成都地铁1号线控制网复测成果分析

何佳

(成都市勘察测绘研究院，四川成都 610081)

成都地铁1号线控制网复测成果分析

何佳∗

(成都市勘察测绘研究院，四川成都 610081)

根据成都市地铁1号线GPS网复测的外业观测数据，选用不同的平差方法，通过较为完整的科学分析，结果表明:成都市地铁一号线GPS平面控制网复测成果精度良好，可以作为此项工程精密导线测量的起算依据，亦可以作为其他地铁、轻轨工程控制网建立的基础。

地铁；GPS；控制测量；复测

1 引 言

2001年成都地铁一号线沿线布设了高精度的测量控制网，包括GPS平面控制网、精密导线网、二等精密水准网。首次布网后成都市地铁施工建设因各方面原因未能顺利进行。

受成都市城市轨道交通发展有限公司委托，我院于2004年12月开始对成都市地铁一号线测量控制网进行复测。本次控制网复测的目的，是对部分遗失或破坏的控制点进行恢复，并对尚存的既有控制点精度进行校核，以保证地铁施工的顺利开展。

2 测区概况

成都地铁一号线工程规划设计线路呈“Γ”形，沿南北方向贯穿市区，全线长约25 km，沿线设有10余个车站。成都市地铁一号线工程控制网测区范围为:北纬:30°31′～30°44′，东经103°57′～104°08′。

控制网的布设按照《地下铁道、轻轨交通工程测量规范》(以下简称《规范》)的相关规定进行，网形沿地铁走向呈带状分布。平面控制网分两级布设，首级为GPS控制网，二级为精密导线网。高程控制网为精密水准网。

作业量为:(1)GPS控制点:43点，4台仪器同步观测25时段；(2)精密导线点:20点，设25站；(3)二等水准点:47点，联测精密导线点:24点，水准线路(单线)总长:104.6 km。

3 GPS平面控制网的布设及复测

3.1 GPS控制网的布设

全网共由43点组成，其中利用原有点39点，新布设GPS点4点，共构成25个大地四边形和1个独立三边形，共观测75条独立基线。网中最短边为建科院(JKY)～勘测院(KCY):328.550 m(不作为精密导线起算边)，最长边为回龙寺 (HLS)～GPS038: 25 861.381 m，平均边长 2 702.896 m，控制面积约60 km2，布网略图如图1所示。

图1 布网略图

3.2 GPS控制网的观测

全网共观测了25个大地四边形，即共观测了25个时段。

为了对整网进行更好的尺度控制，对本GPS控制网的最北点回龙寺(HLS)、最西点接待寺(JDS)、最南点GPS038和中间点朱峰(ZF)进行了同步观测。

按相关规范规定，本GPS控制测量作业均满足表1所示的基本技术要求。

GPS控制测量作业采用技术要求 表1

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4 GPS观测数据处理及网平差

基线向量的解算及网平差均采用Trimble Geomatics office 1.6(简称TGO 1.6)后处理软件完成。

4.1 基线向量的解算

基线解算时首先进行自动处理，若处理成果不理想时，再进行必要的人工干预，如对观测数据文件采取选择不同卫星组、选择不同的同步观测时段等重新计算。基线解算完成后，进行同步环检验，并和前期观测数据进行独立环检验和重复观测边的检验，做到了当天的观测数据当天处理，直到整网观测完毕，从而确保了基线解算的正确性和可靠性。

基线解算后，发现与GPS004及HLS相连接的基线解算质量较差，平差时决定去掉GPS004、HLS两点。

4.2 外业观测成果检核

分别对重复基线、同步环闭合差、独立环闭合差进行检核如下:

(1)复测基线检核的统计成果如表2所示。

重复基线统计 表2

(2)同步环闭合差检核(按三边形进行检核)。随机抽取同步观测基线进行同步环检验，做到了每一条基线均通过检验，共组成同步环100个，各坐标分量闭合差均不超过《规范》要求。同步环闭合差检核的统计成果如表3所示。

同步环闭合差统计 表3

(3)独立环闭合差检核(按六边形进行检核)。随机抽取独立基线进行独立环检验，做到了每一条基线均通过检验，共组成独立环241个，各坐标分量闭合差均不超过《规范》要求。异步环闭合差检核的统计成果如表4所示。

统计结果表明:作业质量符合规范要求，解算结果优良，为进行地铁一号线GPS控制网平差计算和坐标、高程转换提供了可靠的原始数据。

异步环闭合差统计 表4

4.3 WGS－84无约束平差及精度分析

地铁一号线GPS复测平面控制网WGS－84空间无约束平差采用TGO 1.6后处理软件来进行。所有基线均采用双差固定解。平差时仅固定回龙寺(HLS)，来作为无约束平差的位置基准。

地铁一号线GPS平面控制网WGS－84无约束平差后的精度:

平差后点位误差最大为±4.3 mm(HLS)，最小为±1.9 mm(ZF)，平均点位误差为±2.7 mm，相对误差最大为1/243 184(JKY－KCY:327.239 m)，最小达到了1/8 490 952(ZF－GPS038:17 240.924 m)，平均相对误差为1/1 375 270。TGO 1.6不能提供《地下铁道、轻轨交通工程测量规范》、《全球定位系统城市测量技术规程》等规范要求的V△X、V△Y、V△Z值，但将 TGO 1.6提供的方位改正数、高差改正数、距离改正数转换为V△X、V△Y、V△Z后，均大大小于规范要求的3σ(σ为标准差，即基线向量的弦长中误差)，也小于2σ。

WGS－84边长相对精度统计 表5

4.4 成都市坐标系统下的精度分析

首先要确定地铁一号线GPS网转换到成都市坐标系统下起算点的位置。

(1)起算点的确定

原控制网平差时，选取了珠峰及珠峰至回龙寺方向作为起算数据，有效保证了GPS控制网的内符合精度。由于原作为起算方位的点位回龙寺(HLS)因树木遮挡，观测条件较差，其基线的解算结果不理想，无法继续作为起算数据。同时原网平差时约束条件偏少，平差后与地方系统存在微小差异。根据专家意见，本次GPS控制网平差时另外选择了起算点。新起算点须保证点位稳定且观测环境良好，同时保证GPS网的精度均匀及减少尺度比的误差影响，以及与原GPS控制网吻合良好，并尽量使用地方系统中精度可靠的已知点，保证地铁控制网与地方控制网兼容。

我院在2004年成都市规划区内测量控制网的改造过程中，布设了C级GPS网，地铁GPS网与该网的重合点有:珠峰(ZF)、接待寺(JDS)、姐儿堰(JEY)、勘测院(KCY)，其中ZF位于成都市市中心，为原地铁控制网起算点，向东偏离1号线路约500 m；JDS向西南方向偏离1号线路约10 km；JEY位于1号线末端，向东南方向偏离1号线路约1 km；KCY向东北方向偏离1号线路约500 m。

通过比较两次地铁GPS网的同名观测基线，以及地铁GPS网与2004年C级GPS网的同名观测基线，与ZF、JDS、JEY、KCY相连接的同名基线的较差均满足《地下铁道、轻轨交通工程测量规范》的要求，说明ZF、JDS、JEY、KCY 4点稳定可靠。根据专家组的初审意见，平差时决定采用ZF、JEY、KCY作为强制约束点，其坐标成果采用C级GPS网成果。

(2)GPS网在成都坐标系下的复测精度

GPS网在成都坐标系下的复测点位精度见表6。

GPS网在成都坐标系下复测点位中误差 表6

其中，最大点位误差为±6.5 mm(GPS018)，最小点位误差为±2.5 mm(GPS041)，平均点位误差为±4.7 mm。均小于《地下铁道、轻轨交通工程测量规范》要求的±12 mm。

GPS网在成都坐标系下复测边长相对中误差如表7所示。

GPS网在成都坐标系下复测边长相对中误差 表7

其中，最大相对误差为 1/151，921(JKY－KCY: 327.250 m)，最小相对误差为 1/3 510 369(JDSGPS038:14 637.097 m)，平均相对误差为 1/730 002。均大大小于《地下铁道、轻轨交通工程测量规范》要求的1/90 000。

5 相关精度统计及结论

5.1 GPS控制网的检查及精度统计

地铁一号线GPS控制网成果的统计如表8所示。

GPS控制网精度统计表 表8

同步环相对精度及独立环相对精度分别按表中两公式(其中S、s为环线长度)计算后均未超限。

为了进一步验证网的精度，地铁一号线GPS控制网复测平差结束后，采用LeicaTC1800全站仪(标称精度:测角1″，测距1 mm±2 ppm)实测GPS网中相邻通视边长，进行检查，精度统计如表9所示。

全站仪与GPS边长精度统计 表9

由表8、表9可知，地铁GPS网精度良好，可以利用。

5.2 复测结论

通过各项精度指标的统计，表明成都地铁1号线GPS平面控制网复测成果精度良好，由于原控制网点均选择在较稳定的房顶上，经复测点位平面位置无明显变形。

6 结 语

成都市地铁一号线GPS平面控制网的复测，从优化设计、选点埋石、仪器选型、外业观测、基线解算、数据检核到平差计算均符合《全球定位系统(GPS)测量规范》、《城市测量规范》及《地下铁道、轻轨交通工程测量规范》的要求。从GPS网的外业观测，WGS－84空间无约束平差及成都市坐标的最小约束平差等方面，对GPS网的质量进行了全面的评价。通过较为完整的科学评价，表明所提供的成都市地铁一号线GPS平面控制网复测成果精度良好，可以作为此项工程精密导线测量的起算依据，亦可以作为以后其他地铁、轻轨工程控制网建立的基础。

[1]王国祥.深圳地铁3号线控制测量复测成果分析[J].铁道勘察，2006，32(6):15～18

[2]陈乃权.GPS技术在沈阳市地铁一号线施工控制网中的应用[J].城市勘测，2006(1):27～28，34

[3]王建.GPS在南京地铁洞外平面首级控制网复测中的应用[J].隧道建设，2005，25(6):35～37

[4]王铁生，翟继红.城市高精度GPS控制网的复测与网形优化[J].测绘学院学报，2004，21(2):102～104

[5]郝静野.工程测量新技术、新方法在地铁施工中的应用[J].中国地质矿产经济，2002，15(9):34～37

[6]魏本现.广州地铁二号线海珠广场站深基坑施工测量[J].测绘通报，2001(3):25～26

Review Resurveying Results of GPS Controlling NET in No.1 Line of Chengdu Subway

He Jia
(Chengdu Institute of Survey and Investigation，Chengdu 610081，China)

Based on the repetition data of the GPS control networks in Chengdu metro line 1，and using some adjustment methods through scientific analysis，the results show that:the precision of GPS control networks in Chengdu metro line 1 is good，and can be used as a precise traversing for this project，also can be used as a foundation of other metro control networks later.

subway；GPS；controlling survey；resurveying

1672－8262(2010)03－56－03

P228

B

2010—02—19

何佳(1968—)，女，高级工程师，主要从事城市测绘技术管理工作。