GZCORS在花莞高速公路首级控制测量中的应用

卢荣，林鸿

(广州市城市规划勘测设计研究院，广东广州 510060)

1 引言

花莞高速公路属于广州市快速路网中的第7条重要公路，全长约63.438 km，按双向6车道标准建设，设计时速为100 km～120 km，计划投资108亿元，线路走向为“白云国际机场－知识城－增城－增莞深高速”。其主要功能是广州市花都、白云、萝岗、增城4个片区中心联系通道，东莞至新白云国际机场快速交通干线道路。路线所经地区有广州空港物流园区、萝岗新区和增城国家级经济技术开发区等，花莞高速公路的建设将极大地促进这些区域的经济发展。为满足该项目一期工程设计、施工的需要，进行花莞高速公路西段(约36 km)首级控制测量工作。

2 平面控制网的建立

2.1 基础控制资料分析

受城市建设、地面沉降等因素影响，项目所在区域高等级控制点较少，点位分布不合理，且数据现势性较差，无法满足该项目控制测量要求。近年来，GZCORS已经广泛应用于各项测量工作中［1～3］，基准站连续观测，点位稳定、数据精度高，故利用GZCORS基准站作为起算点进行首级控制网的布设。

GZCORS［4］由基准站网(由从化站、增城站、吕田站、花都站、五山站、万顷沙站、番禺站、永和站及1个GPS监控站(规划院站)组成)、数据处理中心、数据传输系统、定位导航数据播发系统、用户应用系统五部分组成，各基准站与监控分析中心通过数据传输系统连接成一体，形成专用网络。GZCORS结构如图1所示。

GZCORS以GPS卫星为主，兼容GLONASS和伽利略系统，能全天候、实时提供高精度三维坐标和时间信息，可以满足广州市基础测绘、国土资源规划、土地管理、变形监测、工程建设、交通监控、港口管理等领域对定位导航服务的需要［5］。

图1 GZCORS结构图

2.2 控制网的布设及观测

该项目控制点沿道路走向布设，每隔5 km左右布设一个控制点，选点时要综合兼顾以下因素［6］:观测环境、点位通视方向、相邻两点距离、能否长期稳定保存、是否受高速公路施工影响、线路交叉或衔接因素、网形因素等。因此，选点工作为整个项目的重点，也是难点。该项目利用 GZCORS中的 XINHUA、JIEKOU、WUSHAN、YONGHE四个基准站作为起算点，网形如图2所示。

采用具有较好的图形强度和较高作业效率的边连式布网，使用天宝R8双频GPS接收机进行观测。根据卫星可见性预报及几何图形强度，选择最佳时段观测。由于待定点离基准站较远，每个时段连续观测120 min，以保证采集足够的观测数据进行基线解算。

图2 控制点分布略图

2.3 平差计算

(1)基线向量解算

采用天宝TGO1.63进行基线向量解算，解算前对原始观测数据进行预处理，剔除观测质量不好的数据，对不理想的解算成果采用改变卫星高度角、删除观测值残差比较大的时段、选取不同的参考卫星等方法进行干预，并重新解算。共解算基线36条，比例残差情况如图3所示。

图3 基线比例参差分布图

经过统计分析，闭合环比例残差最大的为HGG07－JIEKOU－HGG06－HGG07(异步环)，其比例残差为1.892 ppm。

可以看出，该项目中GPS基线质量可靠，数据 处理合理，不含明显粗差，基线指标均满足相关规范的限差要求。

(2)三维无约束平差

三维无约束平差的目的是检查基线向量的内符合精度、系统误差和粗差，评定GPS控制网的内符合精度［6］。以HGG03的WGS－84坐标为起算数据，进行三维无约束平差。最弱点HGG08的点位精度X方向为±0.74 cm，Y方向±1.29 cm，Z方向±0.93 cm。

三维无约束平差点位精度情况如表1所示。

三维无约束平差点位精度统计表 表1

三维无约束平差结果表明，该控制网有较高的内符合精度，基线向量的协方差分量因子合理。

(3)三维约束平差

三维约束平差起算点为 GZCORS中 XINHUA、JIEKOU、WUSHAN、YONGHE四个基准站，平差后最弱点HGG04的点位精度 X方向为 ±0.77 cm，Y方向±1.43 cm，Z方向 ±0.90 cm。最弱边为 HGG03－HGG04，基线长为 4 461.172 3 m，基线比例残差为1.17 ppm。

3 应注意的问题

(1)由于高速公路施工周期长，从立项到建成需要经历地形测量、施工放样、变形监测、竣工测量等多次测量工作，控制点应选在施工影响区域以外，且使用强制对中观测墩，既较好保证点位稳定性，又减少对中误差对成果的影响。同时选点时应考虑观测环境、点位通视方向、相邻两点距离、线路交叉或衔接因素、网形等因素。

(2)由于GZCORS基准站到控制点间距离较远，应适当增加观测时间，以保证基线精度。同时，短边应同步观测，以获取独立基线。若基准站到控制点距离太远，可以在GZCORS下使用“双参考站一次上点法”［7］，即多台接收机同时作业时，将2台接收机做参考站，其他接收机做流动站。该方法是经典作业模式的发展，通过双参考站与GZCORS基准站的同步观测数据解算，提高双参考站的精度和可靠性，并将之传递到流动站上，保留经典作业模式高效、可靠的优点，还避免了寻找、联测、检核起算点等问题，增加了作业的灵活性，提高工作效率。

(3)CORS数据是国家重要的基础测绘成果，其坐标等内容不能向用户提供。因此，使用GZCORS基准站作为起算点进行控制网布设提交成果时应将CORS站点相关信息删除或加密。

4 结论

在花莞高速公路首级控制测量工作中，使用GZCORS基准站作为起算点，省去了寻找起算点及起算点联测、检核等工作，可以直接进行测量。由于GZCORS基准站同时具有2000坐标系、1980西安坐标系、1954年北京坐标系、广州坐标系成果，可以方便地实现坐标相互转换，确保了不同部门测绘成果的统一与完整。且基准站连续观测，点位稳定、数据精度高，布设控制网具有很高的精度，完全可以满足高速公路控制测量的精度要求。

［1］蔡金繁，司顺奇.GZCORS在广州市某测区地形测量中的应用［J］.现代测绘，2008，31(02):22～23.

［2］衣凤彬，刘天华.GZCORS－RTK在广州市水污染源调查项目中的应用［J］.地理空间信息，2011，9(6):66～68.

［3］赵鹏全，赵永贵.广州市第二次土地调查特征点测量方法探讨［J］.地矿测绘，2010，26(4):34～35.

［4］杨光，方锋，祁芳.GZC0RS系统的建设与应用［J］.地理空间信息，2007，5(3):20 ～22.

［5］王齐林.广州市CORS系统的精度分析和应用［J］.全球定位系统，2007，(5):39 ～41.

［6］孙伟，乔炜.武汉市轨道交通4号线二期工程GPS控制网的建立及精度分析［J］.测绘工程，2011，20(6):73～75.

［7］吴惠丰，刘文建，邓思胜.基于GDCORS的GPS作业模式研究［J］.地理空间信息，2008，6(4):39～42.