摘要：城市线状高架路的控制测量精度直接影响到该工程各标段的施工质量，本文以上海崧泽高架西延伸工程为例，对该工程在GPS控制网的布设、观测以及数据处理方面进行了详细的介绍，同时对静态GPS控制测量的精度进行了分析，最后提出了提高静态GPS控制测量精度和可靠性的几点措施，希望给广大同行提供借鉴。
关键词：静态GPS; 控制测量；精度
1引言
根据崧泽高架西延伸工程的建设需要，需要建立一个覆盖项目线路的GPS控制网，目标是控制网覆盖范围满足崧泽高架西延伸工程建设的需求；控制网精度满足崧泽高架西延伸工程加密布设施工控制网的要求，为施工提供精确的平面、高程控制坐标，保证各标段施工的精确衔接。
本工程控制网平面坐标采用上海城市坐标系，参考椭球为北京54椭球，测区中央子午线121度11分；投影高程面H=0，测量高程系采用吴淞高程系，2016年成果资料。
2GPS控制测量
2.1 GPS网形布设
通过对崧泽高架西延伸线路沿线实地踏勘，收集线路附近上海城市平面坐标控制点资料，经检验采用G2033、G3073、G3080、G3087作为本工程GNSS控制网的起算依据，并采用G4294、G4300、G4293、G4291、G3090作为本工程GPS控制网的点位。
全网沿线路共布设39个待定点，同时选用9个上海城市GPS网点共同组成崧泽高架西延伸工程的GPS控制网，本控制网有如下特点：
（1）本控制网两级布设，分为框架网和控制加密网。
（2）框架网选择9个上海城市GPS控制点，采用三等控制网技术要求观测，作为整体控制的框架。
（3）控制加密网沿线路布设，控制点间距一般在400m左右，方便施工使用。观测时，采取四等控制网的技术要求施测。
（4）控制点避开大面积水域或镜面建筑物，远离无线电发射装置或高压线塔；
（5）本控制网非同步独立观测时，构成闭合环或附合路线，每个闭合环或附合路线中的边数≤6。
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图1崧泽高架西延伸GNSS框架网布设示意图
2.2框架网测量
2.2.1 施测方法及技术要求
框架网外业观测执行《卫星定位测量技术规范》DG/TJ08-2121-2013三等的相应要求。
（1）观测采用徕卡GS15接收机6台，计算基线向量的边长中误差时，固定误差及比例误差取5mm＋2×10-6×D（D为相邻点距离），满足《卫星定位测量技术规范》DG/TJ08-2121-2013相应要求。
（2）观测前根据接收机数量、控制网设计图形、星历预报情况以及交通情况等编制了作业计划，进行了详细的外业测量时段设计。
（3）控制网采用静态同步、边连式或网连式的观测方法进行观测，框架网观测2个时段，每时段观测时间为2小时。
（4）施测前在仪器鉴定有效期内对接收机进行了一般检视，通电检验，实测检验三项检定，其检验结果达到GNSS接收机检验规定的要求。
（5）观测中逐项填写外业观测手薄。每一时段观测结束前，及时检查资料是否齐全。当天作业完成后，及时将存储介质上的数据进行拷贝保存，并及时将外业观测记录结果录入计算机,及时进行了数据处理。
2.2.2主要精度指标
平面控制网的精度要求参照《公路勘测规范》（JTG C10-2007）中的相关要求，其主要技术指标:
1、最弱点点位中误差≤±5cm;2、最弱相邻点相对点位中误差≤±3cm;3、最弱相邻点边长相对中误差≤1/100000
2.2.3框架网数据处理及精度分析
（1）GPS网测量数据预处理
基线向量的解算采用中海达公司的HGO软件进行，选用双差固定解。解算前对数据进行预处理，对观测质量不理想的数据进行剔除，解算后对不理想的解算成果进行干预，通过改变截止卫星高度角、或对观测值残差较大的时段进行删除后重新解算。数据处理将框架网与控制网观测数据一并处理。
（2）基线解算及精度分析
根据《卫星定位测量技术规范》（DG/TJ08-2121-2013）中的相关要求分别对GNSS网中以下几个方面进行精度统计：同步环坐标分量闭合差、异步环坐标分量闭合差、重复基线较差等。
1）同步环精度统计：
同步环各坐标分量及全长闭合差符合下列各式要求：
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N——同步环中基线边的个数；
W——环闭合差；
——标准差，即基线向量的弦长中误差（mm）；
a——固定误差（mm）；
b——比例误差系数（1×10-6）；
d——GNSS控制网中相邻点的平均距离（km）。
2）异步环精度统计：
异步环各坐标分量及全长闭合差符合下列各式要求：
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式中 n——独立环中基线边的个数。
框架网由53条基线参与平差计算。由参与平差的基线组成的闭合环共125个。Wx的最大值为-46.3mm（限差76mm），Wy的最大值为44.5mm（限差80mm），Wz的最大值为-33.8mm（限差65.2mm），闭合环全长闭合差最大值为59.5mm（限差112.8mm）。
（3）三维无约束平差精度情况
基线向量检核符合要求后，以三维基线向量及其相应方差——协方差阵作为观测信息，WGS-84三维坐标作为起算依据，进行无约束平差。无约束平差基线分量的改正数绝对值满足如下公式的要求。
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以固定任意点的三维坐标作为起算数据，进行三维无约束平差，并提供各个控制点的三维坐标、基线向量改正数、点位和边长的精度信息。
框架网通过三维平差得到：单位权中误差比为1.0392，最弱点G3087的点位误差为3.77cm，最弱边为G3073-G3087，边长相对中误差为1/139341。
通过三维平差得到三维基线向量改正数：最大为5.16cm，对应边为G3073－G4293，限差为8.38cm；最大为-4.63cm，对应边为G3073－G4293，限差为10.2cm；最大为-2.58cm，对应边为G4293－G4292，限差为2.66cm。
（4）二维约束平差精度情况
框架网二维约束平差采用G2033、G3073、G3080、G3087共4个点作为起算点。通过二维约束平差得到：单位权中误差比为1.3461，平差后最弱点（G4294）的点位中误差为6.59mm。最弱边（G3080—G4290）边长相对误差为1/270161，满足规范要求。
2.3加密网测量
2.3.1 施测方法及技术要求
加密网外业观测执行《卫星定位测量技术规范》DG/TJ08-2121-2013四等的相应要求。
2.3.2主要精度指标
平面控制加密网的精度要求参照《公路勘测规范》（JTG C10-2007）中的相关要求，其主要技术指标:1、最弱点点位中误差≤±5cm;2、最弱相邻点相对点位中误差≤±3cm;3、最弱相邻点边长相对中误差≤1/35000
2.3.3 框架网数据处理及精度分析
（1） 基线解算及精度分析
控制加密网由11条基线参与平差计算。由参与平差的基线组成的闭合环共80个。Wx的最大值为-9.3mm（限差27.4mm），Wy的最大值为-10.1mm（限差30.1mm），Wz的最大值为9.1mm（限差27.8mm），闭合环全长闭合差最大值为10.8mm（限差58.2mm）。控制加密网中参与平差的重复基线共11条，其中较差最大的为9.8mm（限差14.7mm），基线较差分布情况如下表所示：
表1控制加密网重复基线统计表
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上述表中，重复基线、同步环、异步环相关指标均满足规范要求。
（2）三维无约束平差精度情况
基线向量检核符合要求后，以三维基线向量及其相应方差——协方差阵作为观测信息，WGS-84三维坐标作为起算依据，进行无约束平差。
控制加密网通过三维平差得到：单位权中误差比为6.4489，最弱点G3087的点位误差为3.26cm，最弱边为GPS19-GPS21，边长相对中误差为 1:48537。
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（3）二维约束平差精度情况
控制加密网二维约束平差采用框架网平差计算的成果，即G2033、G3073、G3080、G3087、G3090、G4291、G4292、G4293、G4300共9个点作为起算点。通过二维约束平差得到：单位权中误差比为1.0157，平差后最弱点（GPS31）的点位中误差为2.88mm。最弱边（GPS21—GPS19）边长相对误差为1/165211，满足规范要求。
3结束语
(1)作业过程中，使用GPS静态定位测量精度要求高的特征点时应使用三脚架或尽量使用快速对中支架，提高对中精度，同时天线的稳定性能好，对中杆的高度尽量在1.5m 以下。
(2)在电离层和对流层强烈活动的情况下，GPS静态定位误差很大或无法解算，应避开此时段。如上海地区中午12点至13点。
(3)在城市作业区，应特别注意由于反射性强的建筑物、水面等引起的多路径效应，也要注意微波、高压线等对观测信号的干扰。
(4)利用一定点位的复测，按双观测值之差求观测随中误差来判断GPS静态定位的内部符合精度；利用全站仪进行测边和测角，用边长较差的中误差来核定GPS静态定位测量的可靠度，用求得的中误差和平均RTK边长来求相对中误差进行外部符合精度的检查。
(5)在建筑密集区、植被密集区等GPS静态定位无法工作区域，将GPS静态定位与常规测量结合作业，并在能进行GPS观测的地方增加一些离散的RTK检查点可以提高作业精度。
参考文献：
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