建设校内GPS控制网的可行性研究

【摘要】从土木工程专业培养目标出发，根据我校土木工程专业测量课程和学校所处地理环境的具体情况，介绍了建立具有gps控制网的测量实习基地的意义、必要性、布网方法等，为进一步深化优化测量学教学实习改革提供可行性研究和依据。

1、引言

随着测绘新技术的飞速发展，土木工程专业对测绘技术的要求与依赖日益提高：利用数字化地形图进行城市规划、路线设计、建立地面三维模型、工程量计算；利用全站仪、GPS实现各种建筑物的快速定位和工程变形测量等。其中被广泛使用的GPS系统是由由空间星座、地面监控和用户设备三大部分组成。GPS测量就是通过利用GPS接收机接收GPS卫星发射的信号来确定出地面点的三维位置的一种新型测量方法，用它几乎可以完成所有的测量工作。因此探索在新形势下如何建立具有GPS控制网的测量实验实习基地，有着十分重要的现实意义。

2、建立校园GPS实验网的必要性

我校测量实验室于2006年搬迁至新校区，测量实验和集中实习也都在新校区进行。同时，也开始在校园内进行控制点的布设，能够满足基于边控制边测量方法的大比例尺数字化测图的需要，也能够满足施工放线引测三维坐标的要求；实习期间采用独立坐标系、独立高程系进行导线首级控制，由学生利用经纬仪测距导线技术建立临时控制网。但是随着招生人数的扩大，新专业的开设，出现了测量实验课课时的增多且实习时间相对集中的局面。已有的测量控制网无论从数量上、 精度上还是使用的方便程度上都越来越难以满足学生的实习要求。因此，有必要着手建立并优化新校区的测量控制网，以满足土木工程、工程管理、交通工程、环境化学工程、给排水工程等专业对于测量实验和测量集中实习的需求。

3、建立校园GPS网的意义

随着科技的发展和各学科相互联系的加强，GPS技术已被广泛应用到各个领域，如环境监测部门的数据采集、地理信息系统的建立、地质灾害的预报、监测及防范等，因此，有必要建立校园GPS实验网，为教学和科研提供基础资料。GPS网的设计时无需考虑测角、边角同测和测边网等的传统要求、不需要考虑布设什么样的网形、考虑图形强度，几乎可以设定在所需要的任何位置处。所以GPS网的设计是非常灵活的，利用GPS定位技术建立GPS网，具有全天候、对通视条件无要求、相对精度高、操作简单、高效率、作业灵活便捷等特点。不仅工作量小，而且可以节省大量的人力、物力和财力。当边长

4、GPS网的布设原则和GPS点的选择

GPS布网主要包括网形设计和观测计划制定，构成优化的解算图形，同时应考虑提高成果可靠性。应遵循保证测量精度、测绘速度快、节省费用的原则。同时，GPS网应根据测量任务的要求、测区自然状况、交通条件等进行灵活设计，防止粗差。根据《卫星定位城市测量规范CJJ/T73-2010》的规定来确定相对应边长和精度。布网时要重点考虑的是合理利用原始控制点， 将已知点和未知点以边连、点连混合方式交叉构网，使得GPS网具有较强的几何强度，常见的有环形网、三角形网、星形网等。特别是作为平差的已知点、校核点的利用，分析其在网内的位置和本身精度对平差精度的影响，最终设计出最优的网形方案，合理恰当的技术设计能有效地保证观测成果的可靠性和满足要求。

GPS点的选择按照国家测绘局颁发的《全球定位系统（GPS）测量规范》（CH 2001-92）要求，应考虑下列原则：

a. 观测站应远离大功率的无线电发射台和高压输电线，接收机天线与其距离一般不得小于200m 。

b. 观测站附近不应有大面积的水域或对电磁波反射（或吸收）强烈的物体，远离雷达站、电台、微波中继站等。

c. 观测站的设立应便于用其他测量方法联测。

d. 观测站应设立在视野开阔且周围障碍物的高度角不小于15°的地方。

e. GPS网点应考虑与水准点相重合，或在网中布设一定密度的水准联测点。

f . GPS网点应尽量与原有地面控制网点相重合，重合点在网中应分布均匀。

根据校园实际地理情况，GPS点最好选择在高层建筑物上，可保证点位稳定、视野开阔，施测布网时尽量使起算点间形成异步环，其它各点根据实际情况而定，适当减少GPS网中的异步环数量，提高工作效率：在起算点和需要设置参考站的过渡点构成异步环后，其它测点根据情况可不必形成异步环，但要保证观测条件良好，基线解算合格。

5、拟建GPS网的实测内容和功能

根据教学大纲对实验实习教学的内容要求和时数安排，在有限的时间和资源，选择有代表性的工程环节和有鲜明的模拟性的工程实例，作为GPS实验实习的教学内容是完全有必要的。充分利用现有的校园环境，使实验实习的整个过程尽可能的符合测绘工程生产实际，并满足GPS实践教学的要求。使学生在有限的实习时间内能够顺利完成实习任务，让测量实习转变为完整意义上的测绘工程实际工作的模仿，最终达到学生在校内就可以获得良好的实践效果。

首先是对GPS技术的掌握，其主要包括GPS 业内数据处理和GPS 基线网实测两大部分。让学生通过以动态、静态 GPS的方式观测并建立基线网，对测量成果进行检验的基础上能够熟练的进行工程放样。在校内实训基地中埋设一定数量的四等三角点，以此将其作为GPS 控制网的起算数据，进行外业设计以及图形结构设计。学生通过 GPS 技术的应用在合理布网的基础上，使控制点能够具有更为便捷、 全局特征分布。在实际教学的过程中， 教师也可以根据课程的内容以及需求，固定控制点，对导线进行加密测量，方便对学生测量数据所具有的精确性以及真实性进行检查，以此进一步的提升了实习的效果和质量。

其次根据校园的实际地理地貌特征，模拟出一些仿真效果好的实习场地，利用建筑物、道路、桥梁、渠道、河道、堤坝等，以此来更好的满足给排水工程、建筑工程以及交通工程学生的实习要求，增强了基地的多样性。例如交通工程专业的学生就可以在校内完成道路选线、曲线测设、道路中线放样、纵横断面测量等工作。

最后对数据的采集和处理，内容包括 GIS 空间数据采集与处理、数据的管理与入库、 GIS 工程实践训练以及相关的科研活动等等。结合数字化测图技术，实现测绘外业数据采集与内业处理的一体化，提升专业学生数字成图、数据处理的能力。同时可以采取校企联合的方式，不仅对教师教学和学生学习方面提供帮助，还可以为企业员工的岗位培训和继续教育提供良好的平台，实现校企共同发展的良性循环。

6、结语

具有GPS控制网的测量实习基地的建成，不只是能提高了工程测量课的教学效果，优化学校的原有教学条件，更可以拓宽土木工程专业学生从事测量工作的范围，在提升学校社会地位、学生的就业率和就业质量方面都会起到一定的作用。同时使学生通过先进技术、真实环境的接触，提高学习的积极性、实际动手能力和技术水平。

参考文献

1、黄声享.陈晶晶.李夏至. GPS测量实践教学的尝试 [期刊论文] - 实验室研究与探索 2010（3）

2、徐红健 工程测量课程校内实训基地的建设方式探究[期刊论文] - 中小企业管理与科技 2015（10）

3、韩井泉 GPS布网测量相关问题探讨[期刊论文] - 科技与生活 2010（21）