周艳国（广东省东莞市523990）
摘要:本文笔者结合多年的工作经验，在某道路工程测量案例的基础上分析了GPS控制测量的技术要点和方法。
关键词:GPS道路控制测量
1GPS控制测量
GPS控制测量工作与经典大地测量工作相类似,按其性质可分为外业和内业两大部分。其中:外业工作主要包括选点(即观测站址的选择)、建立观测标志、野外观测作业以及成果质量检核等;内业工作主要包括GPS测量的技术设计、测后数据处理以及技术总结等。如果按照GPS测量实施的工作程序,则大体可分为这样几个阶段:技术设计;选点与建立标志;外业观测;成果检核与处理。
2工程概况与GPS点的布设实施
某道路工程是贯穿南北城区的重要通道。该线路工程全长约16公里。本工程基础平面控制采用GPS测量,按照《城市道路工程测量规范》(GB50308-2008)中卫星定位控制网测量标准实施。以城市C级卫星定位控制点C213、C219、C214、C145、C260、C134、C143、C135、C124、C218等10点,作为平面控制网起算依据。道路平面控制网由两个等级组成,一等为卫星定位控制网,二等为精密导线网,并分级布设。本次工程设计GPS网的精度为一等,结合本工程的具体情况,沿线路走向布设GPS点,GPS网采用边连式,组成网中的基线有一定数量的多余观测,以增强成果的可靠,取C213、C219、C214、C145、C260、C134、C143、C135、C124、C218等10点作为GPS控制网的起算点,以取得了可靠的坐标转换参数。
考虑到线路的具体情况,带状大地四边形锁的形式被选择为GPS首级网拟布设形式,要保证控制点分布均匀,相邻边长之比小于1/2。保持点对点之间能够相互通视,共计测设置19个GPS控制点。控制点要满足通视要求,并且相对稳定,点位均选择在施工红线之外。各种电磁波对GPS卫星信号的干扰,施工的影响而产生点位的变动等因素都要充分顾及到。
(1)GPS坐标系统及起算依据
GPS测量采用坐标系为该城市坐标系(参考1954北京坐标系转换);1954年北京坐标系为北京54椭球;
(2)GPS控制网的主要技术指标:(如表1)
3GPS观测
3.1使用仪器
使用TrimbleR6双频GPS接收机10台套,进行GPS网野外数据采集。
3.2观测方式
按网联式进行观测,每次保持4-5台接收机与前一时段架设同一点位,其余向前滚动作业;全部点联测后,加测1个长边环;计划共施测7个时段,每时段观测均量取天线高两次,其互差不超过3mm,取平均值作为最后天线高。
4GPS内业解算
4.1数据后处理
卫星定位控制网基线解算采用卫星广播星历坐标值作为基线解的起算数据,利用商用软件TGO进行。数据预处理基线全部采用双差固定解作为最终结果,其结果中基线长度中误差输出值不应超过2σ。全部外业观测数据均应经同步环、独立环及复测基线检核。
式中:σ——标准差,即基线向量的弦长中误差(mm);a——固定误差(mm);b——比例误差系数(1×10-6);d——相邻点间的距离(km)。
4.2网平差
网平差计算采用C0SA4.0版GPS数据处理软件进行。将检核后的全部独立基线构成闭合图形,以一个城市C级GPS控制点的现有WGS-84坐标系的三维坐标作为起算数据,进行全网WGS-84系的三维无约束平差。基线向量改正数的绝对值应满足:
在城市坐标系中进行约束平差及精度评定,并应输出坐标、基线向量改正数、基线边长、方位角以及相关的中误差、相对点位中误差的精度信息,转换参数及其精度信息等。基线向量的改正数与同名基线无约束平差相应改正数的较差应满足:
进行约束平差后,当卫星定位控制点与城市控制点和不同线路的重合点的坐标较差大于表1规定时,应对约束控制点和控制方位角进行筛选,重新进行不同组合的约束平差。
5GPS精度评定
5.1基线解算
经数据预处理,控制网共获得有效基线33条,基线向量解类型均为双差固定解。
5.2环闭合差统计(如表2)
6
5.3复测基线
GPS控制网共有复测基线33条,复测基线相对较差均较小,说明基线观测质量可靠、数据处理合理,结果可靠、不含明显粗差,内部符合精度较高。
5.4三维基线向量无约束平差
首先进行基线检验,在此基础上,三维向量网由选取的143条基线组成,三维无约束平差在WGS-84椭球基准下进行。(如表3)从平差结果看来,内部符合精度较高，不含有明显粗差,协方差阵相互间的比例关系合理,这些基线由向量解所确定,可以进一步数据处理的依据。
5.5二维约束平差
在三维无约束平差基础上,以2007年测设的城市C级控制点6点(GS02、GS04、C129、C143、FH(WHCORS基准站)、LM(WHCORS基准站))作固定点,对全网进行高斯投影变换,进行了二维基线向量网的约束平差。其主要技术指标见表4。
5.6与前期工程控制网的对接
为了与道路前期工程的衔接,本次布设的卫星定位控制网重合了前期工程卫星定位控制点2点(GPS16、GPS19-1)。为了便于优化选择,保证坐标系的一致,我们分别采用了7种约束平差方案。平差结果与原城市控制点较差见表5。
通过上表数据,我们最终选择与原控制点互差最小的方案1作为最终平差结果:(如表6)。单位:mm
符合精度良好,证明本次GPS控制网与前期工程控制网成果兼容一致,具有良好的可靠性。
参考文献
[1]中华人民共和国建设部,(GB50308-2008).城市道路工程测量规范,中国建筑工业出版社,北京,2008.
[2]中华人民共和国建设部,(CJJ8-99).城市测量规范,中国建筑工业出版社,北京,1999.