本科毕业论文---gps在平面控制测量中的应用.doc

目 录摘要IAbstractII前 言11 GPS测量模式概述21.1 静态定位31.2 动态定位42 GPS在平面控制测量中的应用62.1 GPS静态定位技术布设首级平面控制网72.2 GPS测量的测前准备102.2.1 GPS测量的外业准备102.3 GPS测量的实施112.3.1 选点埋石122.3.2 实地观测132.3.3 GPS测量数据处理142.3.4 GPS网平差202.3.5 GPS定位成果的坐标转换222.4 采用GPS动态定位技术加密首级平面控制网242.4.1 建立基准站252.4.2 设置流动站252.4.3 内业处理262.5 GPS动态测量技术可行性分析262.6 GPS静态定位技术布设水准控制网273 小结28致 谢31参考文献32前 言科学技术的发展如此之飞速,测绘技术的发展也日新月异，在测绘领域表现在GPS定位技术的作业方法也发生了很大的变化。GPS以其全天候作业、自动化程度高、定位精度高、高效益、提供三维坐标资料、观测时间短等显著特点赢得了广大测绘工作者的信赖，现已成功应用于工程测量、大地测量、航空摄影测量、变形监测、资源调查等诸多领域。在公路工程建设过程中用GPS静态或快速静态测量方法进行沿路线总体控制测量，既可以为勘测阶段测绘带状地形图，也可以为路线的纵面和平面提供测量依据；为隧道和桥梁的施工阶段建立施工控制网。但以上仅仅是在公路工程测量中GPS定位技术应用领域的初级阶段。公路工程与其他工程相比有其自身的特点：测区范围狭窄、测量线路长。投影变形误差因沿线各点与中央子午线距离不同而不同。因此，选定中央子午线进行高斯投影计算时，对于线路总长可达几十甚至几百公里的经线跨度较大的公路控制网而言，工程各部分的投影变形分布由于沿线长度的不同而使分布不均匀，这就必须对引起这种控制点点位投影变形误差进行理论分析和研究后，采取有效补救措施，找出使公路测量控制网中各部分的点位精度满足现代公路勘测与施工要求的有效的方法途径；对于一般的公路工程由于经线跨度不大，这种变形所引起的误差可以忽略不计，因为一般都在工程所要求的限差之内。大地计算是在参考椭球面上进行，而公路测量是在地面上进行的。因此，必需把地面上的观测数据换算到参考椭球面上后才可以得到有效的测量数据。由于测量计算的基准线与基准面分别是参考椭球面法线和参考椭球面，而地面观测值的基准线和基准面分别是铅垂线和大地水准面。因此，必须将地面观测值换算到以参考椭球面和参考椭球面法线为基准的参考椭球面上，从而换算改正就包括以上两部分的改正。在公路测量中,GPS因其应用新而有其更好的发展潜力，所以又会出现一些新的从来没见过的问题。本论文就是针对GPS定位技术在具体公路测量应用中遇到的几个问题进行结果分析，进而进行分析论证得出最佳的解决方案。经过理论分析，本文对影响长度投影变形误差给出了改正公式，并给出几种抵偿坐标系统对于投影变形误差超出规范要求的情况进行选择。以上本文所论述的几个问题，常常出现在公路工程测量中，因而其对其它的公路工程测量具有很大的现实意义；另外，在理论上，在解算问题时引入最小二乘拟合数学模型也是很少见的。1 GPS测量模式概述依据参考点的不同GPS定位系统分为：相对定位和绝对定位两种测量模式。按照用户GPS信号接收机在作业中的不同状态可分为：静态定位和动态定位。静态定位是GPS系统在进行定位观测的过程中，待测点（GPS信号接收机）的位置是固定不变的，处于相对的静止状态。动态定位是GPS系统在进行定位观测的过程中，用户GPS信号接收机处于相对的运动状态。我们常说的绝对定位就是确定所要确定的未知点离地球质心的位置，并在在WGS-84坐标系统中表示出来。静态绝对定位技术是在接收机天线处于静止状态下，确定观测站坐标的方法。这种测量方法可以测定卫星至观测站之间的伪距，在不同历元连续地同步观测不同的卫星，从而获得充分的多余观测数据。测后通过数据处理求得观测站的绝对坐标。相对定位就是在WGS-84坐标系统中确定待测点相对于某一已知参考点的相对位置。即要求同步观测相同GPS卫星的GPS信号接收机至少有2台，以便确定两台GPS信号接收机天线之间的相对位置（坐标差）。相对定位的类型又可分为：静态定位和动态定位。相对定位的优缺点：优点：定位精度高缺点：多台接收共同作业， 作业复杂 数据处理复杂 不能直接获取绝对坐标1.1 静态定位 普通静态定位 快速静态定位 Go and Stop 基线长度的中误差 快速确定整周未知数 动态定位 动态定位中整周未知数的确定 静态初始化 动态初始化（OTF） 实时动态定位（RTK Real Time Kinematic） 单基准站RTK 多基准站RTK（网络RTK） 依据GPS在作业中的不同状态分为：静态定位和动态定位。 我们常说的静态定位就是GPS定位系统在正进行定位观测时，其位置始终在一个地点不动的观测方式。由于GPS定位系统中的待测点的位置在进行静态测量时是视为固定不变的。因此预提高定位精度就应该通过增加多余观测来达到测量精度。GPS静态定位的基本模式主要有三种，它们分别是载波相位测量法，伪距法定位测量和射电干涉测量法。在GPS定位系统中GPS静态定位是精度最高的一种定位模式。而载波相位观测法在静态定位测量中是最常用的一种定位方法。载波相位测量方法是将接收机本振参考信号的相位差与GPS接收机所接收到的卫星载波信号作为测量的观测量。定位精度由于测距码的码元长度较长而不是很高。虽然相对测距码的码元长度，GPS信号的载波波会稍微短一些，但如果测量载波的相位值，就可以大大提高定位精度。伪距法是在某一时刻由GPS信号接收机测出四颗以上的GPS卫星的伪距以及已知的卫星位置，求定天线所在点的三维坐标，三维坐标的求定可以通过采用空间距离后方交会的方法。其定位精度低，P码的测距精度30cm，C/A码的测距精度3m左右 。因此，对于一般的用户，因为其要求的定位精度不高，所以其定位精度是可以的。伪距法定位技术的基本原理是卫星根据自身的时钟发出某一结构的测距码，其传播t时间后到达GPS信号接收机，GPS信号接收机在自己的时钟控制下并通过时延器记下延迟时间T后，会产生一组与卫星自身的时钟发出的测距码结构完全相同的测距码即复制码。将这两组测距码进行相关处理，调整延迟时间下，使自相关系数、复制码和接收到的来自GPS卫星的测距码对齐，GPS卫星信号的发送时间t与复制码的延迟时间T是相等的，将光速c和时间t相乘，就可以求出GPS信号接收机到卫星的伪距。通过观察得到的卫星与GPS信号接收机的伪距和通过对已知GPS卫星的运行参数进行处理，即可以计算得到在WGS-84坐标系下待测点的坐标。 我们常说的射线干涉测量法就是用地面上的接收机跟踪一定视场内可以跟踪观测的GPS卫星，然后将接收机观测到的卫星信号进行特定的处理后得到数据流的观测方法。静态定位按定位速度的快慢分为：快速静态测量和常规静态测量两种测量模式。快速静态测量这种模式将载波相位观测值作为观测量，它的基准站是安置有GPS信号接收机的已知测站，并对所有可见卫星连续跟踪观测。移动站接收机按照事先标定好的观测站的顺序，对每个测站依次观测数分钟。在测量地籍、测量工程、建立及其加密控制网等中这种测量模式被常常用到。 值得我们注意的是这种方法必须满足流动站与基准站相距不应超过20km的要求；确保在观测时段内可供观测的卫星数有5颗以上。我们常说的常规静态测量就是要用到两台或两台以上GPS信号接收机，同时对4颗以上卫星进行同步观测。也就是将一台GPS信号接收机分别在一条或数条基线的两端安置，根据基线长度和测量等级的不同，根据规范的要求，各个时段必须满足观测时间达到3刻钟以上。这样其其相对定位精度就一般可达5mm1ppm。1.2 动态定位我们常说的动态定位就是在GPS定位系统定位观测的整个过程中，用户GPS信号接收机处于相对的运动状态。 在GPS定位系统的动态定位系统和静态定位系统中，根据其定位时的基准点选取的不同又可以分为绝对定位和相对定位两种定位方式。 我们常说的GPS动态定位技术就是通过天上的GPS卫星发射的信号发送到地面上的接收机，实时地解算得到地面上的待定点的位置。GPS动态定位精度将随着GPS信号接收机和数据处理模型的不断改进而不断提高。就目前GPS卫星定位技术的发展来看，GPS动态定位技术由于具有多种多样的速度、可以为各种各样不同要求的用户服务、短时性的数据、可以实时地进行定位、多变性的精度要求等特点将比静态定位技术有着更广泛的应用前景。我们常说的单点动态定位是将GPS信号接收机固定在一个不断运动着的物体上，从而不断地接收卫星发来的定位信息，通过接收机内部的解算处理软件，实时地得到运动轨迹的位置在信息，我们又称为绝对动态定位。我们常说的准动态测量就把是一台GPS信号接收机安置在一个已知测站上，将该测站作为基准站，然后跟踪观测所有的能被观测到的卫星的位置，通过特定的接收机内部的数据处理软件，得到待定点的定位信息的方法。移动站上的接收机数据初始化处理后，依次跟踪观测各待测测站点的数个历元数据。与快速静态测量方法相比，其不同点具体表现在：移动站在迁站过程中要求对接收的卫星信号不能失锁；观测时间不一样；采用特定软件进行已知点的初始化处理。在工程的定位及测量碎部点、加密开阔地区的控制网、测量线路及测量剖面图等我们常常采用准动态测量这种模式。另外的一种连续动态测量模式是将一台GPS信号接收机安置在一个基准点上，对所有可以被观测到的卫星连续进行跟踪观测也是属于这种模式。流动站上的GPS信号接收机连续运动前必须初始化处理，以实现对所有可见卫星进行连续的跟踪观测，并按指定的时间间隔自动记录数据。必须注意的是，这种方法要求确保有5颗以上卫星在观测时间段内可供观测；基准点与流动点之间的距离必须小于20km的范围内。在精确测定道路的中心线、精密地测定运动着的目标的轨迹、测量航道、剖面等时也常常采用这种测量方法。所谓的后处理差分动态定位是用户对接收到的数据进行事后的处理分析得到定位结果。而实时差分动态定位技术是对实时得到的数据通过数据链实时结算得到要得到的定位数据。其观测原理与实时差分动态定位相同。但它们还是有区别的，主要表现在：后处理差分技术在联机处理流动站和基准站GPS信号接收机所采集的定位数据之前要进行定位观测，才可以确定流动站的实时位置。而实时差分需要建立无线电数据传输装置在流动站和基准站之间，这样要得到流动站的实时位置就需要利用数据链将基准站和流动站的观测数据进行实时联机处理。实时差分动态定位技术是假定已知测区的坐标转换参数和基准站的位置，通过在基准站和流动站建立数据链，联合观测流动站和基准站，通过结算实时得到流动站的位置数据。一般我们将动态载波相位测量技术和伪距差分动态定位技术作为实时差分动态定位技术的两种主要测量方法。另外，普遍采用的载波相位观测方法不仅在静态测量中可以用，也可以在动态定位中用，但它们的原理是相同的，但必须要求GPS信号接收机在初始化后且必须确保连续跟踪至少四颗以上的卫星，才能确定流动站的实时位置，并且才可以使定位精度满足要求。RTK（Real Time Kinematic）就是通过实时地对载波相位进行观测得到实时的相位观测值，并以此为数据处理的依据来达到实时动态相对定位的，它实质上就是实时差分GPS测量技术。进行TTK测量时，位于基准站（GPS观测条件良好的已知站）上的GPS信号接收机通过数据通讯链实时地将已知站点的坐标数据和载波相位观测值等信息实时地发送到附近工作的流动站。它是在GPS测量技术的发展成果中又一崭新的一页，具有很大的发展潜力。就现在的发展状况而言，实时差分动态定位方法是GPS动态测量技术应用较多的测量方法。2 GPS在平面控制测量中的应用我们在建立公路平面控制网时，可以采用传统的测量方法，当然，也可以采用先进的测量技术，例如全球定位系统测量方法。公路平面控制网的主控网是路线平面控制网，而主控网必须统一平差且需要全线贯通，所以沿线各种工程平面控制网必须联系到路线主控网上。用传统方法进行控制测量时，必须满足相邻控制点之间的通视，逐级传递起始边长和方位角的已知数据是通过角度，边长和方位角的观测量进行传递的。GPS定位技术与传统的测量方法不同点在于相邻测站之间无需通视，在满足一定的精度范围内，任意待定点的WGS-84坐标可以直接确定，并且由于各观测点之间是不相关的，即不相关性满足，所以就不需要逐级传递其坐标。这样，在测量中应用GPS进行定位测量时就不会出现传递误差。通常，GPS定位技术与传统的测量方法在进行平面控制测量时的不同点有很多，主要表现在传统的平面控制网多以大地坐标（B，L，H）的形式表示控制点，控制网的坐标系采用参心坐标系。而用GPS定位技术进行平面控制测量时，控制网点采用大地坐标在WGS-84坐标系中的坐标表示即或以空间直角坐标在WGS-84坐标系中的坐标表示控制点点位即，并建立在协议地球坐标系统中平面控制网。因此，我们必须先计算传统地面控制网和GPS地面控制网之间的转换参数后，这样接下来以此才可以建立GPS平面控制网，其转换主要是确定网的配合参数和基准转换参数。通常转换参数的计算是在空间直角坐标系统下进行的。基准转换参数包括3个旋转变量因子（Wx，Wy，Wz）和3个平移变量因子（x，y，z）和1个尺度缩放变量因子m。在实际公路测量中，一般仅考虑基准转换参数，考虑到地面控制网可能存在的系统误差时，控制网的配合参数才用计算。我们知道绝对定位的GPS定位技术在定位精度方面是较低的。因此，GPS相对定位技术在公路控制测量中主要采用。首先，建立测区的首级平面控制网需要选用满足精度要求的GPS控制点、满足精度要求的地面控制点、及满足精度要求的已知坐标，联合观测时采用GPS静态定位方法；再者，如果想加密首级平面控制网可以应用GPS动态定位技术来达到。下面是详细阐述如何应用GPS定位技术布设公路平面控制网，我是通过结合具体的工程实例来表明观点的。2.1 GPS静态定位技术布设首级平面控制网就目前来说，采用GPS定位技术建立线路首级高精度控制网在国内的应用实例是越来越多，例如目前在河南省修建高速公路的应哟平内阁实例中，其很多的首级控制网就是利用GPS定位技术来进行布设的，然后在首级控制网的基础上，采用常规的测量方法进行导线加密控制网的布设。以往的实践证明，GPS定位技术可以达到常规测量方法难以实现的精度要求，点位误差在几十千米范围内也只有2cm左右，同时由于其观测速度快，也使工期大大提前了。在隧道测量和特大桥梁中GPS技术也具有广泛的应用前景，由于采用GPS技术进行测量时，在方面通视没有特别的要求，这样很多的中间环节就可以大大的减少了，并且在控制网的布设时也很容易构成具有较强强度等级的网形了。又因其测量速度快、定位精度高，而具有明显的社会效益和经济效益。同样可以应用GPS定位技术对进行控制测量。由于其构成的网形可以达到很高的强度等级而大大提高了点位精度，不需要通视的要求，并且对应用常规测量得到的支点也具有有效的检测作用。如现实中的意境建成的广州大桥，就是先用常规方法布设高精度的边角网，然后用GPS定位技术进行点位的检测。其次，检测该网利用GPS定位技术，检测网利用GPS技术可以达到毫米级的精度，其符合性与常规精度网相比较好。在实地进行测量时，我们可以依据不同的标准将GPS的作业模式主要分为4种，即快速静态相对定位、静态相对定位、准动动态相对定位和动态相对定位。我们常说的动态相对定位中的实测动态测量技术，在公路路线测量中它是我们常常用到的方法。我们常说的实时动态（Real Time Kinematic, RTK）则是通过实时地对载波相位进行观测得到实时的相位观测值，并以此为数据处理的依据来达到实时动态相对定位的，它实质上就是实时差分GPS测量技术。它揭开了在GPS测量技术的发展成果中又一崭新的一页，具有很大的发展潜力。在工作原理上它与DGPS有非常多的相似之处。所不同的是RTK测量技术的观测数据是通过基准站发送到移动站的，然后移动站上的接收机通过其内部配备的先进的数据处理系统对传送来的数据进行复杂的处理后，这样就可以得到实时测量结果的测量精度比 DGPS高得多的测量结果，其一般可以达到2mm左右的测量精度。GPS在山岭重丘区的桥梁测量中也有广泛的应用前景。由于在计算机中可以事先算好桥梁中心线的坐标，并且测点在测量时并不需要通视的要求，并且只需要一次测量就可以完成采集地面高程和标定的桥梁中心线在地面的位置两项工作，这就可以大大提高测量桥轴断面时的测量精度和缩短测量工期，并且也减少了工作人员，减少了工程费用，提高了社会和经济效益。GPS在施工放线和公路的测量中有较大的应用前景。在公路路线测量中，应用GPS测量技术可以测设公路路线中桩的高程、对中桩横断面进行高精度的测量，并也解决了一直阻碍公路测量中中桩横断面测量精度提高的技术问题。GPS测量技术由于其可以提供三维信息、可用于放样中线、采集数字地面模型数据以及测量纵断面而在公路工程测量中越来越得到广泛的普及与应用。在中线放样中要得到移动站的实时位置，需要实时地通过数据链把基准站的数据传到移动站。纵断面可在放样中线平面位置时得到。不像经纬仪那样GPS仪器无需指示方向。因此要在计算机屏幕上看到设计坐标与目前位置的差异需结合计算机辅助设计系统。首级控制网布设成GPS控制网在公路工程项目中按公路全球定位系统（GPS）测量规范规定要求：通常采用边连式的布网方式不舍控制网，即布网时相邻三角网之间仅有两个公共点相连的，布设一对相互通视的GPS控制点需每隔5km左右。采用GPS定位技术进行控制测量得到的定位数据是在WGS-84坐标系下的定位数据，而公路工程测量通常采用北京-54坐标系，这样就要求计算WGS-84坐标系与北京-54坐标系之间的转换参数。而GPS控制网的精度主要受控制网之间的转换模型和国家联测点坐标的精度影响。因此，需要具有一定的数量和一定的密度的高的精度的国家联测点的坐标。因此，将国家控制点坐标作为GPS控制网成果转换的起始数据，需将测区内平面控制点同国家GPS控制网进行联测。同时，为了保证地面控制点具有足够高的可靠性和高度的准确性，这样就需要联测不少于一个坐标点作为检核点。另外，公路全球定位系统（GPS）测量规范规定：联测需要至少3个国家平面控制点进行坐标联测，并且为了确保控制网的坐标精度，坐标联测点的数量应随着测区范围的扩大应适当地增加。根据以前的布网经验，一般应联测3-5个高精度且分布均匀的平面控制点。而坐标转换时需要至少2个以上的联测点，这样方便将已联测的高精度的2点以上的方位角和边长作为起算数据进行后续点坐标的计算，并且在地面坐标系内这些已联测的起算点是GPS控制网的长度和定向的起算数据，在平面坐标中GPS控制网的定位起算点可以选取其中的任一点作为其定位起算点。广东-惠州的快速轨道工程路线全长46km是广东省的重点工程项目，由于此工程项目线路平面控制网要求的精度高，且工期时间较短，因此，为了提高工作效率，缩短勘测时间，我们团队与兄弟设计院共同承担了勘测任务。根据项目建设指挥部的要求，此项工程外业勘测依据公路全球定位系统（GPS）测量规范和公路勘测规范的要求进行测量。我们负责勘测广东开发区为平原微丘区的惠州路段，勘测路线全长25km。根据公路测量的特点以及要求的不同，我们将该GPS平面控制网可以分为四个不同的等级。我们接的广东-惠州的快速轨道这个工程的平面控制测量的等级定的是四等的三角测量，它要求在整个测区的范围内，其投影长度变形值必须满足在2.5cm/km的范围内的变形限差。在整个测区内，路线两侧的国家平面控制点的最大高差为160.931m，它们都分布大地坐标纬度在121°5200的两侧。结合国家平面控制点已有的高斯投影分布情况，我们可以计算知道该测区正好位于3°带的边缘，因为离中央子午线越远其投影变形误差就越大，因此经计算知其投影长度变形超过了测量规范的允许范围，这就要求我们必须选择合适的抵偿坐标面或将测区内平均纬度作为中央子午线进行高斯平面投影，通过一定的改正计算，可以使该测区的投影长度变形在允许的精度误差要求范围内。2.2 GPS测量的测前准备2.2.1 GPS测量的外业准备GPS在进行外业实测的工作之前，必须将准备工作做好做到位。这些准备工作主要包括测区资料收集、测区实地踏勘、观测计划的拟定、仪器设备的筹备和人员组织、GPS信号接收机的检验等主要内容。2.2.1.1 测区资料收集及测区实地踏勘1. 测区资料收集已有测区控制点成果，如测区内的水准点、三角点、导线点和GPS控制点等各类控制点的坐标系统和水准点的高程系统，点位的数量及分布情况，变为标志的可用性等。已有图件资料，如测区内的1:10000-1:50000地形图，大地水准面起伏图和测区现有交通图等。测区内的地质、气象、地形、地貌、交通和通信方面的情况等。测区内的城市区划表和发展方面的资料等。2. 测区实地踏勘根据下达的测量任务和签订的GPS测量合同，依据测区的施工设计图和已收集的资料进行测区踏勘，为后续的技术设计、施工设计和成本预算提供依据。测区踏勘工作主要包括：测区已有控制点的分布情况，测区的现有水系分布情况，测区的植被分布情况，测区最近居民点、公共设施及服务区的分布情况，当地的风俗民情和交通情况等。3. 外业观测计划的拟定为确保外业GPS测量工作保质保量地按期完成，在观测之前必须拟定严密周全的外业观测技术书，以便于测量工作能按部就班地完成。对保证完成数据采集的任务，保证测量的精度和提高工作效益是极为重要的。拟定GPS外业观测测量的依据是测区内GPS控制网的规模大小，测区内GPS点位的精度和密度，测区内GPS卫星星座分布的几何图形强度情况，GPS测量工作所用的GPS信号接收机的型号和数量，测区交通运输、联系通信及后勤保障情况等。外业观测计划的主要内容包括：GPS卫星的可见性预报图的编制，选择合适的GPS卫星的几何图形强度，观测区域的设计与划分，选择最佳的观测时间段及编排外业测量的调度表。4. 仪器设备的筹备和人员组织完成测量工作的关键设备是GPS信号接收机，其性能的优劣直接影响整个工程的质量。其性能、型号、数量、精度和测量的精度有关。选用GPS信号接收机时可以参照表2-1。 表2-1 GGPS信号接收机与GPS信号接收机的选用级别项目二三四一级二级单频/双频单频/双频单频/双频单频/双频单频/双频单频/双频标称精度10mm2××D10mm2××D10mm2××D10mm2××D10mm2××D观测量载波相位载波相位载波相位载波相位载波相位同步观测接收机数22222 信号接收机的性能、精度和可靠性进行检验，经检验合格后才可以投入使用。检验内容主要包括一般性检验、通电检验和实测检验。除了对所选接收机进行检验外，还必须做好仪器设备的筹备和人员组织工作。主要包括搜集必须得仪器、计算机及其配套设备，搜集必须的机动设备及通信设备，搜集必须的施工器材及油料、材料的消耗，组建实测队伍，初定实测人员名单及其岗位，对整个工程进行详细的经费预算。2.3 GPS测量的实施 GPS测量的实施包括GPS点的选点埋石、实地观测、GPS测量数据处理等工作。2.3.1 选点埋石与常规控制测量的选点不同的是选点工作由于GPS测量不一定要求测站间相互通视，并且控制网的图形结构较灵活，从而在选点时的工作就很简单快捷多了。我们先在测区已有的1:50000地形图图纸上拟选定了几个合适的国家平面控制点位置，同时对国家三角点我们又联测了3个，这3个三角点的具体情况分别是二级三角点董山、耗山和三级三角点羊山。上面三个点在北京-54坐标系下的大地坐标和高斯投影坐标见表2-2。 表2-2 大地坐标及高斯投影坐标点名大地坐标高斯坐标B（° ）L（° ）H（m）X（m）Y（m）董山39 02 00121 46 52175.72333.58924336.638耗山39 05 50121 51 52179.89436.99031539.648羊山39 04 27121 58 2736.86924.24241048.699我们又沿着快轨的路线方向选择6个水准点，并将其布设成四等精度的水准点，高程系统我们采用的是1985国家高程基准。为了使勘测时更加方便，我们重新对上面各个国家三角点和水准点作了新的定义。见表2-3。表2-3 三角点和水准点重命名点名BM25BM7董山耗山羊山BM19BM1BM11BM16名称010203040506070809高程（m）23.5508.315175.7179.836.89.65146.2797.51116.512首先确定GPS平面控制点（包括6个水准点和3个国家三角点）后，我们选择了9个GPS控制点，然后对它们进行了实地踏勘测量，这是以便进一步地对控制点周围的观测环境做深入的调查研究，避免出现在观测过程中观测信号被干扰的现象。在广东开发区的惠州5号路的两侧均匀地分布着6个水准点，根据表2-4中的数据可以看出，6个水准点的地势都比较的低。在高山顶上均匀地分布着3个国家三角点，控制点的上方及周围均无树木或建筑物遮挡，具有开阔的视野，较理想的条件下进行观测。在进行观测的过程中，受周围的地物的影响，GPS信号接收机跟踪GPS卫星的数目很可能有较大的变化。因此，我们就对卫星的不同观测角度和观测时段进行观测结果的比较，以便于在大量的观测时段中选择出最佳的观测时段。我们对下载的GPS卫星广播星历进行专业处理，即应用随机配置的GPS信号接收机星历分析软件进行分析，得出观测时段的最佳观测时段。见表2-4。 表2-4 最佳观测时段表编号12345678观测点号01-04-0201-04-0301-04-0306-05-0301-07-0208-07-0208-09-0208-09-06观测时段7:30-9:0011:30-13:0016:00-17:3017:40-19:108:30-10:0011:30-13:0016:00-17:3017:00-18:30 根据符合公路全球定位系统（GPS）测量规范的规定要求，我们将一个半小时作为观测时段的观测时间。表2-5是进行平面控制网的定位观测时采用GPS静态定位技术应满足的观测指标。表2-5 GPS控制网的观测指标级别一级卫星高度角（°）10数据采集间隔（s）30静态定位观测时间（min）720点位几何强度精度因子（GDOP)6重复测量的最少基线数（%）5实时时段数10有效观测的卫星总数6GPS控制网点均应埋设具有中心标志的标石，用于精确确定GPS点位，GPS点位的标石和中心标志必须稳定、坚固以便于长久保存和利用。每个GPS点位标石埋设结束后，必须及时填写点之记，以便于以后用。2.3.2 实地观测 完成前期的测量准备工作后，我们就按照事先已经制定好的工作日程进行了测量观测，计划花费两天的观测时间进行三角观测，从而精确确定GPS控制网的位置。我们对GPS控制网进行测量时使用的GPS信号接收机是ASHTECH公司生产的z-12型号机，这一款接收机设备包括三台GPS信号接收机（即两台流动站和一台基准站）、相关的用于基线结算、坐标转换和控制网平差等相关软件以及两个手持计算机手簿等。我们采用三台GPS信号接收机野外进行观测来布设首级GPS控制网，本网的布设主要是应用GPS动态定位技术进行的。按照外业的观测日程安排及使GPS信号接收机的观测指标能够满足测量要求。在实地测量中我们分了三个小组进行实测，在同一时段的这3个GPS控制点需要被分别定位观测以确定其精确位置，通过通信设备观测小组之间进行相互之间的交流和联系。对观测结果的定位精度，我们提高定位精度通过延长观测时间的方法来达到预定目的，从而提高测量的质量。2.3.3 GPS测量数据处理经过一系列的数据处理过程将原始的观测数据进行处理以便得到符合精度要求的定位测量结果和获得GPS观测的符合精度的基线向量，并对观测结果进行质量检核。数据处理的基本过程分为下面几个阶段：解算GPS观测数据的基线向量、平差GPS基线向量网以及联合平差地面网与GPS网或平差GPS网等。数据处理的基本流程是：数据采集数据传输数据预处理GPS基线向量解算GPS网平差。2.3.3.1 数据传输 数据传输通过配备的专用电缆将计算机和GPS信号接收机连接在一起，并通过后处理软件传输观测数据计算机中，传输观测数据是在该软件菜单中选择传输数据选项后将观测得到的数据传输到计算机中的。数据分流伴随在数据传输的整个过程中，它将生成四个文件：伪距观测值和载波相位文件、测站信息文件、UTC参数文件和电离层参数文件、星历参数文件。在这四个数据文件中，除了测站信息文件可以直接用外，其余均应进行预处理，因为它们都是二进制的数据文件，必须将它们翻译成可以直接识别的文件，将数据文件标准化。2.3.3.2 数据预处理GPS数据预处理的目的是：对观测数据进行剔除粗差和平滑滤波检验；统一将不同类型的数据文件格式成给定的文件格式并将加工各类数据文件为标准化文件（如GPS卫星轨道方程的标准化，观测值文件标准化和卫星时钟钟差的标准化等），找出整周跳变点并对观测值进行修复；建立合适的各种模型以对观测值进行便改正。2.3.3.3 GPS基线向量解算GPS基线向量解算是对2台及2台以上GPS信号接收机的同步观测值进行独立基线向量（即坐标差）的复杂平差计算过程。注意解算时要考虑观测时段中由于星座变化而增加了整周未知数的问题、注意发现及剔除观测数据粗差以及由于卫星信号间断引起剔除数据等问题。基线处理之后要对处理的结果进行分析和检核，包括分析和检核观测值残差，分析和检核线GPS基长度的精度以及计算和检核GPS基线向量环闭合差。根据公路全球定位系统（GPS）测量规范的要求，在进行基线解算的起算点必须是已知固定的一点。因为在WGS-84坐标系中的起算点坐标是起算数据，因此影响GPS基线向量解算结果的精度将直接受到起算点坐标在WGS-84坐标系中的精度影响。有经验知道，要想达到1ppm的相对定位精度，起算点的坐标误差必须小于2.5m。因此，预达到GPS信号接收机1cm（1-2）ppm的标称精度，在进行基线解算时，根据相关规定起算点坐标的绝对误差必须小于等于20m。从而，为了使测量精度在规范规定的范围内，我们选择了3个与30号控制点相关的最佳观测时段，并对30号控制点的观测采取了延长观测时间的措施，达到了10小时以上的连续观测时间。从以前的经验可知，要想使控制点最终单点定位精度的绝对误差不超过20m（公路全球定位系统（GPS）测量规范的规定数据）的误差极限。因此，在基线解算的过程中，对01、03、04三个控制点的时段观测数据进行提前的基线解算，以便于将它们作为基线解算和控制网平差的起算点。表2-6是控制点经过计算机处理后得到的在WGS-84坐标系统下的大地坐标。表2-6 控制点的大地坐标 点号控制点的WGS-84大地坐标B（° ）L（° ）H（m）0127 45 07124 32 12121.4620339 50 05121 55 52212.3650436 53 21152 36 0778.658每个观测时段进行基线解算是通过坐标的传递实现的，并对观测结果进行了初步评定，分析论证是否满足规范规定的精度指标。表2-7是各个时段基线解算的结果。表2-7 基线解算结果表观测时段起点终点解算基线长度（m）可信度（%）相对误差（m）模糊度01-04-02010212847.3601001.023FIXED01044481.4561000.021FIXED040210161.9251000.015FIXED01-04-03010311432.2821000.021FIXED01044482.6821000.016FIXED0403 7285.5391000.012FIXED02-05-03020312567.5721000.015FIXED02058567.9341000.021FIXED03052854.5681000.016FIXED06-05-0303053876.3651000.018FIXED030612876.4581000.013FIXED06052784.4821000.023FIXED01-07-02010228165.4691000.019FIXED010717422.7451000.016FIXED07028734.6451000.019FIXED08-07-0202087868.4971000.013FIXED020712321.6351000.018FIXED08077592.7631000.017FIXED08-09-0208028892.5231000.012FIXED080912634.5621000.016FIXED02094523.7561000.015FIXED08-09-06080612315.6531000.012FIXED08099867.5671000.017FIXED060917434.3861000.016FIXED基线处理之后要对其结果进行分析和检核，检核成果是否符合规范要求和调度命令。这需要我们对观测数据进行质量分析后才能得出观测数据是否符合实际。然后进行必要的检核，包括每个时段同步观测数据的检核，重复观测边的检核，同步观测环的检核，异步观测环的检核以及GPS同一基线向量成果互差检验