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摘要：辽宁工程技术大学建立的校园平面控制网是全校师生进行测绘实习的平台，但由于建设时间久远，很多控制点已遭到不同程度的破坏，很难保证测绘实习任务的顺利进行，重建校园平面控制网具有很重要的现实意义。本文介绍了进行控制测量的常用方法，主要阐述了应用全站仪和GPS进行控制测量的应用原理，并总结分析了各自的优缺点，提出了优先应用GPS定位技术进行首级控制，然后在GPS无法精确定位的点位采用全站仪导线加密GPS控制网的方法，很好的实现了校园平面控制网的重建。
关键词：控制网；GPS；全站仪；导线
Abstract: Campus plane control network of Liaoning Technical University to establish the school teachers and students is to practice of Surveying and mapping platform, but due to the construction of the passage of time, many control points have been damaged in varying degrees, it is difficult to guarantee the practice of Surveying and mapping task smoothly, has very important practical significance to rebuild campus plane control net. This paper introduces the common method to control the application of the principle of measurement, mainly describes the application of total station and GPS control survey, and analyzed their advantages and disadvantages, the first application of GPS positioning technology for the control, and then in the GPS cannot be precisely positioning points using total station traverse encryption method of GPS control network, well reconstructed campus plane control network.
Key words: control network; GPS; total station; wires
中图分类号：V242.4+1文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2013）
0 引言
自建校以来，测绘学院一直承担着全校各个相关专业的测量实习，并先后建立了校园、阜新市防空指挥部、塔子沟、六家子等四个实习基地。由于建设时间长久，校园实习基地的控制点一些已被破坏，还有一些已经不能保证精度，这样的平面控制网给学生的测量实习带来了诸多麻烦，甚至不能保证实习任务的顺利进行。基于此，重建校园实习基地平面控制网十分必要。
随着科学技术的发展，控制网布设的方法也在不断增多。比如，三角网、导线网、边角网和三边网等等。由于GPS技术的迅速发展，GPS在控制测量中得到广泛应用，与传统控制网相比，GPS控制网具有无可比拟的优点。如：点位间无需相互通视，定位精度高且不受地面点间构成的网本身几何图形的制约，劳动强度低，可全天候作业等。但GPS也有不足的地方，例如在某些地区由于高大物体的遮挡，GPS接收机接收不到足够多的卫星信号，这样使GPS不能进行定位或定位精度较差，不能满足平面控制测量的精度要求。全站仪集测角量边等功能于一体，在高大建筑物密集区，其灵活多样的导线也具有不可替代的优点，将GPS和全站仪组合使用，取长补短，具有很高的优越性。基于此，对于平面控制网的重建，我们可以采用GPS测量结合全站仪导线测量的方法进行。在GPS卫星信号不被遮挡的点位，采用GPS测量；在GPS卫星信号被遮挡的点位，采用全站仪导线加密GPS控制网。
1 GPS平面控制网的建立
1.1 测区概况
辽宁工程技术大学阜新校区，位于辽宁省阜新市中心位置，阜新校区南靠中华路，西临阜新市人民公园，在东面与阜新市人民政府隔街相望。辽工大阜新校区是我校教學活动的主要场所。新控制网的建立，能够使学生的实习达到精度要求，使实习顺利进行。
1.2 GPS控制网布设
近年来 ，随着GPS定位技术在各种工程控制网中的运用，采用布网方案多为：①全面三边网；②点连式三边网；③导线网；④辐射式。无论是采用 ①②③的多边形布网，还是快速静态的辐射式布网 ，精度都能达到要求，关键是如何避免粗差影响。实践表明，GPS观测中除了人为因素可引起粗差外，还会出现因观测时间短或观测条件不佳导致的纳伪现象。多边形布网可通过同步环、异步环闭合差检核发现粗差。为达到GPS平面标准，本工程GPS网采用多边形布网方式。
1.3 外业数据采集
GPS数据采集采用 4 台单频Ashtech GPS 接收机进行观测。联测了解放广场（点号A）和科技大厦（点号Z）两个国家控制点。观测中接收机状态稳定，性能良好。观测时精确测量仪器高2次，设置测量卫星高度角大于15°，数据采样间隔为10s。观测中有效卫星数均多于4颗，同步观测时段长度约为33分钟。测量时按照《全球定位系统GPS测量规范》中的有关要求执行。
1.4 内业数据处理
GPS网的基线向量采用Ashtech Solutions软件进行解算，以保证外业数据质量。根据程序输出的基线质量摘要，检查基线方差比、中误差、周跳数和测站数据剔除率来解算基线。
1.5 GPS测量成果
GPS测量成果见表1-1。
表1-1 GPS测量成果
1.6 GPS控制网精度分析
基线解算完毕后，要对解算出的基线根据其精度进行选择，要求是：
(1)基线必须取得固定解。
(2)基线解的相对误差必须小于规范对此等级GPS的要求。
(3)同一条基线任意两个时段的成果互差，应小于接收机标称精度的2 倍.
(4)对所有基线进行同步环检验。由同步环构成的n边形环闭合差应满足：
式中：n为闭合环中的边数；为 GPS 网标准差，mm。，其中：e为固定误差，mm；p为比例误差，，s为相邻点间距离，km。
(5)对所有基线进行异步环检验，由异步观测边构成的n边形环闭合差应满足：，，均小于等于
符合以上5点要求的基线，才可作为网平差的备选基线。在这些基线中，按照网的设计，选出独立基线一次测量的总基线数为，独立基线数为N -1，为接收机数为N，以某一已知WGS-84坐标的点为位置基准进行自由网平差，平差后应进行下列精度评定：
①若单位权中误差小于1，说明解算精度符合要求；如果大于，则要找出原因，进行改正。
②看残差V是否在允许范围内，并进行分析。
③看标准残差是否大于3，如果大于3，则要找出原因，进行改正。
④对自由网与约束网平差结果进行比较，若已知点的精度与前后结果相差较小 ，在《规范》允许范围内，则说明已知点的精度较好；否则，则说明已知点的精度较差，应另找已知点。
⑤对点位中误差进行分析，看是否符合要求。
本工程完全符合以上精度要求，其结果可以使用。
2全站仪导线加密GPS控制网
2.1外业数据采集及成果
本次导线测量的外业数据采集用的是尼康330型号的全站仪，以GPS控制网中的0004点作为已知控制点，0004-0002为已知方向，最后符合到GPS网中的0005控制点。导线全长792米，中间添加2个临时点。外业数据采集时严格一、二级导线主要技术指标进行，一、二级导线计算成果不累述。
2.2 导线测量精度分析
导线网中结点与高级点间的导线长度不应大于附合导线规定长度的0.7倍。当附合导线长度小于规定的1/3时，导线全长的绝对闭合差不应大于13cm。当导线平均边长比较短，附合导线的边数超12条时，应适当提高测角精度。
一、二级导线一般布设为附合导线形式，如图2-1所示，但在特定场合，也可布设为自由导线形式，如图2-2所示。
图2-1 附合导线形式
图2-2 自由导线形式
本文选择的是附合导线形式。
使用全站仪测量时严格按照《规程》要求进行精度控制，除要求相邻边长不能相差3倍外，对2C互差有要求，要求i角不能过大，对上、下半测回互差，两测回间互差都有要求。对附合导线数据解算完后，对下列数据进行分析：检查方位角闭合差是否合限；检查边长闭合差是否合限；检查坐标闭合差是否合限；看最弱边方位角中误差是否合限。其最弱边也是中间边，计算公式为：
当边数为奇数时：
当边数为偶数时：
二级导线的平均点位中误差为0.022m，平均方位角閉合差为-1.80″，边长相对闭合差为1∶56000，加密网中的二级导线精度也都远远高于《规范》对其精度的要求。
3 结论
随着时代的发展，建立控制网的方法也很多，如三角网、导线网、边角网和三边网等等，而在这次校园平面控制网的重建中采用了GPS来布设控制网，用全站仪导线来加密GPS控制网。这两种测量方法相结合是现在非常流行做控制的测量模式。全站仪导线测量可以通过添加临时点，解决树木障碍的问题，而GPS只能把信号不好的点删掉。正是因为导线测量有这样的优点，所以本文选择用GPS做控制网，用全站仪加密控制网。单独使用GPS或全站仪都有一定的局限性，而两者组合的测量作业模式能进一步提高效率和成果的可靠性，全站仪与GPS相结合的测量模式使GPS定位技术扩大了应用范围。
参考文献
[1] 林玉祥．控制测量[M]．测绘出版社，2009．
[2] 徐绍铨．《GPS测量原理及应用》[M]．武汉大学出版社，2008
[3] 孔祥元，郭际明．《控制测量学》[M]．武汉大学出版社，2010
[4] 黄文彬．《GPS测量技术》[M]．测绘出版社，2010
关键词：控制网；GPS；全站仪；导线
Abstract: Campus plane control network of Liaoning Technical University to establish the school teachers and students is to practice of Surveying and mapping platform, but due to the construction of the passage of time, many control points have been damaged in varying degrees, it is difficult to guarantee the practice of Surveying and mapping task smoothly, has very important practical significance to rebuild campus plane control net. This paper introduces the common method to control the application of the principle of measurement, mainly describes the application of total station and GPS control survey, and analyzed their advantages and disadvantages, the first application of GPS positioning technology for the control, and then in the GPS cannot be precisely positioning points using total station traverse encryption method of GPS control network, well reconstructed campus plane control network.
Key words: control network; GPS; total station; wires
中图分类号：V242.4+1文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2013）
0 引言
自建校以来，测绘学院一直承担着全校各个相关专业的测量实习，并先后建立了校园、阜新市防空指挥部、塔子沟、六家子等四个实习基地。由于建设时间长久，校园实习基地的控制点一些已被破坏，还有一些已经不能保证精度，这样的平面控制网给学生的测量实习带来了诸多麻烦，甚至不能保证实习任务的顺利进行。基于此，重建校园实习基地平面控制网十分必要。
随着科学技术的发展，控制网布设的方法也在不断增多。比如，三角网、导线网、边角网和三边网等等。由于GPS技术的迅速发展，GPS在控制测量中得到广泛应用，与传统控制网相比，GPS控制网具有无可比拟的优点。如：点位间无需相互通视，定位精度高且不受地面点间构成的网本身几何图形的制约，劳动强度低，可全天候作业等。但GPS也有不足的地方，例如在某些地区由于高大物体的遮挡，GPS接收机接收不到足够多的卫星信号，这样使GPS不能进行定位或定位精度较差，不能满足平面控制测量的精度要求。全站仪集测角量边等功能于一体，在高大建筑物密集区，其灵活多样的导线也具有不可替代的优点，将GPS和全站仪组合使用，取长补短，具有很高的优越性。基于此，对于平面控制网的重建，我们可以采用GPS测量结合全站仪导线测量的方法进行。在GPS卫星信号不被遮挡的点位，采用GPS测量；在GPS卫星信号被遮挡的点位，采用全站仪导线加密GPS控制网。
1 GPS平面控制网的建立
1.1 测区概况
辽宁工程技术大学阜新校区，位于辽宁省阜新市中心位置，阜新校区南靠中华路，西临阜新市人民公园，在东面与阜新市人民政府隔街相望。辽工大阜新校区是我校教學活动的主要场所。新控制网的建立，能够使学生的实习达到精度要求，使实习顺利进行。
1.2 GPS控制网布设
近年来 ，随着GPS定位技术在各种工程控制网中的运用，采用布网方案多为：①全面三边网；②点连式三边网；③导线网；④辐射式。无论是采用 ①②③的多边形布网，还是快速静态的辐射式布网 ，精度都能达到要求，关键是如何避免粗差影响。实践表明，GPS观测中除了人为因素可引起粗差外，还会出现因观测时间短或观测条件不佳导致的纳伪现象。多边形布网可通过同步环、异步环闭合差检核发现粗差。为达到GPS平面标准，本工程GPS网采用多边形布网方式。
1.3 外业数据采集
GPS数据采集采用 4 台单频Ashtech GPS 接收机进行观测。联测了解放广场（点号A）和科技大厦（点号Z）两个国家控制点。观测中接收机状态稳定，性能良好。观测时精确测量仪器高2次，设置测量卫星高度角大于15°，数据采样间隔为10s。观测中有效卫星数均多于4颗，同步观测时段长度约为33分钟。测量时按照《全球定位系统GPS测量规范》中的有关要求执行。
1.4 内业数据处理
GPS网的基线向量采用Ashtech Solutions软件进行解算，以保证外业数据质量。根据程序输出的基线质量摘要，检查基线方差比、中误差、周跳数和测站数据剔除率来解算基线。
1.5 GPS测量成果
GPS测量成果见表1-1。
表1-1 GPS测量成果
1.6 GPS控制网精度分析
基线解算完毕后，要对解算出的基线根据其精度进行选择，要求是：
(1)基线必须取得固定解。
(2)基线解的相对误差必须小于规范对此等级GPS的要求。
(3)同一条基线任意两个时段的成果互差，应小于接收机标称精度的2 倍.
(4)对所有基线进行同步环检验。由同步环构成的n边形环闭合差应满足：
式中：n为闭合环中的边数；为 GPS 网标准差，mm。，其中：e为固定误差，mm；p为比例误差，，s为相邻点间距离，km。
(5)对所有基线进行异步环检验，由异步观测边构成的n边形环闭合差应满足：，，均小于等于
符合以上5点要求的基线，才可作为网平差的备选基线。在这些基线中，按照网的设计，选出独立基线一次测量的总基线数为，独立基线数为N -1，为接收机数为N，以某一已知WGS-84坐标的点为位置基准进行自由网平差，平差后应进行下列精度评定：
①若单位权中误差小于1，说明解算精度符合要求；如果大于，则要找出原因，进行改正。
②看残差V是否在允许范围内，并进行分析。
③看标准残差是否大于3，如果大于3，则要找出原因，进行改正。
④对自由网与约束网平差结果进行比较，若已知点的精度与前后结果相差较小 ，在《规范》允许范围内，则说明已知点的精度较好；否则，则说明已知点的精度较差，应另找已知点。
⑤对点位中误差进行分析，看是否符合要求。
本工程完全符合以上精度要求，其结果可以使用。
2全站仪导线加密GPS控制网
2.1外业数据采集及成果
本次导线测量的外业数据采集用的是尼康330型号的全站仪，以GPS控制网中的0004点作为已知控制点，0004-0002为已知方向，最后符合到GPS网中的0005控制点。导线全长792米，中间添加2个临时点。外业数据采集时严格一、二级导线主要技术指标进行，一、二级导线计算成果不累述。
2.2 导线测量精度分析
导线网中结点与高级点间的导线长度不应大于附合导线规定长度的0.7倍。当附合导线长度小于规定的1/3时，导线全长的绝对闭合差不应大于13cm。当导线平均边长比较短，附合导线的边数超12条时，应适当提高测角精度。
一、二级导线一般布设为附合导线形式，如图2-1所示，但在特定场合，也可布设为自由导线形式，如图2-2所示。
图2-1 附合导线形式
图2-2 自由导线形式
本文选择的是附合导线形式。
使用全站仪测量时严格按照《规程》要求进行精度控制，除要求相邻边长不能相差3倍外，对2C互差有要求，要求i角不能过大，对上、下半测回互差，两测回间互差都有要求。对附合导线数据解算完后，对下列数据进行分析：检查方位角闭合差是否合限；检查边长闭合差是否合限；检查坐标闭合差是否合限；看最弱边方位角中误差是否合限。其最弱边也是中间边，计算公式为：
当边数为奇数时：
当边数为偶数时：
二级导线的平均点位中误差为0.022m，平均方位角閉合差为-1.80″，边长相对闭合差为1∶56000，加密网中的二级导线精度也都远远高于《规范》对其精度的要求。
3 结论
随着时代的发展，建立控制网的方法也很多，如三角网、导线网、边角网和三边网等等，而在这次校园平面控制网的重建中采用了GPS来布设控制网，用全站仪导线来加密GPS控制网。这两种测量方法相结合是现在非常流行做控制的测量模式。全站仪导线测量可以通过添加临时点，解决树木障碍的问题，而GPS只能把信号不好的点删掉。正是因为导线测量有这样的优点，所以本文选择用GPS做控制网，用全站仪加密控制网。单独使用GPS或全站仪都有一定的局限性，而两者组合的测量作业模式能进一步提高效率和成果的可靠性，全站仪与GPS相结合的测量模式使GPS定位技术扩大了应用范围。
参考文献
[1] 林玉祥．控制测量[M]．测绘出版社，2009．
[2] 徐绍铨．《GPS测量原理及应用》[M]．武汉大学出版社，2008
[3] 孔祥元，郭际明．《控制测量学》[M]．武汉大学出版社，2010
[4] 黄文彬．《GPS测量技术》[M]．测绘出版社，2010