广西静态GS网形在山区水利工程控制测量中的应用

静态GPS网形在山区水利工程控制测量中的应用设备情况中海达V8-R4GNSS接受机4台，静态精度：平面±（2.5mm+1*10^-6D）高程±（5mm+1*10^-6D）；快速静态：平面±（5mm+1*10^-6D）高程±（10mm+1*10^-6D）。作业依据：《水电水利工程施工测量规范》DL/T5173-2012、《全球定位系统GPS测量规范》（2009）测区概况广西桂林兴安县位于广西东北部的湘桂走廊，地处北纬25°18′~26°55′、东经110°14′~110°56′之间。斧子口工程位于桂林市兴安县溶江镇司门前村附近的陆洞河下游峡谷出口河段，坝址距陆洞河下游峡谷出口处约2km，距兴安县城约30km，距桂林市约57km。平均海拔为210米。测区控制网面积为13万平方米，前期用导线施测的已有控制点有3个。技术设计斧子口工程属大（Ⅱ）型水利枢纽，最大坝高76.5米，坝长239米，仪器标称精度a<5mm，b<2ppm。根据我国2009年颁布的《全球定位系统GPS测量规范》中对GPS测量规范的要求，划分为如表一所列的标准。GPS技术指标表一测量分级常数误差a（mm）比例误差b（ppm）平均边长相对对中误差四等≤10≤101：450000准备工作根据实际情况选好点位，以覆盖坝体范围广，且远离电机、电线、水面及树木遮挡少；对GPS的基座对中器进行测前检校，均满足小于0.5mm要求，钢卷尺选同款且易于识别的；每站仪器高要求量取三个方向，取平均值；对GPS接收机进行模式检查，调至静态模式；对观测区域的卫星状况进行收集，确定8：00～17：30的有效卫星在12～17颗；对基线边进行复测，检查基线精度。GPS网的建立静态定位网形特点：（1）快速静态单基准站式:在测区中部选择一个基准站，安置一台接收设备连续跟踪所有可见卫星，另一台接收机依次到各点流动设站，每点观测数分钟。作业布置如图所示。采用1+1，每个移动站架设20min，仅有1条同歩基线。网形一双基准站式：在测区选择二个固定点设为基准站，一直保持对卫星的跟踪观测，其他接受机同歩在两侧流动设站。采用2+2，每移动站架设25min，有6条同歩基线。网形二平差网图一(2)常规静态同步图形：就是把多台接收机放在不同的测站上进行同步观测,完成一个时段的观测后再把其中的几台接收机搬至下几个测站。在作业时,不同的同步图形有一些公共点或边相连,直至布满全网。采用2+2，每移动站架设70min，有6条同歩基线。网形三平差网图二多基准站：两台接收机设在基准站不动，另两台接收机在不同的测站上进行同步观测，完成一个时段的观测后接收机再搬至下个测站。采用2+2，每移动站架设了60、480min二种时长，有6条同歩基线。网形四平差网图三数据处理采用HDS2003数据处理软件包进行数据处理，1954年北京坐标系参考椭球几何参数，中央子午线经度110°。观测时间在20min左右的，采样间隔设30秒，高度角15度；观测时间>60min的，设为60秒，高度角20度。基线处理进行重复基线、同歩环闭合差及异歩环闭合差检查，ratio＞3，整数解误差<0.01。网平差，以BK2与BK4为已知起算边，三维无约束平差的χ2检验通过，τ检验<1。通过后，再进行二维约束平差(北京54或80)，引入已知坐标，检查坐标系统，二维平差比例＜±50ppm。值得注意的是，对讲机、手机、大功率电动机对GPS的影响较大，下图为XK5点有干扰与无干扰时的观测数据对比。有干扰时改变观测时间后无干扰时各种形式的GPS网平差后数据对比表模式

指标常规静态快速静态12345多基准多基准同歩图形单基准双基准测段时间（mmin)48060602525长中中短短数据删除自由由度高高低高高最弱点平面中中误差1:32200061:3093321:495880-1：188110最弱边相对中中误差(mm)0.621.2-4.7△X(m)0-0.00770.0040.0150.001△Y(m)00.0010.0040.0140.014△Z(m)00.0080.012-0.020.01810mm～220mm0%50%100%100%20mm～330mm0%0%0%0%30mm～440mm0%0%0%0%△X(m)0.00700.0110.0220.01△Y(m)-0.001100.0040.0130.011△Z(m)-0.008800.013-0.0266-0.038810mm～220mm28%28%43%20mm～330mm0%28%0%30mm～440mm0%0%28%△X(m)0.0040.01100.011-0.0166△Y(m)0.0040.00400.0120.014△Z(m)0.0120.01300.026-0.047710mm～220mm28%43%20mm～330mm43%0%30mm～440mm057%△X(m)0.0150.0220.0110-0.0155△Y(m)0.0140.0130.01200.014△Z(m)-0.02-0.02660.0260-0.047710mm～220mm43%20mm～330mm14%30mm～440mm28%40mm～550mm14%△X(m)0.0010.01-0.0166-0.01550△Y(m)0.0140.0110.0140.0140△Z(m)0.018-0.0388-0.0477-0.04770成果校核采用2”级leica全站仪，测距精度2mm+2ppm，架站上复核各点坐标数据，对几条边长300米左右的点进行测量。假设仪器视准差和指标差都是在容许的5”范围时，角度引起的平面与高程测差σ角=5/206265*L*1000=7.3mm。测距引起误差σ边=√(2.5^2+(1*300/1000000)^2)=2.5mm。两者综合，σ综=√（σ角^2+σ边^2）=7.72mm。除去仪器自有误差影响及各点的平差分配，实际测得坐标与GPS成果之差都在12-7.72=4.28<10mm，成果满足要求。结论与建议在大雾伴着小雨的天气中，经过15天的多个GPS网形的观测，对于多基准静态，做了480、60min两种时长的观测对比，结果差异最大为8mm。在要求高等级时，采用多基准静态长时间观测可靠性最高，无高等级要求时，则采用60min即可。对于同歩图形，图形可靠性好、结构强、扩展速度快、作业方法简单。对比与其他静态方法，相差不大，平面最大值11mm，高程最大值13mm，精度仅次于多基准静态的480min方式。快速静态与常规静态之间的成果对比，平面最大16mm，高程最大47mm。若要使用快速静态测量成果，需要对高程进行复核检测后，方可用。单精度静态与其他网式比较，布网方式的效率很高，但图形强度很弱。平面差异最大值达22mm，高程差异最大值达47mm，成果可做为测图网使用，但高程也要经过复测后方可使用。因测站仅与1条基线相连，可靠性低，提高方法可以为架设2次测站或1+2同歩架站模式，但效率则降低很多。可靠性好、最弱边精度数据较好、点位中误差较小、输出的测量成果完整的是静态里的同歩图形方式。最经济有效、自由度高、观测时间最短、点位中误差在2cm左右，输出的测量成果完整的是快速静态方式。因多基准480min静态有几个测点信号不好，未解算出来，数据不全，在差距不大的情况下，点位中误差能满足1：45000的要求下，最终采纳同歩图形的成果做为最终的测量结果。上面的数据皆在1天内完成，白天GPS测量，晚上数据处理，得出成果，体现出了GPS网的高效率。当某种网型中某点位置好，但受不明干扰时，可以变换观测时间与顺序，来排除或绕掉干扰因素。控制点宜分布均匀，对短边长GPS网，尤其要重视仪器