摘要： 本文通過對GPS技術改造城市控制網的兩種方案進行比較和分析，得出了城市控制網改造采用的最佳方案，并給出了具體城市采用此方案的意義。  
一、前　言

　　近幾年來，許多城市已利用gps平面控制網對原有的城市控制網進行了改造，其目的是將舊網改造成符合或高于現行規定的新網，以適應城市建設的發展。但有的單位沒有考慮城市的具體情況，未采用合適的gps技術改造方案，結果精度指標不但沒有提高，反而浪費了人力和物力。因此有必要對城市控制網改造采用的適宜方案進行探討。
　　
二、兩種gps布網方案的比較

　　1. 兩種方案的提出
　　方案1　　局部加密：
　　保留城市的首級控制網不動，在若干首級網點的控制下，分期分區采用gps測量加密控制點，以取代次級網的一些控制點。

　　方案2　　全面改造：
　　先在全城市范圍內按城市獨立坐標系布設并歸算gps首級城市控制網，再分期分區建立gps加密控制網。
　　用gps技術改造城市控制網基本采用以上兩種不同技術方案，或者是把這兩者結合起來使用。

　　2. 兩種技術方案的比較
　　以下比較是以城市首級網為二等網進行的。局部加密技術方案比較簡單，由于省去了首級gps控制網的測設，工作量相對要小些。在此，維持城市坐標系是通過保持現有城市首級網坐標來實現的，數據處理工作較為簡便。由此方法加密得出的gps點與原有的三、四等點坐標差異可能小些，這樣便于成果圖的繼續使用，也便于技術資料的管理。這種方案實質上就是將若干地面網控制點進行gps網的平差歸算，曾為不少城市建立gps控制網時所采用，但其效果不太明顯。

　　假定現有二等點的固定誤差(相鄰二等點間約10 cm)且經過幾十年的點位變動并未得到消除和改正，以它們作固定點進行附合平差將會造成gps網的扭曲變形，而且因起算數據誤差而影響gps加密點的準確性，于是當整個城市的gps網布設完畢后，遇到高精度的大型精密工程，仍須另行建立控制網，不能利用周圍的已有gps控制網點直接進行施工放樣或將它們作為附合網的已知點。

　　采用局部加密方案測設的gps控制網，其精度不會高于原有的三等網，而且在分期加密gps點的過程中，在相鄰gps加密網之間的公共點上的兩組坐標會出現10 cm左右誤差，在數據處理和管理上會帶來一定的麻煩；由于要將坐標進行改算，改算工作量也會很大。
　　利用方案2，能極大地提高城市控制網的測定精度，在網平差之前若利用廣播星歷，基線向量的解算精度約為2×10-6d。在一個城市中布設gps首級網，由于首級網點平差后坐標的點位中誤差及點間相對點位中誤差均很小，若每期利用若干首級點對加密的gps網作附合平差，加密網不會受到扭曲，仍能達到很高精度。分期布設的各區gps加密網能密切吻合，對于大型精密工程，只需在已有的gps點的基礎上，按需要增設并聯測少數點，就能建成高精度的施工控制網，并能以遠離施工區域的gps控制點進行施工變形監測。

　　按方案2全面分級布設gps網，能大大地提高城市控制網的精度。但從技術的角度看，采用方案2也存在某些不便之處。由于以gps首級網取代原來的首級網(二等網)，雖然gps網點坐標歸算到當地城市坐標系，使起算點坐標、起算方位角、中央子午線經度、邊長歸算的高程基準面均與現有二等網取得一致，然而在同一個點上，gps首級網點的坐標與現有坐標值可能存在較大的差異，而且離原點越遠，差異也越大。假設地方原點到最邊緣點為30 km，若取邊長的相對精度為1∶20萬(長邊的精度要高于相鄰點間相對精度)，實際點位精度約為20 cm，由此加密的gps網點也與舊網三、四等點出現坐標差異，因此新舊坐標必須進行改算。通過gps網作適當平移、旋轉和尺度伸縮等，并采用加權赫爾默特變換方法減小坐標差異，其工作量較大。
　　
三、城市控制網改造采用的適宜方案

　　對于小城市進行改造，采用方案2是比較好的選擇方案。因為小城市面積小，即使布設首級網，其工作量也很小，而且能夠更好地提高精度。

　　對于較大的城市而言，采用方案2較好。盡管采用方案1能滿足城市測量規范的精度要求，而且能節省一定的工作量，但是應當看到，城市測量規范是依據常規測量技術條件的可行性及大比例尺測圖和一般市政工程施工放樣的需要而制定的，它所規定的指標并不能滿足諸如高精度施工放樣控制點及解析法數字化地籍所需的精度。隨著技術的發展，進一步提高控制網精度是必要的，而精度的提高可擴大城市控制網的功能，為獲取更準確的地理數據創造必要的條件。而且大城市周圍有一系列小城市，可在大城市和周圍城市進行gps聯測。因而采用方案2比方案1好。

　　對于中等城市的控制網改造，則要具體情況具體分析。在控制點丟失較少的情況下，盡量維持舊網的穩定狀態：一方面應及時恢復已丟失的控制點，這樣由于所恢復的控制點控制面積小能盡量減少新舊坐標的差異；另一方面，在擴大控制網時最好在原控制網的邊緣向外擴展，因此采用這兩種方案相結合的方法較好。如果控制點丟失較多，而舊網改造的目的是為了提高精度，若采用方案1精度顯然難以提高，不能滿足精度要求較高的工程的需要，因此最好采用方案2。

　　總之，各城市控制網都已建立了幾十年，其控制點已發生了較大的移動，精度一般不能達到工程的需要，因此進行城市控制網的改造采用方案2利多弊少。
　　
四、對城市控制網進行全面改造的意義

　　蘇州市、寧波市的控制網改造都采用了方案2，其gps首級網的等級為二等，然后用gps加密全面取代現有的三角網，將控制網的精度提高到一個嶄新水平，使其成為多方面獲取城市地理信息的多功能控制網。即將進行的上海市城市控制網的改造也采用方案2。采用方案2進行改造有著重大的意義：
　　1. 保證了控制點位的準確性和時效性
　　由此得到的點位正是gps施測期間的點位，不僅完全排除以往點位的影響，而且今后一旦發生點位移，可進行局部或有重點的定期復測來查明和改正，從而使控制網點和坐標具有更高的可靠性和時效性。
　　2. 使以往傳統意義上的測量控制網兼有三維形變監測的功能
　　在gps首級和次級網中適當地選取若干網點，使其構成監測這些城市地面動態變化的監測網。利用gps高精度的資料定期進行復測，并采用合理的數據處理方法，便可獲取地面三維形變的豐富信息。
　　3. 有利于今后的gps靜態及動態的差分測量。
　　4. 可以得出wgs-84坐標系與這些城市坐標系之間的精確轉換參數。