管线测量中GPS控制网布设及数据处理方法研究

1、    管线测量中gps控制网布设及数据处理方法研究    何源摘要：针对上海某管线gps网复测工作，对数据处理过程进行了较为详细的阐述，包括起算点兼容性的分析、gps网平差计算、光电测距的改化计算、点位稳定性分析等；并且在数据处理的基础上进行了一些总结，提出了一些建议。关键词：gps控制网；数据分析1.引言受上海市自来水公司委托，由我单位承担某输水管线第三方测量工作。我院对工程的平面和高程控制网进行了首次测量，2009年3月按照周期规定又进行了控制网的第一次复测工作。复测采用9台仪器同步观测4个小时，共1个时段，采用间隔为20秒，基线解算及网平差采用b

2、alnet软件。由于本次复测中cx06点的gps接收数据异常，无法参与计算。为了增强结果的可靠性，又对所有通视的点进行全站仪测边测角的检核。2.已知点兼容性分析gps约束平差是通过固定联测的城市已有已知点的坐标来实现的，那么这些已知点必须是兼容的，否则会损害gps原有的精度。虽然这是复测工作，控制点应该在初测时已经经过分析，但是按照作业的规范以及作业的严密性这一项工作不能省略，特别是为了控制网的成果与过河管工程，一致除了城市二等控制点g2101、jy2、gj15作为起算点外，还增加了过江管工程原有点cx01为起算点，那么cx01的稳定性一定要进行分析。已知点兼容性分析采用尺度参数分析法。尺度参

3、数是反应已有控制点与gps网的比例关系，在约束平差时当选取的几个已知控制点精度不高或相互不一致时，会使约束平差的精度大大降低，这就会必然反应在尺度参数上。分析时将已知点两两分组，分别进行约束平差计算尺度参数。如果尺度参数呈现一致性则说明已知点符合较好，反之则表明已知点间存在粗差。根据尺度分析法，把四个已知点g2101、jy2、gj15、cx01两两组成六组进行约束平差。平差时一定要固定一点的准确三维坐标，否则无法正确反映尺度参数，但是由于四个已知点只有一个具有准确高程，所以首先进行无约束平差求得大地高差，通过一点的准确高程进而求得其他点较准确的高程。平差求得的尺度参数k值见表1。从表2中可以看

4、出尺度参数最大为8.226个ppm，最小仅为-0.054ppm。根据经验，上海城市二等点与gps的尺度差异一般在百万分之几（即110个ppm之间），所以判断四个控制点间符合度较好，所以和初测时相同采用固定g2101、jy2、gj15、cx01四个点进行约束平差。3.平差计算gps平面控制网采集的数据，采用我院编制的balnet基线解算软件和网平差软件进行数据处理，首先进行基线解算，然后选择合理基线进行网平差计算。网平差时，首先对整个gps控制网在wgs84坐标系中进行无约束平差，然后固定起算点坐标进行约束平差，约束平差时采用54椭球，中央子午线选择上海独立网中央子午线，投影面高程为5米。平差后

5、最弱闭合环相对误差为6.04ppm；最弱点点位中误差为0.41cm；最弱边相对中误差为4.30ppm。可见此次平差计算精度较好，完全符合技术设计的要求。4.全站仪测角测边检核数据处理众所周知，光电测距所采集的边长投影到高斯平面是有长度变形的。而长度变形受两方面的影响：一方面是从地面边长投影到椭球面的长度变形s1，它与该边长s的椭球面hm高程有关：即s1/s=hm/r，r为地球半径（一般取6370km），一般来讲该项改正为负值。另一方面是从椭球面投影到高斯面的改正s2，它与距中央子午线的距离ym有关（ym兩端点相对于中央子午线投影而成的纵坐标轴的横坐标的平均值）：s2/s =ym2/（2r2），

6、该项改正为正值。由于本工程所在的测区的横坐标较大，一般在20几公里，所以高斯投影的改正必须考虑。对复测采集的边长进行两差改正见表4。经过两差改正后的距离与gps平差后的平面距离的比较见表3，实测的角度与gps平差后反算的角度见表4。从表3，表4中可见边长检核最大差异为12.72mm此边为最长边，最差相对精度为1/181472；角度最大差值为4.1；完全符合技术设计要求，可见此次gps成果与全站仪成果符合性较好，也证明了此次成果的可靠性。6.总结及建议本文针对青草沙gps网复测工作，对数据处理过程进行了较为详细的阐述，对结果进行了较为严密的分析，现对此次控制网复测数据处理得出的总结及建议阐述如下：gps控制网平差前必须要进行已知点兼容性的分析以保证成果的准确性。由于本工程所在区域离中央子午线较远，光电测距后的边长一定要进行两差改正，否则将不满足检测精度要求。比如本工程中边cx04-cx05，如果不进行改正，其与gps成果的边长差距将为24.52mm，这将达不到设计中要求的1/10000的检测精度。实际工程中对实测边长进行两差改正较为麻烦，建议在今后类似工程建立坐标系时可以适当降低投影面高程，使高程投影误差与高斯投影误差尽量抵消一点，这样即不用改正