基于CORS站的GPS平面控制網起算點兼容性研究

陳煥然

（廣州市城市規劃勘測設計研究院，廣東 廣州510060）

GPS測量成果為WGS84坐標，我國基礎測量成果一般采用國家坐標系或者城市地方坐標系，因此必須將WGS84成果轉換為國家或者地方坐標系成果。主要方法是利用GPS網點與城市已有控制網的重合點進行聯測，在城市已有控制網框架內進行GPS網的約束平差，將GPS網強制符合到已知點所在坐標系中。因此，重合點是GPS網約束平差的基準點，當重合點誤差較大或含有粗差時，將嚴重影響GPS成果可靠性。對地面已知點坐標進行兼容性分析是一項非常重要的工作，便于發現并剔除存在較大誤差的已知點，選擇兼容性較好的重合點作為基準進行平差，使GPS網約束平差成果滿足要求。

1 某城市四等GPS網布設與平差計算

隨著近年來城市建設的飛速發展，城市基礎導線網破壞情況較為嚴重，同時，一些新的發展與建設熱點區域，也未能建設起全面覆蓋的基礎導線網。城市基礎導線網損毀和稀缺問題，已導致城市的測量基礎保障難以滿足城市規劃、管理和建設工作的迫切需要。為此，某城市啟動了重建城市等級導線控制網項目，主要包括四等靜態GPS控制網、等級導線網和四等水準測量網等。本文重點討論城市四等靜態GPS控制網的起算點兼容性分析問題。

該項目針對原有控制點損毀和分布實際情況，結合實地踏勘情況，確定了布網方案，確保新舊控制網的良好銜接和均勻覆蓋，滿足城市測量的需求。該四等靜態GPS控制網由30個點構成，起算點為12個，新埋設點9個，檢核點位9個。GPS外業觀測確保每個點至少獨立觀測2個時段，每時段觀測時間在1 h以上。內業基線計算采用了天寶TBC軟件，網平差采用了權威可靠的計算軟件。平差計算的基線網圖如圖1所示，其中圈點為9個起算點。

圖1 基線網圖

經過平差計算結果與9個檢核點比較，結果見表1。

表1 平差計算結果比較 m

依據檢核點比較結果可以得出，x方向較差較大，y方向較差較小，存在個別點較差大于0．05 m。為此，需要進行起算點兼容性分析。

2 起算點兼容性分析方法

依據《衛星定位城市測量規范》CJJ／T73－2010要求，布設城市或測區首級控制網時應與國家控制網進行聯測，建立相互聯接和轉換關系，聯測點數不應少于3個點，聯測點應均勻分布。有條件時，應與高精度的地面連續運行跟蹤站進行同步觀測，充分利用與地面連續運行跟蹤站的同步觀測數據。針對上述結果，本文充分利用了城市CORS站，采用了如下方法進行起算點兼容性分析：

方法1：平面位置較差大于0．05 m的個別點直接與CORS站聯測解算。

通過將平面位置較差大于0．05 m的點與CORS站重新單獨構網解算，可以判斷該點是否存在觀測粗差。上述檢核成果的檢核點4的較差大于0．05 m，該點獨立觀測了3個時段，每個時段超過1 h，全部累計觀測時間超過6 h。將該點3個時段觀測數據與3個以上CORS站同步觀測數據重新解算，以CORS站作為起算，得到較差結果見表2。

表2 以CORS站作起算得到的較差結果 m

由此可見，該點觀測數據質量較好，平面位置較差小于0．05 m，與CORS站兼容性較好，可以作為起算點。

方法2：利用城市CORS站作為起算，重新構網解算。

為了檢核起算點是否存在問題，重新選擇城市CORS站作為起算點，利用該網的基線重新平差解算，得到該網的城市坐標，與利用城市坐標作起算的較差統計結果見表3。

表3 與利用城市坐標作起算的較差統計結果 m

可以看出，該網的9個起算點坐標與城市CORS站相容性不好，主要是x方向（即東西方向）較差不能滿足要求。

方法3：重新選擇起算點進行構網解算。

對9個起算點進行分析，發現有5個起算點坐標較差與CORS站作起算得到的結果相容性較好。選擇兼容性好的5個點作為起算，重新平差構網解算，與利用CORS站做起算對比結果見表4。

表4 與利用CORS站做起點對比結果 m

由此可見，利用兼容性好的5個點做起算，得到全網結果與利用CORS站結果較差能夠滿足較差小于0．05 m的要求，說明該網其余4個起算點與CORS站存在兼容性問題。

方法4：重新選擇已有的高等級點進行解算。

該網經過上述多種方法比較，在東西方向較差較大。為此，利用已有的基線觀測數據，在東西方向增加高等級控制點做起算進行控制，構網如圖2所示。

經過解算，該網在東西方向有所改善，效果較好，但網型不夠簡潔。

圖2 選擇利用已有的城市二等點

方法5：基線網構網進行優化。

對解算的基線網重新構網，盡量選擇城市二等網點或者CORS站做起算。具體構網時盡量形成三角形。優化后的構網及起算點如圖3所示。

圖3 基線網圖優化

以該城市的4個CORS站和一個城市二等GPS點作起算進行平差解算，將計算結果與利用2000國家大地坐標做起算并進行轉換得到結果比較見表5。

表5 與利用2000國家大地坐標做起算并進行轉換得到結果比較 m

該結果較好，既能與城市已有等級控制點數據很好兼容，又能確保數據的成果精度，成果非常可靠。

3 結 論

通過上述結果比較分析，可以得出如下幾點結論：

1）起算點兼容性對整個網解算結果影響非常大，為了最大限度地減少起算點引起的平差結果問題，城市四等平面控制網最好選擇城市CORS站或者二等平面控制網做起算，盡量分布均勻，確保成果與城市已有數據很好銜接以及成果精度。

2）可以采用將個別誤差較大的點或者部分點直接與城市CORS站構網解算，檢核起算點兼容性，為此，各個點觀測時間盡量延長，確保解算的基線數據在滿足四等規范要求的同時，能夠與CORS站構網解算。

3）基線構網平差計算時，盡量避免形成多邊形或者減少多邊形構網邊數量，如果滿足條件，盡量將基線構成三角形，且多與高精度首級起算點構網，能提高整個網的平差精度。

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