GNSGNSS

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︱16︱华东科技GNSS控制网在特殊地形测量中的应用控制网在特殊地形测量中的应用

刘飞鹏 陈天福

（江西核工业测绘院，江西 南昌 330038）

【摘 要】控制测量时地形测量的基础，在带状地形测量中，控制测量难度大，要求高。介绍了GPS控制网在带状地形测量中的应用，分析了带状地形测量中控制点布设、控制测量野外观测、内业基线向量解算和平差、精度评定等要求。结果表明，在带状地形测量中，合理的控制测量方法可以提高地形测量的工作效率，保证成果的精度。

【关键词】控制测量；GNSS；带状地形；精度

1 引言

在进行道路设计、管线施工等过程中，需要进行带状地形测量工作。由于带状地形距离远、控制网布设时受到作业范围的限制，网型不合理、测量难度大，精度要求高。带状工程控制网布设时，如果采用常规的三角网、导线网，很难满足工程的需要，而且效率低、费用大。GNSS技术的广泛应用，给此类工程的测量工作带来了极大的方便。GNSS定位技术具有精度高、布网灵活，不受相邻点通视等条件的限制，而且可全天候观测，受距离限制小，误差不累积，非常适合建立带状工程控制网。本文就GNSS技术在带状工程控制网应用中相关的问题进行探讨。

2 GPS控制测量

2.1 控制点的布设

带状GNSS控制网是通常是作为测区的首级控制网，控制点须沿着工程两侧布设。根据相关测量规范的要求，以及带状工程平面控制网的特殊性和实际工作需要，控制网应根据工程大小、控制点的密度和下一级加密的需要布设。首级控制网一般每隔5～10km布设一个点对。由于带状工程线路长，控制范围大，为了确保成果的可靠性，通常采用边连接式布网，宜保证每个点的重复设站数大于2次。首级控制网应与附近国家网联测，联测点累计不应少于3个。

GNSS控制网具有精度高、布设灵活、点间距离不受约束等特点，但由于带状工程的特殊性，测量要求较高，需要综合考虑观测环境、点位通视方向、相邻两点距离、能否长期稳定保存、是否受施工影响、线路交叉或衔接因素、网形因素等。

2.2 野外测量实施

2.2.1 已有资料分析

测量前，首先分析已有控制点的可用情况。经过实地踏勘，测区附近有三个已有控制点，保存完好，可以作为起算点。

2.2.2 测量的实施

平面控制网野外观测采用相对GNSS静态定位模式，使用Trimble R8双频接收机5台。观测前对所有接收机、基座等进行了全面检验。观测要求见表1。

表1 平面控制网观测要求

指标 要求

卫星高度角（°） ≥15

有效观测卫星数（颗） ≥4

平均重复设站数（次） ≥2

长边网观测时长（min） ≥90

短边网观测时长（min） ≥120

点位几何图形强度因子（PDOP ） ≤6

数据采样间隔（s） 10 在进行野外观测前首先做好星历预报，并根据控制网布设方案及星历预报结果进行观测方案设计，这样提高观测效率的同时也可以保证观测精度。观测方案采用网联式，本次观测共计使用三天时间，投入5台套GNSS接收机，观测GNSS控制点16点，联测其他线路已有控制点3点，新布设平面控制点10点，联测三个已知控制点。

2.3 基线向量解算与平差

2.3.1 基线向量解算

采用天宝TBC进行基线向量解算，解算前对原始观测数据进行预处理，剔除观测质量不好的数据，对不理想的解算成果采用改变卫星高度角、删除观测值残差比较大的时段、选取不同的参考卫星等方法进行干预，并重新解算。

经过统计分析，该项目中GNSS基线质量可靠， 数据处理合理，不含明显粗差，基线指标均满足相关规范的限差要求。

2.3.2 三维无约束平差

三维无约束平差的目的是检查基线向量的内符合精度、系统误差和粗差，评定GNSS控制网的内符合精度。选择位于测区中央的控制点的WGS84坐标为起算数据，进行三维无约束平差。最弱点点位精度X方向为±0.34cm，Y方向±0.69cm，Z方向±0.93cm。

三维无约束平差点位精度情况见表2。

表2 三维无约束平差点位精度统计表

最大（cm） 最小（cm） 平均（cm） Mx0.42 0.11 0.26

My0.59 0.14 0.49

Mz0.89 0.43 0.67

三维无约束平差结果表明，该控制网有较高的内符合精度，基线向量的协方差分量因子合理。

2.3.3 二维约束平差

选择三个已知控制单作为二维约束平差的起算点。二维约束平差得到：验后单位权中误差为±0.72ｍ，最弱点点位中误差为±0.79cm。最弱边边长相对误差为1/11378，相邻点相对点位中误差为±0.63cm，满足规范要求。

2.3.4 精度分析

在控制网布设完成后及施工放样测量中，多次使用徕卡TS30全站仪（测角精度0.5"，测距精度1mm+1ppm）对控制网进行检核，并以全站仪距离为真值，计算相对精度。

可以看出，本次控制测量精度较高，完全可以满足带状地形测量的精度要求。

3 需要注意的问题

（1）由于工程施工周期长，从立项到建成需要经历地形测量、施工放样、变形监测、竣工测量等多次测量工作，控制点应选在施工影响区域以外， 且使用强制对中观测墩，既较好保证点位稳定性，又减少对中误差对成果的影响。同时选点时应考虑观测环境、点位通视方向、相邻两点距离、线路交叉或衔接因素、网形等因素。

（2）带状地形控制测量时，控制网边长差别较大，起算点距待测控制点距离较远，需要适当的增加观测时间，提高测量的精度。同时，对于距离较近的控制点对，一般采用同步观测，保证测量成果的质量。

4 结论

带状工程控制网由于线路长，跨越地区多，地形复杂，不可预知性强等特点，在布网方案设计、点位选择、外业观测、基准点确定以及网平差时，都应充分考虑这些因素的影响，尽量减小精度损失，避免系统误差，这样才能得到精度高、可靠性好的成果。

随着各地CORS系统的建设和似大地水准面精化工作的完成，CORS-RTK可以实时得到精确的平面坐标和准确的正常高，从而充分发挥GNSS测量的优势，带状地形控制测量将会更加方便，精度也会进一步提高，给带状工程施工和测量带来更多的便利。

参考文献：

[1]黄北新,付先国,王林.等.合肥轨道交通１号线GPS控制网建立[J].城市勘测,2010(4).

[2]戴隆华,马学良,闻洪峰. GPS在带状控制测量应用中一些相关问题的探讨[J].测绘与空间地理信息,2010(6).

[3]徐绍铨,张华海,杨志强,等.GPS测量原理及应用[M].武汉:武汉大学出版社,2003.