基于GZCORS的一級控制網測量新模式

蔡慶立，盧榮

(廣州市城市規劃勘測設計研究院，廣東廣州 510060)

1 引言

目前工程測量中常用GPS法、導線法和三角形網法布設次級控制網［1］。在花莞高速公路測量項目中，由于首級控制點間距離較遠(5 km左右)，通視條件差，使用導線法、三角形網法布網難度較大，費時費力，且精度難以滿足要求，故使用GPS法布設一級控制網。

目前，很多單位使用RTK進行一級導線測量，并通過一定的質量控制措施，進行了首級控制測量的嘗試［2］。從點位精度看，RTK能滿足城市一級導線5 cm的點位精度要求［3］。但 RTK測量的點位是相對于其基準站的，無法保證RTK各觀測點間的相對關系，會出現點位精度符合要求，但相鄰點距離誤差超限、常規測量不能閉合等情形，網絡RTK同樣存在該問題，如何使用GZCORS布設一級控制網值得探討。

2 基于GZCORS的一級控制網布設

2.1 工程概況

花莞高速公路線路走向為“白云國際機場－知識城－增城－增莞深高速”，已經進行了西段(約 36 km)首級控制測量工作，首級控制網使用GZCORS基準站作為起算點沿道路走向布設，每隔 5 km左右布設一個控制點，全部采用強制對中觀測墩，位置分布如圖1所示。

為滿足花莞高速公路地形測量、施工放樣的需要，設計每隔約 800 m加密一個控制點，編號為I1、I2、……I38。GPS快速靜態模式特別適合數量中等，相距數百米的控制點加密或散點定位，其速度可較常規測量提高一倍以上，故使用該方法進行次級控制網布設［4］。次級控制點點位選擇應考慮與首級控制網的銜接、與相鄰控制點通視、適合GPS觀測、易于保存、便于施工測量中應用等因素。若使用首級控制點作為次級控制網起算點，GPS網形較差，可靠性不強，因此采用“雙參考站一次上點法”［5］，利用GZCORS基準站布網，將兩臺GPS接收機做參考站，剩余GPS接收機做流動站，雙參考站與GZCORS基準站間同步觀測并進行數據解算，流動站以參考站為起算點使用快速靜態模式測量。由于參考站與GZCORS基準站同步觀測時間可達數小時，數據精度高，且參考站位置選擇靈活，可以縮短流動站與參考站的距離，在較短的時間內可獲得高精度基線，提高了工作效率。

“雙參考站一次上點法”作業模式如圖1所示。

圖1 控制點分布及“雙參考站一次上點法”作業模式圖

2.2 GPS快速靜態測量

GPS快速靜態測量的原理是通過接收機接收4顆以上衛星信號，解算衛星到接收機的距離，通過衛星在地心坐標系的位置確定接收機在該坐標系中的位置，從而解算出多個接收機的相對位置，達到相對定位的目的［6］。

在該項目中使用4臺天寶R8雙頻GPS接收機進行測量。測量時首先選擇兩個合適的位置(A1、A2)架設參考站，與GZCORS基準站同步觀測。考慮后繼測量需要，參考站應選在點位穩定，易于保存的地方。參考站離未知點距離控制在 10 km以內為宜，在未知點上架設GPS接收機，兩臺流動站盡量架設在相鄰控制點上，獲得獨立基線。每時段觀測 20 min，結束后移動到另兩個未知點上進行下一時段的觀測。

當參考站距未知點超過 10 km時，根據線路走向及待測點位置分布重新選擇參考站位置，進行下一組觀測。參考站移動后，先重測1～2個上組參考站上測過的控制點，方便進行不同參考站間控制點的精度評定。該項目花費兩天時間，進行兩組觀測，共完成一級控制點測量38點，重合點兩點，快速靜態參考站4點。

2.3 平差計算

平差計算時分級進行，首先以GZCORS基準站為起算點對快速靜態參考站平差，然后以平差計算后的快速靜態參考站為起算點進行一級控制網平差。

(1)快速靜態參考站平差計算

對快速靜態參考站觀測數據預處理后進行基線向量結算，數據準確可靠，基線、同步環、異步環均滿足限差要求。為了與首級控制網統一，將快速靜態參考站數據加入首級控制網中，以GZCORS基準站為起算點重新進行平差，平差后快速靜態參考站最弱點A1的點位精度 X方向為±0.37 cm，Y方向±0.53 cm，Z方向±0.70 cm，精度與首級控制點相當，達到三等GPS控制點精度，可以作為一級控制網的起算點。

(2)一級控制網平差

外業測量結束后，對兩組觀測數據分別進行預處理及三維無約束平差;分別使用平差后的參考站作為起算點進行二維約束平差。平差后最弱點I38的點位精度X方向為±0.87 cm，Y方向±1.36 cm。最弱邊為I37～I38，基線長為 783.291 m，基線比例殘差為2.55 ppm，滿足相關規范的限差要求。

3 精度檢核及統計

3.1 不同參考站控制點精度對比

變換參考站位置后，對上組已經測量的控制點I19、I20進行重復觀測。根據快速靜態測量原理［7］，離參考站越遠點位精度越低，在兩組觀測中I19、I20兩點均位于最遠處，可以反映整個控制網的精度。不同參考站測量I19、I20兩點點位較差如表1所示。

不同參考站重復點點位較差表 表1

由于快速靜態參考站與GZCORS基準站聯測，同步觀測時間較長，且進行了整體平差，參考站的精度較高，采用不同參考站布設的控制點精度沒有明顯差別。

3.2 快速靜態數據與全站儀數據對比

在一級控制網布設完成后及施工放樣測量中，多次使用徠卡TS30全站儀(測角精度0.5″，測距精度 1 mm+1 ppm)對一級控制網進行檢核，重點檢核了首級控制點與一級控制點、非同步觀測控制點間的距離，并以全站儀距離為真值，計算相對精度，結果如表2所示。

全站儀檢測對比表 表2

以全站儀邊長為真值，計算邊長中誤差:

4 結論

在花莞高速公路次級控制網測量項目中，采用快速靜態測量模式，利用“雙參考站一次上點法”布設一級控制網，解決了傳統測量方法通視條件差、測量過程復雜等問題，降低了勞動強度，提高了工作效率。經過檢核，該方法布設的一級控制點與首級控制點精度吻合，可以滿足相關規范及花莞高速公路設計施工要求。

［1］GB 50026－2007．工程測量規范［S］．

［2］袁崢，崔逍，萬宏德．網絡RTK在寧波機場快速路工程首級控制網測量中的應用［J］．測繪通報，2011(10):32～34．

［3］賈彬，劉彥祥．雙基站雙采樣RTK測量在布設一級導線中的應用［J］．海洋測繪，2008，28(5):53～55．

［4］閆崇勛，閆振華，崔家立．GPS快速靜態定位與全站儀導線幾何水準對比試驗精度分析［J］．城市勘測，2010(1):56～58．

［5］ 吳惠豐，劉文建，鄧思勝．基于GDCORS的GPS作業模式研究［J］．地理空間信息，2008，6(4):39～42．

［6］謝建春，陳同峰，宋朝輝等．GPS快速靜態定位技術在地籍調查中的應用［J］．地礦測繪，2010，26(4):22～24．

［7］徐紹銓，張華海，楊志強等．GPS測量原理及應用［M］．武漢:武漢大學出版社，2003．