GPS 在大地控制测量中的应用 1. 概述 GPS 定位技术以其精度高、速度快、费用省、操作简便等优良特性被广泛应用于大地控 制测量中 。时至今日，可以说 GPS 定位技术已完全取代了用常规测角、测距手段建立大地控制 网。 我们一般将应用 GPS 卫星定位技术建立的控制网叫 GPS 网。归纳起来大致可以将 GPS 网分 为两大类： 一类是全球或全国性的高精度 GPS 网，这类 GPS 网中相邻点的距离在数千公里至上 万公里， 其主要任务是做为全球高精度坐标框架或全国高精度坐标框架，为全球性地球动力学 和空间科学方面的科学研究工作服务，或用以研究地区性的板块运动或地壳形变规律等问题。另 一类是区域性的 GPS 网，包括城市或矿区 GPS 网，GPS 工程网等，这类网中的相邻点间的距离为 几公里至 几十公里，其主要任务是直接为国民经济建设服务。 2. 全球或全国性的高精度 GPS 网 作为大地测量的科研任务是研究地球 的形状及其随时间的变化，因此建立全球覆盖的 坐标系统一的高精度大地 控制网是大地测量工作者多年来一直梦寐以求的。直到空 间技术和射 电天文技术高度发达，才得以建立跨洲际的全球大地网，但由于 VLBI、SLR 技术的设备昂贵且 非常笨重，因此在全球也只有少数高精度大地点，直到 GPS 技术逐步 完善的今天才使全球覆盖 的高精度 GPS 网得以实现，从而建立起了高精度的（在 1-2CM） 全球统一的动态坐标框架，为 大地测量的科学研究及相关地学研究打下了坚实的基础。 1991 年国际大地测量协会（LAG）决定在全球范围内建立一个 IGS（国际 GPS 地球动 力学服务） 观测网，并于 1992 年 6-9 月间实施了第一期会战联测，我国借此机会由多家单位合 作，在全国范围内 组织了一次盛况空前的“中国‘92 GPS 会战”，目的是在全国范围内确定精 确的地心 坐标，建立起我国新一代的地心参考框架及其与国家坐标系的转换参数；以优于 10-8 量 级的相对精度确定站间基线向量，布设成国家高精度卫星大地网的骨架，并奠定地壳运动 及 地球动力学研究的基础。 作为我国高精度坐标框架的补充以及为满足国家建设的需要，在国家 A 级网的基础上 建立了国家 B 级网（又称国家高精度 GPS 网）。布测工作从 1991 年开始，经过 5 年 努力完成 外业工作，内业计算已基本完成，不日将公布使用。全网基本均匀布点，覆盖 全国，共布测 730 个点左右，总独立基线数 2200 多条，平均边长在我国东部地区为 50km，中部地区为 100km，西 

部地区为 150km，经整体平差后，点位地心坐标精度达±0.1m，GPS 基线边长 相对中误差可达 2.0*10e-8，高程分量相对中误差为 3.0*10e-8。 新布成的国家 A、B 级网已成为我国现代大地测量和基础测绘的基本框架，将在国民 经济建设中 发挥越来越重要的作用。国家 A、B 级网以其特有的高精度把我国传统天文大地网进 行了 全面改善和加强，从而克服了传统天文大地网的精度不均匀 ，系统误差较大等传统测量手 段 不可避免的缺点。通过求定 A、B 级 GPS 网与天文大地网之间的转换参数，建立起了地心 参 考框架和我国国家坐标的数学转换关系，从而使国家大地点的服务应用领域更宽广。 利用 A、B 级 GPS 网的高精度三维大地坐标，并结合高精度水准联测，从而大大提高了确定我国大地水准面 的精度，特别是克服我国西部大地水准面存在较大系统误差的缺陷。 3. 区域性 GPS 大地控制网 所谓区域 GPS 网是指国家 C、D、E 级 GPS 网或专为工程项目布测的工程 GPS 网。这类 网的特点 是控制区域有限（或一个市或一个地区），边长短（一般从几百米到 20KM），观测时 间短 （从快速静态定位的几分钟至一两个小时）。由于 GPS 定位的高精度、快速度、省费用 等 优点，建立区域大地控制网的手段我国已基本被 GPS 技术所取代。就其作用而言分为 建立新的 地面控制网；检核和改善已有地面网；对已有的地面网进行加密；拟合 区域大地水准面。 1.建立新的地面控制网 尽管我国在 70 年代以前已布设了覆盖全国的大地控制网，但由于人为的破坏，现存 控制点 已不多，当在某个区域需要建立大地控制网时，首选方法就是用 GPS 技术来建网。 2.检核和改善已有地面网 对于现有的地面控制网由于经典观测手段的限制，精度指标和点位分布都不能满足国 民经济 发展的需要，但是考虑到历史的继承性，最经济、有效的方法就是利用高精度 GPS 技术 对原有老网进行全面 改造、合理布设 GPS 网点，并尽量与老网重合，再把 GPS 数据和经典控制 网一并联和平差处理， 从而达到对老网的检核和改善的目的。 3.对老网进行加密 对于已有的地面控制网，除了本身点位密度不够以外，人为的破坏也相当严重，为了 满足 基本建设的急需，采用 GPS 技术对重点地区进行控制点加密是一种行之有效的手段。布设 加密网 要尽量和本区域的高等级控制点重合，以便较好地把新网同老网匹配好，从而避免 控制 点误差的传递。 4.拟合区域大地水准面 

GPS 技术用于建立大地控制网，在确定平面位置的同时，能够以很高的精度确定控制 点间 的相对大地高差，如何充分利用这种高差信息是近几年许多学者热烈讨论的一个话题。由 于地形图 测绘和工程建设都依据水准高程，因此必须把 GPS 测的的大地高差以某种方式转化成 水准 高差，才便于工程建设使用。通常的方法是：1）采用一定密度及合理分布的 GPS 水准高成 联测点 （即 GPS 点上联测水准高程），用数学手段拟合区域大地水准面。2）利用区域地球重力 场 模型来改化 GPS 大地高为水准高。