某工程GPS控制网技术的探讨

　　摘要：本文结合深圳市石岩至坂田道路（爱群路—华宁路）工程测量的施工技术，主要对该道路工程的GPS控制网技术应用进行论述。
　　关键词：道路工程 测量 GPS控制网
　　1、工程概况
　　深圳市石岩至坂田道路（爱群路—华宁路）改造工程位于石岩街道范围内，北起爱群路南接华宁路（正在施工），跨过石岩牛牯斗水库、龙大高速公路和在建的深广铁路客运专线，全长约7.2公里（K0+000～K7+011）。本项目测量内容为：施测石岩至坂田道路（爱群路—华宁路）中线两侧各120米范围内1：500的带状地形图；探测附图范围内的地下管线。-测区范围内基本为山地，起伏较大，地形比较复杂，且山上植被较多。经过踏勘确认，测区范围内历年来宝安国土局布设的I、II级导线点成果非常少，且绝大部分控制点已被破坏，有必要在本测区建立一个统一的E级GPS控制网。
　　2、控制网布设
　　考虑到本项目测量区域为带状地形和已知控制点不足的情况，本项目利用测区附近原有的三个四等GPS控制点：IV下梅园、IV王利公司、IV石岩公学东，沿设计线路走向布设20个E级GPS点的控制网，控制点点号为WHI01……WHI20。控制点标志位于水泥地上的埋设顶部带有测量标志的15㎝长Φ16螺纹钢，并在其周围刻出30×30㎝的正方形框；位于山地的则埋设预制水泥桩（上柱面10cmx10cm、下柱面20cmx20cm、高50cm），方形框。，控制网布设如下图所示：
　　
　　3、控制网观测
　　本工程首级平面控制采用3台天宝5700GPS接收机按静态相对定位模式进行作业。观测前利用星历预报软件，编制测区卫星可见性预报表，卫星分布的几何强度因子等，以选择最佳观测时间。GPS观测的技术要求按下表的规定执行。
　　GPS观测技术要求
　　
　　为了保证GPS外业观测数据质量，在进行GPS观测时，应遵循以下规定。
　　①各观测人员必须严格遵守调度命令，按规定的时间、地点进行作业。
　　②架好天线后在天线间隔120°方向上分别量取三个天线高，量取的三个结果互差应小于2㎜，取其平均值记入测量手薄。并在观测结束后再量取一次天线高以作检校。
　　③检查接收机各连接电缆连接无误方可开机。并在启动后检查有关指示灯显示是否正常。如发现异常，应作好记录，并及时报告调度者。
　　④测站信息记录要规范、整洁。
　　⑤观测员要细心，观测期间应防止接收机震动，更不得搬动。同时防止其他人员或其他物体碰动天线或阻挡信号。
　　⑥同一时间段严格禁止关闭接收机又重新启动，改变天线高，改变天线位置等操作。
　　⑦对讲机通话时远离站点。
　　⑧对每天的观测数据及时进行处理，统计同步环、异步环和重复基线的闭合差，对不合格或超限的基线根据情况及时安排重测。
　　采用天宝5700GPS接收机的随机软件《TrimbleGeomaticsOffice1.6》进行基线解算和平差计算。
　　GPS同步环、异步环的坐标闭合差及复测基线的长度较差应符合《全球定位系统（GPS）测量规范》（GB/T18314-2002）的有关要求。
　　在各项基线向量检核符合要求后，以独立基线及其协方差阵作为观测量，以一个点的WGS-84三维坐标作为起算数据，在WGS-84坐标系下进行GPS网的三维无约束平差。
　　利用无约束平差后的可靠观测量，在54北京坐标系下进行GPS网的三维约束平差。将54北京坐标系转换为深圳市独立坐标。
　　坐标成果取至mm，GPS高程取至cm。
　　首级控制密度不能满足测图需要的则在首级控制的基础上加密二级或三级附合导线，具体操作按相关规范要求进行。
　　4、控制网内业计算
　　(1)、基线向量结算
　　采用天宝5700GPS接收机的随机软件《TrimbleGeomaticsOffice1.6》进行基线解算和平差计算。共解算了48条合格基线，其中采用独立基线32条。
　　(2)、标准差确定
　　σ＝
　　式中：σ——标准差，mm
　　a——偶然误差
　　b——比例误差系数
　　d——相邻点间距离，mm
　　本次E级网水平取a=10mm，b=20。
　　(3)、重复基线检验
　　测区共观测重复独立基线3条，重复基线的互差在限差以内，具体精度统计如下：
　　复测基线长度较差统计表：
　　
　　(5)、网平差
　　基线解算经各项检验合格后，在WGS-84坐标系进行无约束平差（自由网平差），使GPS网的内部成为具有几何唯一性形体。最小约束平差后进行了网整体性检测（检测是否有不相连的子网存在）、χ2检验（χ2检验是进一步判明后验单位权方差可信度的工具）、τ检验（各向量残差是否超限的检验）、QA检验（点之间相对精度是否满足预期精度指标的检验），以上各项检验均通过。
　　将起算点IV王利公司、IV下梅园和IV石岩公学东的深圳独立坐标转换为1954北京坐标，然后在1954北京坐标系下进行约束平差。平差结果符合要求，最后将平差的1954北京坐标转换为深圳独立坐标，得出控制点的深圳市独立坐标。
　　5、网点精度如下
　　(1)、基线相对误差统计
　　
　　（2）、点位误差统计表 
　　
　　
　　
　　4、结论
　　我公司承接本工程后，抽调公司优秀的管理人员和技术骨干，设立公司级质量审核组和项目质量检查组，两级质量检查审核组实行分工负责制，公司级质量审核组全面负责监督检查整个项目的工程进展和工程质量；项目质量检查小组负责对本工程进行全过程的质量检查、落实整改及预防措施。内外业质量管理由专人负责，分工明确，发现问题及时处理，减少错误环节，确保工程质量。管理模式的有效运作，使我们圆满地完成了本次深圳市石岩至坂田（爱群路-华宁路）道路工程的首级控制网测量工作。
　　
　　参考文献
　　1《城市测量规范》（CJJ8-99）；
　　3《全球定位系统（GPS）测量规范》（GB/T18314-2002）；