gps控制网的优化设计毕业设计

gps控制网的优化设计毕业设计内容摘要：

根据大同矿区近期发展与远景规划相结合的战略目标，按照现阶段矿区建设的需要，采用大同矿区独立坐标系 ,中央子午线经度为 112176。 30′ ,投影面与 54 北京坐标系相同而建立的坐标系统。 方案设计的技术分析 1）等级确定 根据中华人民共和国测绘行业标准《全球定位系统城市测量技术规程》、《煤矿测量规程》和大同矿区的具体情况，确定该测区可建立 D级 GPS 网 [10]，有关技术要求见表 31： 表 31 基本技术要求 项目 技术要求 平均边长 (km) 5～ 10 a(mm) ≤ 10 b(mm) ≤ 10 最弱边相对中误差 1/45000 2）技术设计 I．时段设计 根据规范对 D级网的要求，采用快速静态相对定位，时段长度根据边长而定，具体时间见表 36。 GPS 网的时段设计有点连式、边连式和网连式三种基本方法。 点连式所构成的图形几何强度太弱；网连式布网冗赘，工作量太大；边连式布网有太多的非同步闭合条件，工作量适中。 根据 D级 GPS 网的要求我们采用边点结合的混合式 布网方法。 II．观测方法 GPS 网的观测采用载波相位快速静态相对定位模式 ,作业仪器采用 4 台 Timble5700 双频 GPS 接受机 ,它的标称精度可达 5 mm177。 1ppm,满足精度要求。 作业方法是 :将 GPS 四套接收机设备分别安置在网中四边形的各个端点上 ,对基线边同步观测 4 颗卫星。 这种模型的特点是 :观测过的基线边构成一个闭合图形 ,便于观测成果的检验 ,从而提高观测成果的可靠性和 GPS 网平差后的精度。 [9] GPS 网的设计及施测方法 1） GPS 网的设计 I．设计原则 ① GPS 网一般应采用独立观测边构成 闭合图形，如三角形、多边形或附合线路，以增加检核条件，提高网的可靠性。 ② GPS 网作为测量控制网，其相邻点间基线向量的精度，应分布均匀。 ③ GPS 网点应尽量与原有地面控制点相结合。 重合点一般不少于 3 个（不足时应联测），且在网中分布均匀，以可靠地确定 GPS 网与地面之间的转换参数。 ④ GPS 网点应考虑与水准点重合，而非重合点，一般应根据要求以水准测量（或相当精度的测量方法）进行联测，或在网中布设一定密度的水准联测点。 ⑤为了便于 GPS 的测量观测和水准联测，减少多路径影响， GPS 网点一般应设在视野开阔和交通便利的地方。 ⑥为了便于用经典方法联测或扩展，可在 GPS 网点附近布设一通视良好的方位点以建立联测方向，方向点与观测站距离一般应大于 300 米。 ⑦ GPS 网必须由非同步独立观测边构成若干个闭合环或附和线路。 各级 GPS 网中每个闭合环或附和线路中的边数应符合表 32 的规定。 表 32 最简独立闭合环或附和线路边数的规定 [7] 级别 A B C D E 闭合环或附和线路的边数 ≤ 5 ≤ 6 ≤ 6 ≤ 8 ≤ 10 II 方案设计（图中 120 为同步环） 图 32 方案设计一 图 33 方案设计二 方案比较 A 基本特征值比较 根据 R. A sany 提出的公式计算 GPS 网的主要特征值 : C= nm/N 式中 C 为观测时段数 ,n 为网的总点数 , m 为每点设站数 ,N 为接受机数。 在网中 : 总基线数 : J 总 =C*N*(N1)/2 必要基线数 :J 必 = n1 独立基线数 :J 独 =C*(N1) 多余基线数 :J 多 =C*(N1)(n1)[2] 总体可靠性指标 =J 多 /J 独 计算的两个方案的主要特征值见表 33: 表 33 两个方案的主要特征值 方案一 方案二 总点数 38 38 总基线数 120 114 独立基线数 60 57 必要观测基线数 37 37 多余观测基线数 23 20 复测基线数 7 3 观测时段数 20 19 平均每点设站率 2 总体可靠性指数 最短边 (km) 最长边 (km) 平均边长 (km) 最简独立闭合环边数 4 5 B 设计方案比较 两个设计方案都以大同矿区为重点 ,布设 GPS 控制网，在重点发展区域网点密度稍大。 方案一采用点连接和边连接的混合连接形式 ,构成异步环和复测边，异步环具有良好的自检能力 ,能有效地发现观测成果的粗差 ,确保网的可靠性 ,复测边连接时几何强度较高。 方案二是在方案一的基础上 ,也采用边点混合连接方式 ,但较方案一的连接方式不同 ,方案设计的指导思想是在满足精度的基础上 ,尽量减少人力、物力、财力。 C 成本比较 成本取决于网点总数和重复设站率，设一台接收机观测一期的平均费用为 C，则总费用为 : f=C*S*m 由于方案设站数多 ,数据处理平差费多 ,方案一比方案二多花费大约 1 万元。 D 精度比较 对于两种方案的精度 ,因为点位相差不大 ,边长也相差不大 ,所以两种方案的精度也相差不大。 利用相邻点间弦长精度计算公式 : [2] 式中 , GPS 基线向量的弦长中误差 (mm),亦即等效距离误差。 aGPS 接受机标称精度中的固定误差 (mm)。 bGPS 接受机标称精度中的比例误差系数 (ppm)。 dGPS 网中相邻点间的距离 (km)。 可计算出 ,方案一最弱边边长相对中误差为 1/ 10 ,平均边长相对中误差为 1/ 10。 方案二最弱边边长相对中误差为 1/ 10 ,平均边长相对中误差为 1/ 10 ,两者几乎无差别 ,且都符合四等城市测量规范的要求。 E 效率比较 一个 GPS 网中 ,在测量点数、 GPS 接收机数和平均重复设站次数确定后，完成该测量所需的理论最少观测期数就可以确定。 但是，当按照某个具体的布网方式和观测作业方式进行作业时，要按要求完成整网的测量，所需的观测期数与理论上的最少观测期数会有所差异，理论最少观测期数与设计的观测期数的比值，称之为效率指标 (e)。 [2] 设 GPS 网中点的个数为 n,用 m 台接收机进行观测，则该网的最少观测期数为 [11] 如重复设站率以 R 表示，则理论观测期数为 R≥ 2 网的效率指标定义如下 : 式中， 是理论设计效率 , 是实际效率， e 是总效率。 根据以上公式 ,可计算出方案一的可靠性为 : =, =1,e= 方案二的可靠性为 : =, =1,e= 显然 ,方案二的可靠性比方案一略好。 从以上分析可以看出 ,方案二比方案一花费少 ,技术指标相差不大 ,精度都能满足要求 ,所消耗的人力、物力、财力、时间都比方案一少 ,所以 ,方案二比方案一要优 ,故本设计选择方案二。 所选方案的精度分析 根据所选方案的独立基线边构成的 GPS网成图 (图 34),统计出该网中有 38个控制点 ,其中 5个为已知。 57条基线。 图 34。