所属栏目：矿业论文范文发布时间：2011-02-25浏览量:270
副标题#e#[摘 要] 本文全面介绍了漳平市矿业权实地核查D级GPS平面控制网的布设方案，包括GPS控制网技术设计、外业观测、基线向量解算、控制网平差及精度分析和可靠性检验等。同时对GPS平面控制网建立的有关问题提出一些建议。
[关键词] 基线向量解算、网平差、精度分析、可靠性检验。
1 工程与测区概况
为了核准矿业权的有效范围，摸清矿业权分布现状和规律，适时变更纠正核查中发现的问题，逐步更新探矿权、采矿权登记数据库，使矿业权管理水平得到较大提升。在国土资源部的统一领导下，按照福建省地矿局测绘管理办公室的部署，我院承担漳平市矿业权实地核查项目，要求在C级GPS控制点下布设D级GPS控制网作为首级控制，并于2009年底完成全部外业工作。
漳平市位于福建省西南部，九龙江（北溪）上游，东连安溪、永春，西毗龙岩市新罗区，北接大田、永安，南邻华安、南靖。北纬24°54′-25°47′，东经117°11′-117°44′。漳平市辖2个街道、8个镇、6个乡，总面积2951平方公里，主要矿业权分布在新桥镇、拱桥镇、吾祠乡、灵地乡、赤水镇、象湖镇、芦芝乡等地。漳平地处福建铁路“十字架”的交叉口，鹰厦电气化铁路纵贯南北，漳龙坎(梅)、漳泉肖铁路横穿东西，境内省道福三线、岭和线、围禾线纵横交连，交通较为便利。但漳平市地处闽西山区，通往乡镇公路崎岖难行，山高林密，给GPS控制测量带来困难。
2 GPS平面控制网设计
2.1 布网原则
本项目GPS平面控制网根据《全国矿业权实地核查工作指南与技术要求》（修订本）中相关技术要求布网。GPS网沿矿业权分布现状，采用边、点混合连接形式构网，由多个同步多边形组成，网内共布设35个未知点，并联测了一个A级GPS控制点和四个C级GPS控制点，采用1980年北京坐标系，中央子午线117°，3°带高斯平面直角坐标。GPS控制网由非同步独立观测边构成闭合环或附合路线，每个闭合环或附合路线中的边数不大于10条，以增加检核条件，提高网的可靠性。
2.2 选点与埋石
根据布网原则和现场实际情况，D级GPS点都埋设在土质坚实的地方，有利于点位长期保存，视野开阔，远离障碍物和干扰物，视场高度角均小于15°，因不可避免有部分点选择在山坡或存在障碍现象，对于周围有高于10°障碍物的点必须绘制GPS点的环视图。点位采用现场浇灌混凝土，中心为不锈钢特制标志，标石面制作为20cm×20cm正方框，并标写点号和日期。点号为“GPS”加流水编号。
2.3 主要技术指标
依据《全国矿业权实地核查工作指南与技术要求》（修订本）的要求，本项目GPS控制网按D级网施测，最弱点位中误差不大于50mm，最弱边相对中误差不大于1/4.5万。
3 外业观测
GPS控制网采用6台套华测X90双频接收机 (标称精度为±5mm+1ppm)进行观测，每个同步环观测的时间均大于60分钟， GPS测量作业前，对接收机进行一般检视和通电检验，并对基座光学对中器和卷尺进行检校。根据GPS点环视图、基线长度编制GPS卫星可见性预报表及卫星的几何图形强度(其PDOP值不应大于6)，选择最佳观测时段，制定观测计划和每天观测表，同时小组成员可根据具体点位情况建议，由组织协调人员现场有选择增加观测时段长度。观测时按相对静态定位模式进行观测，平均重复设站数≥1.6，每个观测时段长度≥60min，卫星高度角≥15°，采样间隔15秒。每时段观测前后各量取天线高一次，两次量测值互差≤3mm，并取平均值作为最后天线高。全网共联测四个原有C级GPS控制点404P新桥记念碑、426P西园、485P李庄、487P上林，一个A级GPS控制点A048漳平以及新布设的35个D级GPS点。漳平市矿业权实地核查D级GPS控制网联测图如图1。
4 基线向量解算
4.1 基线向量解算
每天观测结束，下载观测数据。按规范、技术#p#副标题#e#设计及时对外业资料进行全面检查和验收，包括成果是否符合调度命令和规范要求，观测数据质量分析是否符合实际。
采用Trimble随机软件TGO1.62按静态相对定位模式解算，本项目在施测时利用多台GPS双频接收机进行同步观测，并在基线解算时通过高级参数设置，利用TGO电离层改正模型对大于10km的基线进行电离层改正。以合格双差固定解作为基线处理的合格解，对于软件未能解算出合格解的基线的处理，可改变解算条件重新解算：①改变历元间隔。采集高质量的载波相位观测值是解决周跳问题的根本途径，适当增加采集密度是诊断和修复周跳的重要措施。对基线同步观测时间较短，可缩小历元间隔，让更多的数据参与计算；若基线同步观测时间长，可增加历元间隔，减少含有质量差数据参与计算；若数据周跳较
多时，可增加历元间隔，使解算时跳过中断的数据继续解算。根据点位环视图有障碍，可增大高度截止角、减少历元间隔。②改变高度截止角。同步观测时间较长，观测卫星较多、GDOP较小，根据点位环视图有障碍，增加高度截止角解算；若同步观测时间短，软件默认解算条件下观测卫星不足，GDOP较大，点位环视条件好时可降低高度截止角解算。③禁用无效历元。参考基线解算报表，对于卫星的健康状况恶劣，卫星信号经常失锁，整周模糊度搜索失败，禁用无效历元，同时注意同一时段观测值的数据剔除率小于数据总量的10%。顾及时段中信号间断引起的数据剔除、劣质观测数据的发现及剔除、星座变化引起的整周未知参数的增加等，重新解算。
然后对所有解算出合格固定解的基线进行检核：
① 每个时段同步观测数据的检核；
② 重复观测边的检核；
③ 同步观测环检核；
④ 异步环检核。
对经过检核以及综合分析各种客观因素基础上超限的基线，如复测基线边长较差、同步环闭合差、独立环闭合差检验中超限的应进行野外返工。
4.2 基线向量质量控制与精度分析
基线向量质量控制是为了后续数据处理分析提供合格的基线向量结果。对基线向量质量可根据以下基线解算指标进行控制：
4.2.1 相对指标
(1)单位权方差因子即参考因子；(2)观测值的RMS即观测值残差的均方根，RMS值越小越好；(3)数据删除率，数据删除率越高说明观测值质量越差；(4)比率RATIO，它反映了所确定的整周未知数参数的可靠性，该值越大，可靠性越高，它主要与观测时卫星星座的数量和几何分布图形有关；(5)卫星强度因子RDOP，它值的大小与观测时间段有关。以上五个指标均在一定程度上反映观测值质量的优劣，但还无法判定基线解算质量是否合格。
4.2.2 半相对半绝对指标
同步环闭合差，从理论上讲同步观测基线间具有一定内在联系，闭合差三维向量总和应该为0，但在实践中只要数学模型正确，数据处理无误，即使观测值质量不好，同步环闭合差也有可能非常小。当同步环闭合差超限，能说明闭合环中至少有一条基线向量有问题，但当闭合差不超限时也不能说明环中所有基线均合格，同步环闭合差限差为6PPM。
4.2.3 绝对质量指标
4.2.3.1 异步环闭合差
当异步环闭合差满足限差要求，说明组成异步环的所有基线解算质量均合格。漳平市矿业权实地核查D级GPS控制网基线向量闭合差（同步环和异步环）统计见表1。基线向量异步环闭合差限差为10PPM，可见本项目基线向量所有异步环闭合差均满足限差要求。
4.2.3.2 重复观测基线较差
指不同的观测时段对同一条基线进行重复观测的观测值间的差异，当其满足限差要求时说明基线向量解算是合格的，当不满足时则说明至少有一个时段观测的基线有问题，这条基线可#p#副标题#e#通过多条复测基线来判定哪个时段的基线观测值有问题。漳平市矿业权实地核查D级GPS控制网重复观测基线较差统计见表2。重复观测基线向量较差限差为2√2σ。以
上统计表明：本项目所有重复观测基线向量较差均满足规范限差要求，即GPS控制网中所有基线向量解算均合格，基线解算成果可靠。 影响基线向量解算的因素很多，很复杂，对于基线向量解算质量好坏的判定比较简单和实用的方法是条件允许时利用全站仪重复观测基线，看能否满足重复观测基线较差的限差要求。
5 控制网平差及精度分析
GPS控制网平差包括三维无约束平差和二维约束平差，平差数据采用基线向量的双差固定解进行。网平差采用Trimble随机软件TGO1.62进行，在WGS-84坐标系中进行三维无约束平差，以检定基线向量网自身的内符合精度及其系统误差和粗差。经三维无约束平差计算，基线向量网中最弱边相对中误差为1/731051（GPS1～GPS5）；最大方位角中误差为0.537″（GPS37～GPS12）；最弱点点位中误差为1.49㎝（GPS27）。经统计所有基线向量改正数的绝对值均满足相应规范中限差要求。三维无约束平差计算通过后，再以已知的GPS控制点进行二维约束平差，即得到GPS平面控制网中各点的坐标成果。
经二维约束平差计算，GPS控制网最弱边相对中误差为1/168725（GPS18～GPS17）；最大方位角中误差为1.567″（GPS37～GPS12）；最弱点点位中误差为4.67cm（ GPS27）。通过以上数据分析，全网共35个新设点，点位中误差均小于限差±5㎝的精度要求，同时也满足最弱边相对中误差1/4.5万的精度要求。
6 已知点可靠性检验
在二维约束平差前要对已知点可靠性进行检验，以确保所采用的已知点的正确性。先以A048漳平、404P新桥记念碑为已知点进行二维约束平差，对其它已知点的坐标进行比较。已知点坐标与作未知点二维约束平差坐标间较差如表3。 
从表3中可看出已知点间具有较高的相对精度，满足与原有控制点的坐标较差<10㎝限差要求。因此，采用A048漳平、404P新桥记念碑、426P西园、485P李庄、487P上林5个控制点对整个GPS平面控制网进行二维约束平差，保证了约束坐标的正确性和高精度。
7 结束语
(1) 漳平市矿业权实地核查D级GPS控制网采用边连接形式构网，由多个同步多边形或三角网组成，点位合理，图形强度较好。
(2)GPS基线向量的解算非常重要。要加强基线解算质量控制，严格用异步环闭合差和重复观测基线较差两个绝对质量指标来判定基线解算质量。
(3)影响基线解算质量的原因较多，但最基本的是观测条件，即观测点位置和观测时段。观测点位置主要考虑多路径效应的影响及无线电干扰，选点时应尽量避开高大建筑物、大面积水域及远离高压输电线和无线电发射装置；观测时段主要根据卫星星历预报图和卫星星座相对测区的几何分布，选择最佳观测时间。
(4)为减小电离层对基线解算的影响，在施测时可利用多台GPS双频接收机进行同步观测，并在基线解算时利用TGO电离层改正模型对长基线进行电离层改正，可显著提高观测值基线向量解算精度。
(5)对GPS控制网重复基线观测非常重要，控制网中重复观测次数≥1.6，通过多条重复观测基线可直接判定基线解算质量和整个基线向量网的好坏。
(6)在二维约束平差前应对已知点进行可靠性检验，对参与约束平差的已知点进行分析和筛选，选择正确而且精度较高的已知点进行二维约束平差，以免利用了错误或精度较低的已知点影响整个GPS控制网的最终成果。
参考文献
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[4]《全国矿业权实地核查工作指南与技术要求》（修订本）。