地鐵gps控制網(wǎng)布設(shè)和精度研究

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1、地鐵GPS控制網(wǎng)布設(shè)和精度研究　　摘要：地鐵線平面GPS控制網(wǎng)布設(shè)的過(guò)程和測(cè)量方法，通過(guò)對(duì)精度指標(biāo)分析和不同平差方法的比較,總結(jié)了地鐵控制網(wǎng)區(qū)別于城市傳統(tǒng)控制網(wǎng)的特點(diǎn)及平差方法的選擇。關(guān)鍵詞：地鐵GPS控制網(wǎng)平差精度分析中圖分類(lèi)號(hào)：U231+.2文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：0．引言地鐵建設(shè)是一項(xiàng)資金投入大，建設(shè)周期長(zhǎng)的大工程，一般施工均在地下，對(duì)測(cè)量精度要求較高。在地鐵施工前期布設(shè)的GPS控制網(wǎng)尤為重要，整個(gè)控制網(wǎng)貫穿地鐵建設(shè)的全過(guò)程，需要定期復(fù)測(cè)以保證實(shí)時(shí)應(yīng)用的精度準(zhǔn)確，數(shù)據(jù)可靠。1.GPS控制網(wǎng)的布設(shè)1.1GPS布設(shè)控制網(wǎng)原則(1)GPS網(wǎng)采用獨(dú)立觀測(cè)邊構(gòu)成閉合圖形，如

2、三角形、多邊形或附合線路，以增加檢核條件，提高網(wǎng)的可靠性。(2)GPS網(wǎng)作為測(cè)量控制網(wǎng)，其相鄰點(diǎn)間基線向量的精度分布均勻。(3)GPS網(wǎng)點(diǎn)盡量與原有地面控制點(diǎn)相結(jié)合。重合點(diǎn)不少于3個(gè)，且在網(wǎng)中分布均勻，以可靠地確定GPS網(wǎng)與地面之間的轉(zhuǎn)換參數(shù)。5(4)GPS網(wǎng)點(diǎn)與水準(zhǔn)點(diǎn)重合，而非重合點(diǎn)，應(yīng)根據(jù)要求以水準(zhǔn)測(cè)量進(jìn)行聯(lián)測(cè)，或在網(wǎng)中布設(shè)一定密度的水準(zhǔn)聯(lián)測(cè)點(diǎn)。(5)便于GPS的測(cè)量觀測(cè)和水準(zhǔn)聯(lián)測(cè)，減少多路徑影響，GPS網(wǎng)點(diǎn)設(shè)在視野開(kāi)闊和交通便利的地方。(6)便于用經(jīng)典方法聯(lián)測(cè)或擴(kuò)展，在GPS網(wǎng)點(diǎn)附近布設(shè)一通視良好的方位點(diǎn)以建立聯(lián)測(cè)方向，方向點(diǎn)與觀測(cè)站距離一般應(yīng)大于500米。(7)

3、GPS網(wǎng)中每個(gè)閉合環(huán)的邊數(shù)小于等于6條。(8)GPS網(wǎng)中充分考慮與各既有地鐵線路工程測(cè)量控制網(wǎng)的銜接。(9)GPS網(wǎng)必須由異步獨(dú)立觀測(cè)邊構(gòu)成若干個(gè)閉合環(huán)和附和線路。同步環(huán)閉合差，從理論上講同步觀測(cè)基線間具有一定內(nèi)在聯(lián)系，閉合差三維向量總和應(yīng)該為0。但在實(shí)踐中只要數(shù)學(xué)模型正確，數(shù)據(jù)處理無(wú)誤，即使觀測(cè)值質(zhì)量不好，同步環(huán)閉合差也有可能非常小。當(dāng)同步環(huán)閉合差超限，則能說(shuō)明閉合環(huán)中至少有一條基線向量有問(wèn)題，但閉合差不超限也不能說(shuō)明環(huán)中所有基線質(zhì)量均合格。而當(dāng)異步環(huán)閉合差滿足限差要求，說(shuō)明組成異步環(huán)的所有基線解算質(zhì)量均合格。1.2GPS控制網(wǎng)的布設(shè)方法5平面控制網(wǎng)采用地方坐標(biāo)系統(tǒng),

4、選擇城市高等級(jí)控制點(diǎn)作為已知點(diǎn)。結(jié)合本地鐵工程具體情況,全網(wǎng)共布設(shè)GPS控制點(diǎn)32個(gè)，與其他地鐵線相交公共點(diǎn)位4個(gè)，引入已知點(diǎn)位8個(gè)，即全網(wǎng)共44個(gè)點(diǎn)位。根據(jù)地鐵控制網(wǎng)測(cè)量規(guī)范要求，布設(shè)控制網(wǎng)，應(yīng)用9臺(tái)GPS接收機(jī)，分15個(gè)時(shí)段進(jìn)行觀測(cè)，采用網(wǎng)連式，平均重復(fù)設(shè)站率達(dá)到2.6以上，網(wǎng)中最短邊長(zhǎng):327ｍ(不作為精密導(dǎo)線起算邊),最長(zhǎng)邊長(zhǎng):25617ｍ,平均邊長(zhǎng)2285ｍ。1.3質(zhì)量控制控制測(cè)量作業(yè)前，對(duì)GPS接收機(jī)和天線設(shè)備進(jìn)行全面檢驗(yàn)。接收機(jī)在一般檢視和通電檢驗(yàn)后，還進(jìn)行GPS接收機(jī)內(nèi)部噪聲水平的測(cè)試、接收機(jī)天線平均相位中心穩(wěn)定性檢測(cè)和GPS接收機(jī)不同測(cè)程精度指標(biāo)的測(cè)試

5、。2.控制網(wǎng)數(shù)據(jù)處理2.1數(shù)據(jù)預(yù)處理觀測(cè)數(shù)據(jù)的處理采用TrimbleGeomaticsOfficeApplication1.62軟件。平差前對(duì)觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理。對(duì)周跳較多或數(shù)據(jù)質(zhì)量欠佳的時(shí)段，刪除或用分段處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行平差?；€解算采用衛(wèi)星廣播星歷坐標(biāo)值作為基線解的起算數(shù)據(jù)，其結(jié)果中基線長(zhǎng)度中誤差輸出值不超過(guò)2σ。滿足《城市軌道交通工程測(cè)量規(guī)范》（GB50308-2008）所規(guī)定的各項(xiàng)要求。2.2基線解算及三維平差5將全部獨(dú)立基線構(gòu)成閉合圖形，以三維基線向量及其相應(yīng)方差協(xié)方差陣作為觀測(cè)信息，以WGS-84坐標(biāo)系的三維坐標(biāo)作為起算數(shù)據(jù)，在WGS-84坐標(biāo)系中進(jìn)行三維無(wú)

6、約束平差，并提供WGS-84的三維坐標(biāo)、坐標(biāo)差觀測(cè)值的總改正數(shù)、基線邊長(zhǎng)及點(diǎn)位和邊長(zhǎng)的精度信息。2.3二維約束平差起算數(shù)據(jù)為2006年大地水準(zhǔn)面精化成果，八個(gè)控制點(diǎn)。采用武漢大學(xué)測(cè)繪學(xué)院的“地面測(cè)量工程控制測(cè)量數(shù)據(jù)處理通用軟件包（Version6.0）”進(jìn)行平差計(jì)算，對(duì)已知點(diǎn)進(jìn)行可靠性檢驗(yàn),選用測(cè)區(qū)內(nèi)C級(jí)GPS已知點(diǎn)進(jìn)行二維約束平差,應(yīng)用合格基線進(jìn)行解算，使控制網(wǎng)精度達(dá)到規(guī)范要求。2.4精度統(tǒng)計(jì)（1）觀測(cè)數(shù)據(jù)質(zhì)量分析選取合格獨(dú)立基線110條（具體參見(jiàn)外業(yè)基線處理報(bào)告），構(gòu)成閉合環(huán)62個(gè)，4條復(fù)測(cè)基線。重復(fù)基線差的最小差值為1.9057mm,最大差值為10.2098mm；

7、異步環(huán)閉合差的最小差值為0.00mm,最大差值為36.08mm（2）三維平差精度分析A.三維點(diǎn)位誤差分析：?jiǎn)挝粰?quán)中誤差m0=0.89cm；最弱點(diǎn)位誤差：0.89cm；最弱點(diǎn)點(diǎn)位誤差:X誤差:0.36mY誤差:0.55mZ誤差:0.59cmB.三維基線向量殘差分析：其中:X分量最差基線值為-1.44cm(限差為4.38cm);Y分量最差基線值為2.22cm(限差為4.38cm);Z分量5最差基線值為1.98cm(限差為4.38cm).C.三維基線邊長(zhǎng)相對(duì)誤差分析:最弱邊相對(duì)誤差：1/165000；6.08ppm（3）二維約束平差A(yù).平差計(jì)算