GPS快速静态测量在农村地籍调查控制测量中的应用探讨
中图分类号：P231 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）05（c）-0028-02
GPS导航定位作为空间测量技术的代表，以高精度、全天候、高效率、多功能、操作简单、应用广泛等特点引起了测绘界的巨大变革，也替代了很多传统的测量方法和技术，在国民经济建设中发挥了重要的作用。其作业模式主要有静态测量、快速静态测量、往返式重复设站、准动态定位、动态测量和实时动态测量。本文就静态测量和快速静态测量的方法进行比较，以实例探讨GPS快速静态测量在农村地籍调查控制测量中的应用。
1 静态测量和快速静态测量方法比较
1.1 静态测量方法
采用两台或两台以上GPS接收设备，分别安置在一条或数条基线的两个端点，同步观测4颗以上卫星，每时段长45 min～2 h或更多。或同步观测5颗卫星20 min，基线精度约为5 mm+1 ppm。如图1所示。
1.2 快速静态测量方法
在测区中部选择一个基准站，并安置一台接收设备连续跟踪所有可见卫星；另一台接收机依次到各点流动设站，每点观测数分钟。基线精度约为5 mm+1 ppm。如图2所示。
1.3 两种方法比较
GPS静态测量所有已观测基线能够组成闭合图形，可靠性高且利于外业检核。通过平差以后可以进一步提高定位精度。但作业时间较长，在进行等级控制测量时，每个测量点至少要观测45 min以上，作业能耗高，效率低；而快速静态只需观测10-20 min甚至更短的时间，作业速度快、精度高、能耗低，其缺点是两台接收机工作时，构不成闭合图形，可靠性性差。在进行一级GPS控制测量时，两种作业模式测量作业的基本技术要求见表1。
2 一级GPS控制网加密测量应用实例
2.1 项目概况
为满足某县辖区内农村地籍调查的需要，完成每个村庄调查范围内4个一级GPS点加密控制测量。测区东西长约38 km，南北长约30 min，地势平坦、气候宜人、交通便利。364个行政村共布设一级GPS加密控制点1418个。由于工期紧、任务重，再加上测区面积大，为了不影响下道工序的顺利进行，故采用快速静态测量方法加密施测一级GPS控制点。
2.2 作业方法
测区内有E级GPS控制网点109个作为该快速静态测量的首级控制基础，采用成果时根据测区范围和具体情况，对数据的可靠性进行了检查，认为109个E级GPS控制点网型结构合理、覆盖测区、分布均匀、几何强度高，数学模型合理，整体平差精度高。
观测仪器采用鉴定合格且满足标称精度要求的10台华测T5型双频GPS接收机，将4台GPS接收机分别设置在E级GPS网点上作为基准站进行持续观测，6台GPS接收机作为流动站依次测量需加密的控制点，流动站每站观测20 min。这样，就保证了6台流动站中任何一台仪器每观测一个时段都有5台仪器同步观测，从而构成同步观测获得的基线向量所构成的20个闭合环，6台流动站点之间也存在若干条基线，基线数量多，图形结构强度高。
基于此方法，考虑全县共需加密测量1418个一级GPS点，整网平差数据量大、过程繁琐、检查数据困难等原因，故采用每天观测的数据组网进行平差计算，即每天都有4个E级网点作为起算数据参与平差计算。为了保证每天每个组网平差网型之间的联系和整个测区数据的一致性，第一天的4个已知控制网点（如图3所示，四个起算控制点为EL0201、EL0202、EL0209、EL0212）至少应有两个参与第二天观测数据组网平差的控制基础（如图4所示，同第一天重复的起算控制点为EL0201、EL0209），以此类推，从而完成整个县域范围内加密控制测量的39个分区平差网。
2.3 自由网平差计算检查
基线解算采用了随机的compass静态处理软件，解算时考虑了基线观测时间长短等因素，对于长时间观测的E级基站点间的基线，基线解算时设置较大的采样间隔，对于观测时间较短的基线缩小采样间隔。高度截止角设置为15°，部分观测质量较差的基线提高了截止角度。参考卫星选取的方法默认设置为自动方式，软件会选取观测数据最多、而且高度角较高的卫星作参考卫星。但由于观测条件的影响，这样的选择未必最合理，当参考卫星选取不当时，会影响基线处理结果。这时，根据观测数据状况重设参考卫星。在数据处理的过程中，粗差容忍系数取默认的设置为3.5。基线解算设置准确合理满足解算精度。
对基线解算后同步环、异步环、重复基线闭合差进行检查，均满足《全球定位系统城市测量技术规程CJJ/T73-2010》环线全长相对闭合差规定一级网环线全长相对闭合差为15 ppm的要求。
全县按观测日组网平差，共划分39个分区网分别进行自由网平差，平差后的点位精度，北方向分量最大误差为9.5 mm，平均误差为2.1 mm；东方向分量最大误差为 8.9 mm，平均误差为2.2 mm；高程方向分量最大误差为21.8 mm，平均误差为4.1 mm。自由网平差精度满足技术要求。
2.4 观测方法可靠性检查
为了检查其作业方法的可靠性，在测区范围内挑选了30个E级GPS数据组网进行了检查，例挑选了DL009、DL022、DL025、 DL023、DL026五个已知的E级GPS点作为检查点，将三台仪器分别架设在DL009、DL022、DL025上作为基准点进行连续观测，两台流动站测量DL023、DL026，分别观测20min。其网型见图5。
通过试验检查，最长边长DL009-DL025为14574米，最短边长DL022-DL026为4948米，自由网平差后，最弱点为DL023北方向最大误差为6.5 mm，东方向最大误差为7.5 mm，高程方向最大误差为12.8 mm。约束平差后，最弱点为DL023北方向最大误差为 9.1 mm，东方向最大误差为9.1 mm。与原值的差值最大为DL023，北方向差值为 17.4 mm，东方向差值为6.5 mm。通过以上分析可以看出，采用设计的观测方法，可以满足地籍平面控制点最弱点（相对于起算点）的点位中误差不超过50 mm的精度要求。
3 结语
GPS快速静态测量具有布网灵活、操作简单、观测时间短、定位精度高、作业效率高等特点，可以代替GPS静态测量，能够为农村地籍调查工作的顺利开展提供及时、准确、可靠的控制基础。
