基于CORS站的GPS平面控制网起算点兼容性研究

陈焕然

（广州市城市规划勘测设计研究院，广东 广州510060）

GPS测量成果为WGS84坐标，我国基础测量成果一般采用国家坐标系或者城市地方坐标系，因此必须将WGS84成果转换为国家或者地方坐标系成果。主要方法是利用GPS网点与城市已有控制网的重合点进行联测，在城市已有控制网框架内进行GPS网的约束平差，将GPS网强制符合到已知点所在坐标系中。因此，重合点是GPS网约束平差的基准点，当重合点误差较大或含有粗差时，将严重影响GPS成果可靠性。对地面已知点坐标进行兼容性分析是一项非常重要的工作，便于发现并剔除存在较大误差的已知点，选择兼容性较好的重合点作为基准进行平差，使GPS网约束平差成果满足要求。

1 某城市四等GPS网布设与平差计算

随着近年来城市建设的飞速发展，城市基础导线网破坏情况较为严重，同时，一些新的发展与建设热点区域，也未能建设起全面覆盖的基础导线网。城市基础导线网损毁和稀缺问题，已导致城市的测量基础保障难以满足城市规划、管理和建设工作的迫切需要。为此，某城市启动了重建城市等级导线控制网项目，主要包括四等静态GPS控制网、等级导线网和四等水准测量网等。本文重点讨论城市四等静态GPS控制网的起算点兼容性分析问题。

该项目针对原有控制点损毁和分布实际情况，结合实地踏勘情况，确定了布网方案，确保新旧控制网的良好衔接和均匀覆盖，满足城市测量的需求。该四等静态GPS控制网由30个点构成，起算点为12个，新埋设点9个，检核点位9个。GPS外业观测确保每个点至少独立观测2个时段，每时段观测时间在1 h以上。内业基线计算采用了天宝TBC软件，网平差采用了权威可靠的计算软件。平差计算的基线网图如图1所示，其中圈点为9个起算点。

图1 基线网图

经过平差计算结果与9个检核点比较，结果见表1。

表1 平差计算结果比较 m

依据检核点比较结果可以得出，x方向较差较大，y方向较差较小，存在个别点较差大于0．05 m。为此，需要进行起算点兼容性分析。

2 起算点兼容性分析方法

依据《卫星定位城市测量规范》CJJ／T73－2010要求，布设城市或测区首级控制网时应与国家控制网进行联测，建立相互联接和转换关系，联测点数不应少于3个点，联测点应均匀分布。有条件时，应与高精度的地面连续运行跟踪站进行同步观测，充分利用与地面连续运行跟踪站的同步观测数据。针对上述结果，本文充分利用了城市CORS站，采用了如下方法进行起算点兼容性分析：

方法1：平面位置较差大于0．05 m的个别点直接与CORS站联测解算。

通过将平面位置较差大于0．05 m的点与CORS站重新单独构网解算，可以判断该点是否存在观测粗差。上述检核成果的检核点4的较差大于0．05 m，该点独立观测了3个时段，每个时段超过1 h，全部累计观测时间超过6 h。将该点3个时段观测数据与3个以上CORS站同步观测数据重新解算，以CORS站作为起算，得到较差结果见表2。

表2 以CORS站作起算得到的较差结果 m

由此可见，该点观测数据质量较好，平面位置较差小于0．05 m，与CORS站兼容性较好，可以作为起算点。

方法2：利用城市CORS站作为起算，重新构网解算。

为了检核起算点是否存在问题，重新选择城市CORS站作为起算点，利用该网的基线重新平差解算，得到该网的城市坐标，与利用城市坐标作起算的较差统计结果见表3。

表3 与利用城市坐标作起算的较差统计结果 m

可以看出，该网的9个起算点坐标与城市CORS站相容性不好，主要是x方向（即东西方向）较差不能满足要求。

方法3：重新选择起算点进行构网解算。

对9个起算点进行分析，发现有5个起算点坐标较差与CORS站作起算得到的结果相容性较好。选择兼容性好的5个点作为起算，重新平差构网解算，与利用CORS站做起算对比结果见表4。

表4 与利用CORS站做起点对比结果 m

由此可见，利用兼容性好的5个点做起算，得到全网结果与利用CORS站结果较差能够满足较差小于0．05 m的要求，说明该网其余4个起算点与CORS站存在兼容性问题。

方法4：重新选择已有的高等级点进行解算。

该网经过上述多种方法比较，在东西方向较差较大。为此，利用已有的基线观测数据，在东西方向增加高等级控制点做起算进行控制，构网如图2所示。

经过解算，该网在东西方向有所改善，效果较好，但网型不够简洁。

图2 选择利用已有的城市二等点

方法5：基线网构网进行优化。

对解算的基线网重新构网，尽量选择城市二等网点或者CORS站做起算。具体构网时尽量形成三角形。优化后的构网及起算点如图3所示。

图3 基线网图优化

以该城市的4个CORS站和一个城市二等GPS点作起算进行平差解算，将计算结果与利用2000国家大地坐标做起算并进行转换得到结果比较见表5。

表5 与利用2000国家大地坐标做起算并进行转换得到结果比较 m

该结果较好，既能与城市已有等级控制点数据很好兼容，又能确保数据的成果精度，成果非常可靠。

3 结 论

通过上述结果比较分析，可以得出如下几点结论：

1）起算点兼容性对整个网解算结果影响非常大，为了最大限度地减少起算点引起的平差结果问题，城市四等平面控制网最好选择城市CORS站或者二等平面控制网做起算，尽量分布均匀，确保成果与城市已有数据很好衔接以及成果精度。

2）可以采用将个别误差较大的点或者部分点直接与城市CORS站构网解算，检核起算点兼容性，为此，各个点观测时间尽量延长，确保解算的基线数据在满足四等规范要求的同时，能够与CORS站构网解算。

3）基线构网平差计算时，尽量避免形成多边形或者减少多边形构网边数量，如果满足条件，尽量将基线构成三角形，且多与高精度首级起算点构网，能提高整个网的平差精度。

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