本站原创摘 要：本文基于笔者多年从事工程测量的工作经验,以贺州郊区某公路地形测量为工程背景,研究探讨了基于GPS的带状地形测量方法,论文探讨了控制网的布设方法,分析了控制网的外业观测思路,给出了数据处理及检核的结果,最后进行了GPS控制网平差和成果评价,全文是笔者长期工作实践基础上的理论升华,相信对从事相关工作的同行有着重要的参考价值和借鉴意义.
关 键 词：GPS地形测量控制测量精度
中图分类号：TB22文献标识码：A文章编号：1672-3791（2013）02（a）-0044-01
GPS作为一种全新的测量手段,不仅具有精度高、速度快、通用性强、便于操作、全天候、无需通视等优点,还可同时提供平面和高程三维位置信息.
贺州郊区某公路1∶1000带状地形测量工程,测区山高坡陡、森林茂密、灌木丛生,地形平均坡度达20°～30°,通行通视非常困难,给常规控制测量带来了很大难度,为了确保工期、保证质量,我们采用了GPS控制测量方法（图1）.
1GPS控制网的布设
本工程是山区公路带状地形测量,为了满足工程设计及施工的需要,GPS网点自然紧随公路而布设,点位要求顾及公路测设范围且基本分布均匀,各测点要求至少能与一个相邻GPS点通视.本次共布设17个E级GPS点,联测已知点3个（如图1）,平均基线270m.网中联测的3个已知点为我院1983年所施测的三等三角控制网,其高程为1956年黄海高程系.
2GPS控制网的外业观测
2.1仪器装备
采用3台美国产AshtechSCA-12S型单频接收机进行观测,其静态定位测量精度为±（l0mm+1ppm.D）.
2.2观测的技术指标
有效观测卫星数不小于4颗；观测时段大于60min；时段中任一卫星的有效观测时间大于20min；卫星高度截止角大于15°；卫星几何图形因子GDOP值小于6,空间位置；精度因子PDOP值小于6；数据采集间隔为15s；数据采集方式为L1采集.
2.3观测时间选择
根据卫星星历预报,当时当地上午09：20以前能接收到4颗以上健康卫星信号,且图象强度因子（PDOP）值都小于6.为了保证在最佳时间内观测,每天安排在5：30～9：30这段时间进行作业,以确保GPS网的精度.
3数据处理及检核
将外业当天采集的数据传输到计算机中,然后对其进行基线向量处理,以确保外业数据的质量,同时也是对外业数据质量的检验.数据处理采用随机软件GPSV5.2进行,根据自动处理输出的基线向量指标,即可知道基线的解算情况.作业过程中,有一天发现同步环4～5～6闭合差超限,经认真分析,发现是点位置选择不当所致,4号点选在5号点山脊的北面,6号点选在5号点山脊的南面,致使同步环上各测点观测到的卫星不同步,需要调整个别点位,这是山区GPS作业中值得注意的.
为了提高基线向量的解算精度,可以采取以下措施.
（1）增大高度截止角：系统默认的高度截止角为150°,增大高度截止角对求解整周未知数与提高成果精度有益,因为所有相应的噪声随卫星高度截止角增大而降低,但这时要有较多的卫星参与计算,且以GDOP值良好为前提.
（2）改变历元间隔：由子GPS机本身和外界干扰产生的整周跳变,如卫星信号被树叶阻断,使基准信号和卫星信号混频以产生差频信号.这时,改变历元间隔,可以提高基线向量的解算精度.但改变历元间隔数值越大,需要的观测时间就相对越长.
4GPS控制网平差和成果评价
采用GPSV5.2随机软件进行网平差,首先采用WGS-84大地坐标系进行三维自由网平差,在GPS网自由平差内部符合精度要求后,进行约束网平差计算,最后将各GPS点的WGS-84坐标转化为1954年北京30带大地坐标.网平差计算时使用Ⅲ-10,某矿为起算依据,进行三维约束平差,利用无名岭的成果作为检核.平差后,最弱点5号的点位中误差为±7mm,最弱势相对精度为1∶285000,无名岭的己知成果与本次平差成果比较δX等于0.010,δy等于0.01,这说明采用GPS定位技术可以建成高精度的控制网.
GPS高程测量是利用2个四等水准点Ⅲ-10,某矿施测GPS水准,相当于四等电磁波测距三角高程,经WGS-84坐标系三维无约束平差,可以获得供高程拟合计算的大地高,由于GPS水准网布设成带状,采用数学3次播值样条函数模式拟合,拟合出各GPS点的正常高.拟合后最弱点高程中误差为±0.017m其精度达到四等电磁波测距三角高程精度要求.
GPS控制网采用日本SOMASE12110全站仪按I级导线精度进行外业检测,其统计结果如（表1）.
从外业检测数据可看出,GPS控制网精度高,成果可靠,足以满足山区地形测量的要求.
5结论与体会
（1）GPS控制网在山区控制测量中具有布网灵活方便、作业效率高,能减少砍伐树木,对保护生态环境具有积极意义.（2）对山区选点要避免同步环中一个点在山脊一边,另一个点在山脊另一边；或一个在狭窄的山沟里,另一个在山头上,选点还要避免选在大树下、坡度大的山脊山坡上、陡坎下面,以免影响GPS测量精度.（3）观测时间的正常选择,对提高GPS测量精度有着决定性的影响.