2012年7月内蒙古科技与经济July2012 第14期总第264期Inner M o ngo lia Science T echnolo gy&Economy N o.14T o tal N o.264
首级GPS平面控制网质量控制
扈彤利,柳永红,田海军
(内蒙古自治区航空遥感测绘院,内蒙古呼和浩特 010050)
摘 要:随着GP S定位技术的快速发展,其功能越来越强,精度越来越高,在测量领域的应用越来越广泛,测绘者对GPS控制网的精度分析研究也越来越重视。通过GPS网平差的理论来比较GPS网各点的精度,为生产中布设合理的GPS测量控制网打下基础,而测量控制网正是测绘工作的核心和基础,测量工作必须在控制网建立的构架下进行。本文在简单建立控制网的基础上,对控制网的质量控制和精度分析进行了研究和讨论。
关键词:
中图分类号:P283 文献标识码:A 文章编号:1007—6921(2012)14—0067—03
全球定位系统(Glo bal P osit ioning Syst em-GPS)是美国从20世纪70年代开始研制,历时20年,耗资200亿美元,于1994年全面建成,具有在海、陆、空进行全方位实时三维导航与定位能力的新一代卫星导航与定位系统。随着GP S定位技术的广泛应用,人们已经能够在10-6至10-9的精度量级上,简捷而经济地获得所测点位的平面精度。其基本原理如下:GPS系统是由21颗工作卫星和3颗在轨备用卫星组成GPS卫星星座,记作(21+3)GPS星座。24颗卫星均匀分布在6个轨道平面内,轨道倾角为55度,各个轨道平面之间相距60度,即轨道的升交点赤经各相差60度。每个轨道平面内各颗卫星之间的升交角距相差90度,一轨道平面上的卫星比西边相邻轨道平面上的相应卫星超前30度。
GPS卫星的核心部件是高精度的时钟、导航电文存储器、双频发射和接收机以及微处理机。而对于GPS定位成功的关键在于高稳定度的频率标准。这种高稳定度的频率标准由高度精确的时钟提供。因为10-9秒的时间误差将会引起30cm的站星距离误差。为此,每颗GP S工作卫星一般安设两台铷原子钟和两台铯原子钟。GPS卫星虽然发送几种不同频率的信号,但是它们均源于一个基准信号(其频率为10.23GHz),所以只需启用一台原子钟,其余作为备用。卫星钟由地面站检验。其钟差,钟速连同其他信息由地面站注入卫星后,再转发给用户设备。
GPS卫星的定位分为绝对定位和相对定位。绝对定位也叫单点定位,是利用GP S接收机确定用户接收机天线在WGS-84中的绝对位置。GP S绝对定位的基本原理,是基于测量学中的空间距离后方交会法。为了确定一个点的空间位置,原则上有三个独立的观测量就够了。这个点位于以三颗卫星为球心,相应距离为半径的球与该点所在平面交线的交点上。GPS相对定位是利用GP S进行绝对定位时,其定位精度受到卫星轨道误差、钟差、信号传播误差等诸多因素的影响。对于其中的系统误差我们可以通过建立模型来削弱,但是残差仍然不能忽略。目前的静态相对定位精度只能达到米级,这远远不能满足测绘领域的需要。在要求定位精度比较高的大地测量、精密工程测量、地球动力学等领域则采用相对定位方法。
1 控制网的建立
本文以赤峰市元宝山区水源地测量控制网项目为例,测区位于内蒙古自治区的东部,是赤峰市比较富裕的城镇。测区内村镇、人口、道路分布较为密集,植被主要以林地、耕地为主,少部分为草地。测区内,最高海拔735m,最低海拔503m,区境沿老哈河西岸呈条状分布,西部丘陵,东部低平。叶柏寿至赤峰铁路纵贯南北。交通方面,乡与乡之间大都为沥青路或简易公路,方便出行,整个测区的交通情况较好。
要建立控制网,首先要对该地区进行选点,但由于点位的选择对于保证观测工作的顺利进行和保证测量结果的可靠性有着重要的意义,所以在选点工作开始前,除收集和了解有关测区的地理情况和原有测量控制点分布及标架、标型、标石完好状况,决定其适宜的点位外,选点工作还应遵守以下原则: 点位应设在易于安装接收设备、视野开阔的较高点上。 点位目标要显著,视场周围15°以上不应有障碍物,以减小GP S信号被遮挡或被障碍物吸收。 点位应远离大功率无线电发射源(如电视台、微波站等),距离不小于200m;远离高压输电线和微波无线电信号传送通道,距离不得小于50m,以避免电磁场对GP S信号的干扰。 点位附近不应有大面积水域或不应有强烈干扰卫星信号接收的物体,以避免电磁场对GPS信号的干扰。 点位应选在交通便利,有利于其他观测手段扩展与联测的地方。 地面基础稳定,易于点的保存。 测区选点要求邻之间通视,即每一点与相邻一点通视,这样既降低了选点时对地形的要求,而且也不影响该控制点在以后工作中的使用。
选点完成后进行标志的埋设,之后就可以进行控制点的设计了,根据测图需要、网形的考虑、精度的要求等因素,将选好的GPS点和已知三角点在内业工作中展绘到图纸上,设计网形和外业操作方案及控制网的优化设计,做到在满足精度等级的前提下尽量提高工作效率和经济效益。布网时尽量考虑到首级平面控制点尽量覆盖整个测区,便于利用RT K和全站仪测图时布设图根点;考虑测区范围和已知点分布的位置,采用网连式布设全面网图形,使
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收稿日期:2012-04-18
平面控制点的选择 在选点时，首先调查收集测区已有的地形图和控制点的成果资料，一般是现在中比例尺（1：10000-1：1000000)的地形图上进行控制网设计。根据测区内现有的国家控制点或测区附近其他工程部建立的可资利用的控制点，确定与其联测的方案及控制网点位置。在布网方案初步确定后，可对控制网进行精度估算，必要时对初定控制点作调整。然后到野外去勘探、核对、修改和落实点位。如需测定起始边，起始边的位置应优先考虑。如果测区没有以前的地形资料，则需详细勘察现场，根据已知控制点的分布、地形条件及测图和施工需要等具体情况，合理的拟定导线点的位置，并建立标志。 控制点位置的选定应满足相应工程的基本要求《公路勘测规范》 （JTJ061-99）中规定。公路平面控制网应满足一下要求。 （1）相邻导线点间要通视，对于钢尺量距导线，相邻点间还要地势平坦，以便于量边长。 （2）导线点应选在土质坚硬、稳定的地方，以便于保存点的标志和安置仪器。 （3）导线点应选在地势较高，视野开阔的地方，以便于进行加密、扩展、寻找和碎部测量以及施工放样。 高程控制点的选择 高程控制点通常以水准测量的方法建立，成为水准点。水准点的选定应满足一下要求。 （1）水准点应选在能长期保存，便于施测，坚实、稳固的地方。 （2）水准路线赢尽可能沿坡度小的道路布设 （3）在选择水准点时，应考虑到高程控制网的进一步加密。 （4）应考虑到便于国家水准点进行联测。 （5）水准网应布设成附和路线，结点网或环形网。 平面控制点的埋设 平面控制测量的标石中心就是控制点的实际点位。所有控制测量成果，包括坐标、距离、角度、方位角等都是以标石中心标志位准。因此，标石的任何损坏或位移都会使控制测量成果失去作用或精度受到很大影响。可以说，埋设稳定、坚固和耐久的中心标石，是保证控制测量质量的一个十分重要的环节。 国家平面控制网为三角网，国家三角测量规范按三角网等级和地质条件将中心标石分为8种规格。 公路工程测量控制网三角点或导线点标石一般采用混凝土桩。当有整体坚固的岩石或建筑物时，三角点或导线点可设在岩石或建筑物上。
场地平整就是将天然地面改造成工程上所要求的设计平面，由于场地平整时全场地兼有挖和填，而挖和填的体形常常不规则，所以一般采用方格网方法分块计算解决，平整场地前应先做好各项准备工作，如清除场地内所有地上、地下障碍物；排除地面积水；铺筑临时道路等 平面控制网的布设形式，应根据建筑总平面图、建筑场地的大小和地形、施工方案等因素来确定。 对于地形起伏较大的山区或丘陵地区，常用三角网或三边网； 对于地形平坦而通视较困难的地区或建筑物布置不很规则时，可采用导线网； 对于地势平坦的、建筑物众多且布置比较规则和密集的工业场地或住宅小区，一般采用建筑方格网； 对于地面平坦的小型施工场地，常布置一条或几条建筑基线，组成简单的图形。 平面控制网，应根据等级控制点进行定位、定向和起算，其等级和精度应符合下列规定： ①建筑场地面积大于或重要工业区，宜建立相当于一级导线精度的平面控制网； ②建筑场地小于或一般性建筑区，可根据需要建立相当于二、三级导线精度的平面控制网； ③当原有控制网作为场区控制网时，应进行复测检查。 高程控制网应布设成闭合水准路线、附合水准路线或结点水准网形。高程测量的精度，一般不宜低于三等水准测量的精度要求。 8．2建筑基线 8．2．1 建筑基线的布设方法 在面积不大、地势较平坦的建筑场地上，根据建筑物的分布、场地地形等因素，布设一条或几条轴线，以作为施工控制测量的基准线，简称建筑基线。 建筑基线的布设形式有三点“一”字形、三点“Ｌ”字形，四点“Ｔ”字形及五点“十”字形等形式。布设时要求做到： 建筑基线应平行或垂直于主要建筑物的轴线，以便用直角坐标法进行测设； 建筑基线相邻点间应互相通视，且点位不受施工影响； 为了能长期保存，各点位要埋设永久性的混凝土桩； 基线点应不少于三个，以便检测建筑基线点有无变动。 8．2．2 建筑基线的测设方法 根据建筑红线测设 在城市建设区，建筑用地的边界线（建筑红线）是由城市规划部门选定并由测绘部门现场测设的，可作为建筑基线放样的依据。 一般情况下，建筑基线与建筑红线平行或垂直，故可根据建筑红线用平行线推移法测设建筑基线。 如图，AB、AC是建筑红线，从A点沿AB方向量取d2定Ⅰ′点，沿AC方向量取d1定Ⅰ″点。 2．根据建筑控制点测设 对于新建筑区，在建筑场地上没有建筑红线作为依据时，可根据建筑基线点的设计坐标和附近已有控制点的关系，按前所述测设方法算出放样数据，然后放样。 如图所示，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ为设计选定的建筑基线点，A、B为其附近的已知控制点。首先根据已知控制点和待测设基线点的坐标关系反算出测设数据，然后用极坐标法测设Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ点。由于存在测量误差，测设的基线点往往不在同一直线上，因而，精确地检测出∠Ⅰ′Ⅱ′Ⅲ′。若此角值与180o之差超过限差±10″，则应对点位进行调整。调整值δ按下列公式计算： 3建筑方格网 在建筑物比较密集或大型、高层建筑的施工场地上，由正方形或矩形格网组成的施工控制网，
建立平面控制网及高程控制网 所谓控制网是由一定等级(满足一定精度要求)地控制点所组成地相邻点互相通视并构成一定图形地测量网.平面控制网是建筑物定位地基本依据，要分清场区平面控制网还是建筑物平面控制网，根据整体控制局部、高精度控制低精度地原则，以场区平面控制网控制建筑物平面控制网. 3.3.1大面积地建筑小区、大型建筑物或创市优重点工程，必须测设场区平面控制网，作为场区地整体控制，它是建筑物平面控制地上一级控制，应结合建筑物平面布置地图形特点来确定这种控制网地图形，可布置成十字形、田字形、建筑方格网或多边形. 建筑方格网应在场区平展完成后在总平面图上进行设计，其设计原则如下. (1)方格网地主轴线应尽可能选择在场区地中心线上(宜设在主要建筑物地中心轴线上).其纵横轴线地端点应尽量延伸至场地边缘，既便于方格网地扩展又能确保精度平均. (2)方格网地顶点应布置在通视优良又能长期保存地地点. (3)方格网地边长合宜太长，大凡小于100 m，为便于计算和记忆，宜取10 m地倍数.(4)轴线控制桩应尽量投测在方格网边上. (5)方格网全部施测完成后，采用将所有建筑物一次性定位地方法来检验其准确性，对于未进行平差地方格网是一种较好地检验方法. 建筑方格网地测设方法是先测设主轴线，后加密方格网，并按导线测量进行平差. 3.3.2建筑物平面控制网是建筑物定位和施工放线地基本依据，它是场区内地二级平面控制.建筑物平面控制网地图形，可以是一字形基线(两个控制点组成地)、十字形控制网或平行于建筑物外廓轴线地其他图形(图1). 3.3.3高程控制网是建筑场区内地上、地下建(构)筑物高程测设和传递地基本依据.高程控制网布点地密度应恰当，大凡每幢楼房应设置1～2个点，主要建
摘要 特大桥首级控制网分为首级平面控制网和首级高程控制网，对其设计与观测是特大桥工程建设的重要组成部分，在工程建设中具有十分重要的意义。本文将结合青岛跨海大桥，针对现代特大型桥梁施工建设对控制测量的要求，从桥梁工程的建设出发，对特大桥首级控制网测量技术设计进行详细的论述。主要分析利用GPS测量技术建立特大桥首级平面控制网和利用精密水准测量技术建立特大桥的首级高程控制网的方法。按照特大桥首级控制网的测量步骤，系统的阐述了特大桥首级控制网的设计、观测、数据处理的过程，以及在各个步骤中采取的提高精度的措施，通过完成青岛跨海大桥手机控制网的测量技术设计，得出一些对于特大桥首级控制网布设和测量有意义的结论。 关键字：特大桥；首级控制网；技术设计 Abstract The head control network of bridge with long span can be divided into the head horizontal control network and the vertical control network, for its design and survey is an important part of the bridge construction，and the head control network has very important means. Takes the Qingdao Bay Major Bridge as example, this article is for the technical requirement of survey for construction of bridges with long span, and gives a minute description about the technical design of survey of the head control network, which is designed for bridges with long span. The method of how to use GPS to set up the head horizontal control network and how to use precise leveling surveying to build the head vertical control network of bridges with long span is analyzed. According to the steps of
§2.1 国家水平控制网的布设原则和方案 2.1.1 布设原则 我国幅员辽阔，在大部分领域（约9 600 OOOkm 2)上布设国家天文大地网，是一项规模巨大的工程。 为完成这一基本工程建设，在建国初期国民经济相当困难的情况下，国家专门抽调了一批人力、物力、财力，从1951年即开始野外工作，一直延续到1971年才基本结束。面对如此艰巨的任务，显然事先必须全面规划、统筹安排，制定一些基本原则，用以指导建网工作。这些原则是：分级布网，逐级控制；应有足够的精度；应有足够的密度；应有统一的规格。现进一步论述如下。 1.分级布网、逐级控制 由于我国领土辽阔，地形复杂，不可能用最高精度和较大密度的控制网一次布满全国。为了适时地保障国家经济建设和国防建设用图的需要，根据主次缓急而采用分级布网、逐级控制的原则是十分必要的。即先以精度高而稀疏的一等三角锁尽可能沿经纬线方向纵横交叉地迅速布满全国，形成统一的骨干大地控制网，然后在一等锁环内逐级（或同时）布设二、三、四等控制网。 2.应有足够的精度 控制网的精度应根据需要和可能来确定。作为国家大地控制网骨干的一等控制网，应力求精度更高些才有利于为科学研究提供可靠的资料。 为了保证国家控制网的精度，必须对起算数据和观测元素的精度、网中图形角度的大小等，提出适当的要求和规定。这些要求和规定均列于《国家三角测量和精密导线测量规范》（以下简称国家规范）中。 3.应有足够的密度 控制点的密度，主要根据测图方法及测图比例尺的大小而定。比如，用航测方法成图时，密度要求的经验数值见表2-1，表中的数据主要是根据经验得出的。 表2-1 各种比例尺航测成图时对平面控制点的密度要求 由于控制网的边长与点的密度有关，所以在布设控制网时，对点的密度要求是通过规定控制网的边长而体现出来的。对于三角网而言边长s 与点的密度（每个点的控制面积）Q 之间的近似关系为Q s 07.1=。将表2-1中的数据代入此式得出 )(1315007.1km s ≈= )(85007.1km s ≈= )(52007.1km s ≈= 因此国家规范中规定，国家二、三等三角网的平均边长分别为13km 和8km 。 4.应有统一的规格 由于我国三角锁网的规模巨大，必须有大量的测量单位和作业人员分区同时进行作业，为此，必须由国家制定统一的大地测量法式和作业规范，作为建立全国统一技术规格的控制网的依据。
一、国家平面控制网的布设原则 分级布网、逐级控制 应有足够的精度 应有足够的密度 应有统一的规格 ㈠传统国家平面控制网布设方案 根据当时国家平面控制网施测的测绘技术水平，我国决定采取传统的三角网作为水平控制网的基本形式，只是在青藏高原特殊困难的地区布设了一等电磁波测距导线。国家三角网的布设方案分为一、二、三、四等4个等级。 一等三角锁是国家大地控制网的骨干，其主要作用是控制二等以下各级三角测量，并为地球科学研究提供资料。一等三角锁尽可能沿经纬线方向布设成纵横交叉的网状图形。 二等三角网是在一等锁控制下布设的，它是国家三角网的全面基础，同时又是地形测图的基本控制。 三、四等三角网是在一、二等网控制下布设的，是为了加密控制点，以满足测图和工程建设的需要。 三、工程平面控制网布设原则 工测控制网可分为两种：一种是在各项工程建设的规划设计阶段，为测绘大比例尺地形图而建立的控制网，叫做测图控制网；另一种是为工程建筑物的施工放样或变形监测等专门用途而建立的控制网，我们称其为专用控制网，建立这两种控制网时亦应遵守下列布网原则。 工测控制网可分为两种：一种是在各项工程建设的规划设计阶段，为测绘大比例尺地形图而建立的控制网，叫做测图控制网；另一种是为工程建筑物的施工放样或变形监测等专门用途而建立的控制网，我们称其为专用控制网，建立这两种控制网时亦应遵守下列布网原则。 1.分级布网、逐级控制 2.要有足够的精度 3.要有足够的密度 4.要有统一的规格 四、工程平面控制网布设方案 工程平面控制网的布设方案可以采用三角网、导线网、GPS网等形式。 一、国家基本控制网 国家平面控制网分为一、二、三、四等四个等级，布设形式有三角锁、精密导线、插点等形式。 二、城市及工程控制网 工程控制网：为城市规划、建筑设计及施工放样等目的而建立的控制网称为城市或工程控制网。 三、小地区控制网 1．小地区控制网：在小范围内建立的控制网称为小地区控制网。 2．分类：首级控制和图根控制
场区平面控制网测设 场区平面控制网的测设 （一）、场区平面控制网布设原则及要求 1、平面控制应先从整体考虑，遵循”先整体、后局部，高精度控制低精度” 的原则。 2、轴线控制网的布设要根据设计总平面图、基础施工平面图、首层平面图及现场条件等合理布设。 3、控制点应选在通视条件良好、安全、易保护的地方。 4、轴线控制桩是工程施工过程中测量放线的依据，必须进行保护。保护方法： 首先以控制桩为中心砌长宽均为0.5 米、高0.3 米的砖墩，砖墩为周围砌砖，中间填充砂浆，砖墩外侧用砂浆抹平，必要时搭设钢管护栏进行围护，并用红白油漆作好测量警示标识，如示意图： （二）、平面控制网的布设 根据本工程的结构形式和特点，建立二级平面控制网来控制工程的整体施工。 首级控制采用建筑方格网；再根据建筑方格网加密成各单体的建筑物平面控制网，作为二级控制。两控制网等级均确定为二级。 1、城市坐标系统的引测及首级控制的测设 根据北京市城乡建设委员会和北京市城市规划管理局联合发布的城规发[1998]2 号通知规定，北京市新建、改建、扩建的永久性建筑物，统由北京市测绘院进行定桩放线。 2、建筑物定位桩测设 本工程建筑物定位桩由北京市测绘院测定，现场共测设11个点。经测量人员对建筑物定位桩的角度、距离关系进行复测，精度符合规范要求。 3、主轴线控制网测设 以建筑物定位桩为基准，测量人员使用TOPCON-601 全站仪以极坐标法测设本工程主轴线控制网。本工程主轴线控制网见下图： 在土方开挖完成，进行结构施工时，以主轴线控制网为依据，进行轴线控制加密，以满足结构施工的需要。本工程加密轴线控制网见下图： 5、平面控制网精度 平面控制网的精度技术指标应符合下表的规定： 等级测角中误差（mβ）边长相对中误差（K） 二级±121/15000 感谢您的阅读！
第五章大地测量基本技术 与方法 ——国家平面控制网的建立 ——大地测量仪器及精密角度测量——导线测量成果预处理 ——国家高程控制网的建立 ——精密水准仪精及密水准测量——重力测量（天文测量简介）——大地测量数据处理的数学模型上一讲应掌握的内容 1、平面子午线收敛角公式 过某点的子午线与坐标纵轴正向之 间的夹角 上一讲应掌握的内容 2、方向改化公式 “曲改直” 大地线描写形曲线与其弦线之间的夹角，叫方向改化。
上一讲应掌握的内容 4、高斯投影坐标的邻带换算 高斯投影的换带计算一般采用高斯投影反正算法。 即把点的旧带平面坐标x旧，y旧经高斯投影反算得椭球面坐标B，L，再将B，L经高斯投影正算得该点在新带的坐标x新，y新。具体做法为： ①x旧，y旧经投影反算得B，l旧 ②L=L0旧+l旧 ③l新=L-L0新 ④B，l新经投影正算得x新，y新 这里L0旧，L0新分别表示旧带和新带中央子午线经度。 这种换带方法也适用于任意中央子午线的换带。 已知高斯投影6°带坐标系的坐标，如何求该点在3°带坐标系中的坐标？ 椭球面元素化算到高斯投影面的内 容（总结）
椭球面元素化算到高斯投影面的内 容 第五章Ⅰ国家平面控制网的 建立 ——建立平面大地控制网的方法——建立国家平面大地控制网的基本原则 ——国家平面大地控制网的布设方案 ——利用现代测量技术建立国家大地测量控制网 ——国家平面大地控制网的布设一、建立国家平面大地控制网的方 法 （一）常规大地测量法 1.三角测量法
1)网形 ?三角测量的优点是：图形简单，结构强，几何条件多，便于检核，网的精度较高。?不足之处是：在平原地区或隐蔽地区易受障碍物的影响，布设困难，增加了建标费用；推算而得的边长精度不均匀，距起始边越远边长精度越低。 1.三角测量法 1)网形 2)坐标计算原理:正弦定理 3)三角网的元素: ①起算元素：已知的坐标、边长和已知的方位角，也称起算数据。 ②观测元素：三角网中观测的所有方向(或角度)。 ③推算元素：由起算元素和观测元素的平差值推算的三角网中其他边长、坐标方位角和各点的坐标。
2.1.1 国家平面控制网 国家平面控制网在全国范围内建立的控制网，称为国家控制网。它是全国各种比例尺测图的基本控制，并为确定地球的形状和大小提供研究资料。国家控制网是用精密测量仪器和方法依照施测精度按一等、二等、三等、四等四个等级建立的，它的低级点受高级点逐级控制。 建立国家平面控制网的常规方法有三角测量和精密导线测量。 1．三角控制网 三角测量是在地面上选择一系列具有控制作用的控制点，组成互相连接的三角形且扩展成网状，称为三角网，如图2—1所示。三角形连接成条状的称为三角锁，如图2—2所示。在控制点上，用精密仪器将三角形的三个内角测定出来，并测定其中一条边长，然后根据三角公式解 2-1三角网 2-2三角锁 算出各点的坐标。用三角测量方法确定的平面控制点，称为三角点。 在全国范围内建立的三角网，称为国家平面控制网。按控制次序和施测精度分为四个等级，即一等、二等、三等、四等。布设原则是从高级到低级，逐级加密布网。一等三角网，沿经纬线方向布设，一般称为一等三角锁，是国家平面控制网的骨干；二等三角网，布设在一等三角锁环内，是国家平面控制网的全面基础；三等、四等三角网是二等三角网的进一步加密，以满足测图和施工的需要，如图2—3所示。 2．导线控制网
导线测量是在地面上选扦一系列控制点，将相邻点连成直线而构成折线形，称为导线网，如图2—4所示。在控制点上，用精密仪器依次测定所有折线的边长和转折角，根据 解析几何的知识解算各点的坐标。用导线测量方法确定的平面控制点，称为导线点。 在全国范围内建立三角网时，当某些局部地区采用三角测量有困难的情况下，亦可采用同等级的导线测量网代替。 导线测量也分为四个等级，即一等、二等、三等、四等。其中一等、二等导线，又称为精密导线测量。 2-3国家平面控制网 2-4导线网 图根平面控制网为满足小区域测图和施工需要而建立的平面控制网，称为小区域平面控制网。小区域平面控制网亦应由高级到低级分级建立。测区范围内建立最高一级的控制网，称为首级控制网；最低一级的即直接为测图而建立的控制网，称为图根控制网。首级控制与图根控制的关系见表2—5。 直接用于测图的控制点，称为图根控制点。图根点的密度取决于地形条件和测图比例尺。如下表2-6
2012年7月内蒙古科技与经济July2012 第14期总第264期Inner M o ngo lia Science T echnolo gy&Economy N o.14T o tal N o.264 首级GPS平面控制网质量控制 扈彤利,柳永红,田海军 (内蒙古自治区航空遥感测绘院,内蒙古呼和浩特 010050) 摘 要:随着GP S定位技术的快速发展,其功能越来越强,精度越来越高,在测量领域的应用越来越广泛,测绘者对GPS控制网的精度分析研究也越来越重视。通过GPS网平差的理论来比较GPS网各点的精度,为生产中布设合理的GPS测量控制网打下基础,而测量控制网正是测绘工作的核心和基础,测量工作必须在控制网建立的构架下进行。本文在简单建立控制网的基础上,对控制网的质量控制和精度分析进行了研究和讨论。 关键词: 中图分类号:P283 文献标识码:A 文章编号:1007—6921(2012)14—0067—03 全球定位系统(Glo bal P osit ioning Syst em-GPS)是美国从20世纪70年代开始研制,历时20年,耗资200亿美元,于1994年全面建成,具有在海、陆、空进行全方位实时三维导航与定位能力的新一代卫星导航与定位系统。随着GP S定位技术的广泛应用,人们已经能够在10-6至10-9的精度量级上,简捷而经济地获得所测点位的平面精度。其基本原理如下:GPS系统是由21颗工作卫星和3颗在轨备用卫星组成GPS卫星星座,记作(21+3)GPS星座。24颗卫星均匀分布在6个轨道平面内,轨道倾角为55度,各个轨道平面之间相距60度,即轨道的升交点赤经各相差60度。每个轨道平面内各颗卫星之间的升交角距相差90度,一轨道平面上的卫星比西边相邻轨道平面上的相应卫星超前30度。 GPS卫星的核心部件是高精度的时钟、导航电文存储器、双频发射和接收机以及微处理机。而对于GPS定位成功的关键在于高稳定度的频率标准。这种高稳定度的频率标准由高度精确的时钟提供。因为10-9秒的时间误差将会引起30cm的站星距离误差。为此,每颗GP S工作卫星一般安设两台铷原子钟和两台铯原子钟。GPS卫星虽然发送几种不同频率的信号,但是它们均源于一个基准信号(其频率为10.23GHz),所以只需启用一台原子钟,其余作为备用。卫星钟由地面站检验。其钟差,钟速连同其他信息由地面站注入卫星后,再转发给用户设备。 GPS卫星的定位分为绝对定位和相对定位。绝对定位也叫单点定位,是利用GP S接收机确定用户接收机天线在WGS-84中的绝对位置。GP S绝对定位的基本原理,是基于测量学中的空间距离后方交会法。为了确定一个点的空间位置,原则上有三个独立的观测量就够了。这个点位于以三颗卫星为球心,相应距离为半径的球与该点所在平面交线的交点上。GPS相对定位是利用GP S进行绝对定位时,其定位精度受到卫星轨道误差、钟差、信号传播误差等诸多因素的影响。对于其中的系统误差我们可以通过建立模型来削弱,但是残差仍然不能忽略。目前的静态相对定位精度只能达到米级,这远远不能满足测绘领域的需要。在要求定位精度比较高的大地测量、精密工程测量、地球动力学等领域则采用相对定位方法。 1 控制网的建立 本文以赤峰市元宝山区水源地测量控制网项目为例,测区位于内蒙古自治区的东部,是赤峰市比较富裕的城镇。测区内村镇、人口、道路分布较为密集,植被主要以林地、耕地为主,少部分为草地。测区内,最高海拔735m,最低海拔503m,区境沿老哈河西岸呈条状分布,西部丘陵,东部低平。叶柏寿至赤峰铁路纵贯南北。交通方面,乡与乡之间大都为沥青路或简易公路,方便出行,整个测区的交通情况较好。 要建立控制网,首先要对该地区进行选点,但由于点位的选择对于保证观测工作的顺利进行和保证测量结果的可靠性有着重要的意义,所以在选点工作开始前,除收集和了解有关测区的地理情况和原有测量控制点分布及标架、标型、标石完好状况,决定其适宜的点位外,选点工作还应遵守以下原则: 点位应设在易于安装接收设备、视野开阔的较高点上。 点位目标要显著,视场周围15°以上不应有障碍物,以减小GP S信号被遮挡或被障碍物吸收。 点位应远离大功率无线电发射源(如电视台、微波站等),距离不小于200m;远离高压输电线和微波无线电信号传送通道,距离不得小于50m,以避免电磁场对GP S信号的干扰。 点位附近不应有大面积水域或不应有强烈干扰卫星信号接收的物体,以避免电磁场对GPS信号的干扰。 点位应选在交通便利,有利于其他观测手段扩展与联测的地方。 地面基础稳定,易于点的保存。 测区选点要求邻之间通视,即每一点与相邻一点通视,这样既降低了选点时对地形的要求,而且也不影响该控制点在以后工作中的使用。 选点完成后进行标志的埋设,之后就可以进行控制点的设计了,根据测图需要、网形的考虑、精度的要求等因素,将选好的GPS点和已知三角点在内业工作中展绘到图纸上,设计网形和外业操作方案及控制网的优化设计,做到在满足精度等级的前提下尽量提高工作效率和经济效益。布网时尽量考虑到首级平面控制点尽量覆盖整个测区,便于利用RT K和全站仪测图时布设图根点;考虑测区范围和已知点分布的位置,采用网连式布设全面网图形,使 ? 67 ? 收稿日期:2012-04-18
伊和乌素苏木1：10000地形图测绘首级平面控制网布设及质量控制 葛岱峰，马涛，刘江，关春波，魏增明 （内蒙古农业大学水利与土木建筑工程学院，内蒙古呼和浩特010018） First-Stage Horizontal Control Network Layout and Quality Control of 1:10000 Topographic Map in Yihewusu Township Ge Daifeng, Ma Tao, Liu Jiang, Guan Chunbo, Wei Zengming （The College of Conservancy and Civil Engineering of Inner Mongolia Agricultural University, Huhhot, Inner Mongolia, 010018, China.） 摘要：本文在面积较大、地形复杂、交通不便的沙漠地区，布设、施测了1：10000 地形图测绘所需的I级GPS平面控制网。布网时把现代GPS测量方法和传统测量方法 相结合，综合考虑各种因素，确保了控制网的可靠性；通过控制网优化设计、合理配置 观测时段和使用适当的质量控制手段，在最不利的图形条件下，节省了工作量，达到了 较理想的精度要求效果。 关键词：首级平面控制网质量控制图形条件精度分析 Abstract: In study area, Lying and surveying the I-level GPS Horizontal control network for the 1:10000 topographic map in a larger, complex terrain, inconvenient desert areas. In order to ensure the reliability of the control network, combining with the modern GPS measurements and the traditional measurements and comprehensively considered various factors. Through the designed optimization control network, deployed the time reasonably and used the properly measure of quality control, saving a lot of workload and achieving a more satisfactory precision in the most adverse terrain conditions. Keywords: First-Stage Horizontal Control Network; Quality Control; Graphic Conditions; Accuracy Analysis 测区位于鄂尔多斯市杭锦旗中东部伊和乌素苏木境内的库布其沙漠南缘，地理位置约东经108°20′00″，北纬39°59′30″。测区东西长约35km，南北宽约20km，总面积约550km2。测区内总体地形为四周高、中间低的盆地，高差起伏较大，交通不便，地形破碎，盐池、沼泽地、沙丘众多，风积、剥蚀作用占主导地位。近年来，受气候干旱和沙丘移动等问题的影响，使目前草地生产能力低下，牲畜数量锐减，更主要的是草场沙漠化的趋势明显，生态环境堪忧。介于上述情况，科学评价出该区域水资源的储量和质量，使生产经营结构转型。为配合水资源评价项目，在项目区内测绘了1：10000地形图。 1 首级平面控制网的布设及施测 1.1 首级平面控制网的布设 测区内受沙丘移动影响大，在550km2的范围内，仅保留3个国家等级的控制点，分别为Ⅱ老龙哈拉，Ⅲ毫庆柴登，Ⅲ乌兰识巴太；属于1980年西安坐标系。3个已知点线状分布，东西走向，相距约20公里。执行《全球定位系统（GPS）测量规范》GB/T 18314-2001和《全球定位系统城市测量技术规程》CJJ73-97国家规范。按照先控制、后碎部的测量原则，先在测区内布设I级GPS（Global Positioning System）首级平面控制网，在首级平面控制网内共布设24个GPS点，含3个已知点。布网时考虑到首级平面控制点尽量覆盖整个测区，便于利用RTK （Real- time kinematic）进行图根平面控制测量；考虑测区范围和已知点分布位
第五章大地测量基本技术与方法 ——国家平面控制网的建立 ——大地测量仪器及精密角度测量——导线测量成果预处理 ——国家高程控制网的建立 ——精密水准仪精及密水准测量——重力测量 (天文测量简介——大地测量数据处理的数学模型上一讲应掌握的内容 1、平面子午线收敛角公式 过某点的子午线与坐标纵轴正向之间的夹角 上一讲应掌握的内容 2、方向改化公式 “ 曲改直” 大地线描写形曲线与其弦线之间的夹角, 叫方向改化。 上一讲应掌握的内容 4、高斯投影坐标的邻带换算 高斯投影的换带计算一般采用高斯投影反正算法。 即把点的旧带平面坐标 x 旧 , y 旧经高斯投影反算得椭球面坐标 B , L ,再将 B , L 经高斯投影正算得该点在新带的坐标 x 新 , y 新。具体做法为: ① x 旧 , y 旧经投影反算得 B , l 旧 ② L =L 0旧 +l 旧
③ l 新 =L -L 0新 ④ B , l 新经投影正算得 x 新 , y 新 这里 L 0旧 , L 0新分别表示旧带和新带中央子午线经度。 这种换带方法也适用于任意中央子午线的换带。 已知高斯投影 6°带坐标系的坐标,如何求该点在 3°带坐标系中的坐标? 椭球面元素化算到高斯投影面的内容 (总结 椭球面元素化算到高斯投影面的内容 第五章Ⅰ国家平面控制网的建立 ——建立平面大地控制网的方法——建立国家平面大地控制网的基本原则——国家平面大地控制网的布设方案 ——利用现代测量技术建立国家大地测量控制网 ——国家平面大地控制网的布设一、建立国家平面大地控制网的方法 (一常规大地测量法 1. 三角测量法 1 网形 ? 三角测量的优点是:图形简单, 结构强, 几何条件多, 便于检核, 网的精度较高。? 不足之处是:在平原地区或隐蔽地区易受障碍物的影响,布设困难,增加了建标费用;推算而得的边长精度不均匀, 距起始边越远边长精度越低。 1. 三角测量法
特大桥首级控制网 摘要特大桥首级控制网分为首级平面控制网和首级高程控制网, 对其设计与观测是特大桥工程建设的重要组成部分, 在工程建设中具有十分重要的意义。本文将结合青岛跨海大桥,针对现代特大型桥梁施工建设对控制测量的要求, 从桥梁工程的建设出发, 对特大桥首级控制网测量技术设计进行详细的论述。主要分析利用GPS测量技术建立特大桥首级平面控制网和利用精密水准测量技术建立特大桥的首级高程控制网的方法。按照特大桥首级控制网的测量步骤, 系统的阐述了特大桥首级控制网的设计、观测、数据处理的过程, 以及在各个步骤中采取的提高精度的措施, 通过完成青岛跨海大桥手机控制网的测量技术设计, 得出一些对于特大桥首级控制网布设和测量有意义的结论。 关键字: 特大桥; 首级控制网;技术设计 Abstract The head control network of bridge with long span can be divided into the head horizontal control network and the vertical control network, for its design and survey is an important part of the bridge construction,and the head control network has very important means. Takes the Qingdao Bay Major Bridge as example, this article is for the technical requirement of survey for construction of bridges with long span, and gives a minute description about the technical design of survey of the head control network, which is designed for bridges with