【正文】 藏云貴川測區(qū)；點(diǎn)問平均間距150公里。B級網(wǎng)共計(jì)818個點(diǎn)，布設(shè)時采用了不同的精度和分辨率，其中西部地區(qū)平均點(diǎn)距為150公里，中部地區(qū)為100公里，東北地區(qū)為5070公里。目前基本網(wǎng)已完成兩期調(diào)測，區(qū)域網(wǎng)完成二期觀測。四、全國地殼運(yùn)動監(jiān)測網(wǎng)和局部地殼形變監(jiān)測網(wǎng)全國高精度GPS地殼運(yùn)動監(jiān)測網(wǎng)由中國地震局組織實(shí)施的，并定期進(jìn)行復(fù)測。 GPS控制網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)的目的GPS網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)的等級分類。其實(shí)際上是一個平差的過程。而當(dāng)改變基線連接方式的時候，異步環(huán)的邊數(shù)、個數(shù)、形式就會有所改變，這樣就對網(wǎng)的精度和可靠性產(chǎn)生影響。而當(dāng)確定了整周模糊度之后，再增加觀測時間也不會明顯提高觀測值的權(quán)，因此在GPS網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)，尤其是不同作業(yè)模式不同精度類型的GPS接收機(jī)聯(lián)合作業(yè)的GPS網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)中，權(quán)陣P的設(shè)計(jì)也有了一定的意義。根據(jù)GPS測量特點(diǎn)分析可知，GPS網(wǎng)需要以一個點(diǎn)的坐標(biāo)為定位基準(zhǔn)，而此點(diǎn)的精度高低直接影響到網(wǎng)中各基線向量的精度和網(wǎng)的最終精度。同時，經(jīng)典控制網(wǎng)中的三類優(yōu)化設(shè)計(jì)，即網(wǎng)的加密和改進(jìn)問題，對于GPS網(wǎng)來說，也就意味著網(wǎng)中增加一些點(diǎn)和觀測基線，故仍可將其歸結(jié)為對圖形結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的優(yōu)化設(shè)計(jì)。GPS測量具有精度高、速度快等優(yōu)越性，為了進(jìn)一步得到可靠的觀測成果，無論是哪一種GPS控制網(wǎng)，都要進(jìn)行網(wǎng)形結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，并制定相應(yīng)的施測方案。2校園GPS網(wǎng)的優(yōu)化的基本原理全球定位系統(tǒng)（Global Positioning System GPS）是美國從本世紀(jì)70年代開始研制，歷時20年，耗資200億美元，于1994年全面建成，具有在海、陸、空進(jìn)行全方位實(shí)時三維導(dǎo)航與定位能力的新一代衛(wèi)星導(dǎo)航與定位系統(tǒng)。是在子午儀衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，它采納了子午儀系統(tǒng)的成功經(jīng)驗(yàn)。衛(wèi)星的分布使得在全球的任何地方，任何時間都可觀測到四顆以上的衛(wèi)星，并能保持良好定位解算精度的幾何圖形（DOP）。它利用接收機(jī)求出衛(wèi)星相對其原子鐘的偽距和偽距差，利用原子鐘獲得時間標(biāo)準(zhǔn)，利用環(huán)境傳感器得到當(dāng)?shù)氐臍庀髷?shù)據(jù)，然后將算得的偽距、導(dǎo)航數(shù)據(jù)、氣象數(shù)據(jù)及衛(wèi)星狀態(tài)傳給主控站。由監(jiān)測站連續(xù)接收GPS衛(wèi)星信號，不斷積累測距數(shù)據(jù)，并將這些測距數(shù)據(jù)以及氣象數(shù)據(jù)、衛(wèi)星狀態(tài)數(shù)據(jù)等 發(fā)送到主控站；主控站對測距數(shù)據(jù)進(jìn)行包括電離層、對流層、相對論效應(yīng)、天線相位中心的偏移以及地球自轉(zhuǎn)和時鐘改正等的傳播時間延遲改正，并用卡爾曼濾波器進(jìn)行連續(xù)數(shù)據(jù)平滑及最小二乘與多項(xiàng)式擬合，以提供衛(wèi)星的位置和速度的六個軌道根數(shù)的攝動，每個衛(wèi)星的三個太陽壓力常數(shù)、衛(wèi)星的時鐘偏差；最后注入站將主控站的導(dǎo)航電文注入到衛(wèi)星的存儲器中。但是，后來的應(yīng)用開始表明，GPS系統(tǒng)不僅能夠達(dá)到上述目的，而且用于GPS衛(wèi)星發(fā)來的導(dǎo)航定位信號能夠進(jìn)行厘米級甚至毫米級精度的靜態(tài)相對定位，米級至亞米級精度的動態(tài)定位，亞米級至厘米級的速度測量和毫秒級精度的時間測量。 GPS布網(wǎng)的基本形式網(wǎng)的圖形設(shè)計(jì)主要是根據(jù)網(wǎng)的用途和用戶要求，側(cè)重考慮如何保證和檢核 GPS 數(shù)據(jù)質(zhì)量；同時還要考慮接收機(jī)類型、數(shù)量和經(jīng)費(fèi)、時間、人力及后勤保障條件等因素，以期在滿足要求的前提條件下，取得最佳的效益。（1）點(diǎn)連式 點(diǎn)連式是指相鄰?fù)綀D形之間僅有一個公共點(diǎn)的連接。在相同的儀器臺數(shù)條件下，觀測時段數(shù)將比點(diǎn)連式大大增加。（5）三角鎖(多邊形連接)可邊連或點(diǎn)連組成連續(xù)三角形, 是用于狹長地區(qū), 如鐵路、公路及管線工程勘測。2．3GPS控制網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)方案隨著市場經(jīng)濟(jì)和體制改革的深入，用戶對測繪產(chǎn)品的需求已不僅僅停留在高質(zhì)量、高速度上，同時要求更低的消耗，力求以最少的成本投入來獲得給定精度的測繪產(chǎn)品，這種需求趨勢在面向市場的招投標(biāo)工程中體現(xiàn)得尤為顯著。GPS控制網(wǎng)的精度與網(wǎng)中的點(diǎn)所構(gòu)成的幾何圖形沒有關(guān)系，與觀測權(quán)相關(guān)程度不大，與邊和邊所構(gòu)成的角度無關(guān)，主要取決于網(wǎng)中個點(diǎn)發(fā)出基線的數(shù)目及基線的權(quán)陣。誤差積累是經(jīng)典控制網(wǎng)存在特性之一，而GPS網(wǎng)則沒有誤差的積累。首先，增加觀測期數(shù)。再次，保證每個測站獨(dú)立基線相連在3條以上。在布設(shè)GPS網(wǎng)時，隨著組成異步環(huán)的基線向量數(shù)的增加，其檢驗(yàn)質(zhì)量的能力將逐漸下降。（2） 在網(wǎng)點(diǎn)數(shù)確定的情況下，增加GPS邊的條數(shù)，增加異步環(huán)的個數(shù)，有利于提高網(wǎng)的精度和可靠性，（3） 要合理的確定觀測方案，首先最小觀測期數(shù)（同步觀測次數(shù)），以為這樣對合理安排技術(shù)人員，儀器設(shè)備，準(zhǔn)確的以估計(jì)外業(yè)觀測時間，車輛調(diào)配等均能起到指導(dǎo)作用。GPS控制網(wǎng)的質(zhì)量也可以從四個方面考慮，精度、可靠性、費(fèi)用、靈敏度。一般用未知參數(shù)的方差或協(xié)方差來描述。根據(jù)GPS網(wǎng)的平差模型： …(21) …(22)l、V分別為觀測向量與殘差(改正數(shù))向量，量為坐標(biāo)未知參數(shù)向量，P為觀測值的權(quán)陣，爵為先驗(yàn)方差因子，A為誤差方程系數(shù)矩陣，與基線數(shù)、基線的連接形式有關(guān)。2．4．2可靠性指標(biāo)控制網(wǎng)的可靠性是反映控制網(wǎng)抵抗粗差的能力。為了分析粗差的影響，首先來分析粗差對基線向量殘差的影響。(3)含有粗差的基線向量對其對應(yīng)的殘差的影響與R矩陣的似對角元(3*3)有關(guān)。根據(jù)巴爾達(dá)數(shù)據(jù)探測理論可得： …(28)為內(nèi)部可靠性指標(biāo)。 …(29)表示第i個觀測值不可發(fā)現(xiàn)的粗差對平差未知數(shù)的影響。因此在GPS網(wǎng)的粗差探測和處理時，必須考慮觀測量之間的相關(guān)性，這使得GPS網(wǎng)的可靠性分析在很大程度上不同于常規(guī)網(wǎng)。其值的大小仍然反映了基線粗差作用于該基線觀測值改正數(shù)自身的程度。GPS控制網(wǎng)的費(fèi)用主要取決于網(wǎng)點(diǎn)數(shù)、儀器數(shù)、所測基線數(shù)目以及測區(qū)交通條件等。(2)控制網(wǎng)的數(shù)學(xué)模型，不僅包含靜態(tài)幾何模型，還包含動態(tài)幾何模型。因此控制網(wǎng)的另一個重要特點(diǎn)是費(fèi)用標(biāo)準(zhǔn)要求較高。因此稱為基于靈敏度的GPS控制網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。因?yàn)椋杭僭O(shè)兩期具有同樣的設(shè)計(jì)，則： …(222) …(223)因此： …(224)在給定變形大小與方向的情況下，WA主要與A及P有關(guān)?？梢妴蝹€基線對WA的影響可表示為： …(227)?wA表示單個基線向量對控制網(wǎng)靈敏度的貢獻(xiàn)，?wA越大對靈敏度的貢獻(xiàn)越大，因此在選擇基線連接時，選擇那些貢獻(xiàn)盡量大的基線。從第一個基線逐個相加，直到(2)逐個增加法從最簡單的構(gòu)網(wǎng)(稱為初始網(wǎng))出發(fā)，首先計(jì)算WA，若WA≥W0則說明該網(wǎng)可以以足夠的靈敏度檢驗(yàn)給定的變形。GPS控制網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)也可以參照傳統(tǒng)控制網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)進(jìn)行分類處理。三類設(shè)計(jì)：即應(yīng)用GPS改造現(xiàn)有控制網(wǎng)的最優(yōu)設(shè)計(jì)，控制網(wǎng)改造包括控制網(wǎng)的擴(kuò)展、加密、補(bǔ)測，要求提高原網(wǎng)精度、可靠性，這里主要考慮如何加測、加測多少GPS基線觀測值，如何進(jìn)行數(shù)據(jù)處理等問題。儀器由專人看護(hù)，同時把儀器箱（包）立起，使儀器整體更明顯，更大程度的保證了儀器的安全性，同時定期檢查儀器的各指示燈是否正常顯示，儀器是否正常工作。（2） 測區(qū)地理?xiàng)l件概述 山東交通學(xué)院長清校區(qū)位于山東省濟(jì)南市長清區(qū)，176。（4） 設(shè)計(jì)內(nèi)容山東交通學(xué)院長清校區(qū)GPS網(wǎng)要求布設(shè)成E級GPS網(wǎng)。同時，選點(diǎn)應(yīng)盡量滿足下列要求：（1） 點(diǎn)位周圍高度角15176。（4） 點(diǎn)位周圍無信號反射物（如高大建筑物、大片平靜水面）以免產(chǎn)生多路徑效應(yīng)。，采用GPS接收機(jī)觀測。 優(yōu)化后12個閉合環(huán) 12 optimized closed loops上圖為優(yōu)化后，只由12個閉合環(huán)，27條基線構(gòu)成的GPS控制網(wǎng)。 初始標(biāo)準(zhǔn)殘差柱狀圖 The initial在可以接受的范圍內(nèi)進(jìn)行控制網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，大大減少觀測時間并提高了效率。histogram 下面的為由39個閉合環(huán)平差后的總結(jié)報告 初始總結(jié) The initial為了說明獨(dú)立基線數(shù)目對結(jié)果的影響，對某一控制網(wǎng)進(jìn)行計(jì)算分析。 初始基線網(wǎng)放大圖 12 Enlargeoptimized5039。4339。1239。5939。0439。5939。5339。5139。3539。1639。3739。4539。3439。3839。3839。5339。5339。5239。5939。5639。3839。3639。4539。3439。5339。3339。2539。3839。5339。3839。4039。2939。5039。3639。2439。1839。4639。5739。2939。4239。1839。4139。5039。3739。4239。2939。2939。3739。2939。2439。term0039。0039。0039。0039。0039。0039。0039。0039。0039。0039。0039。0039。0039。0039。0039。0039。0039。0039。0039。0039。0039。0039。0039。0039。0039。0039。0039。0039。0039。0039。0039。0039。0039。0039。0039。0039。0039。0039。0039。 零類設(shè)計(jì)零類設(shè)計(jì)(基準(zhǔn)設(shè)計(jì))：GPS網(wǎng)的基準(zhǔn)包括位置基準(zhǔn)、方使基準(zhǔn)和尺度基準(zhǔn)。不同的獨(dú)立基線數(shù)涉及的工作量不同，選擇合適的獨(dú)立基線數(shù)是優(yōu)化設(shè)計(jì)的一部分。5039。1839。2439。3539。2939。3739。2939。2939。3739。5039。4139。1839。2939。5739。4639。2439。3639。5039。2939。4039。1639。3839。5339。3839。2539。3339。5339。3639。3839。5239。5339。3839。3839。3439。3539。5139。5339。4339。5039。0039。0039。0039。0039。0039。0039。0039。0039。0039。0039。0039。0039。0039。0039。0039。0039。0039。0039。0039。0039。0039。0039。0039。0039。0039。0039。0039。0039。0039。0039。0039。0039。0039。0039。0039。0039。0039。0039。0039。0039。0039。0039。0039。0039。0039。0039。0039。0039。0039。0039。termbaseline network 下圖為放大后的基線向量網(wǎng)，在進(jìn)行優(yōu)化之后，采用邊點(diǎn)混合式，其中主要采用點(diǎn)連式。選擇合理的基線，可能可以節(jié)省大量的外業(yè)工作，同時又滿足質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。summary總結(jié) 　　　　閉合環(huán)節(jié)點(diǎn):3　　　閉合環(huán)數(shù)目:12　　　通過的數(shù)目:12　　　失敗的數(shù)目:0　　　　　　　　　長度D水平D垂直PPM通過/失敗指標(biāo)　.030m.050m　最佳　.000m.000m最差　.025m.030m平均閉合環(huán).006m.002m標(biāo)準(zhǔn)偏差.008m.012m 設(shè)計(jì)總結(jié)平差觀測值的優(yōu)化設(shè)計(jì)是顯而易見的，提高觀測值的精度與可靠性是首要的，除了選擇高精度的儀器外，確定最佳的觀測時間長度、采取有效的數(shù)據(jù)處理手段削弱系統(tǒng)誤差、粗差的影響十分重要。standardresidual從網(wǎng)圖上看，234和213沒有連接，似乎降低了兩點(diǎn)的精度與可靠性，這在常規(guī)網(wǎng)中是不允許出現(xiàn)的，其實(shí)該兩點(diǎn)與其他以閉合圖形緊密連接在一起，其可以滿足控制網(wǎng)的需求。下圖為采用邊連接方式的GPS控制網(wǎng)，共有39個閉合環(huán)組成。4 算例分析GPS網(wǎng)的一類設(shè)計(jì)GPS網(wǎng)的一類設(shè)計(jì)即GPS網(wǎng)的基準(zhǔn)設(shè)計(jì)，是在觀測值的先驗(yàn)精度和未知參數(shù)的準(zhǔn)則矩陣一定的情況下，選擇最佳的點(diǎn)位布設(shè)最佳點(diǎn)位布設(shè)和最合理的觀測值數(shù)目。（2） 點(diǎn)位盡量處于地質(zhì)條件良好、穩(wěn)定、易于長期保存，不阻礙交通、不影響學(xué)生正常的學(xué)習(xí)、生活、娛樂的位置，最好選在靠近路邊的水泥伸縮縫中。（5） 設(shè)計(jì)依據(jù)《全球定位系統(tǒng)（GPS）測量規(guī)范》（GB/T 18314200國家質(zhì)量檢驗(yàn)檢疫總局、20096） 控制點(diǎn)的選取由于對校區(qū)總體的地物地貌較了解，故未對校區(qū)進(jìn)行“提前踏勘”，為了進(jìn)行總體選點(diǎn)、組網(wǎng)利用google earth找到本校區(qū)的衛(wèi)星影像并打印成圖（事實(shí)證明，此法對后續(xù)的整個測量工作十分有利）。據(jù)經(jīng)驗(yàn)，濟(jì)南市地區(qū)6月份之前降水量較少，較干旱；自6月份開始降水逐漸增多，且多雷電。為了防止數(shù)據(jù)的丟失，一天測量完畢后均把數(shù)據(jù)導(dǎo)出，并做若干備份，同時為了保證第二天測量的正常進(jìn)行，每天測量傳輸完數(shù)據(jù)后均對電池進(jìn)行充電。為了防止數(shù)據(jù)量不足，同時是存有足夠的數(shù)據(jù)來消除測量的不同步性，用一個時段時間長度為65分鐘，左右不超過1分鐘。一類設(shè)計(jì)：即GPS控制網(wǎng)的圖形設(shè)計(jì)，主要根據(jù)測區(qū)地形、地物、交通等具體條件和控制網(wǎng)精度、可靠性、經(jīng)費(fèi)的具體指標(biāo)，選擇GPS控制點(diǎn)的最佳位置和連接方式、重復(fù)設(shè)站率、復(fù)測基線率、水準(zhǔn)聯(lián)測路線選取等。從最大的開始逐個相加到初始網(wǎng)的WA上，直到WA+。而GPS控制網(wǎng)的目的只要以足夠的靈敏度檢測出控制點(diǎn)的變形即可，因此本文提出基于靈敏度的GPS基線選擇方法進(jìn)行GPS控制網(wǎng)的網(wǎng)形設(shè)計(jì)。因此選擇不同的基線數(shù)量與連接方式，在滿足費(fèi)用最少的情況下使WA大于或等于W0。由靈敏度的定義可知，控制網(wǎng)的靈敏度與變形的方向有關(guān)，不同的方向靈敏度不同，檢測變形的能力不同。2．4．4靈敏性指標(biāo)對于點(diǎn)數(shù)一定的一個網(wǎng)，獨(dú)立基線的數(shù)量與連接方式都會影響控制網(wǎng)的質(zhì)量。要求控制網(wǎng)對所求定的動態(tài)參數(shù)或位移形變有足夠靈敏的反應(yīng)，同時又能有效地將點(diǎn)的物理變形與觀測誤差引起的模型誤差加以區(qū)分。這些參數(shù)在不大的時空尺度上是微變量(毫米級甚至亞毫米級)。所以，GPS控制網(wǎng)內(nèi)、外可靠性的討論必須考慮單個多維備選假設(shè)下的情況。對于第i條基線，其多余觀測分量可寫為3x3階的矩陣： …(211