GNSS 平面控制网在地下铁路中的应用及评定精度

高小六GAO Xiao-liu

（辽宁省交通高等专科学校，沈阳 110122）

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

1 工程概述

修建复杂的地下铁路工程，在拥有先进仪器设备基础的同时，确保地下铁路安全、舒适、快速也是高质量地下铁路线路非常重要的前提。而要实现这一目标，就必须保证线路在地下铁路工程中的施工精度。所以布设好GNSS 地下铁路工程平面控制网就显得尤为重要。平面控制网应该分级布设，首级应该布设为C 级GNSS 控制网，二级应为精密导线网。并且在布设GNSS 平面控制网过程中，应进行精度的评定和分析，使观测的成果满足精度上的要求，确保测量工作成果准确无误，以保证地下铁路工程高效、安全的进行下去。

2 GNSS 平面控制网的设计

2.1 GNSS 网的设计原则 GNSS 网网形设计的一般原则是：①GNSS 网的布设应遵循重整体到局部，分级布网的原则。②GNSS 网应由一个或若干个独立观测环构成，也可采用附合线路形式构成，以增加检核条件，增加网的可靠性。③GNSS 网作为测量控制网，其相临点间基线向量的精度，应分布均匀。④首级GNSS 控制网应与CORS 站，国家控制网进行联测，建立相互联接和转换关系，联测数不应少于2 至3 个，联测点应均匀分布。⑤必要时，GNSS 网应布设一定密度水准联测点，水准联测点的高程一般应根据要求以水准测量方法进行联测，以便通过高程异常拟合GNSS 点的正常高，实现GNSS 高程测量。⑥为了便于GNSS 网扩展使用及水准联测，GNSS 网点一般应设在视野开阔和交通便利的地方。

2.2 GNSS 网的图形设计 GNSS 控制网是由同步图形作为基本图形扩展得到的，采用的连接方式不同，网的形状也不同，GNSS 控制网的图形设计就是将各同步图形合理的连接为一个整体，使其达到图形强度高，精度好，可靠性强，观测效率高的目的。根据不同的用途，GNSS 网的布设按图的结构形式可分为：星形、点连、边连、网连、边点混连、导线连接及三角锁连接等多种形式。

2.3 GNSS 网的选点原则 选择GNSS 点位应遵循以下原则：①GNSS 点位应选在基础坚硬稳定，并且点位易于长时间保存，有利于作业安全的地方。②GNSS 点位应设置在有利于接收设备的安装，具有开阔视野的较高点上，视场内障碍物的高度角应在15°范围内，目的是防止障碍物遮挡GNSS 信号。当点位周围有高于10°的障碍物时，应绘制点的环视图。③为了避开电磁场对GNSS 点位的干扰，应远离大功率无线电发射源，距离应大于200m，远离高压输电线，距离应大于50m。④为了减弱多路径效应的影响，点位附近不应有像大面积水域或大型建筑物等具有强烈反射卫星信号的物体。⑤点位应选在交通便利，并有利于扩展和联测的地点。⑥所选点位应避开断层破碎带，易于发生滑坡或沉陷等地质构造不稳定区域和地下水位变化较大的地点。⑦应该充分利用到原有的旧点位，当用到旧点位时，应当对旧点标石的技术规格，稳定性，完好性等进行检查，符合规范要求方可使用。⑧当所选点位需要进行水准联测时，选点人员应实地踏勘水准路线，提出相关意见。⑨为了减少气象元素代表性误差选点时应尽可能使测点附近的局部环境与周围的大环境保持一致。

2.4 选点与埋设 根据布网原则和现场工程实际施工情况，沿路线每隔2km 左右布设一对相互通视的GNSS点，为保证精密导线联测需要每个GNSS 点至少与两个相邻GNSS 点通视，每对GNSS 点边长800～2000m。所选的GNSS 网点一般应埋设具有中心标志的标石，以精确标志点位，点的标石和标志必须稳定，坚固以利长久保存和利用。在基石露头地区也可直接在基石上嵌入金属标志。

3 外业观测

GNSS 平面控制网采用双频GNSS(标称精度为±5mm+1ppm)接收作业机5 台。在进行GNSS 平面控制测量作业前，将接收机设置成静态模式，进行一般检视和通电检验后，还需进行水平测试其GNSS 接收机内部噪声和检验其接收机天线平均相位中心是否稳定性，并对米尺和基座上的光学对中器进行检校。选择最佳观测时间段，开始观测时以最后一台接收机开机的时间为观测的起始时间，每个观测时段长度应大于40min 每条边观测时段应大于2，卫星高度角应大于15°，天线整平对中误差不超过1mm。在每一时段的观测前后各量取一次天线高，两次量取天线高的测量值互差不大于3mm，并取其两次天线高的平均平均值。

4 处理数据

4.1 解算基线向量 基线向量的解算是利用二个或二个以上测站点的GNSS 同步载波相位观测值确定测站之间坐标差的过程。由GNSS 接收机厂家提供的基线处理软件来完成基线解算，每条基线都是按照双差固定解来进行解算的。同时，还根据同步环和异步闭合环的闭合差值的情况，及时了解基线的质量情况。通过解算基线精度对比，在加入改正模型后，其精度比之前均优于2mm，对于基线向量解算观测值水平精度和垂直精度均有显著提高。

4.2 平差计算与精度分析 根据预先处理获得标准化数据文件，便可进行观测数据的平差计工作。

平差计算的主要内容包括：同步观测的基线向量平差，GNSS 网平查，坐标系的转换。

首先，采用处理软件包TGPPSW for Win32 进行平差计算，在WGS-84 坐标系下的三维无约束平差，然后按照三维联合平差方法在地方坐标系下进行约束平差计算。

5 结束语

对GNSS 实测数据的比较分析证明，一般通过合理可行的观测方案下得到的GNSS 观测数据，在地下铁路工程中通常都具有很高的内符合精度，可以满足线路在地下铁路工程建设的要求，具有较高的相对精度。选择正确而且精度较高的已知点进行二维约束平差，以免利用了错误或精度较低的已知点影响整个GNSS 控制网的最终成果。

[1]刘大杰，施一民，过静珺.全球定位系统的原理与数据处理[M].上海：同济大学出版社，1996.

[2]李青岳，陈永奇.工程测量学[M].北京：测绘出版社，2007.

[3]北京市测绘设计研究院.GB/T18341-2001 全球定位系统(GPS)测量规范[S].北京：中国计划出版社，2001.

[4]叶世榕.GPS 非差相位精密单点定位理论与实现[D].武汉：武汉大学，2002.