“数字张家口”城市C级GPS控制网建立研究

景俊红

（河北省第三测绘院，河北 石家庄 050031）

“数字张家口”城市C级GPS控制网建立研究

景俊红

（河北省第三测绘院，河北 石家庄 050031）

为了保证该地理框架地理信息数据统一在唯一的大地基准下。决定建立张家口市城市C级GPS三维大地控制网。

数字张家口；C级GPS控制网

为了提升张家口市城市现代化、信息化水平，促进城市科学决策、精细管理、高效服务的能力。国家测绘地理信息局、河北省地理信息局和张家口市人民政府三方共同投入建设数字张家口地理空间框架建设项目，以满足张家口市国民经济和社会信息化需求。

1 测区概况

本次张家口城市C级GPS控制网建立范围为张家口市区、宣化建成区和下花园建成区约600平方公里范围内。地理位置为东经：114°46～114°21，北纬：40°28～40°58，测区呈南北狭长带状，平均海拔高度约为700米。

2 准备工作

2.1 仪器及软件设备

根据项目的情况，投入双频华测T5GPS接收机8套，GPS接收机满足：固定误差a≤5mm；比例误差系数b≤2 ppm。，车辆4台，专业技术人员16人。数据质量检查软件2套（TEQC），基线解算软件1套（TBC），平差软件1套（POWERADJ）。

2.2 资料情况

河北省测绘测绘资料馆提供的国家A级GPS控制点1个，B级GPS控制点2个，HEBCORS站点（崇礼，怀安，涿鹿）3个，作为本次C级GPS控制网测量的起算依据。

3 C级GPS控制网建立

3.1 测绘基准

本次作业采用张家口市2000城市坐标系。考虑到原有地理数据的规划和转换。同时建立2000国家大地坐标系和1980西安坐标系。

张家口市2000城市坐标系，其定义如下：

采用CGCS2000参考椭球；中央经线：115°00 00；高程投影面：700米；原点：以国家B级GPS控制点“张家口（1086）”为坐标原点，定向：以“张家口（1086）”至国家B级GPS控制点“涿鹿（1098）”在国家2000大地坐标系3°带成果中的方位角为起始方位角。

高程基准：1985国家高程基准。

3.2 布网方案

测区布点密度，根据测区经济建设水平发展状况，交通和已知控制点分布情况开展布点工作，共布设了26个C级GPS控制点控制整个测区。相邻点间平均距离15 km左右。网形设计见下图：

3.3 埋石情况

26个C级GPS控制点点位选择的条件：一是点位选在地基坚实，交通方便适合GPS观测并有利于长期保存的稳定区域；二是点位远离大功率无线电发射源，远离高压输电线和微波无线电信号传送通道。三是点位的埋设采用事先预制设计好上下混凝土标石，标石顶面中心设置不锈钢中心标志，并刻印“C级GPS点，市国土资源局”字样。四是所有的C级点均在实地绘制点之记，每个控制点均进行了取点名和编号工作。

4 C级GPS网的观测

外业数据采集是建网的核心工作，其质量对整个项目关系重大，本项目均按照高起点、高技术、高标准、高质量的要求进行外业数据观测。控制网数据采集工作共采用8台GPS接收机完成，观测采用边连式混合图形连接相结合。在观测网图设计时，充分考虑到国家A、B级点和HEBCORS站点联测。GPS观测满足表1技术要求：

表1

5 GPS网数据处理

第一，数据预处理

GPS接收机观测数据，均采用随机软件转化为统一标准格式（RINEX）版本（V2.0），形成观测数据文件：在原数据转化过程中，保证了测站名、仪器高，天线改正模型的正确。并用TEQC软件对外业数据进行质量的检查，确保数据采集质量。

第二，基线解算

基线解算采用美国TRIMBLE公司GPS数据处理商用软件TBC，基线解算采用“测区观测数据+星历+数据处理软件”，以获取精确的基线解算结果。基线解算以同步观测环为单位进行基线解算，C级网基线解算星历采用由IGS提供的精密星历，测区所有基线均采用双差固定解作为最终、最优解参与平差计算。

第三，GPS网平差

按照要求，平差分别在2000国家大地坐标系、1980西安坐标系进行。网平差软件采用武汉大学开发的PowerAdj软件。平差分别进行了三维无约束平差，三维无约束平差的目的：一是进行粗差分析，以发现观测量中的粗差并消除其影响；二是调整观测量的协方差分量因子，使其与实际精度相匹配；三是对整体网的内部精度进行检验和评估。无约束平差中，基线向量的改正数（V△X、V△Y、V△Z）绝对值应满足下式要求：V△X≤3σ，V△Y≤3σ，V△Z≤3σ，σ为标准差。

三维约束平差则在2000国家大地坐标系进行，以国家A，B级控制点和HECORS站点成果为起算数据组合平差，采用不同的已知为约束数据进行组合，以检核已知点精度和兼容性，选出最佳的组合方案进行最终数据平差。

二维约束平差以国家A，B级控制成果，在国家1980坐标系下按高斯正射投影进行，中央子午线值为114°，尺度比例尺为1。二维约束平差时，将GPS网的所有独立基线向量及其经调整后的协方差阵作为观测量，平差时应消除星历和网的传递误差引起的整网在尺度和方向上的系统性偏差。约束平差选用的已知起算控制点均匀分布在GPS级控制网中。

二维约束平差中，基线向量的改正数与剔除粗差后的无约束平差结果的同名基线相应改正数的较差（dV△X、dV△Y、dV△Z）绝对值应满足下式要求：dV△X≤2σ，dV△Y≤2σ，dV△Z≤2σ。

张家口城市坐标系成果由国家2000坐标系成果按先投影后按数学模型转换而得。

6 精度统计

表2 基线检核

表3 网平差精度

a.2000国家大地坐标系成果检核表

b.1980西安坐标系已知成果检核表

表 4 已知成果检核

点号备注0014 ZC14 ZC13已知成果X（m）…368.617…278.756…415.029 Y（m）…834.232…365.058…046.423平差成果X（m）…368.599…278.778…415.037 Y（m）…834.227…365.050…046.407点位较差（m）0.019 0.023 0.018 A级点旧C级点旧C级点

7 结论

本次数字张家口城市C级GPS控制网选点埋石点位布设合理，观测网形设计合理，观测严格按照技术设计要求，基线处理优良，网平差模型合理，精度统计良好，满足设计要求。

通过数字张家口城市C级GPS控制网成功的建立，对外界数据观测、基线解算和网平差进行了阐述。得出GPS建网高精度和灵活性等特点，总结了GPS技术应用应该注意的一些技术问题。同时通过对该项目经验的总结，为测绘院建设高等级GPS控制网任务探索出一条成熟技术思路，也为测绘院大规模开展数字城市建设提供可靠的技术服务保障。

P228.4

A

1671-0037（2014）03-60-2

景俊红（1974-），女，工程师，研究方向：工程测量、数字化测图的研究及应用。