ＷＨＣＯＲＳ在城市建设中应用

分类：城市规划论文发表 时间：2022-03-02 10:09 关注：(1)

     利用ＷＨＣＯＲＳ网络ＲＴＫ技术布设的城市一级控制网，用城市一级ＧＮＳＳ静态网技术施测，检测平面坐标值可以满足城市一级静态网精度要求。ＧＮＳＳ拟合高程用二等水准技术施测，经检测在信号良好、地势平坦区域可以达到四等水准精度要求。故由数据实验得知，在城市建设中，用ＷＨＣＯＲＳ网络ＲＴＫ技术施测的控制点精度高可靠性强，可以达到同等级的城市静态测量精度要求。

　　关键词：ＣＯＲＳ；静态测量；精度分析

　　１概述

　　本文以中铁十四局所承接的盛世国际文体项目Ｐ（２０１５）０４３，Ｐ２０１５（０４５）地块为例（项目在川龙大道以东，天阳路以南。东临临空东路，南、西均为规划道路，北至天阳路，项目净用地面积约为１３．２７ｈｍ２），利用ＷＨＣＯＲＳ技术在项目范围区域均匀地布设３个城市一级控制点，采用ＧＮＳＳ静态技术和全站仪，二等水准测量方法依次检测了控制点的平面精度和高程精度，验证了利用ＷＨＣＯＲＳ技术布设的控制点精度能满足建筑施工的要求规范。

　　２ＷＨＣＯＲＳ简介

　　武汉市连续运行卫星定位服务系统以下简称“ＷＨＣＯＲＳ”是基于ＧＮＳＳ定位技术和网络通信技术的地区和城市连续运行卫星定位导航系统，可满足城市基础测绘、国土规划、土地管理、工程建设、形变监测、交通监控、港口管理、紧急救援、公共安全等方面对定位导航服务的需要。系统由５个永久性连续运行ＧＮＳＳ基准站和１个系统数据中心组成，平均站间距４１．８ｋｍ，各基准站与系统数据中心采用带宽为１０ｍ的城域网进行实时观测数据的传输［１］。

　　３控制网布设

　　用天宝ＧＰＳＲ１０接收级在测区四周布设一级动态网络ＲＴＫ控制网，控制点为Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４。控制点平均距离为４４７．８３ｍ，最大间距为５７０．６９ｍ，最短间距２２３．４２ｍ。用ＷＨＣＯＲＳ技术在控制点位架设脚架采集４个测回，每个测回开关机一次，重新量取仪器高，每次间隔１ｍｉｎ，每测回时长为３ｍｉｎ。检查各测回坐标值，均满足ＣＪＪＴ８—２０１１城市测量规范规范要求：点位较差小于５ｃｍ，高程较差小于３ｃｍ，相对中误差小于１／２００００。取其４次测量值均值，用全站仪对均值进行边角检查均满足规范要求。以此成果为盛世国际文体项目首级控制网成果，如表１所示。为检测此次ＷＨＣＯＲＳ动态测量的平面结果能否满足ＧＮＳＳ城市一级静态测量精度要求，用６台天宝ＧＮＳＳ接收机同步观测，按照城市一级静态观测网要求施测。高程结果以三等水准点ＤＸ０５８为已知点，按照二等水准测量的方法施测，设计一个闭合环检测各点高程值。ＤＸ０６０，ＤＸ０５８为四等级ＧＮＳＳ起算点，Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４为未知点。高程控制网观测方法如下：二等水准测量采用天宝Ｄｉｎｉ０３精密水准仪及配套的铟瓦水准标尺，按规范［２－４］中二等水准测量要求作业。作业时遵循的具体作业细则为：１）作业前检查与校正ｉ角，保证ｉ角绝对值在作业中均不超过１５″。２）要求前后视距尽量相等，减少仪器ｉ角误差对高差观测的影响。３）为了保证水准尺的稳定性，测量时选用５ｋｇ尺垫，将尺垫安放在坚实的地方踩实以防止尺垫下沉。４）避免在光线昏暗或阳光强烈的环境下作业。５）水准路线采用往返观测，并沿同一条路线进行。每一测段均采用偶数站结束，由往测转为返测时，互换前后尺再进行观测。观测顺序如下：奇数站为后➝前➝前➝后；偶数站为前➝后➝后➝前。利用仪器自动记录功能进行水准测量记录，杜绝记录错误。

　　４数据处理与精度分析

　　４．１平面控制网数据处理

　　本次ＧＮＳＳ静态观测网，观测时段为２次，每时段观测１ｈ，观测时段间隔１ｍｉｎ。数据转换采用ＧＮＳＳ接收机自带的天宝ＣｏｎｖｅｒｔＴｏＲＩＮＥＸ软件，基线解算采用ＬｅｉｃａＧｅｏＯｆｆｉｃｅ（简称ＬＧＯ）软件，平差计算采用中铁四院《ＧＰＳ静态后处理软件－ＳＹＧＰＳ》。数据检验要求：１）同一时段观测值的数据剔除率不宜大于２０％。复测基线的长度较差满足式（１）要求。ｄＳ≤２２σ（１）其中，ｄＳ为复测基线长度较差。２）同一种数学模型三边构成的同步环闭合差满足式（２），式（３）要求：ＷＸ≤３５δ；ＷＹ≤３５δ；ＷＺ≤３５δ；ＷＳ≤３５δ（２）ＷＳ＝Ｗ２Ｘ＋Ｗ２Ｙ＋Ｗ２Ｚ（３）其中，ＷＸ，ＷＹ，ＷＺ为环坐标分量闭合差；ＷＳ为环闭合差。３）基线异步环处理满足下列式（４），式（５）要求：ＷＸ≤２ｎσ；ＷＹ≤２ｎσ；ＷＺ≤２ｎσ；ＷＳ≤２ｎσ（４）ＷＳ＝Ｗ２Ｘ＋Ｗ２Ｙ＋Ｗ２Ｚ（５）其中，ＷＸ，ＷＹ，ＷＺ均为环坐标分量闭合差；式（５）中ＷＳ为环闭合差；ｎ为闭合环数。数据处理要求：１）基线向量经检核符合要求后，确定一个点的地心系三维坐标作为起算数据进行ＧＮＳＳ无约束平差。无约束网基线分线改正数绝对值满足下列式（６）要求：ＶΔＸ≤３σ；ＶΔＹ≤３σ；ＶΔＺ≤３σ（６）其中，ＶΔＸ，ＶΔＹ，ＶΔＺ为基线分量改正数绝对值。２）选择本地坐标系对控制网进行约束平差，其中基线分量的改正数与经过剔除初差后的无约束平差结果的同一基线相应改正数较差满足下列式（７）要求：ｄＶΔＸ≤２σ；ｄＶΔＹ≤２σ；ｄＶΔＺ≤２σ（７）其中，ｄＶΔＸ，ｄＶΔＹ，ｄＶΔＺ为同一基线约束平差基线分量的改正数与无约束平差基线分量的改正数较差。经软件处理后基线解算结果如下：１）经三维自由网平差解算最弱边Ｔ１－Ｔ２相对中误差为：１／１０７６５５，边长为２３３．４１６ｍ。最弱点ＤＸ０６０中误差：ｄｘ＝０．８２ｍｍ，ｄｙ＝０．６２ｍｍ，ｄｚ＝２．５７ｍｍ。２）经二维约束网平差解算最弱边Ｔ１－Ｔ２相对中误差为：１／２３８３６３，边长为２３３．４２１ｍ。最弱点Ｔ１中误差：ｄｘ＝０．７６ｍｍ，ｄｙ＝０．５８ｍｍ，ｄｚ＝０．９６ｍｍ。由表５可知加入控制点后基线解算中误差为１ｍｍ，最小为０．７ｍｍ，最大相对中误差为１／３９５９９４，最小相对中误差为１／１４２３９８６，均满足规范要求。经平差后解算结果如表６所示。由表６可知两次测量成果最大差值为２ｃｍ，最小差值为０．０７ｃｍ。

　　４．２高程控制网数据处理

　　水准平差数据处理采用中铁四院铁路工程测量数据处理平差计算软件ＳＹＡＤＪ。约束ＤＸ０５８点进行整体平差，以获得各点的复测高程，复测高程与设计高程数据统计比较见表７～表９。由表９可知两次高程测量成果最大差值为２８ｍｍ，最小差值为２ｍｍ。Ｔ４高程值测量差值较大，Ｔ４离通信信号塔距离较近，可能是受通信基站信号影响造成。其余拟合高程值与水准高程值比较接近，其可靠性强，精度高。故运用ＷＨＣＯＲＳ测量技术手段布设的动态一级网可以满足建筑施工中首级控制网精度要求，可以代替ＧＮＳＳ静态一级网，拟合高程值在ＧＮＳＳ差分信号好，地势平坦地区可替代四等水准。

　　５结语

　　随着ＣＯＲＳ技术普及，ＣＯＲＳ精度和可靠性的提高，在城市勘测、地籍测绘、电力工程等方面得到了广泛应用［５－７］。在布设城市一级或者二级静态控制网时，可以用ＣＯＲＳ动态测量技术代替施测，同样能满足精度要求，节省了大量时间，提高了效率。

　　作者:陈帅 陈涉 郭全超 骆红林