1、    上海某給水管線(xiàn)控制測(cè)量探討    喬忠摘 要：針對(duì)上海某輸水管線(xiàn)gps網(wǎng)復(fù)測(cè)工作，對(duì)數(shù)據(jù)處理過(guò)程進(jìn)行了較為詳細(xì)的闡述，包括起算點(diǎn)兼容性的分析、gps網(wǎng)平差計(jì)算、光電測(cè)距的改化計(jì)算、點(diǎn)位穩(wěn)定性分析等；并且在數(shù)據(jù)處理的基礎(chǔ)上進(jìn)行了一些總結(jié)，提出了一些建議。關(guān)鍵詞：gps控制網(wǎng) 數(shù)據(jù)分析 平差：tu19 ：a ：1672-3791（2018）08（a）-0069-02上海某輸水管線(xiàn)的設(shè)計(jì)由規(guī)劃輸水泵站接出2根5500原水管，全長(zhǎng)4.3km。考慮到路線(xiàn)較短，gps控制網(wǎng)不采用分級(jí)布設(shè)，經(jīng)實(shí)地踏勘，在本工程的起訖工作井布設(shè)兩點(diǎn)平面控制點(diǎn)，作為校核使用，中間

2、盾構(gòu)工作井布設(shè)一點(diǎn)平面控制點(diǎn)。但由于南段區(qū)間的距離較大，中間大多數(shù)為尖頂?shù)?3層房屋，并有高密的行樹(shù)穿插其間，直接通視選點(diǎn)相當(dāng)困難，故在中間各加設(shè)選一點(diǎn)，由9點(diǎn)組成本工程的首級(jí)平面控制網(wǎng)（見(jiàn)圖1）。筆者單位承擔(dān)某輸水管線(xiàn)第三方測(cè)量工作。2014年12月對(duì)工程的平面和高程控制網(wǎng)進(jìn)行了首次測(cè)量，2015年3月按照周期規(guī)定又進(jìn)行了控制網(wǎng)的第一次復(fù)測(cè)工作。復(fù)測(cè)采用9臺(tái)儀器同步觀(guān)測(cè)4個(gè)h，共1個(gè)時(shí)段，采用間隔為20s，基線(xiàn)解算及網(wǎng)平差采用balnet軟件。由于本次復(fù)測(cè)中cx06點(diǎn)的gps接收數(shù)據(jù)異常，無(wú)法參與計(jì)算。為了增強(qiáng)結(jié)果的可靠性，又對(duì)所有通視的點(diǎn)進(jìn)行全站儀測(cè)邊測(cè)角的檢核。1 已知點(diǎn)兼容性分析gps

3、約束平差是通過(guò)固定聯(lián)測(cè)的城市已有已知點(diǎn)的坐標(biāo)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，那么這些已知點(diǎn)必須是兼容的，否則會(huì)損害gps原有的精度。雖然這是復(fù)測(cè)工作，控制點(diǎn)應(yīng)該在初測(cè)時(shí)已經(jīng)經(jīng)過(guò)分析，但是按照作業(yè)的規(guī)范以及作業(yè)的嚴(yán)密性這一項(xiàng)工作不能省略，特別是為了控制網(wǎng)的成果與過(guò)江管工程一致除了城市二等控制點(diǎn)g2101、jy2、gj15作為起算點(diǎn)外，還增加了過(guò)江管工程原有點(diǎn)cx01為起算點(diǎn)，那么cx01的穩(wěn)定性一定要進(jìn)行分析。已知點(diǎn)兼容性分析采用尺度參數(shù)分析法。尺度參數(shù)是反應(yīng)已有控制點(diǎn)與gps網(wǎng)的比例關(guān)系，在約束平差時(shí)當(dāng)選取的幾個(gè)已知控制點(diǎn)精度不高或相互不一致時(shí)，會(huì)使約束平差的精度大大降低，這就會(huì)必然反應(yīng)在尺度參數(shù)上。分析時(shí)將已知點(diǎn)

4、兩兩分組，分別進(jìn)行約束平差計(jì)算尺度參數(shù)。如果尺度參數(shù)呈現(xiàn)一致性則說(shuō)明已知點(diǎn)符合較好，反之則表明已知點(diǎn)間存在粗差。根據(jù)尺度分析法，把4個(gè)已知點(diǎn)g2101、jy2、gj15、cx01兩兩組成6組進(jìn)行約束平差。平差時(shí)一定要固定一點(diǎn)的準(zhǔn)確三維坐標(biāo)，否則無(wú)法正確反映尺度參數(shù)，但是由于4個(gè)已知點(diǎn)只有一個(gè)具有準(zhǔn)確高程，所以首先進(jìn)行無(wú)約束平差求得大地高差，通過(guò)一點(diǎn)的準(zhǔn)確高程進(jìn)而求得其他點(diǎn)較準(zhǔn)確的高程。計(jì)算得出尺度參數(shù)最大為8.226個(gè)ppm，最小僅為-0.054ppm。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，上海城市二等點(diǎn)與gps的尺度差異一般在百萬(wàn)分之幾（即110個(gè)ppm之間），所以判斷4個(gè)控制點(diǎn)間符合度較好，所以和初測(cè)時(shí)相同采用固定g

5、2101、jy2、gj15、cx014個(gè)點(diǎn)進(jìn)行約束平差。2 平差計(jì)算gps平面控制網(wǎng)采集的數(shù)據(jù)，采用我院編制的balnet基線(xiàn)解算軟件和網(wǎng)平差軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，首先進(jìn)行基線(xiàn)解算，然后選擇合理基線(xiàn)進(jìn)行網(wǎng)平差計(jì)算。網(wǎng)平差時(shí)，首先對(duì)整個(gè)gps控制網(wǎng)在wgs84坐標(biāo)系中進(jìn)行無(wú)約束平差，然后固定起算點(diǎn)坐標(biāo)進(jìn)行約束平差，約束平差時(shí)采用54橢球，中央子午線(xiàn)選擇上海獨(dú)立網(wǎng)中央子午線(xiàn)，投影面高程為5m。平差后最弱閉合環(huán)相對(duì)誤差為6.04ppm；最弱點(diǎn)點(diǎn)位中誤差為0.41cm；最弱邊相對(duì)中誤差為4.30ppm。可見(jiàn)此次平差計(jì)算精度較好，完全符合技術(shù)設(shè)計(jì)的要求。3 全站儀測(cè)角測(cè)邊檢核數(shù)據(jù)處理眾所周知，光電測(cè)距所采集

6、的邊長(zhǎng)投影到高斯平面是有長(zhǎng)度變形的。而長(zhǎng)度變形受兩方面的影響：一方面是從地面邊長(zhǎng)投影到橢球面的長(zhǎng)度變形s1，它與該邊長(zhǎng)s的橢球面hm高程有關(guān)：即s1/s=hm/r，r為地球半徑（一般取6370km），一般來(lái)講該項(xiàng)改正為負(fù)值。另一方面是從橢球面投影到高斯面的改正s2，它與距中央子午線(xiàn)的距離ym有關(guān)（ym兩端點(diǎn)相對(duì)于中央子午線(xiàn)投影而成的縱坐標(biāo)軸的橫坐標(biāo)的平均值）：s2/s=ym2/（2r2），該項(xiàng)改正為正值。由于本工程所在的測(cè)區(qū)的橫坐標(biāo)較大，一般在20多公里，所以高斯投影的改正必須考慮。對(duì)復(fù)測(cè)采集的邊長(zhǎng)進(jìn)行兩差改正，如表1所示。對(duì)經(jīng)過(guò)兩差改正后的距離與gps平差后的平面距離進(jìn)行比較，以及實(shí)測(cè)的角度

7、與gps平差后反算的角度進(jìn)行比較。結(jié)果表明，可見(jiàn)邊長(zhǎng)檢核最大差異為12.72mm此邊為最長(zhǎng)邊，最差相對(duì)精度為1/181472；角度最大差值為4.1；完全符合技術(shù)設(shè)計(jì)要求，可見(jiàn)此次gps成果與全站儀成果符合性較好，也證明了此次成果的可靠性。4 點(diǎn)位穩(wěn)定性分析每次復(fù)測(cè)結(jié)束后，應(yīng)根據(jù)復(fù)測(cè)結(jié)果進(jìn)行平面控制點(diǎn)的穩(wěn)定性分析，分析判別方法如下。（1）根據(jù)gb50308-2008城市軌道交通工程測(cè)量規(guī)范中的規(guī)定，原測(cè)gps網(wǎng)和復(fù)測(cè)網(wǎng)的網(wǎng)中的最弱點(diǎn)的點(diǎn)位中誤差均應(yīng)達(dá)到：mp±12mm。（2）兩次網(wǎng)的點(diǎn)位坐標(biāo)變動(dòng)允許值估算式中mp1、mp2分別為原測(cè)網(wǎng)與復(fù)測(cè)網(wǎng)的最弱點(diǎn)點(diǎn)位中誤差，均取其最大值±

8、12mm，則可知：（3）兩次網(wǎng)中同一點(diǎn)位較差為：式中，p1、p1為原測(cè)網(wǎng)中某點(diǎn)的坐標(biāo)，p2、p2為復(fù)測(cè)網(wǎng)中某點(diǎn)的坐標(biāo)。因此，對(duì)于網(wǎng)中任一點(diǎn)，如果兩次點(diǎn)位坐標(biāo)的較差大于3.4cm，則可認(rèn)為該點(diǎn)位有變動(dòng)，應(yīng)對(duì)坐標(biāo)值進(jìn)行修正。對(duì)比初測(cè)成果與復(fù)測(cè)成果，cx05點(diǎn)位的坐標(biāo)變化值cm，超出了3.4cm的限差，而其他點(diǎn)位較差都很小，加上前面的分析表明此次成果是可靠的，所以判斷cx05號(hào)點(diǎn)發(fā)生了位移。5 結(jié)語(yǔ)本文針對(duì)上海某輸水管線(xiàn)gps網(wǎng)復(fù)測(cè)工作，對(duì)數(shù)據(jù)處理過(guò)程進(jìn)行了較為詳細(xì)的闡述，對(duì)結(jié)果進(jìn)行了較為嚴(yán)密的分析，現(xiàn)對(duì)此次控制網(wǎng)復(fù)測(cè)數(shù)據(jù)處理得出的總結(jié)及建議闡述如下。（1）gps控制網(wǎng)平差前必須要進(jìn)行已知點(diǎn)兼容性的分析以保證成果的準(zhǔn)確性。（2）由于本工程所在區(qū)域離中央子午線(xiàn)較遠(yuǎn)，光電測(cè)距后的邊長(zhǎng)一定要進(jìn)行兩差改正，否則將不滿(mǎn)足檢測(cè)精度要求。比如，本工程中邊cx04cx05，如果不進(jìn)行改正，其與gps成果的邊長(zhǎng)差距將為24.52mm，這將達(dá)不到設(shè)計(jì)中要求的1/10000的檢測(cè)精度。（3）實(shí)際工程中對(duì)實(shí)測(cè)邊長(zhǎng)進(jìn)行兩差改正較為麻煩，建議在今后類(lèi)似工程建立坐標(biāo)系時(shí)可以適當(dāng)降低投影面高程，