陳 帥，陳 涉，郭全超，駱紅林

(1.武漢市黃陂區(qū)規(guī)劃勘測設(shè)計院，湖北 武漢 430000；2.中鐵廣州工程局集團第二工程有限公司，廣東 廣州 510810； 3.中鐵十四局集團第四工程有限公司，山東 濟南 250000)

1 概述

本文以中鐵十四局所承接的盛世國際文體項目P(2015)043，P2015(045)地塊為例(項目在川龍大道以東，天陽路以南。東臨臨空東路，南、西均為規(guī)劃道路，北至天陽路，項目凈用地面積約為13.27 hm2)，利用WHCORS技術(shù)在項目范圍區(qū)域均勻地布設(shè)3個城市一級控制點，采用GNSS靜態(tài)技術(shù)和全站儀，二等水準(zhǔn)測量方法依次檢測了控制點的平面精度和高程精度，驗證了利用WHCORS技術(shù)布設(shè)的控制點精度能滿足建筑施工的要求規(guī)范。

2 WHCORS簡介

武漢市連續(xù)運行衛(wèi)星定位服務(wù)系統(tǒng)以下簡稱“WHCORS”是基于GNSS定位技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的地區(qū)和城市連續(xù)運行衛(wèi)星定位導(dǎo)航系統(tǒng),可滿足城市基礎(chǔ)測繪、國土規(guī)劃、土地管理、工程建設(shè)、形變監(jiān)測、交通監(jiān)控、港口管理、緊急救援、公共安全等方面對定位導(dǎo)航服務(wù)的需要。系統(tǒng)由5個永久性連續(xù)運行GNSS基準(zhǔn)站和1個系統(tǒng)數(shù)據(jù)中心組成,平均站間距41.8 km,各基準(zhǔn)站與系統(tǒng)數(shù)據(jù)中心采用帶寬為10 m的城域網(wǎng)進行實時觀測數(shù)據(jù)的傳輸[1]。

3 控制網(wǎng)布設(shè)

用天寶GPS R10接收級在測區(qū)四周布設(shè)一級動態(tài)網(wǎng)絡(luò)RTK控制網(wǎng)，控制點為T1，T2，T3，T4?？刂泣c平均距離為447.83 m，最大間距為570.69 m，最短間距223.42 m。

用WHCORS技術(shù)在控制點位架設(shè)腳架采集4個測回，每個測回開關(guān)機一次，重新量取儀器高，每次間隔1 min，每測回時長為3 min。檢查各測回坐標(biāo)值，均滿足CJJ T8—2011城市測量規(guī)范規(guī)范要求：點位較差小于5 cm,高程較差小于3 cm，相對中誤差小于1/20 000。取其4次測量值均值，用全站儀對均值進行邊角檢查均滿足規(guī)范要求。以此成果為盛世國際文體項目首級控制網(wǎng)成果，如表1所示。

表1 控制點成果表 m

為檢測此次WHCORS動態(tài)測量的平面結(jié)果能否滿足GNSS城市一級靜態(tài)測量精度要求，用6臺天寶GNSS接收機同步觀測，按照城市一級靜態(tài)觀測網(wǎng)要求施測。高程結(jié)果以三等水準(zhǔn)點DX058為已知點，按照二等水準(zhǔn)測量的方法施測，設(shè)計一個閉合環(huán)檢測各點高程值。

平面控制網(wǎng)觀測技術(shù)要求如表2所示。

表2 城市一級GNSS靜態(tài)觀測技術(shù)要求

平面控制網(wǎng)如圖1所示。

DX060，DX058為四等級GNSS起算點，T1，T2，T3，T4為未知點。

高程控制網(wǎng)觀測技術(shù)要求如表3,表4所示。

表3 水準(zhǔn)測量線路的具體技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

表4 單站水準(zhǔn)觀測的技術(shù)要求

高程控制網(wǎng)觀測方法如下：

二等水準(zhǔn)測量采用天寶Dini03精密水準(zhǔn)儀及配套的銦瓦水準(zhǔn)標(biāo)尺，按規(guī)范[2-4]中二等水準(zhǔn)測量要求作業(yè)。作業(yè)時遵循的具體作業(yè)細(xì)則為：1)作業(yè)前檢查與校正i角，保證i角絕對值在作業(yè)中均不超過15″。2)要求前后視距盡量相等，減少儀器i角誤差對高差觀測的影響。3)為了保證水準(zhǔn)尺的穩(wěn)定性，測量時選用5 kg尺墊，將尺墊安放在堅實的地方踩實以防止尺墊下沉。4)避免在光線昏暗或陽光強烈的環(huán)境下作業(yè)。5)水準(zhǔn)路線采用往返觀測，并沿同一條路線進行。每一測段均采用偶數(shù)站結(jié)束，由往測轉(zhuǎn)為返測時，互換前后尺再進行觀測。觀測順序如下：奇數(shù)站為后→前→前→后；偶數(shù)站為前→后→后→前。利用儀器自動記錄功能進行水準(zhǔn)測量記錄，杜絕記錄錯誤。

4 數(shù)據(jù)處理與精度分析

4.1 平面控制網(wǎng)數(shù)據(jù)處理

本次GNSS靜態(tài)觀測網(wǎng)，觀測時段為2次，每時段觀測1 h，觀測時段間隔1 min。

數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換采用GNSS接收機自帶的天寶Convert To RINEX軟件，基線解算采用Leica Geo Office(簡稱LGO)軟件，平差計算采用中鐵四院《GPS靜態(tài)后處理軟件-SYGPS》。

數(shù)據(jù)檢驗要求：

1)同一時段觀測值的數(shù)據(jù)剔除率不宜大于20%。

復(fù)測基線的長度較差滿足式(1)要求。

(1)

其中，dS為復(fù)測基線長度較差。

2)同一種數(shù)學(xué)模型三邊構(gòu)成的同步環(huán)閉合差滿足式(2)，式(3)要求：

(2)

(3)

其中，WX,WY,WZ為環(huán)坐標(biāo)分量閉合差；WS為環(huán)閉合差。

3)基線異步環(huán)處理滿足下列式(4)，式(5)要求：

(4)

(5)

其中，WX,WY,WZ均為環(huán)坐標(biāo)分量閉合差；式(5)中WS為環(huán)閉合差；n為閉合環(huán)數(shù)。

數(shù)據(jù)處理要求：

1)基線向量經(jīng)檢核符合要求后，確定一個點的地心系三維坐標(biāo)作為起算數(shù)據(jù)進行GNSS無約束平差。無約束網(wǎng)基線分線改正數(shù)絕對值滿足下列式(6)要求：

VΔX≤3σ;VΔY≤3σ;VΔZ≤3σ

(6)

其中，VΔX,VΔY,VΔZ為基線分量改正數(shù)絕對值。

2)選擇本地坐標(biāo)系對控制網(wǎng)進行約束平差，其中基線分量的改正數(shù)與經(jīng)過剔除初差后的無約束平差結(jié)果的同一基線相應(yīng)改正數(shù)較差滿足下列式(7)要求：

dVΔX≤2σ;dVΔY≤2σ;dVΔZ≤2σ

(7)

其中，dVΔX，dVΔY,dVΔZ為同一基線約束平差基線分量的改正數(shù)與無約束平差基線分量的改正數(shù)較差。

經(jīng)軟件處理后基線解算結(jié)果如下：

1)經(jīng)三維自由網(wǎng)平差解算最弱邊T1-T2相對中誤差為：1/107 655，邊長為233.416 m。最弱點DX060中誤差：dx=0.82 mm，dy=0.62 mm，dz=2.57 mm。

2)經(jīng)二維約束網(wǎng)平差解算最弱邊T1-T2相對中誤差為：1/238 363，邊長為233.421 m。最弱點T1中誤差：dx=0.76 mm，dy=0.58 mm，dz=0.96 mm。

由表5可知加入控制點后基線解算中誤差為1 mm,最小為0.7 mm,最大相對中誤差為1/395 994，最小相對中誤差為1/1 423 986，均滿足規(guī)范要求。經(jīng)平差后解算結(jié)果如表6所示。

表5 二維約束平差解算基線成果

表6 成果對比表 m

由表6可知兩次測量成果最大差值為2 cm,最小差值為0.07 cm。

4.2 高程控制網(wǎng)數(shù)據(jù)處理

水準(zhǔn)平差數(shù)據(jù)處理采用中鐵四院鐵路工程測量數(shù)據(jù)處理平差計算軟件SYADJ。約束DX058點進行整體平差，以獲得各點的復(fù)測高程，復(fù)測高程與設(shè)計高程數(shù)據(jù)統(tǒng)計比較見表7～表9。

表7 測段實測高差數(shù)據(jù)統(tǒng)計

表8 高程平差值及精度

表9 高程值對比表 m

由表9可知兩次高程測量成果最大差值為28 mm,最小差值為2 mm。T4高程值測量差值較大，T4離通信信號塔距離較近，可能是受通信基站信號影響造成。其余擬合高程值與水準(zhǔn)高程值比較接近，其可靠性強，精度高。故運用WHCORS測量技術(shù)手段布設(shè)的動態(tài)一級網(wǎng)可以滿足建筑施工中首級控制網(wǎng)精度要求，可以代替GNSS靜態(tài)一級網(wǎng)，擬合高程值在GNSS差分信號好，地勢平坦地區(qū)可替代四等水準(zhǔn)。

5 結(jié)語

隨著CORS技術(shù)普及，CORS精度和可靠性的提高，在城市勘測、地籍測繪、電力工程等方面得到了廣泛應(yīng)用[5-7]。在布設(shè)城市一級或者二級靜態(tài)控制網(wǎng)時，可以用CORS動態(tài)測量技術(shù)代替施測，同樣能滿足精度要求，節(jié)省了大量時間，提高了效率。