公路GPS网公共点兼容性的研究.pdfVIP

萎墨i望暨壹 交通工程测量技本班过交流会论文塞 !!兰：盘!：鲨ii 公路GPS网公共点兼容性研究 吴向阳1 李平2 陶传达3 (1东南大学交通学院，江苏南京210008；2江苏省测绘工程院，江苏南京210013； 3宁波测绘设计研究院，浙江宁波315041) 摘要：针对建立高精度的GPS公路控制网中容易出现的公共点不兼容问题，本文通过理论分析提出了基 于二维约束平差方案的公共点检验方法，并结合公路勘测工程实例给出了较为具体的实施步骤，也验证了该方 法具有简便直观、可靠性强的特点。 关键词：GPS网、公共点、坐标系统、兼容性 1引言 任何测量的最终成果均对应于所选的参考坐标系。常规地面测量成果属于国家大地坐标 系或地方独立坐标系，GPS测量成果本身属于WGS一84坐标系，工程应用中需要将其转换为国 家或地方坐标系的二维或三维成果。其转换方法是在GPS网布设时联测一定数量的国家高等 级已知点(又称为公共点)，并在平差计算中作为约束条件，将GPS测量成果强制附合到已知点 所在的坐标系中。 对于公路GPS网，由于线路较长，贯穿范围广，沿线搜集到的已有控制点一般很难保证为 同一测量系统，往往是各种控制点混杂一起，如国家大地控制点、国家GPS控制点、城市独立控 制点等，因而容易出现系统间的不兼容问题，由此引起的公路GPS网的扭曲和变形。因此，在 GPS数据处理中必须高度重视公共点的兼容性检验，以便发现并剔除存在较大误差的点或明显 不兼容的点，以确保公路GPS网的高精度要求。 2公路GPS网公共点兼容性检验方法 目前国内学者对GPS网已知数据兼容性的判别方法研究较多，也提出了一些切实可行的 检验方法，如：单位权方差的假设检验法、附合路线验算法、尺度参数比较法以及基线归算比较 法等。这些方法均要求先对GPS网进行闭合差检验，确认GPS基线向量观测值中无粗差存在。 不难看出，上述方法及GPS规范要求都是基于GPS网进行三维约束平差为前提。在GPS网布 设实践中，对于测区范围不太大的GPS网，一般多采取二维平差方式提交成果，也即先将GPS 三维基线向量转换成国家坐标系下的二维基线向量，然后在高斯平面直角坐标系下与常规定位 第2集 吴向阳等：公路GPS网公共点兼容性研垣二翌二 结果进行比较和联合处理。 对于公路GPS网，由于联测的已知点一般都是呈带状形分布，并非几何区域上的均匀分 布，因此进行二维平差比三维平差更为有利。本文提出一种基于二维约束平差方案的公共点检 验方法——二维约束检验法，并对涉及到的关键技术问题进行分析，结合公路GPS网实例给出 操作的具体步骤。 2．1二维约束检验法的基本思路 二维约束检验法的基本思路是：首先在国家大地坐标系下进行全网三维无约束平差，根据 已知点的平差坐标和已知坐标的相对差值初步判断已知点间的兼容性，并剔除明显的粗差已知 点；其次选择点距和兼容性均较理想的两个已知点作为转换的基准点，将GPS三维基线向量转 换成国家坐标系下的二维基线向量(即二维转换)；然后根据上述尺度参数比较法将已知点两 两组合分成几组，分别进行二维约束平差，求得尺度参数。如果由各组分别求得的尺度参数呈 现出一致性，则表明选取的地面已知点相关精度较好，否则表明地面已知点间的相互位置发生 了变化或含有粗差。也可采取逐个添加已知点进行约束平差，根据上述的单位权方差检验法进 行进一步判定；最后选择既满足GPS规范中公共点兼容性要求，又满足各项精度要求，同时已 知点尽可能多的二维约束平差方案。 2．2关键问题分析 在进行二维约束检验法实施过程中，有几个关键技术问题是必须引起注意的，否则会引起 已知点间的连环影响，造成判断的失误。 其一：初步判断已知点间兼容性的依据。假设无约束平差的基准点坐标为(Xo，Yo)，其它n 个已知点的已知坐标为(x。，Y。)，(i=l，2．．-n)，平差后坐标为(x：，Yi’)，则可进行如下计算： AS=以萃i厂玎丽，s=以ii厂而丽(I) △S／S=1／T (2) 国内外十多年来的大量试验和研究表明：基于载波相位观测量的GPS相对定位，其