西北油区GPS控制网布设方法探析.doc

西北油区GPS控制网布设方法探析摘要：首先简单介绍了GPS定位技术在油区内控制测量中的应用，接着叙述了GPS控制网的设计与布设，进一步论述GPS控制网的基线解算、平差过程和误差分析，最后提出了在工程测量中如何合理地利用GPS技术布设控制网，以期今后对类似工作有一定的参考意义。 关键词：控制测量GPS控制网CQG2000 0 引言 GPS（Navigation Satellite Timing and Ranging/Global Positioning System）是利用导航卫星进行测时和测距，以构成全球定位系统。GPS具有全能性、全球性、全天候、连续性和实时性的精密三维导航与定位功能，并且速度快、精度高、成本低等特点。基于以上优势，GPS技术可广泛应用于大地测量、工程测量、航空摄影测量、海洋测量等测绘领域。 文章根据2007年以来在塔里木盆地和准噶尔盆地油区内所进行的GPS控制网测量，简要说明其控制网的布设方法，以供参考。 1 主要技术标准及依据 本控制网布设方案依据的技术标准主要有：《全球定位系统（GPS）测量规范》（GB/T18314-2009）、其它各种测绘的通用规范以及石油行业内部使用的《钻井井位勘定实施细则》）应参照上述标准，严格按照施工设计标准，进行控制网的布设。但在控制网的基线长度、观测时间、解算精度、约束条件以及能否发展次一级网等方面，不同的标准会有不同的要求。 2 GPS控制网设计 如何保证和检核GPS数据质量是进行GPS控制网的图形设计时的重点，它主要是根据网的用途和所要达到的要求，在以上基础上对接收机类型、数量和经费、时间、人力及后勤保障条件等各个方面进行综合考虑，满足以上前提后，再考虑最佳效益的获取。 根据GPS测量的不同用途，GPS网的几何图形结构可分为：三角形网、环形网、星形网和附和线路。为保证精度和质量，针对西北油区实际地形、地貌等条件，GPS控制网采用三角形网法进行布设（如下图1）。 由非同步观测的独立边所组成的各三角形边是图1中GPS三角形网的主要特点。这种网所具备的优点是，几何图形结构强，自检能力良好，观测成果的粗差可以有效发现，该网的可靠性有所保证。经平差后网中相邻点间基线向量的精度分布均匀。 根据有关资料文献与相关技术要求分析可知，在布网时应尽可能地选择国家高等级三角点，且最好是同边邻点。尽可能地少选用低等级等点，可以避免因为低等级控制点所造成的，在GPS控制网的约束平差时难以得到理想精度。而选择同边邻点的优势是，点位精度基本相同，能够很好的将WGS-84坐标较严密地转换到BJ-54系统。这些因素都要在收集起算约束点的成果时进行考虑。 3 控制网的计算平差 3.1 基线解算 各《规范》规定等级网相邻点弦长精度按下式表示； σ=±■ 式中：σ――标准差，mm；a――固定误差，mm；b――比例误差系数；D――相邻点的距离，km。 《全球定位系统GPS测量规范》中规定在进行C级以下各级GPS网解算中，15km内的基线，须采用双差固定解。15km以上的基线允许在双差固定解和双差浮点解中选择最优结果。 通常GPS商用软件在对基线处理进行设置后才能进行基线处理。双差固定解是GPS处理软件所默认的，一般来说在基线10km以内，线方差比(ratio)大于3.0，可被认为是符合《规范》中等级网的测量要求。误差会随着基线长度的增加而相对增加。对于在基线解算中失败的观测数据，应通过以下四种方法进行调整后解算，像调节卫星高度截止角，调整采样间隔，删除周跳太多的历元，更换参考卫星等，如果解算结果仍不理想，则应考虑野外返工。在适当条件下也可放宽条件，如仅作为加密控制，或者要求较低等。确保平差精度要求，外业质量检核是极为重要的一环：①重复基线边检核。重复基线的长度较差ds≤2■σ。其中σ在不同的《规范》内表达意义不一样，《全球定位系统（GPS）测量规范》指相应级别规定的精度（按实际平均边长计算）。对于有复测基线互查超限的，要对方差比值进行重新检查，对于接近临界值的，要对参数进行重新设置后解算，即使仍然超限也不能立即剔除返工，而应该在异步环和同步环中做进一步的分析，最终确定出含有粗差的基线。②同步环闭合差检核。《全球定位系统（GPS）测量规范》中对同步闭合环的要求为：Wx，Wy，Wz≤■σ。对于闭合差超限的同步环应仔细分析原因：为了取得最小的闭合差避免超限，在一个同步环中的基线解算组合方案应相同；用以上四种方法调整后重新解算，取得最小闭合差；如果解算结果仍不理想，则应进一步在独立环中继续分析。③独立环（异步环）闭合差检核。《全球定位系统（GPS）测量规范》中对独立闭合环的要求为：Wx，Wy，Wz≤3■σ，Ws