GNSS 平面控制網在地下鐵路中的應用及評定精度

高小六GAO Xiao-liu

（遼寧省交通高等?？茖W校，沈陽 110122）

（Liaoning Provincial College of Communications，Shenyang 110122，China）

1 工程概述

修建復雜的地下鐵路工程，在擁有先進儀器設備基礎的同時，確保地下鐵路安全、舒適、快速也是高質量地下鐵路線路非常重要的前提。而要實現這一目標，就必須保證線路在地下鐵路工程中的施工精度。所以布設好GNSS 地下鐵路工程平面控制網就顯得尤為重要。平面控制網應該分級布設，首級應該布設為C 級GNSS 控制網，二級應為精密導線網。并且在布設GNSS 平面控制網過程中，應進行精度的評定和分析，使觀測的成果滿足精度上的要求，確保測量工作成果準確無誤，以保證地下鐵路工程高效、安全的進行下去。

2 GNSS 平面控制網的設計

2.1 GNSS 網的設計原則 GNSS 網網形設計的一般原則是：①GNSS 網的布設應遵循重整體到局部，分級布網的原則。②GNSS 網應由一個或若干個獨立觀測環構成，也可采用附合線路形式構成，以增加檢核條件，增加網的可靠性。③GNSS 網作為測量控制網，其相臨點間基線向量的精度，應分布均勻。④首級GNSS 控制網應與CORS 站，國家控制網進行聯測，建立相互聯接和轉換關系，聯測數不應少于2 至3 個，聯測點應均勻分布。⑤必要時，GNSS 網應布設一定密度水準聯測點，水準聯測點的高程一般應根據要求以水準測量方法進行聯測，以便通過高程異常擬合GNSS 點的正常高，實現GNSS 高程測量。⑥為了便于GNSS 網擴展使用及水準聯測，GNSS 網點一般應設在視野開闊和交通便利的地方。

2.2 GNSS 網的圖形設計 GNSS 控制網是由同步圖形作為基本圖形擴展得到的，采用的連接方式不同，網的形狀也不同，GNSS 控制網的圖形設計就是將各同步圖形合理的連接為一個整體，使其達到圖形強度高，精度好，可靠性強，觀測效率高的目的。根據不同的用途，GNSS 網的布設按圖的結構形式可分為：星形、點連、邊連、網連、邊點混連、導線連接及三角鎖連接等多種形式。

2.3 GNSS 網的選點原則 選擇GNSS 點位應遵循以下原則：①GNSS 點位應選在基礎堅硬穩定，并且點位易于長時間保存，有利于作業安全的地方。②GNSS 點位應設置在有利于接收設備的安裝，具有開闊視野的較高點上，視場內障礙物的高度角應在15°范圍內，目的是防止障礙物遮擋GNSS 信號。當點位周圍有高于10°的障礙物時，應繪制點的環視圖。③為了避開電磁場對GNSS 點位的干擾，應遠離大功率無線電發射源，距離應大于200m，遠離高壓輸電線，距離應大于50m。④為了減弱多路徑效應的影響，點位附近不應有像大面積水域或大型建筑物等具有強烈反射衛星信號的物體。⑤點位應選在交通便利，并有利于擴展和聯測的地點。⑥所選點位應避開斷層破碎帶，易于發生滑坡或沉陷等地質構造不穩定區域和地下水位變化較大的地點。⑦應該充分利用到原有的舊點位，當用到舊點位時，應當對舊點標石的技術規格，穩定性，完好性等進行檢查，符合規范要求方可使用。⑧當所選點位需要進行水準聯測時，選點人員應實地踏勘水準路線，提出相關意見。⑨為了減少氣象元素代表性誤差選點時應盡可能使測點附近的局部環境與周圍的大環境保持一致。

2.4 選點與埋設 根據布網原則和現場工程實際施工情況，沿路線每隔2km 左右布設一對相互通視的GNSS點，為保證精密導線聯測需要每個GNSS 點至少與兩個相鄰GNSS 點通視，每對GNSS 點邊長800～2000m。所選的GNSS 網點一般應埋設具有中心標志的標石，以精確標志點位，點的標石和標志必須穩定，堅固以利長久保存和利用。在基石露頭地區也可直接在基石上嵌入金屬標志。

3 外業觀測

GNSS 平面控制網采用雙頻GNSS(標稱精度為±5mm+1ppm)接收作業機5 臺。在進行GNSS 平面控制測量作業前，將接收機設置成靜態模式，進行一般檢視和通電檢驗后，還需進行水平測試其GNSS 接收機內部噪聲和檢驗其接收機天線平均相位中心是否穩定性，并對米尺和基座上的光學對中器進行檢校。選擇最佳觀測時間段，開始觀測時以最后一臺接收機開機的時間為觀測的起始時間，每個觀測時段長度應大于40min 每條邊觀測時段應大于2，衛星高度角應大于15°，天線整平對中誤差不超過1mm。在每一時段的觀測前后各量取一次天線高，兩次量取天線高的測量值互差不大于3mm，并取其兩次天線高的平均平均值。

4 處理數據

4.1 解算基線向量 基線向量的解算是利用二個或二個以上測站點的GNSS 同步載波相位觀測值確定測站之間坐標差的過程。由GNSS 接收機廠家提供的基線處理軟件來完成基線解算，每條基線都是按照雙差固定解來進行解算的。同時，還根據同步環和異步閉合環的閉合差值的情況，及時了解基線的質量情況。通過解算基線精度對比，在加入改正模型后，其精度比之前均優于2mm，對于基線向量解算觀測值水平精度和垂直精度均有顯著提高。

4.2 平差計算與精度分析 根據預先處理獲得標準化數據文件，便可進行觀測數據的平差計工作。

平差計算的主要內容包括：同步觀測的基線向量平差，GNSS 網平查，坐標系的轉換。

首先，采用處理軟件包TGPPSW for Win32 進行平差計算，在WGS-84 坐標系下的三維無約束平差，然后按照三維聯合平差方法在地方坐標系下進行約束平差計算。

5 結束語

對GNSS 實測數據的比較分析證明，一般通過合理可行的觀測方案下得到的GNSS 觀測數據，在地下鐵路工程中通常都具有很高的內符合精度，可以滿足線路在地下鐵路工程建設的要求，具有較高的相對精度。選擇正確而且精度較高的已知點進行二維約束平差，以免利用了錯誤或精度較低的已知點影響整個GNSS 控制網的最終成果。

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