GNSS控制网设计精度分析

□ 曹正伟 崔坤生

（1.天津华北地质勘查局核工业二四七大队，天津 301800；2.福建省港航管理局勘测中心,福建 福州 350009）

0.引言

在没有CORS信号覆盖的地区进行控制测量，如何保证GNSS控制网的精度，节约成本、提高测量效率是测绘工作者关心的问题。本文结合GNSS控制网设计实例，从网形、基线等方面探讨优化控制网设计精度的方法。

1.GNSS控制网的网形设计

1.1 GNSS网形设计特点

由于点间不需要通视且点位精度主要取决于卫星与测站间的几何图形、观测数据质量和数据处理方法，因此GNSS网的设计主要取决于用户的要求和用途[1]。

1.2 GNSS网的同步图形扩展方式

GNSS网的图形布设通常有点连式、边连式、网连式以及边点混合连接四种基本方式。选择什么样的组网，取决于工程所要求的精度、野外条件及GNSS接收机台数等因素[2]。

2.GNSS控制网精度分析实例

2.1 GNSS网形与控制网精度关系

图1 边连接布网

采用边连接，观测网形（如图1所示）。图中箭头表示平差时所选的独立基线及其方向，虚线表示要追加的独立基线。根据所得的数值，估算网的质量指标，结果见表1。

表1 坐标值的精度分析

当网为点连接，且存在一条自由基线时，网形（如图2所示）。对此网进行精度估算，其结果见表2。

图2 点连接控制网

比较表1和表2的数据得到，当网为点连接且存在一条自由基线时，网的平均精度比边连接降低很多。所以，GNSS网的精度与网形有关。

2.2 GNSS基线与控制网精度的关系

在控制网中分别追加基线2—8和基线5—3时，其平差结果见表3和表4。

从表3和表4中数据分析得到，当网中追加独立基线时，则网的精度有所提高。在本例中，单独加测2—8或5—3基线时，平差的结果差不多，所以，其对网的精度增益是等效的。

当同时加测基线2—8和基线5—3时的平差结果见表5。

表2 点连接精度分析

表3 加测2—8基线后的精度分析

表4 加测5—3基线后的精度分析

表5 加测2—8和5—3基线后的精度分析

比较表3、表4和表5的数据得到，当在网中继续追加独立基线时，网的精度会有小幅度提高，各点点位精度会逐渐趋于均匀化。

2.3 实例分析

根据以上分析，结合内蒙古锡林浩特市某地调项目控制网实例的情况，对GNSS控制网设计精度进行分析如下：

（1）根据测区实际情况，在图上选点、野外踏勘并获取满足规范布网条件的实际概略二维坐标。

（2）按照GNSS网的布网原则，结合实际GPS仪器数量，选取独立基线控制网的观测方案。

（3）以不同边点混合连接的形式设计3种布网方案，采用严密算法，比较分析各方案中的精度值差异，确定精度较高且分布均匀的最优方案。3种方案的网形分别（如图3、图4、图5所示）。

图3 实例网方案1

图4 实例网方案2

图5 实例网方案3

分别对3种方案进行精度分析，其精度结果见表6。

由表6中精度分析可得，边点混合连接方式相同但因网形不同，精度结果也不一样，其中方案1和方案2的平均精度相同且是方案中最高的，但方案2中的各点点位精度明显分布不均匀，所以方案1是最合理布网方案。

表6 边点混合连接不同方案精度分析

3.结束语

通过实例验证分析，得出以下3点结论：

（1）GNSS网的精度与网形的布设和独立基线的选取密切相关。

（2）GNSS网解算中追加独立基线对网的精度提高有益处，但没有必要追加大量独立基线。

（3）在布网连接方式相同时，一定要合理选取公共点和公共边以确保GNSS网的精度。

参考文献：

【1】王建敏，等.GNSS网的优化设计与粗差剔除[J].辽宁工程技术大学学报，2003（3）.

【2】孔祥元,梅是义.控制测量学（第2版）[M].武汉:武汉大学出版社,2002.