一、工程概况
    本文涉及的工程是南水北调中线工程（许昌段）数字化测图项目，工程位于许昌市禹州。禹州处于伏牛山余脉与豫东南平原的交接部位，北部、西部为山地丘陵，中部和东南部为冲积平原，整个地势由西北向东南倾斜。海拔由西部的高点（西大洪寨山）1150.6米，降到东南部的低点（范坡乡新前一带）92.3米。境内山峦叠嶂，大多为丘陵地带，地形复杂，通视不是很好，行走不便。为了该工程的设计和施工，需建立首级控制网。考虑到工程复杂，工期较紧，测区通视条件差，地形起伏大等因素，决定采用南方静态仪器作GPS测量，为后面的数字化测图提供高精度的控制基准。
二、GPS测量技术设计
    （1）设计依据：GPS测量的技术设计主要依据1999年建设部发布的行业标准《城市测量规范》、1997年建设部发布的行业标准《全球定位系统城市测量技术规程》及工程测量合同有关要求制定的。
    （2）设计精度：根据工程需要和测区情况，选择国家E级GPS网作为测区首级控制网。要求平均边长小于0.2-5km，弱边相对中误差小于1/40000，GPS接收机标称精度的固定误差 a≤10mm,比例误差系数b≤20×10-6。
    （3）由于测区处于不连续的两个部分，根据测区实地情况设计出网形，如下图所示，控制网共6个点，其中联测已知平面控制点2个：YHE1（3784546.363，448060.471），YHE3（3784147.964，448241.134），均为北京54坐标，3°带成果。高程控制点2个：YHE1（122.040m），YHE3（120.369m），为1985国家高程基准下的成果。首级控制采用4台GPS接收机观测，网形布设成边连式，引测出测区内的控制点，从而便于完成后续的数字化测图任务。
                                    
                               
    （4）观测计划：根据GPS卫星的可见预报图和几何图形强度（空间位置因子PDOP），选择佳观测时段并编排合理的作业调度表。
三、GPS测量的外业实施
    （1）选点  GPS测量测站点之间不要求一定通视，图形结构也比较灵活，因此，点位选择比较方便。但考虑GPS测量的特殊性，并顾及后续测量，选点时应着重考虑：①每点好与某一点通视，以便后续测量工作的使用；②点周围高度角15°以上不要有障碍物，以免信号被遮挡或吸收；③点位要远离大功率无线电发射源、高压电线等，以免电磁场对信号的干扰；④点位应选在视野开阔、交通方便、有利扩展、易于保存的地方，以便于观测和日后使用；⑤选点结束后，按要求埋设标石，并填写点之记。
    结合已知控制点在测区外这个实际情况，每处测区需埋设2座标石，并保证其相互通视，标石应尽量埋在测图范围以外（但要标示在地形图纸上），保证测区开挖时放样和储量的校核，并要绘制点之记。标石尽量埋设在地质条件好的地方，便于长期保存和使用，标石规格按五等导线标石要求现场浇筑，保证标石相互通视。当山区标石埋设困难时，也可在坚固的石头上刻凿标志。
    （2）观测  根据GPS作业调度表的安排进行观测，采取静态相对定位，使用全球定位系统按E级精度测定埋设点坐标，E级GPS网起算点为长委提供的C级GPS点。观测工作严格按照规范要求作业，且满足表1的技术标准。
                                                         
                                                         
                                                                                   表 1
    量取三次天线高，取其平均数作为终天线高。测量气象数据，开机观察，当各项指标达到表1的要求时，按接收机的提示输入相关数据，则接收机自动记录，观测者填写测量手簿。
四、GPS测量的数据处理
    GPS网数据处理分为基线解算和网平差两个阶段，采用随机软件完成。经基线解算、质量检核、外业重测和网平差后，其各项精度指标符合技术设计要求。高程也采用GPS的测量方法同时引至测区，从而得到GPS控制点的三维坐标（见表2）。

                                     
                                                                         表2 GPS测量的数据处理
五、结束语
    较传统测量而言，GPS有明显的优势。此次数字化测图任务在工期短、任务重、测区地形条件复杂的情况下得以完成，主要原因就是GPS提供的高精度首级控制成果。但在实际工作中仍要全面看待以下几个方面：
    （1）GPS控制网选点灵活，布网方便，基本不受通视、网形的限制，特别是在地形复杂、通视困难的测区，更显其优越性。但由于测区条件较差，边长较短（平均边长不到300m），基线相对精度较低，个别边长相对精度为1/110000，仍满足测图要求。但当精度要求较高时，应避免短边，无法避免时，要谨慎观测。
    （2）GPS接收机观测基本实现了自动化、智能化，且观测时间不断减少，大大降低了作业强度，观测质量主要受观测时卫星的空间分布和卫星信号的质量影响。但由于个别点的选定受地形条件限制，造成树木遮挡，影响对卫星的观测及信号的质量，经重测后通过。因此，应严格按有关要求选点，择佳时段观测，并注意手机、步话机等设备的使用。
   （3）GPS测量的数据传输和处理采用随机软件完成，只要保证接收卫星信号的质量和已知数据的数量、精度，即可方便地求出符合精度要求的控制点三维坐标。但由于联测已知高程点较少（仅联测2个），致使控制点高程精度较低。因此，要保证控制点高程的精度，必须联测足够的已知高程点。
    （4）高精度的GPS首级控制，为数字化测图提供了高精度的控制基准，既提高了工程进度，又提高了经济效益。但当测区范围较小且精度要求不高时，选用全站仪做首级控制即可。