2012土地登记代理人地籍调查地籍控制测量（5）

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八、GPS 技术在地籍平面控制测量中的应用
GPS 定位技术以其精度高、速度快、费用省、操作简便等优良特性被广泛应用于地籍控制测量中。应用 GPS 卫星定位技术建立的控制网叫 GPS 控制网(简称 GPS 网)。 GPS 网可分为两大类：一类是全球或全国性的高精度 GPS 网，这类 GPS 网中相邻点的距离在数千千米至上万千米，其主要任务是作为全球高精度坐标框架或全国高精度坐标框架，为全球性地球动力学和空间科学方面的科学研究工作服务，或用以研究地区性的板块运动或地壳型变规律等问题。另一类是区域性的 GPS 网，包括国家 C 、 D 、E 级 GPS 网或专为工程项目(如城镇地籍测量、水利枢纽、城地铁、隧道等)布测的工程 GPS 网，这类网的特点是控制区域有限(控制一个市或一个地区)，边长短(一般从几百米到 20 千米)，观测时间短(从快速静态定位的几分钟至一两个小时)
GPS 系统包括三大部分：空间部分—— GPS 卫星星座;地面控制部分——地面监控系统;用户设备部分—— GPS 信号接收机
GPS 信号接收机(简称 GPS 接收机)的结构分为天线单元和接收单元两部分，对于测地型接收机，两个单元一般分成两个独立的部件，观测时将天线单元安置在测站上，接收单元置于测站附近的适当地方，用电缆线将两者连接成一个整机。也有的将天线单元和接收单元制作成一个整体，观测时将其安置在测站点上。 GPS 接收机的任务是：捕获到待测卫星的信号，并跟踪这些卫星观测，实时计算出测站的三维坐标。
GPS 控制网测量与常规地面控制网测量相类似，在实际工作中也可划分为方案设计、外业实施及内业数据处理三个阶段。考试用书
(一) GPS 控制网方案设计
GPS 控制网技术设计的主要依据是 GPS 测量规范(规程)和测量任务书。 GPS 测量规范(规程)是国家测绘行业管理部门制定的技术法规，目前 GPS 网设计依据的规范(规程)有：1992 年国家测绘局发布的测绘行业标准《全球定位系统( GPS )测量规范》; 1998 年建设部发布的行业标准《全球定位系统城市测量技术规程》;各部委根据本部门 GPS 工作的实际情况制定的其他 GPS 测量规程或细则。在 GPS 方案设计时，首先依据测量任务提交的 GPS 网的精度、密度和经济指标，再结合规范(规程)规定并现场踏勘，具体确定各点间的连接方法，各点设站观测的次数、时段长短等布网观测方案。
(二) GPS 控制网测量精度标准及分类
对于各类 GPS 控制网的精度设计主要取决于网的用途。用于城市或工程的 GPS 控制网，可根据相邻点的距离和精度，参照 1998 年建设部发布的行业标准《全于定位系统城市测量技术规程》中的二、三、四等和一、二级
(三) GPS 测量的外业实施
GPS 测量外业实施包括外业准备、数据观测和成果整理三个阶段。
1 、外业准备 外业准备阶段的主要工作是进行技术设计和选点埋厂。技术设计首先应根据有关规程说明、测区范围、测量任务的目的及精度要求，测区已有测量资料的状况以及测区所采用的参考坐标系统，考虑 GPS 技术的特点，在实地踏勘的基础上，优化设计 GPS 网布设方案。该技术设计应包括各点间连接方法，设站次数和观测时段等;还需要根据作业日期的卫星状态图表，制订作业进程安排计划。
GPS 网的各点之间一般不要求通视，但应适当考虑下一级测量对通视的要求。 GPS 点的点位应选在视野开阔处，要避开高压电线、变电站、电视台等设施，还应尽量选在交通方便的地方，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，以减弱多路径效应的影响。当所选点位需要进行水准联测时，选点人员应实地踏勘水准路线，提出有关建议。
2 .数据观测 GPS 外业施测是指用 GPS 接收机获取 GPS卫星信号，其主要工作包括天线设置、接收机操作和测站记簿等。
天线应与周围物体相隔一定的距离。天线的对中、整平和定向应符合精度要求，并应精确地测天线高。在作偏心观测时应精确测定偏心元素。
接收机操作的自动化程度相当高，一般只需要按几个功能键就可以进行测量。
天线高度偏心元素和观测中的各种情况和问题应正确记录在记录簿内。考试用书
为了保证 GPS 观测的质量，在施测前应对 GPS 进行检测，并且宜在 GPS 网中加测部分电磁波测距边。
3 .成果整理 外业成果整理包括 GPS 基线向量(一般是应用厂家提供的商用软件进行)，并及时计算同步观测环闭合差，非同步多边形闭合差及重复边的较差。检查它们是否超过规定的限差。如果超限，应分析其原因后，进行重测或补测。
外业数据观测结束后，编写技术总结，将各种技术文件、观测手簿和计算资料整理上交。
(四) GPS 控制网平差
GPS 外业计算得到了构成基线向量的三维坐标差△ X ij 、△ Y ij 和△ Z ij 以及它们的协方差阵，它们也是 GPS 网平差计算的观测值。中 华 考 试 网
GPS 基线向量观测值△ X ij 、△ Y ij 和△ Z ij 可以称为WGS-84坐标系统的三维坐标差。在建立 GPS 控制网时，根据地区的特点和需要，建立该地区的坐标系统，或采用该地区原有的坐标系统。为此，常常以已有的地面已知点作为起算点。同时，为了检验和提高 GPS 控制网的精度，还在网中加测了部分高精度电磁波测距边，有时还可能加测有其他地面观测数据(如方位角、方向值)。所以，一般来说， GPS 网的平差计算是 GPS 与地面数据的联合平差。因此，在 GPS 网平差时，应考虑 GPS 坐标系统与地面参考坐标系统的尺度和方位的转换关系。
GPS 网平差中，通常以待定点在地面参考坐标系统的大地坐标以及尺度和方位转换参数( E x 、 E y 、 E z )等作为未知参数。由 GPS 网平差可求得地面参考坐标系中各点的大地坐标，然后将它们变换为相应的高斯平面坐标，并求得相应的精度。
GPS 控制网的平差一般采用商品化的软件系统进行，目前GPS 网平差软件有两种，一种是 GPS 接收机厂商送给 GPS 用户的，另一种是由国内单位自主研制开发的。