基于GNSS的某港區高等級控制測量

童楊津

(深圳市長勘勘察設計有限公司,廣東 深圳 518003)

1 引言

自1994 年全球衛星定位系統(Global Positioning System,GPS)全面建成,因全天候、高精度等諸多傳統測量無法比擬的優勢,GPS測量技術在工程測量中得到廣泛應用[1-5]。隨著俄羅斯GLONASS系統的更新改進及歐洲GALILEO 系統與我國北斗系統的投入使用,可用的衛星數據越加豐富,大大彌補了接收機收星數不足導致無法測量或測量精度較低的情況。本文以廣東某港區中東作業區一期工程及配套工程控制測量為例,運用GNSS(Global Navigation Satellite System)技術,進行C級網布設測量,為后續工程測量提供參考。

2 工程概況

該港區東、西、北面山脈環抱,南面臨海,為滿足港區新建、維護及改造工程建設的需要,需要對港區已有控制點成果進行定期復測及有效補充。為使港區中東作業區一期工程及配套工程建設順利進行,結合考慮前期原有控制網布設網型、等級及原有控制點保存完好度等情況進行工程方案設計,共布設控制點14點(復測點4個,待測點6個,起算點3個,中轉點1個),GNSS網型布設圖如圖1所示。

圖1 GNSS網形布設圖

其中,外業調查發現前期施測的起算點YTGS受到破壞,采用WJCH代替其作為起算點,為保持網型YTGS僅作為中轉點,JXCK、GPS-3、GPS-2及東1等為復測點。

3 數據觀測及處理

測量過程中每一時段采用5臺儀器同時作業,以邊連式與網連式相結合的圖形布設形式進行觀測,每一觀測時段≥4h。

3.1 基線處理

觀測完成后,使用隨機軟件TBC V3.60進行基線向量解算,共解算出合格基線45條,同步環24個,異步環38個,其中基線解算水平精度最大0.006m,最小0.001m,垂直精度最大0.007m,最小0.002m。復測基線較差、同步環坐標分量閉合差、異步環坐標分量閉合差及全長閉合差是檢驗GNSS基線解算質量的重要指標,分別對上述指標進行精度統計,其中復測基線較差均小于1/2限差,其他指標統計結果分別如表1與表2所示。

表1 同步環閉合差分布

表2 異步環閉合差分布

由表1、表2可知,閉合差均在限差以內,且幾乎落于≤1/3限差內,說明本次解算所得基線質量優良。

3.2 網平差

經各項檢驗合格后,利用科傻平差軟件進行無約束平差(自由網平差)處理,在WGS-84坐標系下以網中WJCH的三維坐標作為起算數據,進行全網三維無約束平差。

為檢測起算點的可靠性,二維網平差時,分別固定了2點(JGDS和YTSH)、3點(JGDS、YTSH和WJCH)及聯合固定既有成果點(JGDS、YTSH和GPS-3)進行起算,以檢測不同起算點間的系統誤差。

控制點經過檢測之后發現,WJCH與JGDS和YTSH兩點有較大的坐標系統誤差,考慮周圍無滿足起算的高等級控制點,為與前期施測的控制點坐標盡量吻合,保證港區新舊片區銜接,與委托方商定最終選定JGDS、YTSH和GPS-3作為起算點,進行二維約束平差,并按要求進行精度統計和成果輸出。

三維無約束網平差中,最弱點為YTSH,其點位中誤差為0.0108m,二維約束網平差中,最弱點為東4,其點位中誤差為0.0054m。

委托方提供了復測的平面控制點GPS-2、JXCK和東1的原坐標成果,本次平差成果與相應的原成果比較,JXCK兩次成果距離較差最大,達2.58cm,最小為東1,距離較差為1.28cm。經分析,距離較差較大的主要原因如下：一是本次施測等級精度與委托方給予點位成果的施測等級精度不同,獲得的點位精度不同,如本次東1點位中誤差為0.36cm,前期施測該點點位中誤差為3.3cm；二是起算點不同,新起算點與原有起算點精度不同,起算點間帶有一定系統誤差；三是起算點YTSH處于山中,周圍長有樹木,前后兩期該點觀測數據質量均受到不同程度影響。

4 結束語

為滿足某港區擴建、維護及改造工程建設的需要,按委托方要求,進行了C級GNSS控制網的布設測量,該網以五邊形作為基本圖形,結構穩定,通過重復基線長度較差、同步環閉合差、異步環閉合差等指標檢驗了基線解算質量,總體達優。網平差處理過程檢測了起算點的可靠性,并對復測點平面距離較差做了詳細分析,點位成果滿足委托方要求。