小区域GPS不同网型点位精度研究

袁德宝，崔希民，刘昌儒，洪雪倩，赵 毅，李 聪

(中国矿业大学(北京) 地球科学与测绘工程学院，北京 100083)

一、引 言

近年来,GPS技术得到了飞速发展，在大地测量、变形监测等测绘领域也得到了广泛应用,特别是在各种工程测量控制网领域,GPS定位技术几乎完全取代了常规测量方法。然而,实际测量发现，GPS布网结构会对生产效率和精度产生影响，进而影响工程的经济效益和实际效益。为此笔者在一定区域内进行了GPS不同网型测量试验，并采用一定的科学方法进行数据处理、统计与分析，得到了区域内GPS不同网型测量精度的比较结果，并指出了实践中更为实用的布网结构和观测方式。

二、测量方案

1. 数据采集

试验使用3台南方GPS-9600接收机(精度标称为5 mm+2×10-6D)进行同步观测，测量过程严格按照《全球定位系统(GPS)测量规范》(GB/T 18314—2009)中E级网规范进行。

2. 网型设计

本文分别用4种不同网型方案对GPS网进行了平差，其中方案Ⅰ为全部基线向量参于平差的全面网结构，如图1所示；方案Ⅱ为去掉部分基线后的网连接结构，如图2所示；方案Ⅲ为去掉部分基线后的点连接结构，如图3所示；方案Ⅳ为保留部分基线的导线网结构，如图4所示。

图1 全面网结构

图2 网连接结构

图3 点连接结构

图4 导线网结构

三、结果分析

以方案Ⅰ的平差结果作为或然值，将其他方案平差结果分别与方案Ⅰ的平差结果进行比较；另外，为减弱偶然误差的影响，各方案分别使用了区域东北角的Z288点和区域中心的C005点作为起算数据。

1) 以Z288点作为起算数据，各网型较差见表1。

表1 各网型与方案Ⅰ较差 mm

表1中用到的计算公式有：

点位差值Δs

点位中误差m

2) 以C005点作为起算数据，各网型较差见表2。

表2 各网型与方案Ⅰ较差 mm

通过对表1、表2中的数据对比分析，可以看出：

1) 方案Ⅰ的点位精度最高，但其他3种方案与之相差不大，全部方案中最弱点中误差也只有2.89 mm，同样可以满足一般工程测量的精度需要。

2) 各方案的坐标较差相当，且较差平均值相差不大，两组起算数据中各方案的纵横坐标最大差值分别是(9.7 mm,2.6 mm)、(4.6 mm,2.6 mm),对于小区域内的工程测量完全可以满足1∶1000甚至是1∶500的测量精度要求。

3) 各方案基线数递减，具体来看，方案Ⅳ的基线数比方案Ⅰ少1/4，且方案Ⅰ有较多的跨图长基线和复测基线，可以看出其工作量相对较大。

4) 各方案的观测时段数也在递减，但在精度相差不大的情况下，方案Ⅲ的时段数已降到了1.5(规范要求为1.6)。

5) 起算数据的不同影响了各方案的点位中误差，Z288点作为起算数据求得的点位误差比C005点高出一倍。

四、结 论

通过以上试验数据的分析，可以得出以下几点结论：

1) 在GPS网中增减观测基线向量对成果有一定的影响，这一点从全部基线网型的平差精度最高可以看出，但这一影响并不显著。因此，决定GPS网的精度和可靠性的因素主要是基线向量的观测精度。

2) 在GPS网中加测跨图长基线及增加复测基线对整网的坐标及精度并没有较大的影响。在小区域的工程测量中，若有人员及仪器的限制，可以考虑使用多边形网型甚至是点连接网型，适当减少重测点数，其精度同样可以达到较高要求。

3) 对于已经实测的网型，如果某一基线观测精度不合格，可以将其删除，构成边点混合连接或点连接进行平差，同样可以得到理想精度。

4) GPS组网平差的起算数据对平差结果有着较大影响，除了起算数据均匀分布外，测区中央点作为起算数据也应加以重视。

参考文献：

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