２０１１正 有色金属 ＧＰＳ网起算点可靠性的验证方法 黄祥豪 （维吾尔自治区有色地质勘查局７０１队 昌吉８３１１００） 摘 要 不同等级和类型的控制点间可能存在较大的误差。如果将这些存在较大误差的控制点作为起算点在ＧＰＳ控制网中进行平差解 算，个别存在较大误差的控制点将严重影响ＧＰＳ控制网的精度和成果的可靠性。本文通过实例采用平差结果分析对比法对ＧＰｓ控制｝ 起算点的 兼容性和可靠性进行了分析验证，剔除了误差较大的已知点，保证了控制测量成果的可靠性。 关键词 ＧＰｓ起算点平差解算可靠性验证兼容性分析 １引言 ＧＰＳ采集的数据是ＷＧＳ一８４坐标，而我们普遍使 用的基础测绘成果是１９５４年北京坐标系和１９８０年西 以准东煤田吉木萨尔县五彩湾（神华）勘查区 ＧＰＳ控制网为例对已知点平面坐标兼容性和可靠性进 行了分析验证。 安坐标系。所以必须把采集的ＷＧＳ一８４坐标成果转换 成国家坐标系对应的成果。 为了实现ＧＰＳ控制网与地面网之间的坐标转换， 五彩湾（神华）井田露天矿位于吉木萨尔县城北１ １０ ｋｍ处。露天矿交通较方便，从吐乌大高速公路终点的 幸福路口，沿２１６国道北行１０４ ｋｍ到火烧山。由火烧 山到勘查区仅有８ ｋｍ的简易砂石路。区内地形平缓，除 局部盐渍化地段外，汽车均可通行。该网为Ｅ级ＧＰＳ控 ＧＰＳ控制网至少应与地面网有２个重△． ，实践表明，应 有３～５个精度较高，分布均匀的地面点作为ＧＰＳ网的一 部分，以便ＧＰＳ成果较好的转换至地面网中。 （６９一ｌ、３０１２、４０７１、４０９９），网的控制面积２０ｋｍ２。控制网 转换方法是利用ＧＰＳ网点与地面网的重合点，在 采用边点混连式，使用４台中海达单频ＧＰＳ接收机同步 地面网的坐标框架内对ＧＰＳ控制网进行约束平差，将 观测，网的平均边长３ ｋｍ。外业测量和内业数据处理严 ＧＰＳ控制网附合到已知点所在的地面网坐标系中。所 格按照 球定位系统（ＧＰＳ）测量规范｝｝ＧＢ／Ｔ １ ８３ １４—２００９ 以ＧＰＳ网点与地面网的重合点是ＧＰＳ网约束平差的 的相关要求执行，以此验证了国家Ⅲ等点３０１２、ＩＶ等点 基准点，如果这些基准点本身存在的误差较大时，将会 ４０１７、４０９９、６９—１平面坐标的 丁靠性。 影响ＧＰＳ控制网的精度和成果的可靠性，所以ＧＰＳ控 观测仪器使用中海达ＨＤ一８２００Ｘ单频接收机， 制网在进行约束平差时，必须对已知点的兼容性和可 ＧＰＳ闭合网主要技术指标如下： 靠性进行分析验证，找出并剔除存在误差较大的已知 （１）相邻点问弦长精度： 点，选择最佳的已知点作为ＧＰＳ控制网起算点进行约 ６：、／ａ２＋（ｂｄ） ：３１．６２ｍｍ 束平差，使ＧＰＳ控制网坐标成果满足规范要求。本文 式中：ａ＝５ ｍｍ；ｂ＝ｌ ｐｐｍ；ｄ＝３ ｋｍ。 采用“平差结果分析对比法”及其实例进行了验证。 制网，布设Ｅ级ＧＰＳ控制点５个，联测国家控制点４个 ２平差结果分析对比 在ＧＰＳ控制网平差前，先将已知点分成几组分别 （２）最弱边ＳＥ０１一ＳＥ０３边长相对中误差１／８８９ ０７０， 不超过１／２００００；同步环边数３；同步环个数１５； （３）卫星高度角２０。，有效观测卫星数Ｉ＞５个，观 ＞４０ ｍｉｎ，几何强度因子≤６。 进行约束平差，根据平差结果可以得出已知点平差值 测时间ｉ（４）平面起算点：４０１７、４０９９、６９—１。 与已知值的精度情况，分析对比以上几组数据，可以判 断起算点的兼容情况和可靠性。当某个起算点的平差 值与已知值点位变化较大时，此法可以快速有效地推 断出该点兼容性和可靠性情况。 （５）同步环全长相对闭合差≤１０×１０ 。 （６）异步环全长相对闭合差≤３５×１０ｒ６。 （７）各环的坐标分量闭合差符合下式规定： ｗ） 、／ ×６－－１０９．５３ ａｒｍ；ｗ ２＼／厂 ×６＝１０９．５３ ｍｍ； ３实例分析 黄祥豪：ＧＰＳ网起算点可靠性的验证方法 Ｗ ／ｎ×６－－１０９５３ ｍｍ；Ｗｓ－￣２、／３ｎ Ｘ ６＝１８９５／２ｍｍ； ．增刊ｌ （５）复测基线的长度较差：最大６９—１一ＳＥ０３＝１６，７ ９１ｍｍ；￣／Ｊｘ ＳＥ０２一ＳＥ０３＝Ｉ．６２ ａｒｍ＜１５４．９１ｍｍ。 （８）复测基线的长度较差：≤２ Ｘ ６＝１５￣９１ ｍｍ； ｍｍ＜１５４．（９）无约束平差中，基线向量的改正数绝对值： Ｖ△】【≤３ ６＝９４．８６ ｍｍ；Ｖ△Ｙ≤３ ６＝９４．８６ ｒａｍ； 杜３５－ＳＥ０３ Ｖ△】（＝５．８５３ ａｒｉｎ＜９４．８６ ｒｎｍ； ６９－１－ＳＥ０３ Ｖ△ｙ＝１４．４４４ ｉｉｌｍ＜９４．８６ ｒｎｍ； Ｖａｓ＜￣３ ６＝９４．８６ ｍｍ。 约束平差中基线向量的改正数与无约束平差 的同名基线相应改正数的较差： ｄＶａｘ￣２ ６＝６３．２４ ｍｍ；ｄＶ△Ｙ≤２ ６＝６３．２４ ａｍ；ｒ ｄＶａｓ￣２ ６＝６３．２４ ｍｍ。 杜３６一ＳＥ０２ Ｖａｓ＝５．９５７ｍｍ＜９４．８６ ｍｍ； 最小值：６９—１一杜３６ Ｖａｘ＝Ｏ．０６５ｍｍ； ＳＥ０１－４０９９、 ￣４０３ｍｍ；ＳＥＯ１—３０１２Ｖ￣ｓ－－Ｏ．－－０７５ｍｍｏ Ｅ级ＧＰＳ控制网平面精度统计如下： ｄＶ△）【＝２１．８９ ｍｍ＜６３２４ ｒｎｍ；ｄＶ￣＝６０．６９９ ｎｕｎ＜６３．２４ （１）最弱边ＳＥ０１一ＳＥ０３相对中误差１／８８９ ０７０，小 ｍｍ；ｄＶ￣ｓ＝５．９３ｍｍ＜６３．２４ｒａｍ； 于规范ｌ，２Ｏ０００的要求。 （８）平面点位中误差最大值： （２）１４号同步环全长相对闭合差０．７ ｐｐｍ最大，７ ＳＥ０１／＇Ｉｌｌｓ：１８．４５３ ｌａｉｎ＜１００ ｍｌｎ； 号同步环全长相对闭合差０．２ ｐｐｍ最小。 ｄｘ：１４．８８８ｍｉｌｌ＜１００ｍｍ；ｄｙ：１０．９０３ｍｒｏ＿＜１００ｒａｍ； （３）３号异步环全长相对闭合差ｌ。７ ｐｐｍ最大，ｌ０ 最小值：ＳＥ０３ １＂１１１８：１４．０８０ｍｍ； 号异步环全长相对闭合差０．９ ｐｐｍ最小。 ｄｘ：１１．５１７ ｍｍ；ｄｙ：８．１００ ｍｍ； （４）各环的坐标分量闭合差最大值： 由精度统计可见，该ＧＰＳ控制网各项精度指标均 ８号Ｗｘ＝１３．８０４ ｍｌｎ＜１０９．５３ ｍｍ； ３号Ｗｙ＝２８．１１９ ｎｌｌｎ＜１０９．５３ ｍｍ； １０号Ｗｚ＝８．０１５ ｍｉｌｌ＜１０９．５３ ｍｍ； （７）约束平差中基线向量的改正数与无约束平差 的同名基线相应改正数的较差： 符合规范要求。 ３约束平差分析对比检验 根据测区具体条件把４个已知控制点分成８组 ３号Ｗｓ＝２９．６６６ ｉｎｉｎ＜１８９．７２ ｍｍ； 最小值：３号Ｗｘ＝８．２７１ ｍｍ；８号Ｗｙ＝１０．２６５ ｒａｍ； ３号Ｗｚ＝４．５８２ ｒｎｍ；８号Ｗｓ＝１８．２３４ ｍｍ。 （编号为１、２、３、４、５、６、７、８），经过计算分析得出每组 数据统计量，见表１。 （下转３３页） ２０１１正 有色金属 ３３ 面推进过程中的倾斜变化规律与水平移动变化规律基 本相同。 （２）曲率变化规律 动时由小到大逐渐增加至地表移动稳定时达到最大 在垂直于工作面推进方向的断面上，在地表移动 过程中只是移动和变形值由小到大逐渐发展，没有正 负曲率变形互相交替变换及拉伸和压缩变形互相变换 应当指出：上述采动过程中地表移动和变形规律 太大、开采厚度和矿层倾角变化比较小、工作面推进速 在固定边界上方地表的最大正曲率，在非充分采 的现象。 值；最大负曲率先由小到大逐渐增加，然后又由大变小 的各种特征，只有在地表达到超充分采动、开采深度不 至充分采动时达到一固定值。 在推进过程中工作面边界上方地表的最大正曲 度比较均匀的情况下才是明显的。还应当指出，目前对 率，在非充分采动时由小到大逐渐增加到一固定值。当 采动过程中地表移动和变形的规律研究得还不很充 尤其是对一些参数变化规律，有待于今后做更深入 达到充分采动，盆地内出现两个最大负曲率，盆地中心 分， 点处曲率值等于零。当达到超充分采动时，推进过程中 的研究。工作面前后的曲率变形曲线随着工作面的推进而均匀 向前移动，曲线形状基本相似，最大正负曲率变形值基 本相同，曲率变形零值区不断扩大。当工作面停止后， 参考文献 ［１］刘宝深，廖国华，颜荣贵，等．采煤岩层及地表移动的 基本规律【Ｒ］．长沙岩石力学工程技术咨询公司，１９８７． 工作面上方的地表曲率变形曲线仍继续向前移动一段 ［２］洪靖文．采动覆岩动态移动破坏规律及开采沉陷预计 距离，最大曲率值仍继续增大，直至地表移动达到稳 系统研究【Ｄ】．北京：中国矿业大学，１９９９． 定。回采工作面推进过程中的地表水平变形变化规律 与曲率变形变化规律基本相同。 （３）垂直于推进方向断面上地表移动与变形的变 化规律 收稿：２０１１－０３－０３ （上接３０页） 根据表１二维约束平差的特征统计得出：３０１２号点的平差结果与已知坐标值相差较大。方案１，２，３组含若将这些存在较大误差的已知点作为平差计算的依 据，势必会影响ＧＰＳ测量的精度。因此在进行ＧＰＳ控 制测量时，起算点应尽量选择同一等级和类型的。若条 有３０１２号点时点位中误差、单位权中误差和相对精度降低，同时其他点的平差值与已知值也随之增大。方案件有限，选择不同等级和类型的起算点时应对已知点 进行兼容性和可靠性的验证分析，确定高精度起算点 ４得出３０１２号点的点位中误差、单位权中误差较大， 来进行约束平差是非常必要的。本文通过具体的工程 控制网相对精度降低，同时３０１２号点的平差值与已知实例对准东煤田吉木萨尔县五彩湾（神华）勘查区 值相差较大。方案５，６不含３０１２号点时，点位中误差、ＧＰＳ控制网起算点进行兼容性和可靠性的验证分析， 单位权中误差和相对精度相当，较其他方案组的精度剔除了误差较大的已知点，保证了控制测量成果的精 有所提高，同时其他点的平差值与已知值的差值较小。 度和可靠性。 通过以上分析得知：３０１２号点（国家Ⅲ等）与６９—１、 ４０７ １、４０９９号点（国家Ⅳ等）兼容性和可靠性较差，不能 作为起算点使用，网中其余３点的兼容性和可靠性较 好，可以作为ＧＰＳ网起算点参与平差计算。 参考文献 ［１］孑Ｌ祥元，梅是义．控制测量学（第２版）上、下册．武汉大 学出版社，２００２．２． ［２］孔祥元，郭际明，刘宗泉．大地测量学基础．武汉大学出 版社，２００１．９． ４ 结束语 由于我们工作有时在测区收集到的控制点遭到不 同程度的破坏，收集的控制点有时不是同一个等级的， ［３］ＧＰＳ测量原理及应用．正ｌ叔大学出版社（修订版），１９９８．１０．１． ［４］全球定位系统（ＧＰＳ）Ｎ量规范．ＧＢ／Ｔ １８３１４—２００９． 收稿：２０１１－０３－０１
