C级GPS网精度浅析.pdf

第 8卷第 5期 2 O l O年 1 O月 矿 业 工 程 M ining Eng in e e r ing 6 7 C 级 GP S 网 精 度 浅 析 刘 启 波 ( 鞍 钢集 团工 程技术 有 限公 司 ，辽 宁 鞍 山 1 1 4 0 0 1 ) 摘要 ：结合生产实际 ，就如何提高 c 级 GP S网的观测精 度，从技术设计 、外业观测及 内业数据处理等 各方面进行 了探讨 。 关键词 ：基线 ；精度分析 ；毫米级精度 中图分类号 ：T D 1 7 文献标 识码 ：A 文章编 号：1 6 7 1 8 5 5 0 ( 2 0 1 0 )0 5 0 0 6 7 0 3 0 引 言 为贯 彻执 行 “ 制度创 新及 管理 创新 并举 ” 的方 针 ，实现 可持 续发 展 的战略 目标 ，积极 参与 钢铁 行 业国际化 的竞争，鞍钢作为全国特大型钢铁联合企 业 ，于 2 0 0 6 年 在 营 口鲅 鱼 圈筹 建 年 产 1 0 0 0 万 t 的 钢铁 项 目，高精度 的首级 控 制 网是 保证项 目顺 利 实 施 的基本 框架 和依 据 。 1 技术设计方案 1 1 投 影带 和投 影面选 择 平 面坐标 系 统采 用 1 9 8 0西 安 坐 标 系 。基 于边 的长度变 形 1 4 0 0 0 0 和与 鲅鱼 圈 开发 区坐 标 系统 一 致 的两 点考 虑 ：1 ) 中央子 午线 位 于 1 2 2 。 0 0 ，保 证 测 区长 度 变 形 1 6 0万 ；2 ) 中 央 子 午 线 位 于 1 2 3 。 O 0 ，与鲅 鱼 圈 开 发 区 坐 标 系 统 一 致( 测 区 内 长度 变形 为 1 1 4万 1 1 5万 ) ，最 终 确 定 中央 子午线分 别位 于 1 2 3 。 和 1 2 2 。 。 平 面控 制测量 成果 精度设 定 为毫米 级 ，即平 面 坐标精 度 的点位 中误差 5 F i l m，极 限误差 1 cm。 1 2资料 分析 利用 测区内及附近有国家一等三角点两个 ：台子 山 和十八盘岭 ；二等三角点 3个：徐家屯西 、后火石 山和板 石 山。为 了慎用 ，将 台子 山 、十八盘 岭 、徐 家屯西 和后 火 石 山 4点 与 国家 GP S 2 0 0 0网 点 营 口 验潮站 B M2 、 I盖 金 2 9 、 I盖 庄 2 5进 行 联 测 检 验 。联测 获 得 的 1 9 8 0系 成果 与 原 有 成 果 比较 ：两 个一等三角点点位较差dO 1 m，两个二等三角点 收稿 日期 ：2 0 1 0 0 2 1 8 作者简介 ：刘启波( 1 9 7 0 一) ，男 ( 汉族) ，辽宁大连人，鞍钢集 团 工程技术有限公司测绘室 副主任 ，高级工程师 。 点位 较 差 0 1 8 m。按 边 长 精 度 估 算 ，两个 一 等 三角 点构 成 的边 长 误 差 1 2 o万 ，两 个 二 等 三 角 点构 成 的边 长 误 差 1 1 2万 ，均 达 到 国 家 一 、二 等 三角测 量规 范要求 标准 。 台子 山和 十八 盘岭两 个 国家一 等三角 点 的标 志 保存 完好 ，故选 做本 测 区的平 面坐标 起算 点 。 1 3 C级 GP S网技 术设计 方案 实测精 度 比对 技术 设 计 方 案 实 测 精 度 比对 ，是 对 采 用 的 仪 器 、数据 处理 软件 、观测 时 间 、时 段选取 等诸 多综 合 因素 正确性 的检 验 ，是 保证 工程 质量 、检验技 术 设计 可行 性 的必要 手段 。 比对场地 选择 ：营 口验潮 站 B M2 、 I盖金 2 9 、 I盖庄 2 5为 覆 测 区 ，分 布在 营 口市 、 瓦 房 店 市 、 庄河 市境 内 的 国 家 GP S 2 0 0 0网 点 ，是 建 立 GNS S B级 网 的起 算点 ，这 3点构 成 的三角 形边 长 平均 为 1 0 0 k m，最 长 边( BM2I 盖 金2 9) 大 于 1 2 0 k m，最 短 边 长(I 盖 金2 9一 I盖 庄 2 5 ) 7 6 km 。 利用 鲅鱼 圈 C级控 制 网技术设 计 方案 ，在 此 3 点 上进行 观测 ，将 观测采 集 到的数 据用两 点坐标 起 算 推求 第 3 点 坐标 的方法 ，分 别计 算 出 3点实 测坐 标 ，平 面 实 测 坐 标 与 原 坐 标 较 差 位 移 最 大 为 1 3 cm，最小 为0 8 cm。 1 4 C级 GP 8网的图形 设计 首 级控 制 网为 C级 GP S网 。该 网 由 8个 网点 构 成( 十八 盘岭 、董屯 、台子 山、新 台子 山 、板石 山 、后 火石 山 、徐 家 屯西 、北 李 屯 ) 。采用 边 联 式 的三角形 结构 ，该 图形 的几何 结构 强 ，具 有 良好 的 自检能力 ，能够有效地发现观测成果的粗差，以保 障网 的可靠性 。 6 8 矿 业 工 程 第8 卷第5 期 新台子 图 1 GP S控制 网略 图 2 G P S网外业观测 仪器选择 。鞍钢 鲅鱼圈钢 厂首 级 G P S网 ， 按全球定 位系统( GP S )测 量规范精 度标 准设定 为 C级 。 为确保设计精度标准，本次作业采用美国生产 的 “ As h t e ch Z XT VE ME” 型 双 频 接 收 机 8台 套 。该 接收机标 称精度 为 5颗卫 星 、P D OP 4时 ， 平 面 精 度 5 mm+ 1 p p m；垂 直 精 度 为 1 0 mm + 1 p p m。该 仪 器 信 号 使 用 两 种 载 频 ，L 载 波 为 1 5 7 5 4 2 MHz ，用于 P码及 C A码 的调制 ；L 2 载 波为1 2 2 7 6 2 MHz ，仅用 于 P码 的调制 。 观测 技术 ：1 )作业 方 法采 用 同 步静 态 观 测 ；2 )观测 时段两个 ；3 ) 时段 长 4小 时 ；4 )数 据采 样 间 隔 3 O秒 ；5 ) 卫 星 截 止 高 度 角 1 5 。 ， P D OP 6 ；6 )观 测 时段 可在 UT C 时间( UT C一 北京时 间一8 小 时) ，O 2 4小时任 意选 取 ，但 不得 跨 越 UT C时间零时 。 3 数据处理 根 据基 线 长 度 不 同 ，采 用 不 同 的数 学 处 理 模 型 。8 k m以 内的 基 线 必 须 采 用 双 差 固定 解 ；8 3 0 k m之 间的基 线 ，可在 双差 固定 解 和双差 浮 点解 中选 择最优解 ；3 0 k m及 以上 的基 线采 用三 差解 作 为基 线解算 的最终解 。 天线 高的归算 。按照外业 提供 的天线 常数 将天 线 高归 算至 L 相 位 中心 ，并标 注 天线 高 测量 的方式 。基线解算后 ，最终 归算至标 石标志 面 。 3 1 基 线解 算及检 核 软 件 。整 个 控 制 网测 量 的数 据 处 理 采 用 As h t e e h公 司提 供 的 S o l u t i o n s 2 6 0版 随机软件 ； 星历 。控制 网基线解算 采用广播 星历 ； 技术 。利用 Au t o C l e a n周 跳 自动修 复技 术进行 周跳 剔 除 与 修 复 。 目前 观 测 时 采用 双 频 仪 器 。同一观测 时刻均 可 锁定 5 8颗 卫 星 ，甚 至 更 多 ，所 以使用 Au t o C l e a n技 术 完 全可 以剔 除或 修 复周跳 。 定 位 。使 用 干 净 的 双 差 相位 数 据 进 行 定 位 ，从而可 以获得 高精度 的基线处理 结果 。 3 2 C级 G P 8网精度统 计 基线精度统计。共解算基线 5 6条 ( 无一 条剔除 ) ，精度 统计见表 1 。 表 1 基 线 精 度 统计 注：N为南北方向；E为东西方向；U 为高程方向。 复测基线 较差统计 见表 2 。 表 2 复测基线较差统计( ) 注：d 鼻 i 按规范 中计算所得为 6 3 mm。 基线相 对 中误 差统计见 表 3 。 表 3 基 线 相 对 中 误 差精 度 统 计 3 3 G P S网的平差及精 度评定 鞍钢鲅 鱼 圈钢 厂 GP S控 制 网是 在 1 9 8 0西 安坐 标 系 的参 考 椭 球 上 进 行 平 差 ，所 获 成 果 与 国 家 1 9 8 0西安 坐标 系大地控制 网保持 一致 。 在 GP S基 线解 算 质 量 合 格 的基 础 上 ，C级 网 无约 束平 差 以相 应 于观测 历元 ，以 1 9 8 0西安 坐标 系的一 等三角点 台子 山为起 算基 准 。利用无 约束平 差 结 果 ，评 估 G P S基 础控 制 网 的基 线 解 算 质 量 、 整体 内符合精度以及外业观测质量 ，利用基线向量 改正数进行粗差的符合性检验。若出现检验超限情 2 0 1 0年第 5期 刘启波C t G P S N精 度浅析 6 9 况 ，可认为该基线或其 附近 的基线存在粗差基线， 应对 相关基 线进 行仔 细分 析并剔 除粗 差 。在三 维无 约束 平差 的基 础 上 ，C级 网在 一 等 三 角 点 台子 山、 十八 盘岭控 制下 进行 三维 约束平 差 。平差 结果 的成 果精 度 ，用多边 形 闭合差 精度统 计 表和坐 标精 度统 计表 予 以显示 。 C级 G P S网 最 弱 同 步环 坐 标 分 量 及 环 线 全长 相对 闭合差 统计 见表 4 。 表 4 最 弱 同步 环 坐标 分 量 及 环 线 全 长相 对 闭合 差 统 计 同步环组成D T，X TZ S，BL T，HHS S 表 5 坐标精 度统计 4 结语 GP S因 其 具 有 常 规 测 量 无 法 比拟 的优 越 性 ， 已经成为现代测量平面控制的主要手段 ，但其成果 精度同样受到 已知点 、外业环境 、人为等 因素影 响 。本 文利用 技术 设计 方案 、外业 观测 、数 据处理 等技术 手段 ，通 过实测 精度 对 比分 析 ，论 证 了在边 长 1 0 1 5 k m的 C级 G P S控 制 网 中 ，毫米 级 精 度 是 完全 可 以实现 的 。 参考 文献 ： 1 全球定位系统 ( GP S )测量规范 GB T 1 8 3 1 4 2 0 0 9 c级 G P S 网 坐 标 精 度 统 计 见 表 5 。 2 萋 鑫 主 爹 著 全 球 定 位 系 统 原 理 Ana l y s is o f C r a n k GPS ne t wo r k a ccu r a cy LI U Qi b o ( En g i n e e r i n g& Te ch n o l o g y Co mp a n y Lt d o f An s h a n I r o n & S t e e l Gr o u p Co r p o r a t i o n。An s h a n 1 1 4 0 0 1Ch i n a ) Ab s t r a ct ： Ta k in g ca s e s f r o m p r o d u ct io n p r a ct ice a s s a mp l e ， t h e me t h o d s co n ce r n in g t e ch n ica l d e