马亶佑 李仕维

摘要：贵安新区成立之后，城市测绘工作存在控制点分布不均、成果可靠性和现势性较差等问题，急需建立高精度的基础控制网。本文主要介绍了贵安新区GNSS控制网的布设、观测、数据处理以及成果精度等。

关键词：贵安新区；GNSS控制网；数据处理；网平差

贵安新区是2014年新设立的国家级新区，位于贵州省中部，贵阳市和安顺市结合部。自新区设立以来，尚未建立城市的基础控制网。同时由于贵阳市和安顺市原有基础控制成果采用经典大地测量的手段而建立的，基本局限于两市的主城区，而位于两市结合部的贵安新区的基础控制成果不足，其精度、密度、现势性等已无法满足城乡规划和建设的需求，迫切需要建立覆盖新区的高精度基础控制网。

1GNSS控制网布设、观测

贵安新区高精度GNSS控制网通过框架网、GNSSC级控制网实现。贵安新区框架网建立，利用贵安新区范围内的国家GNSS大地控制点（5921（安顺）、5944（贵阳）、JB25（花溪））以及贵阳CORS网（7个站点）组网形成覆盖贵阳市和贵安新区的城市框架网，获得高精度的CGCS2000地心坐标。网形见图1。GNSSC级控制网的建立应与城市高程系统的建设统筹考虑，兼顾未来似大地水准面精华的需求，均匀布设成GNSS水准网，共布设33点，平均间距为8～12km。同时为了有效衔接贵阳市、安顺市GNSS控制网，联测了安顺市首级控制网以及贵阳市2013年的3个GNSS观测环，网形见图2。

贵安新区框架网按照GNSSB级网的要求观测，同时联测国家IGS跟踪站。GNSSC级网按照同步环、以边连式和网连式进行观测。采用TEQC软件进行数据质量检查，其中观测卫星总数最大为31、最小为15；数据可利用率最大为100%、最小为79%；L1、L2频率的多路径效应影响最大为0.53、最小为021。由此可见数据质量完全满足规范要求。

2GNSS控制网数据处理

2.1基线处理及检核

2.1.1基线处理

基线处理采用GAMIT软件，分两步进行，首先是框架网的基线处理，其次是C级网的基线处理。框架网基线处理以同步时段为单位进行，采用精密星历、ITRF97框架、2000.0历元。由于基线解算中起算点（基准站）的精度将影响基线的精度，故框架网基线处理引入IGS跟踪站（BJFS、WUHN、LHAZ、URUM、KUNM等），并作为GNSS控制网的基准。采用的截止高度角为15度，历元间隔为30秒。GNSSC级网的基线处理方案基本同框架网的方案，不同在于其起算坐标采用贵阳CORS站点坐标，历元间隔为10秒。

2.1.2基线检核

（1）重复基线重复性。各时段向量的重复性反映了基线解的内部精度，是衡量基线解质量的一个重要指标。重复精度采用σ=a+bl表示，其中σ为分量的中误差，a为分量的固定误差（mm），b为相对误差（108），l为分量的长度。框架网有153组重复基线（包括全球站），GNSSC级网有348组重复基线。检核结果见表1，从表可知，基线处理的精度满足了规范的要求。

（2）同步环闭合差。同步环闭合差反映的是一個同步环数据质量的好坏。由于GAMIT软件采用的是网解（即全组合解），其同步环闭合差在基线解算时已经进行了分配。对于GAMIT软件基线解的同步环检核，可以把解的nrms值作为同步环质量好坏的一个指标，一般要求nrms值小于0.5。框架网计算了11个同步时段，全部nrms值均小于0.2，最大的为01976。GNSSC级网计算了33个同步时段，全部nrms值均小于0.3，最大的为0.2262。这说明GNSS控制网的整体外业观测质量较高，基线解的精度较好。

（3）异步环闭合差。异步环闭合差反映的是整个GNSS控制网的外业观测质量和基线解算质量的可靠性。GNSS框架网，共检核由平差所用的独立基线构成的最简异步环138个，所有的异步环闭合差都小于国家规范的要求。其中，相对异步环闭合差最大为0.007m（限差0.080m），其相对精度为0242ppm；绝对异步环闭合差最大为0.020m（限差9.479m），其相对精度为0.006ppm。GNSSC级网，共检核由平差所用的独立基线构成的最简异步环149个，所有的异步环闭合差都小于GNSS规范的要求。其中，相对异步环闭合差最大为0.003m（限差0.037m），其相对精度为1.695ppm；绝对异步环闭合差最大为0.018m（限差0.481m），其相对精度为0.516ppm。由此可见，所有的异步环均满足规范要求。

2.2GNSS网平差

网平差时采用各同步观测网的独立基线向量及其全协方差矩阵作为观测量，使用武汉大学编制的POWERNET科研版软件。其平差策略为选取贵阳CORS的坐标，以CGCS2000成果为基准，提供框架为ITRF97，历元为2000.0的坐标成果，对整网进行联合平差。联合平差中，框架网参与平差的基线有155条，C级网参与平差的基线有212条。

2.2.1三维无约束平差

三维无约束平差的目的主要有以下三个方面：一是进行粗差分析，以发现观测量中的粗差并消除其影响；二是调整观测量的协方差分量因子，使其与实际精度相匹配；三是对整体网的内部精度进行检验和评估。三维无约束平差在CGCS2000坐标系下进行，其平差结果客观地反映了整个GNSS网的内部符合精度。其中，X改正数最大为0.89cm、最小为1.24cm，Y改正数最大为1.29cm、最小为1.22cm，Z改正数最大为1.00cm、最小为—0.59cm，基线改正数最大为0.70cm、最小为1.11cm。这说明观测质量较好，基线解的精度较高。

2.2.2三维约束平差

整体约束平差的目的是引入外部基准，其将所有独立基线向量及其经调整后的协方差阵作为观测量，平差可消除因星历和网的传递误差引起的整网在尺度和方向上的系统性偏差。CGCS2000坐标系下的网平差的起算基准为贵阳CORS站的CGCS2000坐标，约束平差后，GNSS控制网的平均相对精度为0.0394ppm，最弱边相对精度为0.5026ppm；GNSS网中最弱点水平精度为0.0054m，大地高精度为0.0064m。整个GNSS控制网点位精度均优于1cm。CGCS2000坐标系下三维约束平差后，通过高斯投影可以获取CGCS2000（中央经线105°）下的坐标。

2.2.3二维平差

GNSSC级网的二维平差采用POWERNET科研版软件，分别在1954年北京坐标系、1980西安坐标系、贵阳城市独立坐标系以及安顺城市独立坐标系下进行，平差结果见表2。

由表2可知，二维平差结果精度较高，符合规范要求，能够满足基础测绘工作的需求。

2.3结果分析

对比分析联测贵阳市3个GNSS观测环的两期成果，两期平差成果的较差在3cm以内，说明控制网在精度上是一致的，表明贵安新区GNSS控制网和贵阳市GNSS控制网衔接较好。

3结论

本项目采用了严密的数据处理模型，综合利用GNSS测量技术、精密数据处理技术，建立了贵安新区高精度GNSS控制网、在CGCS2000坐标系下的三维大地坐标基准，解决了贵安新区控制点分布不均、成果可靠性和现势性较差等问题，能够为今后基础测绘基准的最终建立提供了科学的依据，能够更为似大地水准面精化提供均匀、可靠和精确的数据，能够满足了贵安新区现阶段基础测绘、经济建设和社会发展的需求。

参考文献：

[1]GB/T183142009《全球定位系统（GPS）测量规范》[S].

[2]武汉大学测绘学院测量平差学科组，误差理论与测量平差基础[M].武汉大学出版社，2009.

[3]乔丽华，冯军.利用GPS技术建立城市GPS控制网的方法探讨[J].测绘与空间地理信息，2012（3）.

[4]高飞飞.GPS控制网的建立与质量控制[J].科技创新与应用，2014（05）.

作者简介：马亶佑（1986），男，硕士，工程师，注册测绘师，主要从事测绘生产及管理工作。