专利名称：多级控制网gps优化组合测量法的制作方法
技术领域：
本发明属于工程控制网测量的技术领域，具体涉及ー种多级控制网GPS优化组合測量法，特别适于高速鉄路、客运专线、新建鉄路、高速公路等帯状平面控制网測量中。
背景技术：
为工程建设服务的控制网按照“从整体到局部、先控制后碎部”原则“分级布设、逐级控制”。在高速公路工程中，平面控制网分为ー级、ニ级、三级、四级共4个等级，4个等级均可采用GPS測量，其中对大型桥梁和隧道工程的控制网应采用一、ニ级精度等级，三级可作为高速公路路线的首级控制网，四级控制网可作为高速公路的施工控制网。在高速鉄路、客运专线、新建普通鉄路工程中，平面控制网分为CPO框架网、CPI基础控制网、CPII线路控制网、CPIII轨道控制网4个等级(以下简称CPO、CPI、CPII、CPIII控制网)，其中CP0、CPI、CPII控制网均采用GPS测量，CPIII采用全站仪以“自由设站、边角交会”方式建网。施工加密控制网是指为方便工程施工放样需求，在已布设的各级控制网的基础上，采用“同级扩展或向下级发展”的方式建立。本发明主要针对此类为工程建设服务的各级控制网、施工加密控制网的测量エ作。平面控制网采用GPS静态观测模式測量，至少采用3台以上GPS接收机进行观测(一般为4台)，同时开机采集数据形成一个同步观测时段，每2点之间解算出一条同步基线，多条同步基线组成同步环，在同步环之间常采用边联结方式扩展构网(简称边联式)，最终形成由三角形或大地四边形组成的帯状网。国家标准、行业规范对不同等级控制网GPS測量有着明确要求，主要包括卫星观测截至高度角、同时观测有效卫星数、有效观测时段长度、数据采样率、接收机类型、GDOP值，以及观测时段数、重复设站率等指标。以往測量组织按照控制网等级从高级到低级分级測量，在低级网测量时又要联测高级网控制点，以作为低级网的起算基准和约束平差条件，以满足“逐级控制”之目的。也就是说“控制网分级测量时有几级就要测几遍，高级网控制点毎次都要被低级网联测，等级越高被重复测量的次数越多”，这种组织方式造成了エ效低、成本大。
发明内容
本发明为了解决多级控制网測量时エ效低、成本高、时间浪费等问题，提供了ー种全新的、高效的、完全符合GPS測量原理、和规范要求的多级控制网GPS优化组合測量法。本发明采用如下的技术方案实现，
一种多级控制网GPS优化组合測量法，将多级控制网中等级最高的首级控制网相邻点或相邻点对之间称为基本区域，具体步骤为1)、将测区内首级控制网划分为若干基本区域，统计各基本区域内各级控制点数量，绘制点位分布 2)、GPS接收机按不低于3N+1台配置，N是控制网等级数；
3)、同步观测的点位按照“各级控制网都满足边联结扩展条件”的原则和点位分布图形
确定；
4)、按照“測量数据利用最大化”原则形成“先两端，后中间”的测量模式；
5)、当最低级控制网有个别控制点没有被覆盖测量时适时联测；· 6 )、依次完成所有基本区域数据采集工作后，按照控制网等级筛选所需数据进行处理。本发明具有如下优点采用多台GPS多级控制网同时观测，通过优化多级控制桩的观测顺序和组合，提高了高等级控制网GPS观测数据利用率，減少了低ー级控制网GPS观测工作量，做到了“一次測量、多网复用”，极大地提高工作效率、节约了时间和成本。
图I基本区域不意图
图2多级控制网GPS优化组合測量法之第一时段 图3多级控制网GPS优化组合測量法之第二时段 图4多级控制网GPS优化组合測量法之第三时段 图5多级控制网GPS优化组合測量法之最简基线 图6闻速铁路CPI控制网最终形成的网形 图7高速铁路CPII控制网最终形成的网形 图8高速鉄路施工加密网最終形成的网形
图中1-CPI控制点，2-CPII控制点，3-施工加密控制点，4-重复边，5-基本区域I，6-基本区域II，7-基本区域III ；
图6、图7、图8中，(2)表示2个时段，未注明者为I个时段。
具体实施例方式多级控制网GPS优化组合測量法，将多级控制网中等级最高的首级控制网相邻点或相邻点对之间称为基本区域，通过对基本区域内各等级控制点的測量时间、顺序等进行组合调整达到优化的目的。具体实现步骤为
1)、将测区内首级控制网划分为若干基本区域，统计各基本区域内各级控制点数量，绘制点位分布 2),GPS接收机按不低于3N+1台配置，N是控制网等级数；一般按基本区域内最多控制点数量的1/2配置就能取得不错效果；
3)、同步观测的点位按照“各级控制网都能满足边联结扩展条件”的原则和点位分布图形确定；
4)、基本区域内的控制点按边联结方式扩展构网一般需要多次同步观测才能完成，按照“測量数据利用最大化”原则形成了 “先两端，后中间”的测量模式，一般3次观测即能覆盖所有控制点；5)、当最低级控制网有零星控制点没有覆盖时应当适时联测；
6 )、依次完成所有基本区域数据采集工作后，按照控制网等级筛选所需数据进行处理。实施例以 高速铁路控制网为例，根据《高速铁路工程测量规范》(TB 10601-2009)规定，高速铁路精密控制网分为CPO、CPI、CPII、CPIII共4个等级，其中CPO控制桩每50km设置I个；CPI控制桩每4km设置I对，当CPII采用GPS测量方式时可设I个；CPII控制桩每600— 800m设置I个。在CPII控制网的基础上可以建立施工加密控制网，点间距在200—300m之间设置I个。高速铁路精密控制网除CPO之外其它等级控制网和施工加密控制网均属于工程控制网范畴(如图I所示)，CPI、CPII、施工加密控制网均可以使用GPS进行测量。若CPI控制网以点对布设时，则相邻2个点对之间构成基本区域，点数4个，长度4km,点对构成边联式条件；若采用单点布设方式吋，则相邻2个点组成基本区域，长度4km，相邻3个点构成边联式条件；
按此推算，ー个基本区域中CPI点数2-4个、CPII点数6-7个、施工加密控制网点数6-8个，总点数14-19个左右。以基本区域内有CPI点4个、CPII点7个、加密点8个为例，对测量方法介绍如下。I)、采用4台GPS接收机以传统方法測量，则CPI要观测2个时段共4个点，CPII要观测5个时段共11个点，加密点要观测9个时段共19个点，共观测16个时段，总工作时间=(时段数X时段长)X仪器数量=(2X1. 5 + 5X1. 0 + 9X1. 0) X4=68台时；
2)、针对CPI、CPII、加密点三个等级，配置3X3+1=10的GPS接收机，GPS接收机以优化综合法測量，根据“先两端后中间”也就是“先高级后低级”的測量模式进行观测，第I时段位于基本区域一端，观测CPI点4个、CPII点3个、加密点3个；第2时段位于基本区域另一端，观测CPI点4个、CPII点3个、加密点3个；第3时段位于基本区域中间，观测CPI点0个、CPII点5个、加密点3个；共观测3个时段，总工作时间=(时段数X时段长)X仪器数量=(2X1. 5 + 1X1. 0) X 10=40 台时；
4)、优化组合測量法与传统法相比，总工作时间由原来68台时减少到40台时，节约28台时，工作效率提高41%。采用优化组合测量法得到最简基线(见图5所示)，通过筛选分别得到CPI、CPII、施工加密控制网的构网基线(见图6、图7、图8)，然后按规范要求进行平差计算。本发明完全符合GPS測量原理，满足规范要求，从实施思路和方式上有创新，以有效利用高等级控制网观测数据为突破口提高了工作效率、降低了成本。
权利要求
1. 一种多级控制网GPS优化组合测量法，将多级控制网中等级最高的首级控制网相邻点或相邻点对之间称为基本区域，具体步骤为 .1)、将测区内首级控制网划分为若干基本区域，统计各基本区域内各级控制点数量，绘制点位分布图； .2)、GPS接收机按不低于3N+1台配置，N是控制网等级数； .3)、同步观测的点位按照“各级控制网都满足边联结扩展条件”的原则和点位分布图形确定； .4)、按照“测量数据利用最大化”原则形成“先两端，后中间”的测量模式； .5)、当最低级控制网有个别控制点没有被覆盖测量时适时联测； .6 )、依次完成所有基本区域数据采集工作后，按照控制网等级筛选所需数据进行处理。
全文摘要
本发明属于工程控制网测量的技术领域，具体涉及一种多级控制网GPS优化组合测量法,解决了多级控制网测量时工效低、成本高、时间浪费等问题，多级控制网GPS优化组合测量法,将测区内首级控制网划分为若干基本区域，GPS接收机按不低于3N+1台配置，N是控制网等级数，按照“测量数据利用最大化”原则形成“先两端，后中间”的测量模式。本发明具有如下优点提高了高等级控制网GPS观测数据利用率，减少了低一级控制网GPS观测工作量，做到了“一次测量、多网复用”，极大地提高工作效率、节约了时间和成本。
文档编号E01B35/00GK102953305SQ20121040373
公开日2013年3月6日 申请日期2012年10月22日 优先权日2012年10月22日
发明者郭志广, 王波, 孙学军, 黄尧, 苏杰, 杜贺 申请人:中铁三局集团有限公司, 山西天昇测绘工程有限公司