城市GPS控制网施测质量控制措施探讨
【摘 要】 本文作者在深入研究全球定位系统（GPS）静态定位原理的基础上，结合多年生产实践经验，就城市GPS控制网的布网原则、等级划分、作业方法及成果整理要求进行了探讨。通过全面质量控制以确保城市GPS控制网测量成果符合现行测量规范的要求。
【关键词】 GPS 基线向量 约束平差
全球定位系统（Global Positioning System，缩写GPS）是美国第二代卫星导航定位系统。该系统以其全能性（陆地、海洋、航空和航天）、全球性、全天候、连续性和实时性的导航定位功能，已被广泛地应用于各种等级精度的城市控制测量中。如何对城市GPS控制网施测进行有效的质量监控，将会直接影响到成果的测量精度。为此，笔者结合多年的生产实践经验，就如何有效保证城市GPS控制网测量精度制定了一套质量控制措施，以供城市测量GPS用户参考。
一、技术标准
※ 中华人民共和国国家标准《全球定位系统（GPS）测量规范》GB/T 18314-2001
※ 中华人民共和国行业标准《全球定位系统城市测量技术规范》CJJ 73-97
※ 中华人民共和国测绘行业标准《全球定位系统（GPS）测量型接收机检定规程》CH 8016-95
※ 中华人民共和国测绘行业标准《测绘产品检查验收规定》CH 1002-95
二、专业技术设计
（一）等级划分
根据《全球定位系统（GPS）测量规范》和《全球定位系统城市测量技术规程》中规定的城市各级GPS控制网相邻点间平均距离，要求在城市GPS控制网布设时，其相邻点间平均距离应符合表1要求。同时，允许相邻点的最小距离可为平均距离的1/3~1/2，最大距离可为平均距离的2~3倍。考虑到南方地区丘陵、山地地形复杂，因此，在南方地区布设C级GPS控制网时，其平均边长限制可根据实际情况适当放宽到20~25公里，同时规定边长超过25公里的同步环应增测一个时段，以确保GPS测量数据的质量。
城市各级GPS控制网平均边长 表1（单位：km）
| 等级 | C | D | E | 一级 | 二级 |
| 平均距离 | 10~15 | 5~10 | 2~5 | 1 | 〈1 |
（二）精度设计
根据GPS控制网相邻点间基线长度精度计算公式：
式中：σ为标准差，单位mm；
d为相邻点间距离，单位mm。
计算得到各级GPS控制网最弱边相对中误差限差，同时规定了观测相应等级GPS控制网时所选GPS接收机标称精度不应低于表2的要求。布设一级、二级GPS控制网时，由于边长通常都较短，如用最弱边相对中误差来评定控制网精度则很难达到要求，因此，《全球定位系统城市测量技术规程》中规定了当边长小于200米时，则以其边长中误差应小于20毫米为限差要求。
城市各级GPS控制网最弱边相对中误差 表2
| 等级 | 固定误差a | 比例误差b | 最弱边相对中误差 |
| C | 10 | 5 | 1/120000 |
| D | 10 | 10 | 1/80000 |
| E | 10 | 20 | 1/45000 |
| 一级 | 10 | 20 | 1/20000 |
| 二级 | 15 | 20 | 1/10000 |
（三）编写技术设计书
根据测量任务需要，收集测区范围既有的测量资料、有关地形图、交通图、测区总体建设规划和近期发展方面资料，进行资料分析研究，必要时进行实地勘察，按照最优化原则进行室内图上设计。同时，根据控制网的精度设计要求编写技术设计书，技术设计书应包含如下内容：
※ 项目来源：介绍项目的来源、性质。
※ 测区概况：介绍测区的地理位置、气候、人文、经济发展状况、交通条件、通讯条件等。
※ 工程概况：介绍工程目的、作用、要求、等级（精度）、完成时间等。
※ 技术依据：介绍作业所依据的测量规范、工程规范、行业标准等。
※ 施测方案：介绍测量所采用的仪器、采取的布网方法等。
※ 作业要求：介绍外业观测时的具体操作规程、技术要求等，包括仪器参数的设置（如采样率、截止高度角等）、对中精度、整平精度、天线高的量测方法及精度要求等。
※ 观测质量控制：介绍外业观测的质量要求，包括质量控制方法及各项限差要求等。
※ 数据处理方案：说明详细的数据处理方案，包括基线解算方法、网平差处理方法等。
技术设计书经过总工程师审批后即生效，后续所有工作都必须按照技术设计书设计的要求进行生产实施。
三、外业施测
（一）选点埋石
GPS控制网点位选择应符合技术设计的要求，点位基础坚实稳定、易于长期保存、方便观测，视野开阔、交通方便，并应远离大功率无线电发射源。利用旧点时，应检查旧点的稳定性、可靠性和完好性，符合技术设计要求的方可使用。
城市各级GPS控制网可参照下图所示选用相应的标石类型。如C级、D级、E级选用Ⅰ类、Ⅱ类、Ⅲ类，一级、二级选用Ⅳ类。埋石时，各层标志中心严格在同一铅垂线上，其偏差不得大于2毫米。强制对中装置的对中精度不得大于1毫米。
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选点、埋石结束后应绘制GPS点之记和GPS控制网选点图。如点位周围有高于10°障碍物时应绘制该点的点位环视图。
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