沈阳市轻轨建设GPS控制网的第三方测量与数据处理＊

杨 静，邰 贺

（1.沈阳市规划设计研究院，辽宁 沈阳110004；2.沈阳市勘察测绘研究院，辽宁 沈阳110004）

0 引 言

沈阳市轻轨建设是沈阳市为迎接全运会的重大基础性建设工作，2013预计完成一号线、二号线、三号线和五号线共四条线路。为满足工程建设需要，已布设首级GPS控制网，精度等级为城市二等。为了监测首级控制网的稳定情况，于2013年9月进行了第三方测量。

1 准备工作

第三方测量控制网整体观测方案相对于首级网增加了2个控制点，起算控制点与检查点与首级网相同，所有成果基准为1954北京坐标系。

1.1 设备准备

采用12台南方测绘有限公司生产的S－82T型双频GPS接收机，其标称精度为

平面：2.5mm＋1ppm·D，

垂直：5mm＋1ppm·D.

所有仪器经辽宁省测绘仪器计量站检定合格。

1.2 图形设计

由于增加了2个控制点，点位由原来的34个增加至36个。新增点位的选择原则为：

1）所有点位应有利于安全作业，便于安置接收设备和操作，被测卫星的地平高度角应大于15°.2）所有点位应远离大功率无线电发射源，远离高压输电线距离不宜小于50m，附近不应有强烈干扰接收卫星信号的物体。3）考虑到精密导线点的布设，所选GPS点要尽量选在开阔区域，以提高利用率。4）保证每个点位至少有二个通视方向。

点位分布图如图1所示。

图1 全网点位分布图

2 外业观测

采用12台接收机同步观测，共观测8个时段，重复上站率达到2.3，整网可靠性指标达到0.53.观测时按如下要求进行［1］：

天线安置必须严格对中、整平，对点中误差小于1mm，并使定向标志指向磁北。

历元间隔5s，卫星截止高度角10°，同步时段观测时间为120min［2］.在天线板上互隔120°的三处量取天线高，互差小于3mm，取中数。

点位几何图形强度因子PDOP≤6.

详细认真记录外业观测手簿。

3 数据处理

3.1 数据预处理

预处理阶段，主要是对观测数据的质量进行分析，同时确定点位命名、改化天线高、数据格式转换等。首先在数据编辑软件中，更改文件命名为本次技术要求的命名方式，再更改天线高为标准ARP垂高模式，并选中天线改正模型。最后填写好数据的元数据信息，并采用格式转换模块统一转换为Rinex V2.1格式。

数据质量分析采用teqc软件，分析每个观测点位的双频多路径效应以及数据可利用率等情况。经检验，所有点位平均MP1，MP2均在0.4以下，数据可利用率也满足要求。

3.2 基线解算

采用随机软件Leica Geo Office V7.1进行基线处理，处理时采用广播星历和精密星历对比进行处理；天线改正模型采用NGS标准改正模型；引入全球电离层格网文件；以高度角10°作为解算截止高度角；

全网共528条基线，全部解算为双频固定。

3.3 质量分析

质量检查主要包括三个方面：重复基线闭合差、同步环闭合差以及异步环闭合差。依据《全球定位系统（GPS）测量规范GB／T18314－2009》相应公式计算。

全网共有重复基线148条，重复基线互差最大为0.037m，限差为0.074m，基线长为12 169.715 m.

每时段选择最简同步环25个，闭合差最大值为0.014m，限差为0.017m，环长为40 267.251m.

全网共选择最简异步环100个，闭合差最大值为0.038m，限差为0.172m，环长为40 383.475m.

3.4 三维无约束平差

平差采用COSA平差软件，以Leica Geo Office V7.1输出的ASCII格式基线作为平差伪观测值。

进行三维无约束平差，主要目的是进行粗差分析并消除不良影响、调整观测量的协方差因子使其与实际精度相匹配、对整网的内部精度进行检验和评估［3］。三维无约束平差基准为WGS－4，固定位于本网中心的测站DONG.

经过平差：最弱边相对中误差为1∶2910 00；最弱点点位中误差为0.006 1m

3.5 二维约束平差

二维约束平差目的是将全网重新作整体平差，将所有独立基线向量及其经调整后的协方差阵作为观测量进行高斯平面上的解算［4］。平差时为消除星历和网的传递误差引起的整网在尺度和方向上的系统性偏差，应对全网加入一个尺度和三个转换参数。

经过平差：全网最弱点点位中误差为0.003 m；检查点计算值与已知值互差X方向为0.025 m，Y方向为0.009m，中误差为0.027m；最弱边相对中误差为1∶310 000；相邻点相对点位中误差为0.003m；

所有指标均满足全球定位系统城市测量技术规程［1］的技术要求。

3.6 两期对比成果

第三方测量成果与首级控制网成果进行对比，互差最大的点位，其差值为0.026m.经过检查，发现该点位在两期观测期间，存在点位变动，故在使用中以第三方测量成果为准。

4 结 论

沈阳市有轨电车第三方测量GPS控制网基线计算成果指标、三维无约束平差成果指标、二维约束平差成果指标均满足相应国家规范的技术要求，这也充分说明本次GPS控制网的布设以及数据解算过程严谨，解算成果精度也比较高。与首级控制网的结果对比，除个别点存在变动外，其余点位互差均满足要求，这也为日后轨道的精密施工奠定了良好的基础。

［1］ 北京市测绘设计研究院.全球定位系统城市测量技术规程CJJ73－97［R］.1990.

［2］ 谢劭锋，王新桥.工程控制网必要观测时间探讨［J］.全球定位系统，2007，33（4）：30－32.

［3］ 国家测绘局.全球定位系统（GPS）测量规范GB／T18314－2009［S］.中国标准出版社，2009.