单点定位在施工控制网加密中的应用

解 琨 张慧慧 付 超

(1.江苏省基础地理信息中心，江苏 南京 210013; 2.南京浦口经济开发有限公司，江苏 南京 211805)

在现行的控制测量中，GPS控制是很重要的技术手段。通过GPS控制网的布测，能在较短的时间内建立起高精度的控制网络，既节省了时间又保证了控制网的精度。但是随着建筑行业的发展出现了许多大型、新型的工程要求控制网密度越来越高，单纯的首级控制网已经不能满足实际施工的需要。因此，施工中，对控制网进行适度的加密也是十分必要的[1]。

然而控制网加密因工作量小、工期紧、范围不固定等特点，传统操作中很少布设高等级GPS控制网,GPS-RTK精度又不能满足施工要求，所以大多由导线测量或者三角测量完成。目前，一种通过一台GPS接收机参与解算的GPS固态测量方法因其操作简单、周期短等特点逐渐得到推广[2]。同时,基于单点定位新技术应用层出不穷，例如通过多系统融合技术和事后精密星历组合滤波等方法能大幅度提高精度[3,4]等。

本文基于单点定位技术，从理论方法以及实际施工操作等方面详细介绍了单点定位在施工控制中的应用，利用事后星历内插加密，很好的解决了传统控制网加密操作中所出现的问题。

1 GPS单点定位

单点定位就是根据一台接收机的观测数据来确定接收机在地固坐标系中绝对位置的方式，它只能采用伪距观测量，也称为“绝对定位”。因此它的本质是空间距离后方交会。测量前需要已知的数据位：通过广播星历得到的卫星某一时刻坐标；通过接收机测距码测定的卫星测站的距离。

测距码测距的观测方程为：

P=R+δatmos+δdt+δdT

(1)

(2)

其中，P为伪距观测值，已知；R为站星真实几何距离；Xs,Ys,Zs均为卫星坐标；(X，Y，Z)为测站坐标；δdt为接收机钟差；δdT为卫星钟差；δatmos为大气延迟误差；通过观测四颗以上的卫星，按照式(1)，按照平差可将(X，Y，Z)解出；卫星坐标、钟差等可由IGS网站下载精密卫星星历获得。

2 精密星历插值

由于工程测量时间段的不确定性，由接收机所获得的观测文件时间可能与精密星历不一致，因此，为了使结果更加准确，在解算前需要对精密星历进行插值。

本文采用17阶切比雪夫多项式法对2018年5月10日IGS提供的GPS精密星历进行插值，并把插值结果与IGS已知卫星三维坐标进行对比分析见图1。实验结果表明，利用17阶切比雪夫多项式插值法在插值参数选取合理的情况下，可以达到毫米级的精度，完全可以满足生产要求。

3 实验案例

利用单点定位技术，本文对江苏省淮安市盐河大桥施工网进行加密，已知点三个，最小距离为0.8 km，需加密点为五个。实验分两组进行，一组采用TOPCUN全站仪进行传统导线测量；另外一组，采用天宝静态测量接收机测量。为保证测量准确性，两组均联测已知控制点。

实验结束后，全站仪组耗时6 h(含跨河联测)，测站25个；GPS组耗时4 h，共架设五站，观测周期为45 min。结果对比见表1，坐标较差如表2所示。

表1 坐标数据表 m

通过对比我们可以看出，单点定位测量与传统导线测量X,Y差值在5 cm，均值大约2 cm，因此平面坐标完全达到施工需要。Z向值，如果辅以区域性似大地水准面计算，则差值也会有所缩小，在此不作讨论。

表2 坐标较差表 mm

4 结语

通过单点定位的论述，以及实验案例，我们可得出单点定位技术辅以精密星历内插所获得的平面值完全满足一般施工网加密要求。但是，我们也看出该技术仍有不足，首先平面精度不稳定，离散度比较大，不适于精密工程测量；其次Z向值差别大，如不经过后续处理则很难满足工程需要。