基于GZCORS的一级控制网测量新模式

2012-02-08蔡庆立卢荣

城市勘测 2012年3期

蔡庆立，卢荣

(广州市城市规划勘测设计研究院，广东广州 510060)

1 引言

目前工程测量中常用GPS法、导线法和三角形网法布设次级控制网［1］。在花莞高速公路测量项目中，由于首级控制点间距离较远(5 km左右)，通视条件差，使用导线法、三角形网法布网难度较大，费时费力，且精度难以满足要求，故使用GPS法布设一级控制网。

目前，很多单位使用RTK进行一级导线测量，并通过一定的质量控制措施，进行了首级控制测量的尝试［2］。从点位精度看，RTK能满足城市一级导线5 cm的点位精度要求［3］。但 RTK测量的点位是相对于其基准站的，无法保证RTK各观测点间的相对关系，会出现点位精度符合要求，但相邻点距离误差超限、常规测量不能闭合等情形，网络RTK同样存在该问题，如何使用GZCORS布设一级控制网值得探讨。

2 基于GZCORS的一级控制网布设

2.1 工程概况

花莞高速公路线路走向为“白云国际机场－知识城－增城－增莞深高速”，已经进行了西段(约 36 km)首级控制测量工作，首级控制网使用GZCORS基准站作为起算点沿道路走向布设，每隔 5 km左右布设一个控制点，全部采用强制对中观测墩，位置分布如图1所示。

为满足花莞高速公路地形测量、施工放样的需要，设计每隔约 800 m加密一个控制点，编号为I1、I2、……I38。GPS快速静态模式特别适合数量中等，相距数百米的控制点加密或散点定位，其速度可较常规测量提高一倍以上，故使用该方法进行次级控制网布设［4］。次级控制点点位选择应考虑与首级控制网的衔接、与相邻控制点通视、适合GPS观测、易于保存、便于施工测量中应用等因素。若使用首级控制点作为次级控制网起算点，GPS网形较差，可靠性不强，因此采用“双参考站一次上点法”［5］，利用GZCORS基准站布网，将两台GPS接收机做参考站，剩余GPS接收机做流动站，双参考站与GZCORS基准站间同步观测并进行数据解算，流动站以参考站为起算点使用快速静态模式测量。由于参考站与GZCORS基准站同步观测时间可达数小时，数据精度高，且参考站位置选择灵活，可以缩短流动站与参考站的距离，在较短的时间内可获得高精度基线，提高了工作效率。

“双参考站一次上点法”作业模式如图1所示。

图1 控制点分布及“双参考站一次上点法”作业模式图

2.2 GPS快速静态测量

GPS快速静态测量的原理是通过接收机接收4颗以上卫星信号，解算卫星到接收机的距离，通过卫星在地心坐标系的位置确定接收机在该坐标系中的位置，从而解算出多个接收机的相对位置，达到相对定位的目的［6］。

在该项目中使用4台天宝R8双频GPS接收机进行测量。测量时首先选择两个合适的位置(A1、A2)架设参考站，与GZCORS基准站同步观测。考虑后继测量需要，参考站应选在点位稳定，易于保存的地方。参考站离未知点距离控制在 10 km以内为宜，在未知点上架设GPS接收机，两台流动站尽量架设在相邻控制点上，获得独立基线。每时段观测 20 min，结束后移动到另两个未知点上进行下一时段的观测。

当参考站距未知点超过 10 km时，根据线路走向及待测点位置分布重新选择参考站位置，进行下一组观测。参考站移动后，先重测1～2个上组参考站上测过的控制点，方便进行不同参考站间控制点的精度评定。该项目花费两天时间，进行两组观测，共完成一级控制点测量38点，重合点两点，快速静态参考站4点。

2.3 平差计算

平差计算时分级进行，首先以GZCORS基准站为起算点对快速静态参考站平差，然后以平差计算后的快速静态参考站为起算点进行一级控制网平差。

(1)快速静态参考站平差计算

对快速静态参考站观测数据预处理后进行基线向量结算，数据准确可靠，基线、同步环、异步环均满足限差要求。为了与首级控制网统一，将快速静态参考站数据加入首级控制网中，以GZCORS基准站为起算点重新进行平差，平差后快速静态参考站最弱点A1的点位精度 X方向为±0.37 cm，Y方向±0.53 cm，Z方向±0.70 cm，精度与首级控制点相当，达到三等GPS控制点精度，可以作为一级控制网的起算点。

(2)一级控制网平差

外业测量结束后，对两组观测数据分别进行预处理及三维无约束平差;分别使用平差后的参考站作为起算点进行二维约束平差。平差后最弱点I38的点位精度X方向为±0.87 cm，Y方向±1.36 cm。最弱边为I37～I38，基线长为 783.291 m，基线比例残差为2.55 ppm，满足相关规范的限差要求。