單點定位在施工控制網加密中的應用

解 琨 張慧慧 付 超

(1.江蘇省基礎地理信息中心，江蘇 南京 210013; 2.南京浦口經濟開發有限公司，江蘇 南京 211805)

在現行的控制測量中，GPS控制是很重要的技術手段。通過GPS控制網的布測，能在較短的時間內建立起高精度的控制網絡，既節省了時間又保證了控制網的精度。但是隨著建筑行業的發展出現了許多大型、新型的工程要求控制網密度越來越高，單純的首級控制網已經不能滿足實際施工的需要。因此，施工中，對控制網進行適度的加密也是十分必要的[1]。

然而控制網加密因工作量小、工期緊、范圍不固定等特點，傳統操作中很少布設高等級GPS控制網,GPS-RTK精度又不能滿足施工要求，所以大多由導線測量或者三角測量完成。目前，一種通過一臺GPS接收機參與解算的GPS固態測量方法因其操作簡單、周期短等特點逐漸得到推廣[2]。同時,基于單點定位新技術應用層出不窮，例如通過多系統融合技術和事后精密星歷組合濾波等方法能大幅度提高精度[3,4]等。

本文基于單點定位技術，從理論方法以及實際施工操作等方面詳細介紹了單點定位在施工控制中的應用，利用事后星歷內插加密，很好的解決了傳統控制網加密操作中所出現的問題。

1 GPS單點定位

單點定位就是根據一臺接收機的觀測數據來確定接收機在地固坐標系中絕對位置的方式，它只能采用偽距觀測量，也稱為“絕對定位”。因此它的本質是空間距離后方交會。測量前需要已知的數據位：通過廣播星歷得到的衛星某一時刻坐標；通過接收機測距碼測定的衛星測站的距離。

測距碼測距的觀測方程為：

P=R+δatmos+δdt+δdT

(1)

(2)

其中，P為偽距觀測值，已知；R為站星真實幾何距離；Xs,Ys,Zs均為衛星坐標；(X，Y，Z)為測站坐標；δdt為接收機鐘差；δdT為衛星鐘差；δatmos為大氣延遲誤差；通過觀測四顆以上的衛星，按照式(1)，按照平差可將(X，Y，Z)解出；衛星坐標、鐘差等可由IGS網站下載精密衛星星歷獲得。

2 精密星歷插值

由于工程測量時間段的不確定性，由接收機所獲得的觀測文件時間可能與精密星歷不一致，因此，為了使結果更加準確，在解算前需要對精密星歷進行插值。

本文采用17階切比雪夫多項式法對2018年5月10日IGS提供的GPS精密星歷進行插值，并把插值結果與IGS已知衛星三維坐標進行對比分析見圖1。實驗結果表明，利用17階切比雪夫多項式插值法在插值參數選取合理的情況下，可以達到毫米級的精度，完全可以滿足生產要求。

3 實驗案例

利用單點定位技術，本文對江蘇省淮安市鹽河大橋施工網進行加密，已知點三個，最小距離為0.8 km，需加密點為五個。實驗分兩組進行，一組采用TOPCUN全站儀進行傳統導線測量；另外一組，采用天寶靜態測量接收機測量。為保證測量準確性，兩組均聯測已知控制點。

實驗結束后，全站儀組耗時6 h(含跨河聯測)，測站25個；GPS組耗時4 h，共架設五站，觀測周期為45 min。結果對比見表1，坐標較差如表2所示。

表1 坐標數據表 m

通過對比我們可以看出，單點定位測量與傳統導線測量X,Y差值在5 cm，均值大約2 cm，因此平面坐標完全達到施工需要。Z向值，如果輔以區域性似大地水準面計算，則差值也會有所縮小，在此不作討論。

表2 坐標較差表 mm

4 結語

通過單點定位的論述，以及實驗案例，我們可得出單點定位技術輔以精密星歷內插所獲得的平面值完全滿足一般施工網加密要求。但是，我們也看出該技術仍有不足，首先平面精度不穩定，離散度比較大，不適于精密工程測量；其次Z向值差別大，如不經過后續處理則很難滿足工程需要。