
GPS用于生产的实例分析
土右旗位于包头市区东部，于2008年对矿区布置平面控制网，平面控制网首级控制采用GPS测量测量方法，在GPS首级控制网的基础上，布设GPS加密控制网。为了充分利用GPS资源，对矿区高程控制采用GPS高程的方程进行实验研究。高程控制达到四等水准。GPS首级控制网共布设了8个控制点，在首级控制网的基础上布设GPS加密控制网，共18个点。GPS首级控制网按中华人民共和国行业标准《全球定位系统城市测量技术规程》（cjj73-97）中规定的四等网的基本技术要求作业，GPS加密控制网按一级网的基本技术作业，GPS首级控制网和GPS控制网各点同名，共26个点，布设成网状，共7个闭合环和一个复合水准路线，以原有的四等水准点G001和G018作为高程起算点，四等水准网见图1所示。
图1 四等水准网图
GPS定位模式采用快速静态进行数据采集工作，每个时段观测时间不少于45min，共观测10个时间，每个时段观测卫星数不少于5个，平均每个点设站数为22个，采样间隔为10min，卫星截止高度角不小于15°,PDOP值均小于6。仪器高测前测后丈量量测，互差不大于3mm。仪器对中误差小于或等于2mm。每天外业观测结束后，均对原始数据进行基线向量解算，通过解算及时检验野外观测数据。
检验方案包括同步环检验，异步环检验和重复基线检验。为了保证GPS加密控制网一起进行整体平差，采用清华三维平差软件进行网状平差。GPS高程采用GPS高程拟合的方法求得。GPS高程拟合模型采用一次多项式模型，依次求出个GPS点的高程。为了验证GPS高程控制点的精度，用四等水准测量的方法测得高程GPS2,GPS4,GPS5,GPS6点的高程，水准测量采用莱卡NA2自动安平水准仪，测量前经过严格检查和校正，I角小于规范的要求。所有观测视线高度都大于0.2m，采用后-后-前-前的观测顺序。并对水准测量结果进行严密平差，统计结果如表1所示。
表1 水准测量结果
从表1可以看出，水准高程和GPS拟合高程最大差值均不超过2cm，满足四等水准要求。
总结
本次以内蒙古自治区包头市土右旗水资源普查工程中应用GPS定位技术在控制网的建立及工程点测量为例：
（1）應用静态GPS进行平面控制测量，只要按规范及GPS操作规程使用，并用先进的随机处理软件进行解算，其成果完全能满足资源勘查控制测量的要求。
（2）采用合理的GPS高程拟合的模型，平差结果的各项精度和指标可以达到规范要求，拟合的结果可满足资源勘查水准测量精度的要求。
（3）由于GPS高程没有与水准点高程进行联测、检核、其可靠程度只能通过其它工程实例数据进行分析评估，这是本次工程GPS应用的欠缺之处。计划在以后条件允许的情况下，重新高程的联测检核，以检验GPS高程数据的可靠性，为GPS在资源勘查中的实际应用做进一步探讨研究。
参考文献
[1] 车艳峰. 数字化测图控制测量方案设计 [J]. 科技情报开发与经济. 2011 (21)
[2] 宋小刚. 矿山山区控制测量中GPS技术应用 [J]. 科技风. 2011 (08)
[3] 吴昌荣. GPS技术在矿区控制测量中的应用 [J]. 现代矿业. 2012 (01)
作者个人信息
谈博（1982.6- ），男（汉），内蒙古包头市人，本科，主要研究方向：CORS连续运行参考站在城市测绘领域应用、数字城市建立、城市建设的沉降测量、大地水准面精华。
关键词：资源勘查；控制测量；GPS；
Abstract: GPS measurement for its advantages of high positioning accuracy, measurement speed, flexibility and low price, favored by surveyors. GPS control network not only has the plane precision is very high, but also provides a more precise elevation data for the user; the conventional ground positioning technique using the angle measuring, measuring, leveling as the subject for a long time, is gradually being replaced by the technology of GPS with one-time determination of three-dimensional coordinates of the high speed, high efficiency, high precision.
Keywords: resource exploration; control measurement; GPS;
中图分类号： P228.4文献标识码：A文章编号：2095-2104（2013）04-0000-00
GPS测量以其定位精度高、观测速度快、小巧灵活和价格低廉等优点，深受广大测量工作者的青睐。我单位购置5台南方单频GPS接收机后，在许多矿山区以及部分城市建立GPS控制网或进行了旧网改造，所做GPS控制网不仅具有很高的平面精度，同时也为用户提供了比较准确的高程数据，说明利用GPS测量中的高程信息解决地面高程在一定的条件下是可行的，且有较好的前景
一、GPS在控制测量中的应用和流程
本文以内蒙古自治区包头市土右旗水资源普查工程为例论述GPS控制网的建立过程以及工程点测量。
1.GPS控制测量
GPS控制测量工作与经典大地测量工作相类似，按其性质可分为外业和内业两大部分。其中：外业工作主要包括选点（即观测站址的选择）、建立观测标志、野外观测作业以及成果质量检核等；内业工作主要包括GPS测量的技术设计，则大体可分为这样几个阶段；技术设计；选点与建立标志；外业观测；成果检核与处理。
2.选点
由于GPS测量观测站之间不一定要求相互通视，而且网的图形结构也比较灵活，所以选点工作比常规控制测量的选点简便。
3. 观测
观测作业的主要目的是捕获GPS卫星信号，并对其进行跟踪、处理和量测，以获得所需要的定位信息和观测数据。
由于本次测量由GPS接收机与天线是一体的，所以接收机在点位上对中整平后便可开机观测。接收机锁定卫星并开始记录数据后，观测员可按照仪器随机提供的操作手册进行输入和查询造作，在未掌握有关操作系统之前，不要随意按键和输入，一般在正常接收过程中禁止更改任何设置参数。
GPS接收机采集记录的接收机天线至卫星伪距、载波相位和卫星星历等数据必须通过GPS数据处理才能得到最终的测量定位成果。9600型GPS接收机随时包括数据采集软件（内置，已固化在主机芯片中）和数据处理软件（包括9600主机和计算机通讯软件、基线向量处理软件、网平差及坐标转换软件）。
4. 数据传输
GPS接收机采集的数据记录在接收机的内存模块上。数据传输是用专用电缆将接收机与计算机相连，并在后处理软件的菜单中选择传输数据选项后，便将观测数据传输至计算机。数据传输的同时进行数据分流，生成四个数据文件；载波相位和伪距观测值文件、星历参数文件、电离层参数和UTC参数文件、测站信息文件。
测站信息文件包含测站名、测站号、测站的概略坐标、接收机号、天线号、天线高、观测的起止时间、记录的数据量、初步定位成果等。
经数据分流后生成的四个数据文件中，除测站信息文件外，其余均为二进制数据文件。为下一步预处理的方便，必须将它们解释成直接识别的文件，将数据文件标准化。
GPS用于生产的实例分析
土右旗位于包头市区东部，于2008年对矿区布置平面控制网，平面控制网首级控制采用GPS测量测量方法，在GPS首级控制网的基础上，布设GPS加密控制网。为了充分利用GPS资源，对矿区高程控制采用GPS高程的方程进行实验研究。高程控制达到四等水准。GPS首级控制网共布设了8个控制点，在首级控制网的基础上布设GPS加密控制网，共18个点。GPS首级控制网按中华人民共和国行业标准《全球定位系统城市测量技术规程》（cjj73-97）中规定的四等网的基本技术要求作业，GPS加密控制网按一级网的基本技术作业，GPS首级控制网和GPS控制网各点同名，共26个点，布设成网状，共7个闭合环和一个复合水准路线，以原有的四等水准点G001和G018作为高程起算点，四等水准网见图1所示。
图1 四等水准网图
GPS定位模式采用快速静态进行数据采集工作，每个时段观测时间不少于45min，共观测10个时间，每个时段观测卫星数不少于5个，平均每个点设站数为22个，采样间隔为10min，卫星截止高度角不小于15°,PDOP值均小于6。仪器高测前测后丈量量测，互差不大于3mm。仪器对中误差小于或等于2mm。每天外业观测结束后，均对原始数据进行基线向量解算，通过解算及时检验野外观测数据。
检验方案包括同步环检验，异步环检验和重复基线检验。为了保证GPS加密控制网一起进行整体平差，采用清华三维平差软件进行网状平差。GPS高程采用GPS高程拟合的方法求得。GPS高程拟合模型采用一次多项式模型，依次求出个GPS点的高程。为了验证GPS高程控制点的精度，用四等水准测量的方法测得高程GPS2,GPS4,GPS5,GPS6点的高程，水准测量采用莱卡NA2自动安平水准仪，测量前经过严格检查和校正，I角小于规范的要求。所有观测视线高度都大于0.2m，采用后-后-前-前的观测顺序。并对水准测量结果进行严密平差，统计结果如表1所示。
表1 水准测量结果
从表1可以看出，水准高程和GPS拟合高程最大差值均不超过2cm，满足四等水准要求。
总结
本次以内蒙古自治区包头市土右旗水资源普查工程中应用GPS定位技术在控制网的建立及工程点测量为例：
（1）應用静态GPS进行平面控制测量，只要按规范及GPS操作规程使用，并用先进的随机处理软件进行解算，其成果完全能满足资源勘查控制测量的要求。
（2）采用合理的GPS高程拟合的模型，平差结果的各项精度和指标可以达到规范要求，拟合的结果可满足资源勘查水准测量精度的要求。
（3）由于GPS高程没有与水准点高程进行联测、检核、其可靠程度只能通过其它工程实例数据进行分析评估，这是本次工程GPS应用的欠缺之处。计划在以后条件允许的情况下，重新高程的联测检核，以检验GPS高程数据的可靠性，为GPS在资源勘查中的实际应用做进一步探讨研究。
参考文献
[1] 车艳峰. 数字化测图控制测量方案设计 [J]. 科技情报开发与经济. 2011 (21)
[2] 宋小刚. 矿山山区控制测量中GPS技术应用 [J]. 科技风. 2011 (08)
[3] 吴昌荣. GPS技术在矿区控制测量中的应用 [J]. 现代矿业. 2012 (01)
作者个人信息
谈博（1982.6- ），男（汉），内蒙古包头市人，本科，主要研究方向：CORS连续运行参考站在城市测绘领域应用、数字城市建立、城市建设的沉降测量、大地水准面精华。