TGGPS和COSAGPS平差结果比较分析——以洪都大道快速化改造工程控制网为例

徐龙华徐龙建

（1南昌市城市规划设计研究总院 江西南昌330038;2武汉铁路局 湖北武汉 430075）

1 引言

洪都大道快速化改造工程北起英雄大桥，南与九洲高架一期对接，全长7.8公里，是南昌市一环的重要组成部分。工程跨越东湖区、青山湖区、青云谱区，与青山路、文教路、阳明路、南京路、北京路、洛阳路、解放西路、墅溪路等主干道相交。项目采用"主线高架+地面铺路"布置形式，主线高架为快速路，标准段横断面宽25米，地面辅道为城市主干路，双向六车道，红线宽度60-80米，共布置8对上下匝道。主要包含道路、桥梁、排水、监控、照明、景观、交通设施等工程，建设工期为24个月，项目总投资估算约45.41亿元。

2 高程控制网布设及结果分析

受南昌城市建设投资发展集团有限公司的委托，为了满足洪都大道快速化改造工程施工对高程精度的要求，并根据施工方现场指定的位置，按照城市二等的要求共埋设了6个水准点（HD开头的），另外周边有3个城市高等级水准点（江纺、DTQ005和DTQ015，其中江纺为地壳形变监测点，其它两点为南昌地铁高程控制网点），并联测了周边6个地铁水准点。洪都大道快速化改造工程二等水准线路图如下图1：

图1 洪都大道快速化改造工程水准线路示意图

水准观测时采用一台Trimble Dini03电子水准仪配合2米条形码铟钢尺进行往返观测。水准测量的主要技术指标参照城市二等水准的要求。

平差前先进行水准路线闭合差检核和每千米水准测量的高差偶然中误差计算。经计算，各测段往返测较差及闭合差均符合规范要求，由全线往返侧较差数据计算每千米水准测量的高差偶然中误差为±0.34mm，小于规范要求的±1.0mm。

采用COSA软件地面平差模块进行数据处理。水准网以距离为权倒数进行带权改正平差计算：Vi=-W/Σ(L*Li)。平差后成果数据取位至0.1mm。平差处理后对平差结果进行精度分析，平差结果如下：每公里水准测量全中误差：0.12mm；后验每公里水准测量高差中误差：0.818mm；精度最弱点高程中误差：1.07mm，将联测点的平差结果与已有数据进行比较，比较结果如下表所示。

表1 高程联测点较差表

3 平面控制网布设及结果分析

3.1 控制网布设与外业观测

平面控制网选点埋设均按照《城市测量规范》的主要技术指标，并按施工单位的设计要求进行布设。洪都大道快速化改造工程共分两次先后布设了13个点，第一次布设了3个城市二等点，联测了两个已有控制点，采用NCCCOR网中的三个点作为起算数据。第二次共布设了10个城市四等点，联测了两个已知点，以第一次解算的三个点作为起算数据。

为了使外业采集的数据质量可靠，外业观测严格按照规范和设计书的要求，采用边连式逐步推进，观测完成后对局部几何图形强度不好的进行了补测，对观测质量差的基线进行了重测。

外业观测共采用3台天宝GPS接收机和3台徕卡GPS接收机同步进行观测。平面控制网示意图如下：

图2 布设的城市二等平面控制网示意图

图3 布设的城市四等平面控制网示意图

3.2 基线解算

平面控制网的基线解算采用LGO软件，城市二等平面控制网基线解算采用的是精密星历，城市四等平面控制网基线解算采用的是广播星历。解算时所有基线长度中误差均小于2σ；如基线长度中误差大于2σ，该基线不保存输出。LGO软件解算的异步环闭合差结果如下表所示：

表2 城市二等平面控制网异步环闭合差结果

表3 城市四等平面控制网异步环闭合差结果

异步环环闭合差符合《城市测量规范》要求。复测基线较差如下表。

表4 城市二等平面控制网复测基线较差结果

复测基线差值绝对值最大的为G112-G082，基线长为7948.848米：

表5 城市四等平面控制网复测基线较差结果

复测基线差值绝对值最大的为G112-G082，基线长为7948.848米：

复测基线较差，符合《城市测量规范》要求。

3.3 无约束平差

选择独立基线构成闭合图形，在WGS84坐标系中进行三维无约束平差，基线向量改正数的绝对值均小于3σ，城市二等平面控制网网基线向量改正数的绝对值最大的为G036-NCMZ，基线长为49337.0724米：

网最弱点点位误差点为NCNJ，空间直角坐标精度为：

城市四等平面控制网基线向量改正数的绝对值最大的为G013-G082，基线长为3888.6884米：

网最弱点点位误差点为GPS8，空间直角坐标精度为：

符合《卫星定位城市测量技术规范》和《城市测量规范》要求。

3.4 约束平差

为了保证洪都大道快速化改造工程平面控制网基线解算与网平差的准确性和严谨性，按照南昌城建坐标系的参考椭球、地图投影、中央子午线、平移量等参数。分别采用TGGPS和COSAGPS进行约束平差。

采用TGGPS[2-3]平差的二等网最弱点为G036，点位中误差M=3.3mm＜10mm；G013-G036为最弱边，相对中误差：0.66PPM=1/1487960＜1/120000；四等网平差的二等网最弱点为GPS9，点位中误差M=3.9mm＜10mm；GPS9-GP10为最弱边，相对中误差：6.5PPM=1/156860＜1/45000。符合《城市测量规范》的要求。

采用COSAGPS[4-5]平差的二等网最弱点为G036，点位中误差M=3.2mm＜10mm；G013-G036为最弱边，相对中误差：1/1605700＜1/120000；四等网解算的二等网最弱点为GPS9，点位中误差M=4.3mm＜10mm；GPS9-GP10为最弱边，相对中误差：1/138000＜1/45000。符合《城市测量规范》的要求。

将TGGPS软件解算结果与COSAGPS软件解算的结果进行比较,经比较分析，两种软件解算的基线长度基本一样，解算的控制点较差也很小，下图为采用两种软件解算的所有点位较差。

从下表（表6、表7）中可以看出，两种软件解算出来的点位较差均不超过15mm，绝大部分较差值均小于1mm。为了得到更好地统计效果，再将以往工程所做的控制网解算的数据分别用这两种软件进行平差，发现其差值除个别大于1mm，其余基本上都小于1mm。因此说明，对于绝大数城市测量或其它一般工程测量来说，这两种软件平差结果是一致的。

表6 城市二等点坐标较差表

表7 城市四等点坐标较差表

4 结束语

南昌洪都大道快速化改造工程是构成南昌市一环的节点性工程，建立的控制网可以作为洪都大道施工的平面和高程基础。通过对控制网的内业计算，尤其是平面控制网而言，控制网解算的各项指标是否合格主要是取决于外业观测数据的质量，只要外业数据质量高，内业采用不同的软件解算出来的结果基本是一致的，这就要求外业选点时要严格按照GPS相关规范进行操作，尤其是要远离高压电线和大面积水面等，这些是导致多路径误差的主要因素。

通过控制网的观测，发现在房屋楼顶和墙角边布的水准点易于长期保存，且观测条件比地面更好，受到的观测影响较小，减少了多路径误差，从而提高了外业观测数据的质量。