GPS控制网技术设计分析

GPS控制网的技术设计是进行GPS定位的基础，它依据国家有关规范、GPS网的用途和用户的要求来进行，其主要内容包括精度指标的确定和网形设计等。

9.4.1.1 GPS测量精度指标

精度是用来衡量网的坐标参数估值受观测偶然误差影响程度的指标。GPS测量的精度指标通常是以网中相邻点之间的距离中误差来表示，其形式为

式中δ——距离中误差，单位为mm；

a——固定误差，单位为mm；

b——比例误差系数，单位为ppm；

d——相邻点间距离，单位为mm。

国家测绘局颁布的《全球定位系统（GPS）测量规范》将GPS控制网分为A、B、C、D、E五级，各级控制网的精度指标见表9-1。其中A、B两级为国家GPS控制网，C、D、E三级是针对局域性GPS网规定的。此外各部委根据本部门GPS工作的实际情况也制定了其他的GPS规程或细则。

表9-1 GPS相对定位的精度指标

由于精度指标的大小将直接影响GPS网的布设方案及GPS作业模式，因此，在实际设计中应根据用户的实际需要及设备条件慎重确定。控制网可以分级布设，也可以越级布设或布设同级全面网。

9.4.1.2 网形设计

常规测量中，控制网的图形设计是一项重要的工作。而在GPS测量时，由于不要求测站点间通视，因此其图形设计具有较大的灵活性。GPS网的图形设计主要考虑网的用途、用户要求、经费、时间、人力及后勤保障条件等，同时还应考虑所投入的接收机的类型和数量等条件。

根据用途不同，GPS网的基本构网方式有点连式、边连式、网连式和边点混合连接四种。(www.xing528.com)

（1）点连式，如图9-11a所示，是相邻的同步图形（即多台接收机同步观测卫星所获得基线构成的闭合图形，又称同步环）之间仅用一个公共点连接。这种方式所构成的图形几何强度很弱，一般不单独使用。

（2）边连式，如图9-11b所示，是指相邻同步图形之间由一条公共基线连接。这种布网方案中，复测的边数较多，网的几何强度较高。非同步图形的观测基线可以组成异步观测环（称为异步环），异步环常用于检查观测成果的质量。所以边连式的可靠性优于点连式。

（3）网连式，是指相邻同步图形之间由两个以上的公共点连接。这种方法要求4台以上的接收机同步观测。它的几何强度和可靠性更高，但所需的经费和时间也更多，一般仅用于较高精度的控制测量。

边点混合连接是指将点连式与边连式有机地结合起来组成GPS网。如图9-11c所示，它是在点连式基础上加测四个时段，把边连式与点连式结合起来得到的。这种方式既能保证网的几何强度，提高网的可靠性，又能减少外业工作量，降低成本，因而是一种较为理想的布网方法。

图9-11 GPS网的基本构网方式

图9-12 星形GPS网

对于低等级的GPS测量或碎部测量，也可采用图9-12所示的星形布设。这种图形的主要优点是观测中只需要两台GPS接收机，作业简单。但由于直接观测边之间不构成任何闭合图形，所以其检查和发现粗差的能力比点连式更差。这种方式常采用快速定位的作业模式。进行网形设计时，还需注意以下几个问题：

①GPS网必须由非同步独立观测边构成若干个闭合环或附合路线，以构成检核条件，提高网的可靠性。

②尽管GPS测量不要求相邻测站点之间通视，但为了今后便于用常规测量方法联测或扩展，要求每个控制点应有一个以上的通视方向。

③为了确定GPS网与原有地面控制之间的坐标转换参数，要求至少有3个GPS控制网点与地面控制网点重合。

④GPS网点应考虑与水准点相重合，非重合点一般进行如图9-12所示的星形GPS网等级水准联测，以便为研究大地水准面提供资料。