解 琨 張慧慧 付 超

(1.江蘇省基礎(chǔ)地理信息中心，江蘇 南京 210013; 2.南京浦口經(jīng)濟(jì)開發(fā)有限公司，江蘇 南京 211805)

在現(xiàn)行的控制測量中，GPS控制是很重要的技術(shù)手段。通過GPS控制網(wǎng)的布測，能在較短的時(shí)間內(nèi)建立起高精度的控制網(wǎng)絡(luò)，既節(jié)省了時(shí)間又保證了控制網(wǎng)的精度。但是隨著建筑行業(yè)的發(fā)展出現(xiàn)了許多大型、新型的工程要求控制網(wǎng)密度越來越高，單純的首級控制網(wǎng)已經(jīng)不能滿足實(shí)際施工的需要。因此，施工中，對控制網(wǎng)進(jìn)行適度的加密也是十分必要的[1]。

然而控制網(wǎng)加密因工作量小、工期緊、范圍不固定等特點(diǎn)，傳統(tǒng)操作中很少布設(shè)高等級GPS控制網(wǎng),GPS-RTK精度又不能滿足施工要求，所以大多由導(dǎo)線測量或者三角測量完成。目前，一種通過一臺GPS接收機(jī)參與解算的GPS固態(tài)測量方法因其操作簡單、周期短等特點(diǎn)逐漸得到推廣[2]。同時(shí),基于單點(diǎn)定位新技術(shù)應(yīng)用層出不窮，例如通過多系統(tǒng)融合技術(shù)和事后精密星歷組合濾波等方法能大幅度提高精度[3,4]等。

本文基于單點(diǎn)定位技術(shù)，從理論方法以及實(shí)際施工操作等方面詳細(xì)介紹了單點(diǎn)定位在施工控制中的應(yīng)用，利用事后星歷內(nèi)插加密，很好的解決了傳統(tǒng)控制網(wǎng)加密操作中所出現(xiàn)的問題。

1 GPS單點(diǎn)定位

單點(diǎn)定位就是根據(jù)一臺接收機(jī)的觀測數(shù)據(jù)來確定接收機(jī)在地固坐標(biāo)系中絕對位置的方式，它只能采用偽距觀測量，也稱為“絕對定位”。因此它的本質(zhì)是空間距離后方交會。測量前需要已知的數(shù)據(jù)位：通過廣播星歷得到的衛(wèi)星某一時(shí)刻坐標(biāo)；通過接收機(jī)測距碼測定的衛(wèi)星測站的距離。

測距碼測距的觀測方程為：

P=R+δatmos+δdt+δdT

(1)

(2)

其中，P為偽距觀測值，已知；R為站星真實(shí)幾何距離；Xs,Ys,Zs均為衛(wèi)星坐標(biāo)；(X，Y，Z)為測站坐標(biāo)；δdt為接收機(jī)鐘差；δdT為衛(wèi)星鐘差；δatmos為大氣延遲誤差；通過觀測四顆以上的衛(wèi)星，按照式(1)，按照平差可將(X，Y，Z)解出；衛(wèi)星坐標(biāo)、鐘差等可由IGS網(wǎng)站下載精密衛(wèi)星星歷獲得。

2 精密星歷插值

由于工程測量時(shí)間段的不確定性，由接收機(jī)所獲得的觀測文件時(shí)間可能與精密星歷不一致，因此，為了使結(jié)果更加準(zhǔn)確，在解算前需要對精密星歷進(jìn)行插值。

本文采用17階切比雪夫多項(xiàng)式法對2018年5月10日IGS提供的GPS精密星歷進(jìn)行插值，并把插值結(jié)果與IGS已知衛(wèi)星三維坐標(biāo)進(jìn)行對比分析見圖1。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，利用17階切比雪夫多項(xiàng)式插值法在插值參數(shù)選取合理的情況下，可以達(dá)到毫米級的精度，完全可以滿足生產(chǎn)要求。

3 實(shí)驗(yàn)案例

利用單點(diǎn)定位技術(shù)，本文對江蘇省淮安市鹽河大橋施工網(wǎng)進(jìn)行加密，已知點(diǎn)三個(gè)，最小距離為0.8 km，需加密點(diǎn)為五個(gè)。實(shí)驗(yàn)分兩組進(jìn)行，一組采用TOPCUN全站儀進(jìn)行傳統(tǒng)導(dǎo)線測量；另外一組，采用天寶靜態(tài)測量接收機(jī)測量。為保證測量準(zhǔn)確性，兩組均聯(lián)測已知控制點(diǎn)。

實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，全站儀組耗時(shí)6 h(含跨河聯(lián)測)，測站25個(gè)；GPS組耗時(shí)4 h，共架設(shè)五站，觀測周期為45 min。結(jié)果對比見表1，坐標(biāo)較差如表2所示。

表1 坐標(biāo)數(shù)據(jù)表 m

通過對比我們可以看出，單點(diǎn)定位測量與傳統(tǒng)導(dǎo)線測量X,Y差值在5 cm，均值大約2 cm，因此平面坐標(biāo)完全達(dá)到施工需要。Z向值，如果輔以區(qū)域性似大地水準(zhǔn)面計(jì)算，則差值也會有所縮小，在此不作討論。

表2 坐標(biāo)較差表 mm

4 結(jié)語

通過單點(diǎn)定位的論述，以及實(shí)驗(yàn)案例，我們可得出單點(diǎn)定位技術(shù)輔以精密星歷內(nèi)插所獲得的平面值完全滿足一般施工網(wǎng)加密要求。但是，我們也看出該技術(shù)仍有不足，首先平面精度不穩(wěn)定，離散度比較大，不適于精密工程測量；其次Z向值差別大，如不經(jīng)過后續(xù)處理則很難滿足工程需要。