1∶10000基础测绘项目中基准站GPS控制网的应用

摘要： 在新疆1：10000地形图基础测绘项目中，在未布设CORS的地区建立临时基准站，可以极大地提高作业效率，减少了航空摄影测量外业工作量，并有效地提升了测绘成果质量。

Abstract： In Xinjiang 1：10000 topographic map surveying and mapping project， to set temporary benchmark station in the areas that CORS doesn't cover can greatly improve the working efficiency， thus reducing the field work of aerial photogrammetry and effectively improving the quality of surveying and mapping result.

关键词： 基础测绘；基准站；似大地水准面；TBC

Key words： basic surveying and mapping；reference station；quasigeoid；TBC

中图分类号：P228.4 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2015）12-0208-02

0 引言

新疆维吾尔自治区1：10000地形图基础测绘项目基础控制网较早以前采用C级GPS控制网布设，其弊端很多，如：点位间距较短、布设基础控制点较多、水准测量工作量大、施测像控点一般采用GPS-RTK模式、流动站与基准站距离较短等。

最近几年1：10000地形图基础测绘项目控制网均采用基准站GPS控制网，高程通过新疆维吾尔自治区似大地水准面精化成果（2011年）求取各基准站的正常高，像控点施测采用GPS-PPK、GPS-RTK模式，在未布设CORS的地区建立临时基准站，可以极大地提高作业效率，减少航空摄影测量外业工作量，并有效地提升了测绘成果质量。

基准站（Reference Station），指在一定的观测时间内，一台或几台接收机分别在一个或几个固定测站上，一直保持跟踪观测卫星，其余接收机在这些测站的一定范围内流动作业，这些固定测站就称为基准站。基准站为临时基准站，是未建立CORS的地区，为像控点测量需要临时架设基准站。

1 基准站测量精度及技术要求

基准站采用2000国家大地坐标系（CGCS2000），GPS观测采用双频GPS接收机静态网观测模式，连续观测时间不低于3个小时，采样率为1-15s，基准站测量相邻点基线分量中误差为：水平分量≤20mm，垂直分量≤20mm，通过新疆维吾尔自治区似大地水准面精化成果（2011年）求取各基准站的正常高。

2 算例介绍

测区位于新疆吐鲁番地区，托克逊县城位于测区中部正南约12公里，艾维尔沟煤矿位于测区西南角，东边界距七泉湖镇约46公里；测区东西长度约200公里，南北宽度约30公里，整体地势北高南低，最高海拔3500m，最低海拔110m，平均海拔1805m，测区地貌分属丘陵地、山地、高山地。

为了满足吐鲁番地区经济与社会发展对基础测绘的需要及地面建设工程规划、设计之需要，由我单位承担完成吐鲁番北测区的1：10000基础测绘约5325km2。成图比例尺1：10000，共计213幅地形图。

基准站点联测计算共计15点，平面坐标系统采用2000国家大地坐标系，高斯―克吕格投影，按3度分带，测区中央子午线分别为87度、90度，高程基准采用1985国家高程基准。

3 基准站控制网的布设

新埋设基准站控制点“TL01”、“TL02”、“TL03”、“TL04”、“TL05”、“TL06”，与以往基础测绘项目的C级GPS点“乌市C54”、“乌市C57”、“吐C01”、“吐C12”、“吐C16”、“吐C22”、“吐C28”、“吐C34”及Ⅱ等水准点“Ⅱ乌吐27”共15点组成基准站GPS网，利用C级GPS点“吐C01”、“吐C16”、“吐C34”的2000国家大地坐标系成果进行起算，求出各基准站的2000国家大地坐标系坐标。

4 基准站点的观测

基准站点GPS控制网外业观测使用3台以上GPS接收机按照设计要求进行同步观测，同步观测图形之间采用边、点连接构成整网，共观测3个同步三边形、5个同步四边形，每个同步图形均观测1个时段，剔除一条不合格基线，共得到38条合格基线。联测测区各坐标系统起算点及其它基准站点，布设基准站GPS网，总点数15点，基线观测边长最大为48.162km，最短为11.560km，平均基线边长为30.52km。

5 基准站点控制网精度统计

5.1 使用TGO1.63软件“Convert RINEX（2.0版本）”功能，将所有观测数据的天线高改正到天线相位中心，转换为RINEX数据并导入Trimble Business Center v2.50软件中进行基线解算。基线解算质量满足软件默认要求，38条基线全部合格。

相邻点间基线长度精度标准差按下式进行统计：

基准站GPS网共得到23个3节点同步环，21个3节点异步环，环闭合差精度统计见表1。

5.2 基准站点GPS控制网三维无约束平差

基线向量质量检验符合要求后，导出基准站GPS网的基线文件，并导入CosaGPS V5.0软件中。在WGS-84坐标系下进行三维无约束平差。三维无约束平差后最弱点“TL05”，空间平面直角坐标系内点位中误差1.94cm；高斯平面坐标系中最弱点点位中误差为0.5cm；最弱边“TL04-TL05”，边长相对中误差为1/6418000；基线水平分量中误差为5.8mm，垂直分量中误差为3.8mm。所有基线均可参与约束平差。

5.3 基准站点GPS控制网二维约束平差

使用CosaGPS V5.0软件，在CGCS2000下，设定中央子午线分别为87°和90°，固定C级GPS点 “吐C01”、“吐C16”、“吐C34” CGCS2000成果，求得各基准站点的CGCS2000成果。

三维约束平差后最弱点“TL05”，空间平面直角坐标点位中误差3.29cm；高斯平面直角坐标最弱点位中误差WS57为0.7cm；最弱边“TL04-TL05”，边长相对中误差为1/267600；基线水平分量中误差为15.6mm，垂直分量中误差为15.6mm。

5.4 基准站点高程控制测量

以基准站GPS网在CGCS2000下经三维约束平差得到的基准站点大地高为基础，利用新疆维吾尔自治区似大地水准面精化成果（2011年），求取各基准站的高程。

6 结束语

在新疆1：10000基础测绘项目中，在未建立CORS的地区建立临时基准站，可以极大的提高作业效率，减少航空摄影测量外业工作量，主要有以下优点：

①与较早的1：10000基础测绘项目相比较，以往需布设C级GPS基础控制网，相邻点距离一般较短，而基准站相邻点距离较大，本算例最大达到了48km。

②由于基准站相邻点间距的增加，同步环较少，提高了外业GPS控制网的观测效率。

③利用了新疆维吾尔自治区似大地水准面精化成果（2011年），来求取各基准站的高程，替代了常规的水准测量。

④由于在测区建立了基准站，利用GPS-PPK方式测量像片控制点平面坐标及高程，与基准站的距离≤35km，相比传统方法观测像控点，提高了像控点观测的作业距离。

参考文献：

[1]徐绍铨，张华海.GPS测量原理及应用[M].武汉大学出版社，2008.

[2]李征航，黄劲松.GPS测量与数据处理[M].武汉大学出版社，2005.

[3]周忠谟，易杰军编著.GPS卫星测量原理与应用[M].测绘出版社，1992.