混合运用单、双频GPS接收机布设青草沙南汇支线GPS平面控制网的工程实践

1、混合运用单、双频GPS接收机布设青草沙南汇支线GPS平面控制网的工程实践摘要:通过工程实践，混合运用GPS单频机和双频机进行较大范围的带状GPS平面控制网观测，并将单、双频接收机的观测数据平差解算。青草沙南汇支线GPS控制网平差和精度评定结果表明，运用此外业观测方法，不仅能够达到预期的精度指标，而且有效地运用了现有的生产设备，具有一定的借鉴意义。关键词:GPS单频双频青草沙南汇支线由于GPS控制测量因其可全天候观测、布设灵活、内部相对符合精度高等优点，已被广泛应用到各种施工控制网布设的领域中。目前，上海的市政建设蓬勃开展，许多工程项目几乎同时上马，而且周期比较紧张。如果一次性采购大量GPS双频

2、机，势必会造成资源浪费，加重单位的成本支出。如何有效地运用目前已有的仪器设备，使其发挥价值的最大化是我们开创性混合运用GPS单频机和双频机进行GPS平面控制网观测的起因。一般施工控制网的首级网多采用D、E级GPS控制测量。本文通过青草沙南汇支线首级控制网布设的工程实践来说明混合运用GPS单频机和双频机进行GPS平面控制网观测的方法，以及得到的数据精度能够满足D级GPS控制网的精度要求。根据施工方的要求和实地探勘情况，青草沙南汇支线GPS平面控制点都布设在地面上，收星条件参差不齐；控制网外方向点相距较远，施工控制点的间距却较短点数又多，而甲方却要求在两个月内交付成果。所以此项目的实施既要考虑到成

3、本、周期和有限的仪器设备，又要保证工程实施的有效组织和成果精度的可靠性。1青草沙南汇支线首级控制网的布设方案和成果分析1.1项目概述根据确定的青草沙水源地原水工程系统方案，本次测绘范围为金海泵站至川沙水厂路段和金海泵站至惠南水厂和规划惠南新水厂。GPS控制网共布设平面控制点新点86点,成南北向带状分布。1.2GPS单、双频接收机比较单频接收机的优点是：(1)需要电子元件较大，对微处理器的要求较低，不需要昂贵的互相关器或Z码发生器，产品数量大，价格只有双频接收机的一半；(2)不易出故障，平均无故障时间(MBFT)约为8000h;(3)不受DODP码保密的限制；(4)边长短于5km时比双频结果精度

4、高;(5)功耗低，体积小,重量轻，给外业带来方便。缺点是:(1)点间距离超过20km30km时，定位精度受到电离层、对流层延迟的影响。凡点位相对精度要求2X10-6时,边长不宜超过20km30km;(2)在快速静态和动态测量中观测时间比双频接收机长。双频接收机的优点是:(1)可以基本消除电离层延迟对点位坐标的影响,点间距离可达1000km;(2)在快速静态和动态测量中观测时间比单频机短。1.3平面控制网布设情况本工程GPS加密网在GPS控制网整网共94点,起算点利用GPS首级控制点共8点(GJ15G4284、G4286、G4270、G4274、G4234、G4233、G1162)新布设控制点采

5、用强制归心标和造标埋石的形式，全部选在靠近线路设计井位附近的位置。相邻控制点均保持两两通视。GPS控制网部分网图见图1。2外业施测情况2.1仪器组织测量采用5台双频AshtechZ-XTREME接收机和4台单频AshtechLocus接收机进行观测，所使用仪器测前通过国家计量监督部门批准的仪器鉴定中心的测定，结论合格,能满足本项目的精度要求。2.2GPS测量技术指标(表1)卫星点位几何图形强度因子PDO底6.0;(2)接收机采样历元为10s；(3)卫星截止高度角为15;(4)有效卫星大于4颗;(5)观测时段数1.6;(6观测时段长度90minGPS平面控制网外业观测的全部数据应经同步环、独立环

6、及复测边检核2.3外业观测观测12天33个时段。按照GB/T18314-200全球定位系统(GPS)测量规范D级网要求。连接点和起算点在外业观测中均使用GPS双频机。天线高一律量到强制归心板面或标石中心，天线高量取三次，三次互差不超过3mm,并详细记录在手簿中。3GPS数据处理GPS数据处理采用Bainet软件进行基线解算及平差计算，基线解算后统计各项精度指标，包括闭合差、重复基线较差、改正数等。3.1重复基线较差共有34条重复观测基线，重复基线较差最大的基线边为NH05-G001,其值为22.1mm限差为22.7mm达到要求。3.2异步环闭合差此次解算共有83个闭合环,其坐标差分量、环闭合差

7、全部满足GB50308-2008城市轨道交通工程测量规范的要求。其中最大环闭合差为63.8mm,限差为208.8mm;最小闭合差为1.6mm,限差为32.5mm。3.3平差计算及精度分析无约束平差以GJ15作为固定点，以其上海城市坐标为起算数据，平差后，基线向量改正值具体情况如表2。根据无约束平差结果可见，该网的内符合精度较好。控制网在上海城市坐标系中进行约束平差，利用GJ15、G4284、G4286、G4270、G4274、G4234、G4233、G1162作为起算点，约束平差后,基线向量改正数与同名基线无约束平差相应改正数的较差情况如表3。基线向量改正数与同名基线无约束平差相应改正数的较差

8、符合规范要求。平差解算后GPS加密网平差解算后各项技术指标如下。尺度因子K=-12.2931;旋转因子=0.0545;最弱点位误差：.96cm;最弱边相对误差：16.23ppm。以上各数据质量可靠，计算结果优良，各种数据成果均在限差以内实测结果均优于GB50308-2008城市轨道交通工程测量规范所规定的精度指标，能够满足南汇支线工程测量的精度要求。4结语在跨度和密度较大的GPS控制网中，受到生产时间、成本的限制,需要混合运用单频和双频GPS接收机，按照D级GPS控制网要求进行外业观测，所得数据经过解算和平差处理，结果完全能满足D级GPS控制网的精度要求；在测段安排时需要考虑到基线长度和测点收星情况：合理安排单双频接收机进行观测。