肇庆市连续运行GPS参考站系统(ZQCORS)控制网的布设

圣桂锋

(肇庆市城市建设规划测量队，广东 肇庆526060)

一、引 言

随着城市区域的扩大和城市建设的发展，用传统的大地测量方式无法在短期内建立起覆盖肇庆市区域的控制网，尤其是在肇庆地貌以山地为主的情况下。平面控制网为C级GPS控制网，高程控制网为城市三等水准网。平面控制网采用肇庆地方独立坐标系，高程控制网采用1956黄海高程系。

二、GPS控制网

1．布网概况

肇庆CORS系统GPS控制网覆盖范围:东经西经北纬南纬基本覆盖肇庆全市(除北部山区县外)。采用边连式构网，GPS控制网总网点数41个，其中新选埋30个GPS点(ZQGH、QGXX、LHZX为永久连续运行基站观测点)，联测原单基站GPS点7个国家二等导线点4个。GPS控制网网点分布如图1所示。

图1 肇庆CORS网点位分布图

2．外业观测

本次外业观测使用13台南方S86-T双频双星GPS接收机和3台南方NET-S86接收机，在实测前对待观测时段内星历预报中的卫星分布、PDOP值、卫星个数、卫星分布时段进行了分析，确保观测数据质量最佳。本次外业观测方案采用同步图形扩展式分4个阶段测完整个GPS控制网。每阶段同步观测2个时段，时段观测时间均大于120 min，共设站51个，观测到217条基线，其中重复基线21条。为了确定ZQGH、QGXX、LHZX 3个参考站的精确WGS-84坐标，采集了48 h以上的观测数据，利用了上海(SHAO)、昆明(KUNM)、北京(BJFS)等3个国际IGS站为起算站。采用8月22日—8月25日联测数据与新建的参考站联合解算。

3．基线解算及数据检验

基线解算使用南方GNSS数据处理软件4．0。基线解算完成后进行复测基线长度较差、三边同步环闭合差、异步环闭合差的检验。闭合环最大节点数个、闭合环总数658个，同步环总数373个，异步环总数285个，闭合差最大值0．085 1 mm，闭合差最小值0．000 2 mm，相对闭合差最大值2012×10－6，相对最小值0．01×10－6。精度均满足规范要求。其中3个参考站与国际IGS站基线解算软件为GAMIT10．32，平差软件为Globk10．32。其联测精度:GNSS参考站点南北方向精度优于9．3 mm，东西方向精度优于10．0 mm，高程方向精度优于6．6 mm。

4．网平差

(1)三维网平差

三维经典自由网平差仍采用南方GNSS数据处理软件4．0，在WGS-84坐标系下，三维自由网平差单位权中误差为0．037 605 m，X分量改正数绝对值最大为16．95 mm，Y分量改正数绝对值最大为18．64 mm，Z分量改正数绝对值最大为18．33 mm。在ZQGH、QGXX、LHZX 3点作为起算数据进行三维约束平差，平差后，X偏移最大值2．62 mm，Y偏移最大值3．04 mm，Z偏移最大值2．28 mm。所有参数指标均小于限差。

(2)二维约束平差

以719D、HZCX、YFYN、GDSN、XXSF、GXXX 6个肇庆地方坐标系已知点作为固定进行二维约束平差，采用网配合法进行转换。平差后单位权中误差为3．134 mm，坐标和点位精度见表1。

表1 坐标和点位精度 mm

三、高程控制网

1．布网情况

为了满足肇庆CORS系统控制网高程拟合精度的要求，全网布设2个闭合路线和5个附合路线。新选埋水准点79个，其中9个点与GPS网点重合。联测二等水准点1个，三等水准点3个。

2．外业观测

外业观测采用南方DL3003电子数字水准仪。按照三等水准网相关规范要求实测2个闭合网，水准路线分别长46．226 km、40．038 km。按照四等水准网相关规范要求实测5个附合网，水准路线往返总长度分别为13．88 km、16．28 km、25．36 km、19．63 km、21．39 km。

3．数据处理

(1)已知点精度分析

首先固定DZ03(二等水准点)点，采用南方平差易软件进行平差。平差后，高差全中误差为0．43 mm(限差6 mm)。计算出的3个三等高程点XZ27、XZ28、XZ32高程于其原高程较差均符合要求。

(2)严密平差

将点DZ03、XZ27、XZ28、XZ32高程作为起算数据进行全网平差。高差全中误差为0．56 mm(限差6 mm)，最弱点中误差为2．38 mm。

以上成果质量均符合国家三等水准精度要求。

四、CORS系统控制网参数拟合高程

将高程控制网中计算出的9个与GPS网重合点高程录入南方GNSS数据处理软件4．0中进行高程拟合。拟合后高程残差见表2。

表2 拟合后高程残差

最后求得CORS系统控制网控制点坐标成果和七参数。

五、经验总结

结合本次建网过程中解决基线解算方差比低于合格解设定的问题，可采用以下方法:

1)基线解算时，要确定合适的历元间隔，对基线同步观测时间较短时，可缩小历元间隔，让更多的数据参与解算。数据周跳较大时，要增加历元间隔，从而跳过中断的数据继续解算。

2)确定合适的高度截止角。当基线详解中查看到的卫星数目足够多时，适当增加高度截止角，从而让高空卫星数据进入解算。相反如果基线详解中的查看到卫星数目比较少时(最少4颗以上)，应降低高度截止角，让更多的卫星数据进入解算。

3)合理剔除无效历元，但同一时段观测值的数据的剔除率不可超过数据总量10%。

以上3种方法综合交叉使用可以很好地解决基线解算方差比低于合格解设定的问题。

六、结束语

肇庆CORS系统控制网从布网方案到数据处理均严格按照相关规范要求，经后期外业质量检核均满足设计要求，结果准确，为肇庆市城市规划及建设提供可靠的测绘基准，大大提高了常规测量工作效率。

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