高小六GAO Xiao-liu

（遼寧省交通高等?？茖W(xué)校，沈陽(yáng) 110122）

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

1 工程概述

修建復(fù)雜的地下鐵路工程，在擁有先進(jìn)儀器設(shè)備基礎(chǔ)的同時(shí)，確保地下鐵路安全、舒適、快速也是高質(zhì)量地下鐵路線路非常重要的前提。而要實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，就必須保證線路在地下鐵路工程中的施工精度。所以布設(shè)好GNSS 地下鐵路工程平面控制網(wǎng)就顯得尤為重要。平面控制網(wǎng)應(yīng)該分級(jí)布設(shè)，首級(jí)應(yīng)該布設(shè)為C 級(jí)GNSS 控制網(wǎng)，二級(jí)應(yīng)為精密導(dǎo)線網(wǎng)。并且在布設(shè)GNSS 平面控制網(wǎng)過(guò)程中，應(yīng)進(jìn)行精度的評(píng)定和分析，使觀測(cè)的成果滿足精度上的要求，確保測(cè)量工作成果準(zhǔn)確無(wú)誤，以保證地下鐵路工程高效、安全的進(jìn)行下去。

2 GNSS 平面控制網(wǎng)的設(shè)計(jì)

2.1 GNSS 網(wǎng)的設(shè)計(jì)原則 GNSS 網(wǎng)網(wǎng)形設(shè)計(jì)的一般原則是：①GNSS 網(wǎng)的布設(shè)應(yīng)遵循重整體到局部，分級(jí)布網(wǎng)的原則。②GNSS 網(wǎng)應(yīng)由一個(gè)或若干個(gè)獨(dú)立觀測(cè)環(huán)構(gòu)成，也可采用附合線路形式構(gòu)成，以增加檢核條件，增加網(wǎng)的可靠性。③GNSS 網(wǎng)作為測(cè)量控制網(wǎng)，其相臨點(diǎn)間基線向量的精度，應(yīng)分布均勻。④首級(jí)GNSS 控制網(wǎng)應(yīng)與CORS 站，國(guó)家控制網(wǎng)進(jìn)行聯(lián)測(cè)，建立相互聯(lián)接和轉(zhuǎn)換關(guān)系，聯(lián)測(cè)數(shù)不應(yīng)少于2 至3 個(gè)，聯(lián)測(cè)點(diǎn)應(yīng)均勻分布。⑤必要時(shí)，GNSS 網(wǎng)應(yīng)布設(shè)一定密度水準(zhǔn)聯(lián)測(cè)點(diǎn)，水準(zhǔn)聯(lián)測(cè)點(diǎn)的高程一般應(yīng)根據(jù)要求以水準(zhǔn)測(cè)量方法進(jìn)行聯(lián)測(cè)，以便通過(guò)高程異常擬合GNSS 點(diǎn)的正常高，實(shí)現(xiàn)GNSS 高程測(cè)量。⑥為了便于GNSS 網(wǎng)擴(kuò)展使用及水準(zhǔn)聯(lián)測(cè)，GNSS 網(wǎng)點(diǎn)一般應(yīng)設(shè)在視野開(kāi)闊和交通便利的地方。

2.2 GNSS 網(wǎng)的圖形設(shè)計(jì) GNSS 控制網(wǎng)是由同步圖形作為基本圖形擴(kuò)展得到的，采用的連接方式不同，網(wǎng)的形狀也不同，GNSS 控制網(wǎng)的圖形設(shè)計(jì)就是將各同步圖形合理的連接為一個(gè)整體，使其達(dá)到圖形強(qiáng)度高，精度好，可靠性強(qiáng)，觀測(cè)效率高的目的。根據(jù)不同的用途，GNSS 網(wǎng)的布設(shè)按圖的結(jié)構(gòu)形式可分為：星形、點(diǎn)連、邊連、網(wǎng)連、邊點(diǎn)混連、導(dǎo)線連接及三角鎖連接等多種形式。

2.3 GNSS 網(wǎng)的選點(diǎn)原則 選擇GNSS 點(diǎn)位應(yīng)遵循以下原則：①GNSS 點(diǎn)位應(yīng)選在基礎(chǔ)堅(jiān)硬穩(wěn)定，并且點(diǎn)位易于長(zhǎng)時(shí)間保存，有利于作業(yè)安全的地方。②GNSS 點(diǎn)位應(yīng)設(shè)置在有利于接收設(shè)備的安裝，具有開(kāi)闊視野的較高點(diǎn)上，視場(chǎng)內(nèi)障礙物的高度角應(yīng)在15°范圍內(nèi)，目的是防止障礙物遮擋GNSS 信號(hào)。當(dāng)點(diǎn)位周圍有高于10°的障礙物時(shí)，應(yīng)繪制點(diǎn)的環(huán)視圖。③為了避開(kāi)電磁場(chǎng)對(duì)GNSS 點(diǎn)位的干擾，應(yīng)遠(yuǎn)離大功率無(wú)線電發(fā)射源，距離應(yīng)大于200m，遠(yuǎn)離高壓輸電線，距離應(yīng)大于50m。④為了減弱多路徑效應(yīng)的影響，點(diǎn)位附近不應(yīng)有像大面積水域或大型建筑物等具有強(qiáng)烈反射衛(wèi)星信號(hào)的物體。⑤點(diǎn)位應(yīng)選在交通便利，并有利于擴(kuò)展和聯(lián)測(cè)的地點(diǎn)。⑥所選點(diǎn)位應(yīng)避開(kāi)斷層破碎帶，易于發(fā)生滑坡或沉陷等地質(zhì)構(gòu)造不穩(wěn)定區(qū)域和地下水位變化較大的地點(diǎn)。⑦應(yīng)該充分利用到原有的舊點(diǎn)位，當(dāng)用到舊點(diǎn)位時(shí)，應(yīng)當(dāng)對(duì)舊點(diǎn)標(biāo)石的技術(shù)規(guī)格，穩(wěn)定性，完好性等進(jìn)行檢查，符合規(guī)范要求方可使用。⑧當(dāng)所選點(diǎn)位需要進(jìn)行水準(zhǔn)聯(lián)測(cè)時(shí)，選點(diǎn)人員應(yīng)實(shí)地踏勘水準(zhǔn)路線，提出相關(guān)意見(jiàn)。⑨為了減少氣象元素代表性誤差選點(diǎn)時(shí)應(yīng)盡可能使測(cè)點(diǎn)附近的局部環(huán)境與周圍的大環(huán)境保持一致。

2.4 選點(diǎn)與埋設(shè) 根據(jù)布網(wǎng)原則和現(xiàn)場(chǎng)工程實(shí)際施工情況，沿路線每隔2km 左右布設(shè)一對(duì)相互通視的GNSS點(diǎn)，為保證精密導(dǎo)線聯(lián)測(cè)需要每個(gè)GNSS 點(diǎn)至少與兩個(gè)相鄰GNSS 點(diǎn)通視，每對(duì)GNSS 點(diǎn)邊長(zhǎng)800～2000m。所選的GNSS 網(wǎng)點(diǎn)一般應(yīng)埋設(shè)具有中心標(biāo)志的標(biāo)石，以精確標(biāo)志點(diǎn)位，點(diǎn)的標(biāo)石和標(biāo)志必須穩(wěn)定，堅(jiān)固以利長(zhǎng)久保存和利用。在基石露頭地區(qū)也可直接在基石上嵌入金屬標(biāo)志。

3 外業(yè)觀測(cè)

GNSS 平面控制網(wǎng)采用雙頻GNSS(標(biāo)稱精度為±5mm+1ppm)接收作業(yè)機(jī)5 臺(tái)。在進(jìn)行GNSS 平面控制測(cè)量作業(yè)前，將接收機(jī)設(shè)置成靜態(tài)模式，進(jìn)行一般檢視和通電檢驗(yàn)后，還需進(jìn)行水平測(cè)試其GNSS 接收機(jī)內(nèi)部噪聲和檢驗(yàn)其接收機(jī)天線平均相位中心是否穩(wěn)定性，并對(duì)米尺和基座上的光學(xué)對(duì)中器進(jìn)行檢校。選擇最佳觀測(cè)時(shí)間段，開(kāi)始觀測(cè)時(shí)以最后一臺(tái)接收機(jī)開(kāi)機(jī)的時(shí)間為觀測(cè)的起始時(shí)間，每個(gè)觀測(cè)時(shí)段長(zhǎng)度應(yīng)大于40min 每條邊觀測(cè)時(shí)段應(yīng)大于2，衛(wèi)星高度角應(yīng)大于15°，天線整平對(duì)中誤差不超過(guò)1mm。在每一時(shí)段的觀測(cè)前后各量取一次天線高，兩次量取天線高的測(cè)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(shù)據(jù)

4.1 解算基線向量 基線向量的解算是利用二個(gè)或二個(gè)以上測(cè)站點(diǎn)的GNSS 同步載波相位觀測(cè)值確定測(cè)站之間坐標(biāo)差的過(guò)程。由GNSS 接收機(jī)廠家提供的基線處理軟件來(lái)完成基線解算，每條基線都是按照雙差固定解來(lái)進(jìn)行解算的。同時(shí)，還根據(jù)同步環(huán)和異步閉合環(huán)的閉合差值的情況，及時(shí)了解基線的質(zhì)量情況。通過(guò)解算基線精度對(duì)比，在加入改正模型后，其精度比之前均優(yōu)于2mm，對(duì)于基線向量解算觀測(cè)值水平精度和垂直精度均有顯著提高。

4.2 平差計(jì)算與精度分析 根據(jù)預(yù)先處理獲得標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)文件，便可進(jìn)行觀測(cè)數(shù)據(jù)的平差計(jì)工作。

平差計(jì)算的主要內(nèi)容包括：同步觀測(cè)的基線向量平差，GNSS 網(wǎng)平查，坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換。

首先，采用處理軟件包TGPPSW for Win32 進(jìn)行平差計(jì)算，在WGS-84 坐標(biāo)系下的三維無(wú)約束平差，然后按照三維聯(lián)合平差方法在地方坐標(biāo)系下進(jìn)行約束平差計(jì)算。

5 結(jié)束語(yǔ)

對(duì)GNSS 實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的比較分析證明，一般通過(guò)合理可行的觀測(cè)方案下得到的GNSS 觀測(cè)數(shù)據(jù)，在地下鐵路工程中通常都具有很高的內(nèi)符合精度，可以滿足線路在地下鐵路工程建設(shè)的要求，具有較高的相對(duì)精度。選擇正確而且精度較高的已知點(diǎn)進(jìn)行二維約束平差，以免利用了錯(cuò)誤或精度較低的已知點(diǎn)影響整個(gè)GNSS 控制網(wǎng)的最終成果。

[1]劉大杰，施一民，過(guò)靜珺.全球定位系統(tǒng)的原理與數(shù)據(jù)處理[M].上海：同濟(jì)大學(xué)出版社，1996.

[2]李青岳，陳永奇.工程測(cè)量學(xué)[M].北京：測(cè)繪出版社，2007.

[3]北京市測(cè)繪設(shè)計(jì)研究院.GB/T18341-2001 全球定位系統(tǒng)(GPS)測(cè)量規(guī)范[S].北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，2001.

[4]葉世榕.GPS 非差相位精密單點(diǎn)定位理論與實(shí)現(xiàn)[D].武漢：武漢大學(xué)，2002.