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摘 要：随着现代测量技术的不断发展，催生了新型校园测量控制网的诞生。基于GPS技术的校园测量控制网建立可以提高校园的测量控制能力，解决了测量专业学生在实训上的难题，从而提高学生的专业业务能力。该研究主要基于GPS技术的静态测量原理进行校园控制网的构建。
关键词：校园控制;GPS控制网;GPS技术;静态测量
Research on Construction
of Campus Measurement Control Network Based on GPS Technology
——Taking Guiyang Vocational and Technical College as an example
Ao Dechun Wu Kun Ran Xiufen
Guiyang Vocational and Technical College GuizhouGuiyang 550081
Abstract：With the continuous development of modern measurement technology，the birth of a new campus measurement control network has been born.The establishment of campus measurement control network based on GPS technology can improve the measurement control ability of the campus，Solved the problem of measuring professional students in training，Thereby improving the professional business ability of students.This paper is based on the static measurement principle of GPS technology to build the campus control network.
Key words：Campus control;GPS control network;GPS technology;Static measurement
GPS（Global Positioning System）是全球定位系统的简称，系统由GPS卫星星座、地面监控系统和用户设备部分组成。近年来，控制测量由以前常用的测角网、测边网、导线网等传统技术向GPS定位技术的转变，使得控制测量变得简便快捷。当前，布设首级控制网一般采用GPS静态相对定位的方式实现。[1]
贵阳职业技术学院将原来的地质学校合并后，学院将工程测量学打造为院系的一个特色专业。目前大部分开设测绘学科的高校都建立了自己的校园控制网，在工程测量学专业学科建设方面，贵阳职业技术学院内还没有建立GPS测量控制网，学生在校园内进行测量学习时大多是模拟情况下开展。贵阳职业技术学院建设控制网正是为工程测量专业的建设提供测绘基础。为此，学院对于校园测量控制网的构建迫不及待。GPS校园控制网的建立是提高教学质量的重要手段，研究成果将会促进工程测量学专业建设，提高教学质量，完成优质学校建设任务。
1 研究区及控制点分布介绍
该研究区域隶属于贵州省贵阳市观山湖区，地处观山湖区东南部，东邻奥体中心，南接护理学院;校区属于山地、丘陵为主的丘原盆地地区，地势起伏不大，平均海拔1298米。学院占地面积71.3万m2，建筑面积28.7万m2，学生宿舍10.9万m2。由于该研究区是新建的校区，教学基础设施建设暂时不健全，校内的植被还比较矮小，因此不管是从教学需要还是从控制网的实施条件来讲，都比较适合进行GPS静态控制网的观测。
根据《全球定位系统（GPS）测量规范》的规定与校园占地面积综合分析，在研究区域内布设的控制网由4个控制点组成，控制点间最短距离为134.5m，最长距离为485.3m。4个控制点能够很好满足测量教学的基本要求，并能对整个校园起着控制作用，为其他的基础设施建设提供控制。布设的控制网选择了两个起算点，且它们属于C级点，分别位于百花湖与恒阳大厦。
2 GPS控制网构建原则
2.1 坐标系统的选择
该校园构建的GPS控制网选择了三套坐标系，分别为CGCS2000、1954年北京坐标系和1980年西安坐标系。为满足国家自然资源局提出的要求，2018年7月1日，所有测绘成果的坐标都应选择CGCS2000坐标系统，因此GPS控制网的其中一套坐标系统为CGCS2000，该坐标系统为地心坐标系。1954年北京坐标系和1980年西安坐标系是我国早期基础数据所采用的参心坐标系统，[2]将1954年北京坐标系和1980年西安坐标系与CGCS2000坐标系进行转换时需要相应的参数，因此该校园控制网选择了这三套坐标系。
2.2 GPS控制网技术规范
A级GPS网用于建立国家一等大地控制网，B级GPS控制网用于建立地方或城市坐标基准，C级GPS网用于建立三等大地控制网，以及区域、城市及工程测量的基本控制网，D、E级主要用于测图、施工等控制测量。[3]表1为B、D、C、E级GPS网的精度指标;表2为各等级GPS测量基本技术要求;表3为位置精度强弱度。
3 外業数据观测及数据处理
3.1 外业数据观测
在进行数据观测前，使用相应的仪器预报星历，当PDOP达到要求时才进行数据观测。进行外业数据观测时，采用南方测绘公司生产的型号为银河6的GPS接收机6台，其中2台安置在C级点上，4台安置在校园内布设的四个控制点上，进行外业数据观测时选择观测1.6个时段，并进行同步观测。 3.2 外业数据处理
外业数据采集结束后，在南方测绘Gnss数据处理软件新建三个项目，每个项目选择一种坐标系，将采集后的数据进行整理并导入南方测绘Gnss数据处理软件，最后由观测数据生成得到的GPS网型如图1与图2所示：
将观测数据分别导入三个不同坐标系的工程中进行基线解算，基线解算是选择全部解算。当基线解算完成之后，发现该网型中存在不合格基线，通过调整高度截止角与历元间隔使其达到合格状态。[4]待基线解算合格后，在“闭合环”窗口中进行闭合差计算。首先，对同步时段任一三边同步环的坐标分量闭合差和全长相对闭合差按独立环闭合差要求进行同步环检核，然后计算异步环。程序将自动搜索所有的同步、异步闭合环。[5]当闭合环与重复基线检查无误之后就进行网平差与高程拟合。首先将起算点H066、H101的已知坐标输入到测站数据中，再将每个测站点的测片高输入到观测数据文件中，最后进行自动处理、三维平差、二维平差和高程拟合，最后得到各个控制点的三维坐标。如下表所示：
3.3 外业数据质量检核
对外业数据质量进行检核主要包括数据剔除率、复测基线长度差及同步观测环闭合差这三个部分，它们应该满足以下条件：
（1）数据剔除率：同一时段内观测值得数据剔除率不应超过10%。
（2）复测基线长度差：C、D级网基线处理和B级网外业预处理后，任意两个重复观测基线长度之差ds应该满足下式：
dsSymbolcB@22δ
式中，δ为相应级别规定的基线中误差，计算时边长按实际平均边长计算。
（3）同步观测环闭合差：对三边同步环闭合差值检验，闭合差应该满足下式：
ωΧSymbolcB@35δ，ωYSymbolcB@35δ，ωΖSymbolcB@35δ
式中，δ为相应级别规定的基线中误差，计算时边长按实际平均边长计算。
根据外业数据质量的要求对此次静态观测数据进行检核结果表明，此次外业观测数据符合相关技术要求，并且满足基线处理要求。
4 结语
通过对外业观测数据的解算、网平差处理及高程拟合结果表明，建立的GPS控制网满足D级GPS网的精度要求，并且能够很好的控制整个校区，该网是合格的。GPS控制网的建立虽然在现在已经很普遍，但是作为校园这样特殊的环境，GPS控制网的构建具有一定的研究意义。解决了测量专业学生在实训上的难题与学校后期的基础建设提供了坚实控制保证，同时，其研究成果将会促进工程测量学专业建设，提高教学质量，完成优质学校建设任务。
参考文献：
[1]张皖秋，赵柱国，张加龙.GPS静态相对定位应用及精度研究[J].安徽农业科学，2010，38（18）：9917-9921.
[2]孙延波.2000国家大地坐标系在线路选线中的应用研究[J].科技创新与应用，2012（31）：10.
[3]董永刚.GPS控制网及坐标转换方法在水库流域控制中的应用[J].东北水利水电，2016，34（12）：48-50.
[4]朱劲松，余颖媛.南方GPS数据处理软件基线解算分析[J].现代商贸工业，2009，21（20）：272-273.
[5]詹家民.GPS定位技術在连云港海堤路控制测量中的应用[J].全球定位系统，2008（02）：37-41.
作者简介：敖德春（1990-），男，贵州瓮安县人，硕士研究生，专业：地图学与地理信息系统。
关键词：校园控制;GPS控制网;GPS技术;静态测量
Research on Construction
of Campus Measurement Control Network Based on GPS Technology
——Taking Guiyang Vocational and Technical College as an example
Ao Dechun Wu Kun Ran Xiufen
Guiyang Vocational and Technical College GuizhouGuiyang 550081
Abstract：With the continuous development of modern measurement technology，the birth of a new campus measurement control network has been born.The establishment of campus measurement control network based on GPS technology can improve the measurement control ability of the campus，Solved the problem of measuring professional students in training，Thereby improving the professional business ability of students.This paper is based on the static measurement principle of GPS technology to build the campus control network.
Key words：Campus control;GPS control network;GPS technology;Static measurement
GPS（Global Positioning System）是全球定位系统的简称，系统由GPS卫星星座、地面监控系统和用户设备部分组成。近年来，控制测量由以前常用的测角网、测边网、导线网等传统技术向GPS定位技术的转变，使得控制测量变得简便快捷。当前，布设首级控制网一般采用GPS静态相对定位的方式实现。[1]
贵阳职业技术学院将原来的地质学校合并后，学院将工程测量学打造为院系的一个特色专业。目前大部分开设测绘学科的高校都建立了自己的校园控制网，在工程测量学专业学科建设方面，贵阳职业技术学院内还没有建立GPS测量控制网，学生在校园内进行测量学习时大多是模拟情况下开展。贵阳职业技术学院建设控制网正是为工程测量专业的建设提供测绘基础。为此，学院对于校园测量控制网的构建迫不及待。GPS校园控制网的建立是提高教学质量的重要手段，研究成果将会促进工程测量学专业建设，提高教学质量，完成优质学校建设任务。
1 研究区及控制点分布介绍
该研究区域隶属于贵州省贵阳市观山湖区，地处观山湖区东南部，东邻奥体中心，南接护理学院;校区属于山地、丘陵为主的丘原盆地地区，地势起伏不大，平均海拔1298米。学院占地面积71.3万m2，建筑面积28.7万m2，学生宿舍10.9万m2。由于该研究区是新建的校区，教学基础设施建设暂时不健全，校内的植被还比较矮小，因此不管是从教学需要还是从控制网的实施条件来讲，都比较适合进行GPS静态控制网的观测。
根据《全球定位系统（GPS）测量规范》的规定与校园占地面积综合分析，在研究区域内布设的控制网由4个控制点组成，控制点间最短距离为134.5m，最长距离为485.3m。4个控制点能够很好满足测量教学的基本要求，并能对整个校园起着控制作用，为其他的基础设施建设提供控制。布设的控制网选择了两个起算点，且它们属于C级点，分别位于百花湖与恒阳大厦。
2 GPS控制网构建原则
2.1 坐标系统的选择
该校园构建的GPS控制网选择了三套坐标系，分别为CGCS2000、1954年北京坐标系和1980年西安坐标系。为满足国家自然资源局提出的要求，2018年7月1日，所有测绘成果的坐标都应选择CGCS2000坐标系统，因此GPS控制网的其中一套坐标系统为CGCS2000，该坐标系统为地心坐标系。1954年北京坐标系和1980年西安坐标系是我国早期基础数据所采用的参心坐标系统，[2]将1954年北京坐标系和1980年西安坐标系与CGCS2000坐标系进行转换时需要相应的参数，因此该校园控制网选择了这三套坐标系。
2.2 GPS控制网技术规范
A级GPS网用于建立国家一等大地控制网，B级GPS控制网用于建立地方或城市坐标基准，C级GPS网用于建立三等大地控制网，以及区域、城市及工程测量的基本控制网，D、E级主要用于测图、施工等控制测量。[3]表1为B、D、C、E级GPS网的精度指标;表2为各等级GPS测量基本技术要求;表3为位置精度强弱度。
3 外業数据观测及数据处理
3.1 外业数据观测
在进行数据观测前，使用相应的仪器预报星历，当PDOP达到要求时才进行数据观测。进行外业数据观测时，采用南方测绘公司生产的型号为银河6的GPS接收机6台，其中2台安置在C级点上，4台安置在校园内布设的四个控制点上，进行外业数据观测时选择观测1.6个时段，并进行同步观测。 3.2 外业数据处理
外业数据采集结束后，在南方测绘Gnss数据处理软件新建三个项目，每个项目选择一种坐标系，将采集后的数据进行整理并导入南方测绘Gnss数据处理软件，最后由观测数据生成得到的GPS网型如图1与图2所示：
将观测数据分别导入三个不同坐标系的工程中进行基线解算，基线解算是选择全部解算。当基线解算完成之后，发现该网型中存在不合格基线，通过调整高度截止角与历元间隔使其达到合格状态。[4]待基线解算合格后，在“闭合环”窗口中进行闭合差计算。首先，对同步时段任一三边同步环的坐标分量闭合差和全长相对闭合差按独立环闭合差要求进行同步环检核，然后计算异步环。程序将自动搜索所有的同步、异步闭合环。[5]当闭合环与重复基线检查无误之后就进行网平差与高程拟合。首先将起算点H066、H101的已知坐标输入到测站数据中，再将每个测站点的测片高输入到观测数据文件中，最后进行自动处理、三维平差、二维平差和高程拟合，最后得到各个控制点的三维坐标。如下表所示：
3.3 外业数据质量检核
对外业数据质量进行检核主要包括数据剔除率、复测基线长度差及同步观测环闭合差这三个部分，它们应该满足以下条件：
（1）数据剔除率：同一时段内观测值得数据剔除率不应超过10%。
（2）复测基线长度差：C、D级网基线处理和B级网外业预处理后，任意两个重复观测基线长度之差ds应该满足下式：
dsSymbolcB@22δ
式中，δ为相应级别规定的基线中误差，计算时边长按实际平均边长计算。
（3）同步观测环闭合差：对三边同步环闭合差值检验，闭合差应该满足下式：
ωΧSymbolcB@35δ，ωYSymbolcB@35δ，ωΖSymbolcB@35δ
式中，δ为相应级别规定的基线中误差，计算时边长按实际平均边长计算。
根据外业数据质量的要求对此次静态观测数据进行检核结果表明，此次外业观测数据符合相关技术要求，并且满足基线处理要求。
4 结语
通过对外业观测数据的解算、网平差处理及高程拟合结果表明，建立的GPS控制网满足D级GPS网的精度要求，并且能够很好的控制整个校区，该网是合格的。GPS控制网的建立虽然在现在已经很普遍，但是作为校园这样特殊的环境，GPS控制网的构建具有一定的研究意义。解决了测量专业学生在实训上的难题与学校后期的基础建设提供了坚实控制保证，同时，其研究成果将会促进工程测量学专业建设，提高教学质量，完成优质学校建设任务。
参考文献：
[1]张皖秋，赵柱国，张加龙.GPS静态相对定位应用及精度研究[J].安徽农业科学，2010，38（18）：9917-9921.
[2]孙延波.2000国家大地坐标系在线路选线中的应用研究[J].科技创新与应用，2012（31）：10.
[3]董永刚.GPS控制网及坐标转换方法在水库流域控制中的应用[J].东北水利水电，2016，34（12）：48-50.
[4]朱劲松，余颖媛.南方GPS数据处理软件基线解算分析[J].现代商贸工业，2009，21（20）：272-273.
[5]詹家民.GPS定位技術在连云港海堤路控制测量中的应用[J].全球定位系统，2008（02）：37-41.
作者简介：敖德春（1990-），男，贵州瓮安县人，硕士研究生，专业：地图学与地理信息系统。