沈陽市輕軌建設GPS控制網的第三方測量與數據處理＊

楊 靜，邰 賀

（1.沈陽市規劃設計研究院，遼寧 沈陽110004；2.沈陽市勘察測繪研究院，遼寧 沈陽110004）

0 引 言

沈陽市輕軌建設是沈陽市為迎接全運會的重大基礎性建設工作，2013預計完成一號線、二號線、三號線和五號線共四條線路。為滿足工程建設需要，已布設首級GPS控制網，精度等級為城市二等。為了監測首級控制網的穩定情況，于2013年9月進行了第三方測量。

1 準備工作

第三方測量控制網整體觀測方案相對于首級網增加了2個控制點，起算控制點與檢查點與首級網相同，所有成果基準為1954北京坐標系。

1.1 設備準備

采用12臺南方測繪有限公司生產的S－82T型雙頻GPS接收機，其標稱精度為

平面：2.5mm＋1ppm·D，

垂直：5mm＋1ppm·D.

所有儀器經遼寧省測繪儀器計量站檢定合格。

1.2 圖形設計

由于增加了2個控制點，點位由原來的34個增加至36個。新增點位的選擇原則為：

1）所有點位應有利于安全作業，便于安置接收設備和操作，被測衛星的地平高度角應大于15°.2）所有點位應遠離大功率無線電發射源，遠離高壓輸電線距離不宜小于50m，附近不應有強烈干擾接收衛星信號的物體。3）考慮到精密導線點的布設，所選GPS點要盡量選在開闊區域，以提高利用率。4）保證每個點位至少有二個通視方向。

點位分布圖如圖1所示。

圖1 全網點位分布圖

2 外業觀測

采用12臺接收機同步觀測，共觀測8個時段，重復上站率達到2.3，整網可靠性指標達到0.53.觀測時按如下要求進行［1］：

天線安置必須嚴格對中、整平，對點中誤差小于1mm，并使定向標志指向磁北。

歷元間隔5s，衛星截止高度角10°，同步時段觀測時間為120min［2］.在天線板上互隔120°的三處量取天線高，互差小于3mm，取中數。

點位幾何圖形強度因子PDOP≤6.

詳細認真記錄外業觀測手簿。

3 數據處理

3.1 數據預處理

預處理階段，主要是對觀測數據的質量進行分析，同時確定點位命名、改化天線高、數據格式轉換等。首先在數據編輯軟件中，更改文件命名為本次技術要求的命名方式，再更改天線高為標準ARP垂高模式，并選中天線改正模型。最后填寫好數據的元數據信息，并采用格式轉換模塊統一轉換為Rinex V2.1格式。

數據質量分析采用teqc軟件，分析每個觀測點位的雙頻多路徑效應以及數據可利用率等情況。經檢驗，所有點位平均MP1，MP2均在0.4以下，數據可利用率也滿足要求。

3.2 基線解算

采用隨機軟件Leica Geo Office V7.1進行基線處理，處理時采用廣播星歷和精密星歷對比進行處理；天線改正模型采用NGS標準改正模型；引入全球電離層格網文件；以高度角10°作為解算截止高度角；

全網共528條基線，全部解算為雙頻固定。

3.3 質量分析

質量檢查主要包括三個方面：重復基線閉合差、同步環閉合差以及異步環閉合差。依據《全球定位系統（GPS）測量規范GB／T18314－2009》相應公式計算。

全網共有重復基線148條，重復基線互差最大為0.037m，限差為0.074m，基線長為12 169.715 m.

每時段選擇最簡同步環25個，閉合差最大值為0.014m，限差為0.017m，環長為40 267.251m.

全網共選擇最簡異步環100個，閉合差最大值為0.038m，限差為0.172m，環長為40 383.475m.

3.4 三維無約束平差

平差采用COSA平差軟件，以Leica Geo Office V7.1輸出的ASCII格式基線作為平差偽觀測值。

進行三維無約束平差，主要目的是進行粗差分析并消除不良影響、調整觀測量的協方差因子使其與實際精度相匹配、對整網的內部精度進行檢驗和評估［3］。三維無約束平差基準為WGS－4，固定位于本網中心的測站DONG.

經過平差：最弱邊相對中誤差為1∶2910 00；最弱點點位中誤差為0.006 1m

3.5 二維約束平差

二維約束平差目的是將全網重新作整體平差，將所有獨立基線向量及其經調整后的協方差陣作為觀測量進行高斯平面上的解算［4］。平差時為消除星歷和網的傳遞誤差引起的整網在尺度和方向上的系統性偏差，應對全網加入一個尺度和三個轉換參數。

經過平差：全網最弱點點位中誤差為0.003 m；檢查點計算值與已知值互差X方向為0.025 m，Y方向為0.009m，中誤差為0.027m；最弱邊相對中誤差為1∶310 000；相鄰點相對點位中誤差為0.003m；

所有指標均滿足全球定位系統城市測量技術規程［1］的技術要求。

3.6 兩期對比成果

第三方測量成果與首級控制網成果進行對比，互差最大的點位，其差值為0.026m.經過檢查，發現該點位在兩期觀測期間，存在點位變動，故在使用中以第三方測量成果為準。

4 結 論

沈陽市有軌電車第三方測量GPS控制網基線計算成果指標、三維無約束平差成果指標、二維約束平差成果指標均滿足相應國家規范的技術要求，這也充分說明本次GPS控制網的布設以及數據解算過程嚴謹，解算成果精度也比較高。與首級控制網的結果對比，除個別點存在變動外，其余點位互差均滿足要求，這也為日后軌道的精密施工奠定了良好的基礎。

［1］ 北京市測繪設計研究院.全球定位系統城市測量技術規程CJJ73－97［R］.1990.

［2］ 謝劭鋒，王新橋.工程控制網必要觀測時間探討［J］.全球定位系統，2007，33（4）：30－32.

［3］ 國家測繪局.全球定位系統（GPS）測量規范GB／T18314－2009［S］.中國標準出版社，2009.