原二等康巴什三角点迁建KBAS（康巴什）GPS B 级点及精密三角高程测量

贾中甫 内蒙古自治区测绘院 贾敏 王淑春 内蒙古自治区地图院 崔锦龙 内蒙古自治区测绘院

为满足鄂尔多斯市测绘事业的可持续发展、国家基础地理信息的持续更新、国家经济和国防建设及有关地球科学研究的需要，保证测绘工作真正走在各项建设的前面，及时快速地为规划、建设、管理提供高精度、实时的测绘基础资料，必须建立长期的、连续的、能反映时空信息多种变化的三维空间框架基准。原二等康巴什三角点因城市发展建设需要，迁建恢复为GPS 点KBAS（康巴什），平面等级为GPS B 级，高程等级为国家二等。

一、GNSS 网布设、外业观测及基线处理

（一）GNSS 联测参考站及仪器观测设备情况

控制点KBAS 2 天观测数据，从2016 年102 天至103 天，观测时间大于23.5 小时，每点观测大于2 时段。下载内蒙古自治区连续运行参考站（NMGCOSA）数据3 站，包括土默特左旗站、和林格尔站、东胜站，时间从2016 年102 天至103 天，观测时间大于23.5 小时，每点观测大于2 时段。下载国内及周边IGS 站数据7 站，包括BJFS（北京）、CHAN（长春）、LHAZ（拉萨）、SHAO（上海）、ULAB（乌兰巴托）、URUM（乌鲁木齐）、WUHN（武汉），从2016 年102 天至103 天，观测时间大于23.5 小时，每点观测2 时段。采用仪器：Trimble R8-4 GNSS 双频接收机观测，天线类型：TRMR8-4，水平及垂直标称精度：1+0.5ppm/1+1ppm，量高方式及位置：斜高、护圈中心。

（二）基线处理与数据检核

GPS 原始观测数据转换：将控制点KBAS 点 GPS 原始数据格式，利用随机软件转换成统一的Rinex 标准数据格式，按照日期及年积日整理归档；转换数据时，天线高度转换成直高至ARP（天线座底部）。使用随机软件转换为标准化数据，形成观测数据文件sitedayn.yyo 和广播星历文件sitedayn.yyn，其中site 为点位编码，doy 为年积日，n 为观测时段号，yy 为观测年号，o 为观测数据，n 为广播星历。重点检查控制点KBAS 数据，NMGCORS 数据与IGS 数据不需要检查，内容包括：点名一致性与正确性；接收机与天线型号的正确性；天线高的正确性。采用的处理软件及数据：基线处理软件采用Gamit Ver10.6 软件；解算基线时，引入参考站数据参与计算，包括国际导航卫星服务系统（IGS）的精密星历数据、全球广播星历文件（brdc）。先验坐标获取：IGS站坐标使用ITRF2008 参考框架及速度场，坐标精度优于2mm；NMGCORS 站及控制点坐标使用软件内脚本程序（sh_rx2apr）进行伪距迭代求解，精度优于0.3 米。

（三）基线处理的主要模型和参数（sestbl.文件）

进行基线处理时使用的主要模型和设置参数具体情况：1 基线处理模式：BASELINE；2 批处理迭代方案：1-ITER；3 光压模型：BERNE；4 数据剔除筛选：autcln；5 惯性框架：J2000；6 轨道约束：松弛轨道约束；7 卫星与天线相位中心改正：采用设定软件模型改正；8 坐标约束：松弛，IGS 站X、Y 方向1cm、Z 方向2cm；其它0.5 米；9 高度截至角：10°；10 历元间隔：30s；11 对流层模型：萨斯坦莫宁模型。

（四）基线处理情况

数据时间跨度从2016 年102 天至103天，共2 个观测时段，处理出110 条固定解基线，基线平均长度1440572.000 米，最长基线3372235.389 米，最短基线27503.291米。相邻点基线分量中误差：1 基线精度：水平分量4.3mm，垂直分量9.0mm；2 限差：水平分量5.0mm，垂直分量10.0mm。

（五）同步环检核

Gamit 软件采用的是全组合网解，同一时段同步环闭合差在基线解算时，已经进行了分配，一般把基线解的Nrms 值，作为同步环质量好坏的一个指标，一般要求小于0.3，最大不能超过1.0。网内共解算2个时段数据。Nrms 值统计具体情况：1 年积日102 Postfit nrms：0.20211E+00；2 年积日103Postfit nrms：0.19673E+00

复测基线检核采用科傻GPS 数据处理系统（cosa）软件，复测基线总计1035 条，符合规范要求，具体见“四、复测基线检核”项。复测基线长度较差ds 满足下列公式的要求：

式中：σ—基线测量中误差，单位为毫米（mm）

（六）异步环检核

异步环检核采用科傻GPS 数据处理系统（cosa）软件，网内共构成990 个独立闭合环，结果全部合格。基线处理结果构成的独立闭合环，其闭合差ws应符合下式 规定：

式中：n—闭合环边数；σ—基线测量中误差，单位为毫米（mm）。

作为衡量基线精度的参考指标，对基线南北分量N、东西分量E、垂直分量U 及边长L 的重复性进行固定误差与比例误差的直线拟合，具体统计为：1 南北分量N 重复性±7.02mm+1.78×10-9L；2 东西分量E 重复性1.9mm+8.2×10-11L；3 垂直分量U 重复性6.9mm+1.1×10-9L。

重复性定义如下公式：

式中：n—同一基线的纵观测时段数；

Ci—一个时段的基线某一分量或边长；

Cm—各时段的加权平均值。

二、GNSS 网平差计算

（一）平差方案及使用软件

利用GamiT 输出过程记录文件（q 文件）内的方差－协方差矩阵作为观测量，为保持与内蒙古自治区大地基准一致性，以NMGCORS 系统内土默特左旗站（TZQ_）、和林格尔站（HLGE）以及东胜站（DONS）为起算，进行约束平差。软件使用科傻GPS数据处理系统（cosagps），进行三维无约束平差及三维约束平差。平差基准采用2000国家大地坐标系，坐标框架为ITRF97，历元为2000.0。考虑到科傻GPS 数据处理系统（cosagps）软件对验收单位权中误差的敏感性，当闭合环的个数少于4 时，验后单位权中误差是不够准确，故平差时使用所有基线；由于软件无法自动形成独立基线，而网内2 个时段共有20 条独立基线，如果把的110 条基线都作为独立基线使用，参与平差，会造成平差结果精度虚高的问题。软件给出的解决办法是在“设置”内，设置独立基线数为实际数量20。如此，平差时，精度虚高问题可以解决，所计算出的精度情况与实际一致。

（二）三维无约束平差点位精度统计

三维无约束平差基准为2000 国家大地坐标系，以HLGE（和林格尔）点的三维坐标作为起算依据。点位精度统计：三维无约束平差结果，点位误差最大（最弱）的是KBAS 点，误差为1.05cm。点位中误差为±0.90cm。基线向量残差统计具体情况：1（X 最大值1.12、最小值0、平均值0.22）；2（Y 最大值1.75、最小值0、平均值0.43）；3（Z 最大值-0.61、最小值0、平均值0.17）统计单位均为：cm。

（三）三维约束平差及精度分析

三维无约束平差点位精度及区间统计详细情况：1（MX 最大值0.41、最小值0.32、平均值0.36、0～0.5 区间11、0.5～1.0 区间0、大于1.0 区间0）；2（MY 最大值0.76、最小值0.56、平均值、0～0.5 区间0.64、0.5～1.0 区间11、大于1.0 区间0）；3（MZ 最大值0.61、最小值0.47、平均值、0～0.5 区间0.52、0.5～1.0区间7、大 于1.0 区间0）；4（MP最大值1.05、最小值0.80、平均值、0～0.5 区间0.90、0.5～1.0 区间10、大于1.0 区间1）统计单位均为：cm。

（四）相对精度统计

控制网基线平均相对误差0.003ppm。最弱边DONS-KBAS，相对精度为1/9958000（0.10ppm），边长27503.300 米。三维约束平差基准为2000 国家大地坐标系，为保证起算点精度，以DONS（东胜）、HLGE（和林格尔）、TZQ_（土默特左旗）点逐次约束，互相检核，保证控制点的相似性、准确性，最终以这3 点的三维坐标作为GPS 网起算依据，进行约束平差。控制网平均相对误差为0.003ppm。最弱边DONS-KBAS，相对精度为1/10931000（0.09ppm），边长27503.30米。基线向量残差统计详细情况：1（X 最大值-1.20、最小值0、平均值0.34）；2（Y 最大值+2.32、最小值0、平均值0.53）；3（Y最大值+1.17、最小值0、平均值0.32）统计单位均为：cm。

（五）三维约束平差结果点位精度统计

三维约束平差结果，点位误差最大（最弱）的是KBAS 点，误差为0.098cm。点位中误差为±0.82cm。

三、精密三角高程测量二等水准

（一）精密三角高程观测段高差

采用两台高精度智能型全站仪（测量机器人）进行同时段对向观测，极大地消减了球气差的影响，在路线传递过程中进行偶数测边的对向观测，起、末点对中杆高度不变，避免了丈量仪器高和对中杆高带来的误差影响。内蒙古6 月天气较热，白天风力较大，观测条件受大气折光影响比较严重，经研究决定，白天路线踏勘，每台仪器架设的位置，做好标记和定位，保证观测视线开阔，太阳下山开始工作，夜间工作，无大气折光和风力的影响，外业观测工作6 天就轻松完成。测段高差不符值见表1 所示：

表1 测段高差不符值统计表

（二）精密三角高程平差精度统计

经过各项改正之后，符合水准路线平差之后精度统计详细情况：1 路线总长43.3km；2 起闭点高差-29.18010mm；3 改正后测段高差-29.18960mm；4 高差闭合差9.5mm；限差允许值±26.33mm。

四、结束语

通过数据处理实践结果证明，Gamit 基线处理后对基线重复率、固定误差、比例误差进行统计分析，数据充分证明Gamit 处理后所获得的基线完全满足于长距离、大范围、高精度、质量可靠的数据。

精密三角高程测量的成功，将为内蒙古高等级水准测量带来一次新的革命。