ＷＨＣＯＲＳ在城市建設(shè)中應(yīng)用研究
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摘要：利用WHCORS網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)布設(shè)的城市一級(jí)控制網(wǎng)，用城市一級(jí)GNSS靜態(tài)網(wǎng)技術(shù)施測，檢測平面坐標(biāo)值可以滿足城市一級(jí)靜態(tài)網(wǎng)精度要求。GNSS擬合高程用二等水準(zhǔn)技術(shù)施測，經(jīng)檢測在信號(hào)良好、地勢平坦區(qū)域可以達(dá)到四等水準(zhǔn)精度要求。故由數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)得知，在城市建設(shè)中，用WHCORS網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)施測的控制點(diǎn)精度高可靠性強(qiáng)，可以達(dá)到同等級(jí)的城市靜態(tài)測量精度要求。
關(guān)鍵詞：CORS；靜態(tài)測量；精度分析
1概述
本文以中鐵十四局所承接的盛世國際文體項(xiàng)目P（2015）043，P2015（045）地塊為例（項(xiàng)目在川龍大道以東，天陽路以南。東臨臨空東路，南、西均為規(guī)劃道路，北至天陽路，項(xiàng)目凈用地面積約為13．27hm2），利用WHCORS技術(shù)在項(xiàng)目范圍區(qū)域均勻地布設(shè)3個(gè)城市一級(jí)控制點(diǎn)，采用GNSS靜態(tài)技術(shù)和全站儀，二等水準(zhǔn)測量方法依次檢測了控制點(diǎn)的平面精度和高程精度，驗(yàn)證了利用WHCORS技術(shù)布設(shè)的控制點(diǎn)精度能滿足建筑施工的要求規(guī)范。
2WHCORS簡介
武漢市連續(xù)運(yùn)行衛(wèi)星定位服務(wù)系統(tǒng)以下簡稱“WHCORS”是基于GNSS定位技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的地區(qū)和城市連續(xù)運(yùn)行衛(wèi)星定位導(dǎo)航系統(tǒng)，可滿足城市基礎(chǔ)測繪、國土規(guī)劃、土地管理、工程建設(shè)、形變監(jiān)測、交通監(jiān)控、港口管理、緊急救援、公共安全等方面對(duì)定位導(dǎo)航服務(wù)的需要。系統(tǒng)由5個(gè)永久性連續(xù)運(yùn)行GNSS基準(zhǔn)站和1個(gè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)中心組成，平均站間距41．8km，各基準(zhǔn)站與系統(tǒng)數(shù)據(jù)中心采用帶寬為10m的城域網(wǎng)進(jìn)行實(shí)時(shí)觀測數(shù)據(jù)的傳輸［1］。
3控制網(wǎng)布設(shè)
用天寶GPSR10接收級(jí)在測區(qū)四周布設(shè)一級(jí)動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)RTK控制網(wǎng)，控制點(diǎn)為T1，T2，T3，T4。控制點(diǎn)平均距離為447．83m，最大間距為570．69m，最短間距223．42m。用WHCORS技術(shù)在控制點(diǎn)位架設(shè)腳架采集4個(gè)測回，每個(gè)測回開關(guān)機(jī)一次，重新量取儀器高，每次間隔1min，每測回時(shí)長為3min。檢查各測回坐標(biāo)值，均滿足CJJT8—2011城市測量規(guī)范規(guī)范要求：點(diǎn)位較差小于5cm，高程較差小于3cm，相對(duì)中誤差小于1／20000。取其4次測量值均值，用全站儀對(duì)均值進(jìn)行邊角檢查均滿足規(guī)范要求。以此成果為盛世國際文體項(xiàng)目首級(jí)控制網(wǎng)成果，如表1所示。為檢測此次WHCORS動(dòng)態(tài)測量的平面結(jié)果能否滿足GNSS城市一級(jí)靜態(tài)測量精度要求，用6臺(tái)天寶GNSS接收機(jī)同步觀測，按照城市一級(jí)靜態(tài)觀測網(wǎng)要求施測。高程結(jié)果以三等水準(zhǔn)點(diǎn)DX058為已知點(diǎn)，按照二等水準(zhǔn)測量的方法施測，設(shè)計(jì)一個(gè)閉合環(huán)檢測各點(diǎn)高程值。DX060，DX058為四等級(jí)GNSS起算點(diǎn)，T1，T2，T3，T4為未知點(diǎn)。高程控制網(wǎng)觀測方法如下：二等水準(zhǔn)測量采用天寶Dini03精密水準(zhǔn)儀及配套的銦瓦水準(zhǔn)標(biāo)尺，按規(guī)范［2－4］中二等水準(zhǔn)測量要求作業(yè)。作業(yè)時(shí)遵循的具體作業(yè)細(xì)則為：1）作業(yè)前檢查與校正i角，保證i角絕對(duì)值在作業(yè)中均不超過15″。2）要求前后視距盡量相等，減少儀器i角誤差對(duì)高差觀測的影響。3）為了保證水準(zhǔn)尺的穩(wěn)定性，測量時(shí)選用5kg尺墊，將尺墊安放在堅(jiān)實(shí)的地方踩實(shí)以防止尺墊下沉。4）避免在光線昏暗或陽光強(qiáng)烈的環(huán)境下作業(yè)。5）水準(zhǔn)路線采用往返觀測，并沿同一條路線進(jìn)行。每一測段均采用偶數(shù)站結(jié)束，由往測轉(zhuǎn)為返測時(shí)，互換前后尺再進(jìn)行觀測。觀測順序如下：奇數(shù)站為后➝前➝前➝后；偶數(shù)站為前➝后➝后➝前。利用儀器自動(dòng)記錄功能進(jìn)行水準(zhǔn)測量記錄，杜絕記錄錯(cuò)誤。
4數(shù)據(jù)處理與精度分析
4．1平面控制網(wǎng)數(shù)據(jù)處理
本次GNSS靜態(tài)觀測網(wǎng)，觀測時(shí)段為2次，每時(shí)段觀測1h，觀測時(shí)段間隔1min。數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換采用GNSS接收機(jī)自帶的天寶ConvertToRINEX軟件，基線解算采用LeicaGeoOffice（簡稱LGO）軟件，平差計(jì)算采用中鐵四院《GPS靜態(tài)后處理軟件－SYGPS》。數(shù)據(jù)檢驗(yàn)要求：1）同一時(shí)段觀測值的數(shù)據(jù)剔除率不宜大于20％。復(fù)測基線的長度較差滿足式（1）要求。dS≤22σ（1）其中，dS為復(fù)測基線長度較差。2）同一種數(shù)學(xué)模型三邊構(gòu)成的同步環(huán)閉合差滿足式（2），式（3）要求：WX≤35δ；WY≤35δ；WZ≤35δ；WS≤35δ（2）WS＝W2X＋W2Y＋W2Z（3）其中，WX，WY，WZ為環(huán)坐標(biāo)分量閉合差；WS為環(huán)閉合差。3）基線異步環(huán)處理滿足下列式（4），式（5）要求：WX≤2nσ；WY≤2nσ；WZ≤2nσ；WS≤2nσ（4）WS＝W2X＋W2Y＋W2Z（5）其中，WX，WY，WZ均為環(huán)坐標(biāo)分量閉合差；式（5）中WS為環(huán)閉合差；n為閉合環(huán)數(shù)。數(shù)據(jù)處理要求：1）基線向量經(jīng)檢核符合要求后，確定一個(gè)點(diǎn)的地心系三維坐標(biāo)作為起算數(shù)據(jù)進(jìn)行GNSS無約束平差。無約束網(wǎng)基線分線改正數(shù)絕對(duì)值滿足下列式（6）要求：VΔX≤3σ；VΔY≤3σ；VΔZ≤3σ（6）其中，VΔX，VΔY，VΔZ為基線分量改正數(shù)絕對(duì)值。2）選擇本地坐標(biāo)系對(duì)控制網(wǎng)進(jìn)行約束平差，其中基線分量的改正數(shù)與經(jīng)過剔除初差后的無約束平差結(jié)果的同一基線相應(yīng)改正數(shù)較差滿足下列式（7）要求：dVΔX≤2σ；dVΔY≤2σ；dVΔZ≤2σ（7）其中，dVΔX，dVΔY，dVΔZ為同一基線約束平差基線分量的改正數(shù)與無約束平差基線分量的改正數(shù)較差。經(jīng)軟件處理后基線解算結(jié)果如下：1）經(jīng)三維自由網(wǎng)平差解算最弱邊T1－T2相對(duì)中誤差為：1／107655，邊長為233．416m。最弱點(diǎn)DX060中誤差：dx＝0．82mm，dy＝0．62mm，dz＝2．57mm。2）經(jīng)二維約束網(wǎng)平差解算最弱邊T1－T2相對(duì)中誤差為：1／238363，邊長為233．421m。最弱點(diǎn)T1中誤差：dx＝0．76mm，dy＝0．58mm，dz＝0．96mm。由表5可知加入控制點(diǎn)后基線解算中誤差為1mm，最小為0．7mm，最大相對(duì)中誤差為1／395994，最小相對(duì)中誤差為1／1423986，均滿足規(guī)范要求。經(jīng)平差后解算結(jié)果如表6所示。由表6可知兩次測量成果最大差值為2cm，最小差值為0．07cm。
4．2高程控制網(wǎng)數(shù)據(jù)處理
水準(zhǔn)平差數(shù)據(jù)處理采用中鐵四院鐵路工程測量數(shù)據(jù)處理平差計(jì)算軟件SYADJ。約束DX058點(diǎn)進(jìn)行整體平差，以獲得各點(diǎn)的復(fù)測高程，復(fù)測高程與設(shè)計(jì)高程數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)比較見表7～表9。由表9可知兩次高程測量成果最大差值為28mm，最小差值為2mm。T4高程值測量差值較大，T4離通信信號(hào)塔距離較近，可能是受通信基站信號(hào)影響造成。其余擬合高程值與水準(zhǔn)高程值比較接近，其可靠性強(qiáng)，精度高。故運(yùn)用WHCORS測量技術(shù)手段布設(shè)的動(dòng)態(tài)一級(jí)網(wǎng)可以滿足建筑施工中首級(jí)控制網(wǎng)精度要求，可以代替GNSS靜態(tài)一級(jí)網(wǎng)，擬合高程值在GNSS差分信號(hào)好，地勢平坦地區(qū)可替代四等水準(zhǔn)。
5結(jié)語
隨著CORS技術(shù)普及，CORS精度和可靠性的提高，在城市勘測、地籍測繪、電力工程等方面得到了廣泛應(yīng)用［5－7］。在布設(shè)城市一級(jí)或者二級(jí)靜態(tài)控制網(wǎng)時(shí)，可以用CORS動(dòng)態(tài)測量技術(shù)代替施測，同樣能滿足精度要求，節(jié)省了大量時(shí)間，提高了效率。
作者:陳帥 陳涉 郭全超 駱紅林 單位:武漢市黃陂區(qū)規(guī)劃勘測設(shè)計(jì)院