肇慶市連續(xù)運(yùn)行GPS參考站系統(tǒng)(ZQCORS)控制網(wǎng)的布設(shè)

圣桂鋒

(肇慶市城市建設(shè)規(guī)劃測(cè)量隊(duì)，廣東 肇慶526060)

一、引 言

隨著城市區(qū)域的擴(kuò)大和城市建設(shè)的發(fā)展，用傳統(tǒng)的大地測(cè)量方式無(wú)法在短期內(nèi)建立起覆蓋肇慶市區(qū)域的控制網(wǎng)，尤其是在肇慶地貌以山地為主的情況下。平面控制網(wǎng)為C級(jí)GPS控制網(wǎng)，高程控制網(wǎng)為城市三等水準(zhǔn)網(wǎng)。平面控制網(wǎng)采用肇慶地方獨(dú)立坐標(biāo)系，高程控制網(wǎng)采用1956黃海高程系。

二、GPS控制網(wǎng)

1．布網(wǎng)概況

肇慶CORS系統(tǒng)GPS控制網(wǎng)覆蓋范圍:東經(jīng)西經(jīng)北緯南緯基本覆蓋肇慶全市(除北部山區(qū)縣外)。采用邊連式構(gòu)網(wǎng)，GPS控制網(wǎng)總網(wǎng)點(diǎn)數(shù)41個(gè)，其中新選埋30個(gè)GPS點(diǎn)(ZQGH、QGXX、LHZX為永久連續(xù)運(yùn)行基站觀測(cè)點(diǎn))，聯(lián)測(cè)原單基站GPS點(diǎn)7個(gè)國(guó)家二等導(dǎo)線點(diǎn)4個(gè)。GPS控制網(wǎng)網(wǎng)點(diǎn)分布如圖1所示。

圖1 肇慶CORS網(wǎng)點(diǎn)位分布圖

2．外業(yè)觀測(cè)

本次外業(yè)觀測(cè)使用13臺(tái)南方S86-T雙頻雙星GPS接收機(jī)和3臺(tái)南方NET-S86接收機(jī)，在實(shí)測(cè)前對(duì)待觀測(cè)時(shí)段內(nèi)星歷預(yù)報(bào)中的衛(wèi)星分布、PDOP值、衛(wèi)星個(gè)數(shù)、衛(wèi)星分布時(shí)段進(jìn)行了分析，確保觀測(cè)數(shù)據(jù)質(zhì)量最佳。本次外業(yè)觀測(cè)方案采用同步圖形擴(kuò)展式分4個(gè)階段測(cè)完整個(gè)GPS控制網(wǎng)。每階段同步觀測(cè)2個(gè)時(shí)段，時(shí)段觀測(cè)時(shí)間均大于120 min，共設(shè)站51個(gè)，觀測(cè)到217條基線，其中重復(fù)基線21條。為了確定ZQGH、QGXX、LHZX 3個(gè)參考站的精確WGS-84坐標(biāo)，采集了48 h以上的觀測(cè)數(shù)據(jù)，利用了上海(SHAO)、昆明(KUNM)、北京(BJFS)等3個(gè)國(guó)際IGS站為起算站。采用8月22日—8月25日聯(lián)測(cè)數(shù)據(jù)與新建的參考站聯(lián)合解算。

3．基線解算及數(shù)據(jù)檢驗(yàn)

基線解算使用南方GNSS數(shù)據(jù)處理軟件4．0。基線解算完成后進(jìn)行復(fù)測(cè)基線長(zhǎng)度較差、三邊同步環(huán)閉合差、異步環(huán)閉合差的檢驗(yàn)。閉合環(huán)最大節(jié)點(diǎn)數(shù)個(gè)、閉合環(huán)總數(shù)658個(gè)，同步環(huán)總數(shù)373個(gè)，異步環(huán)總數(shù)285個(gè)，閉合差最大值0．085 1 mm，閉合差最小值0．000 2 mm，相對(duì)閉合差最大值2012×10－6，相對(duì)最小值0．01×10－6。精度均滿足規(guī)范要求。其中3個(gè)參考站與國(guó)際IGS站基線解算軟件為GAMIT10．32，平差軟件為Globk10．32。其聯(lián)測(cè)精度:GNSS參考站點(diǎn)南北方向精度優(yōu)于9．3 mm，東西方向精度優(yōu)于10．0 mm，高程方向精度優(yōu)于6．6 mm。

4．網(wǎng)平差

(1)三維網(wǎng)平差

三維經(jīng)典自由網(wǎng)平差仍采用南方GNSS數(shù)據(jù)處理軟件4．0，在WGS-84坐標(biāo)系下，三維自由網(wǎng)平差單位權(quán)中誤差為0．037 605 m，X分量改正數(shù)絕對(duì)值最大為16．95 mm，Y分量改正數(shù)絕對(duì)值最大為18．64 mm，Z分量改正數(shù)絕對(duì)值最大為18．33 mm。在ZQGH、QGXX、LHZX 3點(diǎn)作為起算數(shù)據(jù)進(jìn)行三維約束平差，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。所有參數(shù)指標(biāo)均小于限差。

(2)二維約束平差

以719D、HZCX、YFYN、GDSN、XXSF、GXXX 6個(gè)肇慶地方坐標(biāo)系已知點(diǎn)作為固定進(jìn)行二維約束平差，采用網(wǎng)配合法進(jìn)行轉(zhuǎn)換。平差后單位權(quán)中誤差為3．134 mm，坐標(biāo)和點(diǎn)位精度見(jiàn)表1。

表1 坐標(biāo)和點(diǎn)位精度 mm

三、高程控制網(wǎng)

1．布網(wǎng)情況

為了滿足肇慶CORS系統(tǒng)控制網(wǎng)高程擬合精度的要求，全網(wǎng)布設(shè)2個(gè)閉合路線和5個(gè)附合路線。新選埋水準(zhǔn)點(diǎn)79個(gè)，其中9個(gè)點(diǎn)與GPS網(wǎng)點(diǎn)重合。聯(lián)測(cè)二等水準(zhǔn)點(diǎn)1個(gè)，三等水準(zhǔn)點(diǎn)3個(gè)。

2．外業(yè)觀測(cè)

外業(yè)觀測(cè)采用南方DL3003電子數(shù)字水準(zhǔn)儀。按照三等水準(zhǔn)網(wǎng)相關(guān)規(guī)范要求實(shí)測(cè)2個(gè)閉合網(wǎng)，水準(zhǔn)路線分別長(zhǎng)46．226 km、40．038 km。按照四等水準(zhǔn)網(wǎng)相關(guān)規(guī)范要求實(shí)測(cè)5個(gè)附合網(wǎng)，水準(zhǔn)路線往返總長(zhǎng)度分別為13．88 km、16．28 km、25．36 km、19．63 km、21．39 km。

3．?dāng)?shù)據(jù)處理

(1)已知點(diǎn)精度分析

首先固定DZ03(二等水準(zhǔn)點(diǎn))點(diǎn)，采用南方平差易軟件進(jìn)行平差。平差后，高差全中誤差為0．43 mm(限差6 mm)。計(jì)算出的3個(gè)三等高程點(diǎn)XZ27、XZ28、XZ32高程于其原高程較差均符合要求。

(2)嚴(yán)密平差

將點(diǎn)DZ03、XZ27、XZ28、XZ32高程作為起算數(shù)據(jù)進(jìn)行全網(wǎng)平差。高差全中誤差為0．56 mm(限差6 mm)，最弱點(diǎn)中誤差為2．38 mm。

以上成果質(zhì)量均符合國(guó)家三等水準(zhǔn)精度要求。

四、CORS系統(tǒng)控制網(wǎng)參數(shù)擬合高程

將高程控制網(wǎng)中計(jì)算出的9個(gè)與GPS網(wǎng)重合點(diǎn)高程錄入南方GNSS數(shù)據(jù)處理軟件4．0中進(jìn)行高程擬合。擬合后高程殘差見(jiàn)表2。

表2 擬合后高程殘差

最后求得CORS系統(tǒng)控制網(wǎng)控制點(diǎn)坐標(biāo)成果和七參數(shù)。

五、經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

結(jié)合本次建網(wǎng)過(guò)程中解決基線解算方差比低于合格解設(shè)定的問(wèn)題，可采用以下方法:

1)基線解算時(shí)，要確定合適的歷元間隔，對(duì)基線同步觀測(cè)時(shí)間較短時(shí)，可縮小歷元間隔，讓更多的數(shù)據(jù)參與解算。數(shù)據(jù)周跳較大時(shí)，要增加歷元間隔，從而跳過(guò)中斷的數(shù)據(jù)繼續(xù)解算。

2)確定合適的高度截止角。當(dāng)基線詳解中查看到的衛(wèi)星數(shù)目足夠多時(shí)，適當(dāng)增加高度截止角，從而讓高空衛(wèi)星數(shù)據(jù)進(jìn)入解算。相反如果基線詳解中的查看到衛(wèi)星數(shù)目比較少時(shí)(最少4顆以上)，應(yīng)降低高度截止角，讓更多的衛(wèi)星數(shù)據(jù)進(jìn)入解算。

3)合理剔除無(wú)效歷元，但同一時(shí)段觀測(cè)值的數(shù)據(jù)的剔除率不可超過(guò)數(shù)據(jù)總量10%。

以上3種方法綜合交叉使用可以很好地解決基線解算方差比低于合格解設(shè)定的問(wèn)題。

六、結(jié)束語(yǔ)

肇慶CORS系統(tǒng)控制網(wǎng)從布網(wǎng)方案到數(shù)據(jù)處理均嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)范要求，經(jīng)后期外業(yè)質(zhì)量檢核均滿足設(shè)計(jì)要求，結(jié)果準(zhǔn)確，為肇慶市城市規(guī)劃及建設(shè)提供可靠的測(cè)繪基準(zhǔn)，大大提高了常規(guī)測(cè)量工作效率。

［1］ 劉暉，時(shí)曉燕，楊占潔，等．深圳市連續(xù)運(yùn)行衛(wèi)星定位服務(wù)系統(tǒng)的簡(jiǎn)歷與實(shí)驗(yàn)［J］．測(cè)繪通報(bào)，2003(9):33-36．

［2］ 唐文剛，王建輝，金元德．虛擬參考站系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與簡(jiǎn)歷［J］．現(xiàn)代測(cè)繪，2004(4):14-15．

［3］ 李征航，黃勁松．GPS測(cè)量與數(shù)據(jù)處理［M］．武漢:武漢大學(xué)出版社，2005．

［4］ CH/T 2008—2005全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)連續(xù)運(yùn)行參考站網(wǎng)建設(shè)規(guī)范［S］．北京:［s．n．］，2008．

［5］ 劉基余，李征航，王躍虎，等．全球定位系統(tǒng)原理及應(yīng)用［M］．北京:測(cè)繪出版社，1995．