【摘　要】　本文介紹了百色市E級GPS網的布設，重點介紹了GPS網等級精度指標的確定、野外選點埋石方案、外業觀測、內業數據處理以及精度分析。

【關鍵詞】　GPS E級網 三維無約束平差 二維約束平差

　　百色市首級控制網由廣西第一測繪院布設，并采用GPS技術按照E級網精度進行施測。該市E級GPS控制網由13個新點和3個已知控制點組成，整個工期只用了五個工作日就全面完成，實測精度為優，取得了很好的經濟效益和社會效益。 　

　1 精度等級布設 　　

《全球定位系統城市測量技術規程》規定，各級GPS控制網相鄰點間平均距離應符合表（1）要求，相鄰點最小距離為平均距離的1/3～1/2；最大距離可為平均距離的2～3倍。表（1） GPS控制網等級精度劃分 單位：km 

　　按照表（1）的等級劃分，百色市首級控制網的等級精度設計按照E級GPS網來布測。根據百色市區的規劃需要，百色市E級GPS控制網由16個GPS控制點組成，點位分布如圖（1）所示。控制點點間距離在2～4公里，控制面積約160平房公里。 

圖（1） 　

　2 GPS網觀測 

　　2.1 作業依據
　　◆ 《全球定位系統城市測量技術規程》CJJ73-7；
　　◆ 《百色市E級GPS控制網測量技術設計書》；
　　◆ 由廣西測繪局檔案館提供的起算點成果資料。
　　2.2 參與人員及儀器設備
　　◆ 參與人員：工程師5人，技術員3人；
　　◆ 儀器設備：美國生產Trimble-4000SSE雙頻GPS接收機4臺（標稱精度：5mm＋1ppm），便攜式計算機1臺，越野汽車2輛；
　　◆ 數據處理軟件：美國Trimble公司研制的《GPSurvey2.35v》基線解軟件，武測天任公司研制的《寶威ADJ3.0v》網平差軟件。
　　2.3 技術參數
　　根據《全球定位系統城市測量技術規程》規定的各等級的作業基本技術要求，百色市E級GPS控制網按照以下技術要求進行數據采集：
　　◆ 衛星高度角≥15°；
　　◆ 數據采樣率15″；
　　◆ 同步觀測衛星≥4個；
　　◆ 同步觀測時間45～60分鐘；
　　◆ 點位幾何圖形強度因子PDOP≤6；
　　◆ 每點平均重復設站≥1.6次；
　　◆ 最簡異步環邊數≤8。


　　2.4 外業觀測


　　外業構網觀測時充分考慮到測區的點位分布以及交通情況，用4臺GPS接收機進行同步觀測，以邊連結和點連結聯合推進方式，用網環路和子環路構成閉合式的GPS網，以便及時計算同步環和異步環的坐標分量閉合差，發現數據采集過程中出現的數據質量問題并及時處理。 　

　3 數據處理　　

    3.1 GPS基線向量解算及質量檢核
　　每天晚上把當天采集回來的GPS數據通過通訊電纜輸入計算機，用《GPSurvey2.35v》軟件解基線向量，在軟件自動解算難以解好基線向量的情況下采用人工干預解算的方法進行手工解算，直到所有同步環閉合差、重復基線閉合差、異步環閉合差達到E級精度要求。百色市E級GPS控制網基線解算精度統計如下：


　　◆ 同步環38個，最小相對閉合差為0ppm，最大相對閉合差為1.308ppm（約為1/76.4萬）；
　　◆ 重復基線3條，最小相對閉合差為-1.152ppm（約為1/86.9萬），最大相對閉合差為-5.401ppm（約為1/18.5萬）；
　　◆ 異步環10個，最小相對閉合差為1.843ppm（約為1/54.2萬），最大相對閉合差為5.759ppm（約為1/18.4萬）。


　　3.2 GPS控制網平差計算


　　◆ 坐標系統
　　根據設計書要求，GPS控制網二維約束平差選擇在1954年北京坐標系下進行高斯投影計算，中央子午線選擇106°30′。

　　◆ 三維無約束平差
　　在基線解算合格后，在武測天任公司研制的《PowerADJ3.0v》網平差軟件上進行三維無約束平差。由軟件自動選擇一個點在WGS－84系統下的三維坐標作為起算依據，在WGS-84系統下進行三維無約束平差，通過三維無約束平差成果來客觀評價GPS網的內部精度。三維無約束平差成果提供各控制點在WGS－84系統下的三維坐標，各基線向量三個坐標差觀測值的改正數，以及點位和邊長的精度信息。

　　◆ 二維約束平差
　　在三維無約束平差后，以1號點、2號點、3號點作為平面起算點，在1954年北京坐標系、中央子午線為106°30′下進行二維約束平差，作為百色市E級GPS控制網的最終成果。平差結果提供1954年北京坐標系下的二維坐標、基線邊長、方位角、基線向量改正數、轉換參數及其精度信息，以及坐標、方位角、基線邊長的精度信息。 　
　4 網精度評定

　　對百色市E級GPS控制網1954年北京坐標系下的二維約束平差成果進行精度分析。二維約束平差計算所得到的基線邊長相對中誤差精度優于1/45000，其中最優邊21號點至6號點的邊長相對中誤差精度為1/2612878，最弱邊13號點至6號點的邊長相對中誤差為1/211503，平均精度約為1/72.6萬，基線邊長相對中誤差統計如下表（2）所示。全網點位中誤差均小于1cm，最小點位中誤差為15號點0.42cm，最大點位中誤差為11號點0.85cm。點位中誤差分布如下表（3）。 

表（2） 基線邊長相對中誤差統計

表（3） 點位中誤差分布　　

由《全球定位系統城市測量技術規程》可知E級GPS網最弱邊相對中誤差限差為1/45000，本網最弱邊長相對中誤差為1/211503，平均邊長相對中誤差為1/72.6萬。點位中誤差統計中，點位中誤差最大值為11號點0.85cm，全網100%點的點位中誤差在1.0cm內。由以上分析，百色市E級GPS控制網1954年北京坐標系下的二維約束平差成果遠遠優于E級GPS控制網的精度要求。