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摘要：全球定位系统GPS已经从神秘的军事技术转变为贴近人们日常生活的民用技术，主要用于船舶、汽车、飞机、车辆等，但人们还有误区认为高精度的GPS仅仅提供军事领域，事实上高精确的GPS系統，已得到了广泛的应用在此基础上快速的静态定位为短基线测量作业，创出了一条新路，大大提高了GPS测量的劳动生产力。本文以实例对GPS控制网在高速公路测绘进行了分析，仅供大家参考。
关键词：GPS系统；测绘；测量
一、工程概况
本工程坐落于湖州市长兴县，项目起于杭长高速公路泗安至安城段与申苏浙皖高速公路交叉点（桩号K94+992），终于长兴白岘乡与江苏宜兴茗岭镇交界处的葡萄岭（桩号K125+402），路线全长30.41Km。全线设中特大桥2670m/2座，大桥3187.5m/11座，长隧道3042.5m/1.5座，中短隧道1016m/2座，枢纽1处，一般互通3处，服务区1处（与槐坎互通合建），主线收费站1处，连接线6200m/1条以及必要的交通安全、服务等设施。
二、平面控制测量
按设计要求，全线统一布设了一级GPS控制网，新测26点。
一级GPS网野外数据采集用美国TRIMBLE公司5台GNSS R8-3和3台4600LS接收机以静态模式进行观测，全线形成带状网，全网采用边联式构网。
（1）GPS控制点的布设和选埋
一级GPS点点位均选择在测区附近，主要在道路、桥梁等地带，基本能保证GPS信号无障碍接收，受地形限制，个别点位视场内高度角有大于15?的障碍物。
新测一级GPS点点位利用实地查找到的已有控制点，部分为本项目设计阶段的一级点位，也有小部分为当地布设的测量控制点。
线路总长约36.61Km，共布设一级GPS点26点，平均边长约1.40Km左右一点，符合规范要求。由于点位间距较远，故各点间互不通视。
GPS控制点均采用了永久性测量标志，由于利用实地已有控制点，故标志有铜标志、不锈钢标志等。测区内利用的老点新旧点号对照见下表3。
（2）GPS控制点的编号及点之记制作按下列要求进行：
一级GPS点编号采用了“GIXX” 的样式，即“GI01，GI02……GI26”，均流水编号，在测区范围没有重复或者空号。
在埋石工作完成后按统一格式对点之记进行绘制和整理。点之记采用相对固定地物对点位位置进行说明，点位至相对固定地物用皮尺量至厘米。
（3）GPS控制点外业观测
接收机标称精度均满足《卫星定位城市测量技术规范》的要求。其中仪器标称精度最低10mm+5*10-6*D。观测过程中PDOP值不大于6，卫星高度角大于15°，有效卫星数大于4。观测时段长度均大于45分钟，数据采样间隔率为15秒，从而保证了较好的星座图形强度和数据采集量。天线高每时段前后各量取一次，互差小于3mm，取平均值记入观测手簿。
（4）观测数据的存储备份
观测数据当天全部下载至微机。计算机硬盘中保存一套，其它存储介质中保存另一套。
（5）外业数据的检核
基线使用数据处理软件TBC2.60处理，采用单基线模式解算，处理后本网独立基线网平均基线边长为3.196km，其中最长基线9955.156m（GI13～三尖山），最短基线809.853m（II长于08～GI02），计算本网 = =18.85100mm（其中a=10mm、b=5ppm，D取平差基线网的平均边长，单位为Km）。全网共观测10个时段，本网选择基线构成同步观测环11个，异步观测环70个进行检核进行检核，9条复测基线进行比较，同时采用同济大学GPS_NET检查56个独立基线闭合环，其精度均满足《卫星定位城市测量技术规范》的要求。
复测基线中长度较差均符合《卫星定位城市测量技术规范》ds≤ （其中d取实际平均边长）的要求，复测基线较差最大值ds=0.013m（GI12～GI14），允许限差为0.047m，小于限差要求。
（6）GPS控制网的平差
无约束平差：在基线向量解算结果各项指标符合要求后，采用天宝公司软件TBC2.60进行平差，所取基线为独立基线。首先进行GPS基线网的无约束平差（最小约束平差），以GI12为固定点，无约束平差将更有效全面地考核GPS网的内部符合精度，并衡量已知点成果精度是否含粗差。测区GPS网无约束平差在WGS-84坐标系下进行，经x2（对整个观测量群）统计检验通过，各观测值t（对各观测元素）统计检验均通过，平差后单位权方差为1.00，观测值不含粗差。
约束平差：在无约束平差对观测值及已知数据全面检核通过后，进行GPS基线向量网的三维约束平差，以求得最终成果。本网采用1954年北京坐标系和1980西安坐标系，中央子午线均为120°00′，GPS网约束平差以3个C级点、2个D级点为平面约束点，以12个水准点为高程约束点。无约束平差对控制网内部精度进行检核，精度良好；约束上述起算点后本网比例因子0.99997839，成果可靠作为本网的平面起算数据。约束平差x2统计检验通过，90条基线观测值t检验获通过，平差后单位权方为1.00，由于软件不能输出基线向量改正数，故采用部分约束平差的方法进行已知点推算（固定4个点）。平差后最弱边相对精度为1/51753（Ⅱ长于08～GI02），基线长809.828m，边长改正数为0.016m，本网最弱点位中误差为0.029m（GI23），均符合精度限差要求。
三、高程控制测量
因土地勘测定界对高程精度不作要求，且根据对浙江省交通规划设计研究院提供的已有高程控制测量成果的分析，本项目高程采用GPS拟合高程。
本次拟合高程起算利用了C级GPS点带有水准成果的2个控制点，同时还选取了新测点与老点点位重合、又有四等以上水准成果的控制点，作为高程拟合起算点。
四、图根控制测量
在全线统一布设的一级控制网基础上进行图根控制测量。图根控制采用RTK测设。
图根点均选在通视良好、容易设站并尽量避免附近有大功率无线电发射源或高压输电线等影响接收卫星信号的地方。图根点标志在水泥、沥青路面主要以水泥钉、铆钉、油漆等材质作为标志，其他地段则采用临时标志，如木桩等。
图根点密度以满足测图要求为前提，线路总长36.61Km，扣除隧道，实测总长约33.4Km，共布设RTK图根点542点，平均密度为约0.07Km左右，其密度能够满足地形测量的需求。主要分布在测区沿线，个别点位在实测地形图范围外边。采用“英文字母” +“阿拉伯数字”表示，例如“T001、B01”，由于外业测绘过程中出现超差等因素，编号出现个别空号等情况。
RTK测量中执行《全球定位系统实时动态测量（RTK）技术规范》的各项要求。利用省CORS系统进行实地测设工作，整个测区分成三段：泗安镇、槐坎乡和白岘乡。施测图根点前，均进行已知点采集、求取转换参数等工作。
上述转换参数均符合规范中的平面坐标转换残差不应大于图上0.07mm、高程拟合残差不应大于1/12基本等高距的要求。转换参数求定后开始采集图根点，流动站观测时采用了对中杆进行对中、整平，每个图根点观测历元数均大于20个，并使仪器倒置后或者初始化后再次测定一次。两次观测值内业按平面观测值较差不大于图上0.1mm、高程较差不大于1/10基本等高距的要求比较，没有超出限差要求的取其中数作为最终成果，有超出的现场重新测定符合要求才使用。本测区图根只提供成果表。
五、质量检查情况
一级GPS网网型牢固、点位选择合理、密度满足设计书要求；GPS原始记录完整；起算点成果数据抄录正确；点之记绘制基本符合设计书要求、简洁、易读；外业观测数据真实、可靠。
基线向量解算正确、精度符合规范及设计书要求；基线处理合理、精度良好；GPS无约束平差中基线分量改正数满足规范及设计书要求；GPS约束平差结果各项限差满足规范及设计书要求。
全线新设的GPS 一级点位有21个点利用了本项目已有控制点位，通过新老坐标比较后，各个点位差值在0.12m以内，总体看，偏南偏东。
关键词：GPS系统；测绘；测量
一、工程概况
本工程坐落于湖州市长兴县，项目起于杭长高速公路泗安至安城段与申苏浙皖高速公路交叉点（桩号K94+992），终于长兴白岘乡与江苏宜兴茗岭镇交界处的葡萄岭（桩号K125+402），路线全长30.41Km。全线设中特大桥2670m/2座，大桥3187.5m/11座，长隧道3042.5m/1.5座，中短隧道1016m/2座，枢纽1处，一般互通3处，服务区1处（与槐坎互通合建），主线收费站1处，连接线6200m/1条以及必要的交通安全、服务等设施。
二、平面控制测量
按设计要求，全线统一布设了一级GPS控制网，新测26点。
一级GPS网野外数据采集用美国TRIMBLE公司5台GNSS R8-3和3台4600LS接收机以静态模式进行观测，全线形成带状网，全网采用边联式构网。
（1）GPS控制点的布设和选埋
一级GPS点点位均选择在测区附近，主要在道路、桥梁等地带，基本能保证GPS信号无障碍接收，受地形限制，个别点位视场内高度角有大于15?的障碍物。
新测一级GPS点点位利用实地查找到的已有控制点，部分为本项目设计阶段的一级点位，也有小部分为当地布设的测量控制点。
线路总长约36.61Km，共布设一级GPS点26点，平均边长约1.40Km左右一点，符合规范要求。由于点位间距较远，故各点间互不通视。
GPS控制点均采用了永久性测量标志，由于利用实地已有控制点，故标志有铜标志、不锈钢标志等。测区内利用的老点新旧点号对照见下表3。
（2）GPS控制点的编号及点之记制作按下列要求进行：
一级GPS点编号采用了“GIXX” 的样式，即“GI01，GI02……GI26”，均流水编号，在测区范围没有重复或者空号。
在埋石工作完成后按统一格式对点之记进行绘制和整理。点之记采用相对固定地物对点位位置进行说明，点位至相对固定地物用皮尺量至厘米。
（3）GPS控制点外业观测
接收机标称精度均满足《卫星定位城市测量技术规范》的要求。其中仪器标称精度最低10mm+5*10-6*D。观测过程中PDOP值不大于6，卫星高度角大于15°，有效卫星数大于4。观测时段长度均大于45分钟，数据采样间隔率为15秒，从而保证了较好的星座图形强度和数据采集量。天线高每时段前后各量取一次，互差小于3mm，取平均值记入观测手簿。
（4）观测数据的存储备份
观测数据当天全部下载至微机。计算机硬盘中保存一套，其它存储介质中保存另一套。
（5）外业数据的检核
基线使用数据处理软件TBC2.60处理，采用单基线模式解算，处理后本网独立基线网平均基线边长为3.196km，其中最长基线9955.156m（GI13～三尖山），最短基线809.853m（II长于08～GI02），计算本网 = =18.85100mm（其中a=10mm、b=5ppm，D取平差基线网的平均边长，单位为Km）。全网共观测10个时段，本网选择基线构成同步观测环11个，异步观测环70个进行检核进行检核，9条复测基线进行比较，同时采用同济大学GPS_NET检查56个独立基线闭合环，其精度均满足《卫星定位城市测量技术规范》的要求。
复测基线中长度较差均符合《卫星定位城市测量技术规范》ds≤ （其中d取实际平均边长）的要求，复测基线较差最大值ds=0.013m（GI12～GI14），允许限差为0.047m，小于限差要求。
（6）GPS控制网的平差
无约束平差：在基线向量解算结果各项指标符合要求后，采用天宝公司软件TBC2.60进行平差，所取基线为独立基线。首先进行GPS基线网的无约束平差（最小约束平差），以GI12为固定点，无约束平差将更有效全面地考核GPS网的内部符合精度，并衡量已知点成果精度是否含粗差。测区GPS网无约束平差在WGS-84坐标系下进行，经x2（对整个观测量群）统计检验通过，各观测值t（对各观测元素）统计检验均通过，平差后单位权方差为1.00，观测值不含粗差。
约束平差：在无约束平差对观测值及已知数据全面检核通过后，进行GPS基线向量网的三维约束平差，以求得最终成果。本网采用1954年北京坐标系和1980西安坐标系，中央子午线均为120°00′，GPS网约束平差以3个C级点、2个D级点为平面约束点，以12个水准点为高程约束点。无约束平差对控制网内部精度进行检核，精度良好；约束上述起算点后本网比例因子0.99997839，成果可靠作为本网的平面起算数据。约束平差x2统计检验通过，90条基线观测值t检验获通过，平差后单位权方为1.00，由于软件不能输出基线向量改正数，故采用部分约束平差的方法进行已知点推算（固定4个点）。平差后最弱边相对精度为1/51753（Ⅱ长于08～GI02），基线长809.828m，边长改正数为0.016m，本网最弱点位中误差为0.029m（GI23），均符合精度限差要求。
三、高程控制测量
因土地勘测定界对高程精度不作要求，且根据对浙江省交通规划设计研究院提供的已有高程控制测量成果的分析，本项目高程采用GPS拟合高程。
本次拟合高程起算利用了C级GPS点带有水准成果的2个控制点，同时还选取了新测点与老点点位重合、又有四等以上水准成果的控制点，作为高程拟合起算点。
四、图根控制测量
在全线统一布设的一级控制网基础上进行图根控制测量。图根控制采用RTK测设。
图根点均选在通视良好、容易设站并尽量避免附近有大功率无线电发射源或高压输电线等影响接收卫星信号的地方。图根点标志在水泥、沥青路面主要以水泥钉、铆钉、油漆等材质作为标志，其他地段则采用临时标志，如木桩等。
图根点密度以满足测图要求为前提，线路总长36.61Km，扣除隧道，实测总长约33.4Km，共布设RTK图根点542点，平均密度为约0.07Km左右，其密度能够满足地形测量的需求。主要分布在测区沿线，个别点位在实测地形图范围外边。采用“英文字母” +“阿拉伯数字”表示，例如“T001、B01”，由于外业测绘过程中出现超差等因素，编号出现个别空号等情况。
RTK测量中执行《全球定位系统实时动态测量（RTK）技术规范》的各项要求。利用省CORS系统进行实地测设工作，整个测区分成三段：泗安镇、槐坎乡和白岘乡。施测图根点前，均进行已知点采集、求取转换参数等工作。
上述转换参数均符合规范中的平面坐标转换残差不应大于图上0.07mm、高程拟合残差不应大于1/12基本等高距的要求。转换参数求定后开始采集图根点，流动站观测时采用了对中杆进行对中、整平，每个图根点观测历元数均大于20个，并使仪器倒置后或者初始化后再次测定一次。两次观测值内业按平面观测值较差不大于图上0.1mm、高程较差不大于1/10基本等高距的要求比较，没有超出限差要求的取其中数作为最终成果，有超出的现场重新测定符合要求才使用。本测区图根只提供成果表。
五、质量检查情况
一级GPS网网型牢固、点位选择合理、密度满足设计书要求；GPS原始记录完整；起算点成果数据抄录正确；点之记绘制基本符合设计书要求、简洁、易读；外业观测数据真实、可靠。
基线向量解算正确、精度符合规范及设计书要求；基线处理合理、精度良好；GPS无约束平差中基线分量改正数满足规范及设计书要求；GPS约束平差结果各项限差满足规范及设计书要求。
全线新设的GPS 一级点位有21个点利用了本项目已有控制点位，通过新老坐标比较后，各个点位差值在0.12m以内，总体看，偏南偏东。