塔克地区GPS控制网技术设计
随着GPS技术的发展，传统测量控制网的局限性愈发明显，文章从GPS控制网的方案制定，到控制网施测研究设计了塔克地区GPS控制网的设计过程。
标签：GPS；控制网；设计
1 概况
1.1 工区概况
塔克地区总的趋势表现为东南高西北低，包括沙漠区、高大沙丘区、山体区、河流农田区等地表类型。主体部位为沙丘高度相对较小的沙漠区，沙丘和沙梁高度一般在30m以下，沙梁的宽度约为500-2000m不等，主要为干燥细沙，流动性强，海拔高程在1100m左右；玛扎山横贯工区南部，山体陡峭，风化严重，海拔可达1500m以上；玛扎山北沙丘高差变化剧烈，沙窝与沙丘高差可达百米以上。区内呈现冬寒干燥，夏热多风、少雨的典型干旱型内陆气候，降雨量极少。12月-2月为雪季， 3-8月为风季，其中4月尤为严重，沙漠中常有沙暴发生。夏季沙漠区炎热，地表温度可达70℃以上，日平均温差一般在20℃-30℃之间，自然环境十分恶劣。在该地区部署3条石油勘探测线，需要进行工区控制网测量和物理点放样。
1.2 测量参数
2 控制点的建立
2.1 首级控制点的建立
在施工前，查阅该工区的地形图，了解工区周围的地形、地貌、交通条件等情况，并收集了该地区GPS高等级控制点成果，并进行检核。建网前先对其中B002、B003、B004、B005、B006、B024等六个点的可用性进行核实，确定点位保存完好，选用其中的3个点作为新建网的控制点，为新建网提供起算数据。
2.1.1 控制网施测方案
为施工过程中使用方便，并且考虑到GPS控制网的形状组合，选择GPS（B级）网上的B002、B005、B024三个网点作为新建GPS网的起算约束点，在工区发展两个GPS点G3801和G3802作为工区的首级控制点，该两个发展网点必须满足规范中GPS网的精度要求。观测使用仪器的技术参数：观测采样率为15秒，PDOP小于6，最少卫星数为4颗，卫星高度截止角15度，观测两时段，每时段接收时间180分。利用软件计算GPS 卫星星历预报，根据卫星星历选取合适的观测时间。采用设备：5台GPS双频接收机，仪器必须是经检测合格并有合格证书，其他设备有天线头、天线电缆、三脚架、基座、钢卷尺、电池。
2.1.2 选点、埋石
选点位选在空旷地带、10度仰角无障碍物、无反射物、无电磁干扰，远离营房和电台，同时便于RTK仪器的安置和操作，便于今后发展使用。点位应埋置永久性标志，埋设钢钎，露出地面长约30厘米，钢钎中间制作测量标记，在钢钎上用钢印注记点号、施工单位、日期等，顶面中间打上“+”测量中心记号，钢钎周围用水泥浇注，水泥顶面写上点号、年号。
2.1.3 仪器接收
提前10分钟打开电源，仪器预热，仪器参数设置：数据采样间隔15秒、高度截止角15度、最少接收卫星数大于4颗，检查仪器储存空间，至少10小时接收空间。严格对中、整平，每时段观测前后各量测天线高一次，量取到毫米，之间互差小于3mm，取平均值输入仪器、两个测段之间重新对中整平，量测天线高。及时认真填写记录本各项（点号、测段号、仪器号、天线号、天线类型、天线高及其量测方法，并且画出点位简略图。仪器接收时，时刻监视仪器工作状态、察看仪器可用记录空间、仪器电池、仪器失锁情况、接收完毕后，正常关机，严禁直接关拔电池。两段接收完毕后，及时向联系，以便确定整体工作情况，经同意后，向指定地点汇合。
2.1.4 观测质量要求
严格按照上述规范检查质量各项指标，如数据删除率、RMS值、RATIO值、同步环闭合差、异步环闭合差、相邻点相对中误差、点位中误差等。调查各个仪器操作人员在野外工作情况，是否出现异常、检查野外数据，检查点号、天线高是否正确，求出各个天线高之间互差、中数，互差是否超限。根据上面设计选择基线，进行基线解算。选择合适参数，采用内部缺省设计参数，添加计算残差选项参数。通过检测RMS、RATIO、残差图，反复修改参数计算出理想基线，计算同一时段观测值的数据剔除率，应小于10%。
2.1.5 数据处理
采用GPS自带处理软件对观测数据进行计算，首先集中定位仪器，下装原始数据，调查各个仪器操作人员在野外工作情况，是否出现异常、检查野外数据，检查点号、天线高是否正确，求出各个天线高之间互差、中数，互差是否超限。然后读入原始数据，修改天线类型、天线量测方法，利用软件自动改正到天线相位中心的直高。合理选择基线，每期选取了5条基线，共10条建立了GPS网。据上面设计选择基线，进行基线解算。使用GPS广播星历，选择合适参数，采用内部缺省设计参数，添加计算残差选项参数。通过检测RMS、RATIO、残差图，反复修改参数计算出理想基线。通过合理的基线，采用合适的参数，进行网平差计算。首先在WGS-84坐标下，进行三维无约束平差，采用软件缺省参数，采用自动更换加权方式平差数次，通过X方检查，然后在WGS-84坐标下进行二维约束平差，分别约束塔里木GPS基准网高级控制点，
检查它们在GPS网的兼容性，最后约束两个较理想控制点平差计算出网中其它各点的WGS-84系坐标。对比未约束的B级GPS网点计算值和已知值较差。利用给定的三参数计算出各点的北京54坐标。平差计算后，向甲方分别提供最终计算的WGS-84坐标系下和北京54坐标系的成果以及GPS网平差技术总结报告。
2.1.6 控制网加密
工区内的控制点数量不能满足物探测量对参考站的需求，可采用静态定位单基线双时段方法发展新的参考站。参考站距离控制点累计长度不应超过50km，最终所有使用到的静态定位点基线必须成网。
2.2 高程控制网
利用甲方指定的高程模型，将大地高转换为1956年黄海高程系的海拔高。
3 质量控制措施
3.1 建立健全质量保证体系，强化内、外业质量监控，严格外业操作程序。完善计算员、检查员、测量監督三者之间的质量管理体系。
3.2 施工前针对工区的施工特点对全体测量人员进行质量教育和技术培训，强化质量意识、提高业务技能。施工期间，严格执行质量控制体系和各项技术规程，严格自检自查，把好各环节的质量关。
3.3 对甲方下达的理论坐标进行地形图或部署图展点检查，并反算测线长度和方位，检查是否与设计相符。
3.4 开工前，要在控制点上对使用的仪器进行动态一致性检测，合格后方可施工。
3.5 对于以往相交二维测线，要进行测线交点联测检查，联测的物理点高程较差在平坦地区应不大于2m，在丘陵、大沙漠地区应不大于3m，如超限应做相应检核。
3.6 测量资料处理应日日清、条条清，确保本区测量资料的准确、可靠。施工后期，对全区的测量资料进行全面检查，确保本工区测量资料的质量。
参考文献
[1]曹永远.GPS控制网的建立与质量控制[J].河南科技，2012，（1）.
[2]吴红跃.GPS控制网的布设和衡量指标分析[J].科技创新与应用，2012，（9）.
（1979，12-），女，湖北随州，硕士，九江学院电子学院，讲师，现代信号处理。