范金荣淤FANJin-rong曰钱源于QIANYuan（淤甘肃路桥建设集团有限公司，兰州730000；于甘肃交通职业技术学院，兰州730000）（淤GansuRoadandBridgeConstructionGroupCo.，Ltd.，Lanzhou730000，China；于GansuVocationalandTechnicalCollegeofCommunications，Lanzhou730000，China）
摘要院张家川县发展势头迅猛，为了创造良好的招商引资环境，促进县城与天平铁路的连接，规划修建张恭二级公路。施工任务紧，施工难度大，为了确保施工质量，为工程施工提供准确可靠的测量保障，在施工现场布设GPS平面控制网。
Abstract院Zhangjiachuancountydevelopsrapidly,inordertocreateagoodinvestmentenvironmentandpromotetheconnectionsbetweenthecountyandtheTianpingrailway,Zhangjiachuan-Gongmensecond-classroadisplannedandbuilt.Theconstructiontaskistightandtheconstructiondifficultishuge,inordertoensuretheconstructionquality,andprovideaccurateandreliablemeasurementguaranteeforengineeringconstruction,theGPShorizontalcontrolnetworkislayoutintheconstructionsite.关键词院GPS平面控制网；GPS静态控制；COSAGPS软件；三维无约束网平差；GPS高程拟合Keywords院GPShorizontalcontrolnetwork；GPSstaticcontrol；COSAGPSsoftware；threedimensionalunconstrainednetworkadjustment；GPSelevationfitting中图分类号院P228.4文献标识码院A文章编号院1006-4311（2014）27-0221-02
0引言张家川回族自治县位于甘肃东南部，四面环山，交通不便，经济发展缓慢，随着交通建设的发展，天平铁路及韩社二级公路分别从张家川县经过，为张家川县带来质的变化。作为连接天平铁路与张家川县城的纽带———张家川至恭门二级公路BT项目更是给当地经济发展注入了新的活力。
张恭二级公路建设工期短、任务重、难度大，为了确保施工质量，为工程施工提供准确可靠的测量保障，在施工现场布设了GPS平面控制网。
1平面控制网的布设该平面控制网主要为张恭二级公路施工建设服务，测区东西向跨度约23km，南北向跨度约2.3km，控制网共包含平面控制点10个。考虑到施工时采用全站仪测量，需要通视，新增加的32个施工控制点成对布设，一对控制点之间距离约为350m-450m，所有控制点全部采用GPS静态定位的方式，获得高精度的定位结果。3台GPS接收机成环同步观测，时段长控制在60min左右，夹角15毅，采样间隔5s，完成控制网的精密定位。整个测区施工控制网如图1所示。
2测量技术方案由于测区建设对控制网要求较高，因此采用GPS观测手段建立控制网，外业观测采用3台拓普康HiperV双频双模GPS信号接收机完成，仪器标称精度3mm+1ppm，采用边连接的观测方式，共观测30个时段，每时段时长不小于60min。由于采用双模接收机，绝大部分时间每个接收机可见卫星数超过9颗，几何精度衰减因子（PDOP）小于4，卫星截止高度角为15毅，数据采样间隔为5s，平均重复上站次数为2次，对中误差小于1mm，天线量高方式为斜高，量至专用的测高片，测前测后各测高一次，两次读数误差小于2mm。外业观测过程中要求每15min记录一次可见卫星数与PDOP值，保证足够的卫星数和较好的几何分布强度。
内业数据处理采用拓普康公司专用的GPS数据后处理软件Pinnacle1.07，平差计算采用国内广泛应用的COSAGPS软件。平差成果转化成北京1954西安坐标系，再根据数据匹配因子与地方坐标系进行匹配，出具数据处理成果。
3测量成果提交的测量成果主要包括三维无约束网平差成果，二维网平差结果以及高程拟合成果及其精度指标。从结果可以看出本次测量得到了高精度的控制点坐标信息。
3.1三维无约束网平差三维无约束网平差是在WGS84坐标系下进行的，在计算过程中采用IS15点作为已知点，成果采用空间直角坐标系的形式表现，表1为三维无约束网平差成果及精度，点位坐标单位为m，点位精度指标（点位中误差）单位为cm。
3.2二维网平差二维约束网平差主要是将GPS三维坐标成果转化至工程坐标系中。设计方提供的已知点为IS15、IS16、GPS01、GPS02，由于GPS01、GPS02为RTK图根控制点，无法作为控制的依据。而工程坐标系起算坐标IS15、IS16的坐标反算距离与观测获得的基线相差约15mm，直接采用这两个起算点约束将使本次测量结果精度大幅度降低。为了保证静态测量的成果可靠性，二维网采用一点一方向进行平差，采用已知点（IS15）作为起算点约束，反算出的已知方位角（IS15->1S16）作为已知方位角进行平差计算，采用测区平均高程面作为高程抵偿面，投影面正常高为20.5m，中央子午线为117毅，表2为二维约束网平差结果及精度评定结果，单位与表1一致。
3.3GPS高程拟合为了满足施工需要，本次平差计算进行了GPS高程拟合，计算采用提供的已知高程点（IS15，IS16）。由于测区面积较小以及已知高程点个数的限制，高程拟合采用常数模型，表3列出了高程拟合的计算结果，海拔高单位为m，由于已知点精度和GPS水准的精度限制，高程拟合的精度较低，表3中提供的高程数据仅供参考。
4技术总结4.1质量控制除了外业观测过程中对每一个步骤严格要求、控制PDOP值外，在内业处理的过程中也采用了多种方式对测量成果的质量进行控制，主要包括以下三个方面：淤基线解算：在基线解算过程中进行Tau检验，并且控制Ratio值，参考方差和RMS，保证基线具有较好的信噪比，以及可靠的模糊度解算结果。本次数据处理Tau检验全部通过，Ratio值控制在3以上，参考方差在5mm以下，RMS值优于7mm。
于平差计算之前，计算异步环闭合差，重复基线差保证天线高量取正确，观测过程中没有出现粗差。本控制网共包含32个控制点，96条基线，构成异步环30个，最大异步环闭合差为32mm，附合D级网异步环限差要求，共30条重复基线，重复基线差小于均优于12mm。
盂平差计算的精度指标及残差。三维无约束平差过程中，96条基线残差全部优于2cm，基线边长中误差优于2mm，点位中误差优于7mm，二维约束网平差残差小于5mm，点位中误差优于6.5mm，等效边长中误差优于4mm。
4.2测量成果的转换在得到三维无约束网平差成果后，为了得到与测区范围内最吻合的地方坐标，由于IS15、IS16两点坐标反算的距离与基线长相差15mm，而GPS静态测量精度较高，仍然采用两点约束必然导致控制网变形，无法得到合理的测量成果，因此采用了一点一方向平差。此外，对投影参数及投影面做了变换，能有效地控制GPS测量与地面测量之间的差异。计算过程中，根据测区的实际大地坐标和平均高程面，确定投影中央子午线为117毅，由于测区为东西向带状区域，高斯投影引起的长度变形得到了有效的控制，同时为了抵偿高程面投影带来的长度变形，转换过程中选择了测区平均高程面20.5m。
5结语由于所提供的IS15、IS16两点坐标反算距离与基线长相差约15mm，且两点间的距离较其他基线较短，采用这两点坐标数据进行约束不可避免地会导致控制网变形的产生，而采用一点一方向进行平差，进行坐标反算获得的坐标方位角可能反映不出点位真实的方位角，且IS15点位于农田内，其周围土方已被挖去，其点位可能产生变化，因此观测成果可能存在一定的偏差，但通过上述观测与计算，其偏差均处于允许误差范围内，满足精度要求，完全可用于施工测量。
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