ＷＨＣＯＲＳ在城市建設中應用研究
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摘要：利用WHCORS網絡RTK技術布設的城市一級控制網，用城市一級GNSS靜態網技術施測，檢測平面坐標值可以滿足城市一級靜態網精度要求。GNSS擬合高程用二等水準技術施測，經檢測在信號良好、地勢平坦區域可以達到四等水準精度要求。故由數據實驗得知，在城市建設中，用WHCORS網絡RTK技術施測的控制點精度高可靠性強，可以達到同等級的城市靜態測量精度要求。
關鍵詞：CORS；靜態測量；精度分析
1概述
本文以中鐵十四局所承接的盛世國際文體項目P（2015）043，P2015（045）地塊為例（項目在川龍大道以東，天陽路以南。東臨臨空東路，南、西均為規劃道路，北至天陽路，項目凈用地面積約為13．27hm2），利用WHCORS技術在項目范圍區域均勻地布設3個城市一級控制點，采用GNSS靜態技術和全站儀，二等水準測量方法依次檢測了控制點的平面精度和高程精度，驗證了利用WHCORS技術布設的控制點精度能滿足建筑施工的要求規范。
2WHCORS簡介
武漢市連續運行衛星定位服務系統以下簡稱“WHCORS”是基于GNSS定位技術和網絡通信技術的地區和城市連續運行衛星定位導航系統，可滿足城市基礎測繪、國土規劃、土地管理、工程建設、形變監測、交通監控、港口管理、緊急救援、公共安全等方面對定位導航服務的需要。系統由5個永久性連續運行GNSS基準站和1個系統數據中心組成，平均站間距41．8km，各基準站與系統數據中心采用帶寬為10m的城域網進行實時觀測數據的傳輸［1］。
3控制網布設
用天寶GPSR10接收級在測區四周布設一級動態網絡RTK控制網，控制點為T1，T2，T3，T4。控制點平均距離為447．83m，最大間距為570．69m，最短間距223．42m。用WHCORS技術在控制點位架設腳架采集4個測回，每個測回開關機一次，重新量取儀器高，每次間隔1min，每測回時長為3min。檢查各測回坐標值，均滿足CJJT8—2011城市測量規范規范要求：點位較差小于5cm，高程較差小于3cm，相對中誤差小于1／20000。取其4次測量值均值，用全站儀對均值進行邊角檢查均滿足規范要求。以此成果為盛世國際文體項目首級控制網成果，如表1所示。為檢測此次WHCORS動態測量的平面結果能否滿足GNSS城市一級靜態測量精度要求，用6臺天寶GNSS接收機同步觀測，按照城市一級靜態觀測網要求施測。高程結果以三等水準點DX058為已知點，按照二等水準測量的方法施測，設計一個閉合環檢測各點高程值。DX060，DX058為四等級GNSS起算點，T1，T2，T3，T4為未知點。高程控制網觀測方法如下：二等水準測量采用天寶Dini03精密水準儀及配套的銦瓦水準標尺，按規范［2－4］中二等水準測量要求作業。作業時遵循的具體作業細則為：1）作業前檢查與校正i角，保證i角絕對值在作業中均不超過15″。2）要求前后視距盡量相等，減少儀器i角誤差對高差觀測的影響。3）為了保證水準尺的穩定性，測量時選用5kg尺墊，將尺墊安放在堅實的地方踩實以防止尺墊下沉。4）避免在光線昏暗或陽光強烈的環境下作業。5）水準路線采用往返觀測，并沿同一條路線進行。每一測段均采用偶數站結束，由往測轉為返測時，互換前后尺再進行觀測。觀測順序如下：奇數站為后➝前➝前➝后；偶數站為前➝后➝后➝前。利用儀器自動記錄功能進行水準測量記錄，杜絕記錄錯誤。
4數據處理與精度分析
4．1平面控制網數據處理
本次GNSS靜態觀測網，觀測時段為2次，每時段觀測1h，觀測時段間隔1min。數據轉換采用GNSS接收機自帶的天寶ConvertToRINEX軟件，基線解算采用LeicaGeoOffice（簡稱LGO）軟件，平差計算采用中鐵四院《GPS靜態后處理軟件－SYGPS》。數據檢驗要求：1）同一時段觀測值的數據剔除率不宜大于20％。復測基線的長度較差滿足式（1）要求。dS≤22σ（1）其中，dS為復測基線長度較差。2）同一種數學模型三邊構成的同步環閉合差滿足式（2），式（3）要求：WX≤35δ；WY≤35δ；WZ≤35δ；WS≤35δ（2）WS＝W2X＋W2Y＋W2Z（3）其中，WX，WY，WZ為環坐標分量閉合差；WS為環閉合差。3）基線異步環處理滿足下列式（4），式（5）要求：WX≤2nσ；WY≤2nσ；WZ≤2nσ；WS≤2nσ（4）WS＝W2X＋W2Y＋W2Z（5）其中，WX，WY，WZ均為環坐標分量閉合差；式（5）中WS為環閉合差；n為閉合環數。數據處理要求：1）基線向量經檢核符合要求后，確定一個點的地心系三維坐標作為起算數據進行GNSS無約束平差。無約束網基線分線改正數絕對值滿足下列式（6）要求：VΔX≤3σ；VΔY≤3σ；VΔZ≤3σ（6）其中，VΔX，VΔY，VΔZ為基線分量改正數絕對值。2）選擇本地坐標系對控制網進行約束平差，其中基線分量的改正數與經過剔除初差后的無約束平差結果的同一基線相應改正數較差滿足下列式（7）要求：dVΔX≤2σ；dVΔY≤2σ；dVΔZ≤2σ（7）其中，dVΔX，dVΔY，dVΔZ為同一基線約束平差基線分量的改正數與無約束平差基線分量的改正數較差。經軟件處理后基線解算結果如下：1）經三維自由網平差解算最弱邊T1－T2相對中誤差為：1／107655，邊長為233．416m。最弱點DX060中誤差：dx＝0．82mm，dy＝0．62mm，dz＝2．57mm。2）經二維約束網平差解算最弱邊T1－T2相對中誤差為：1／238363，邊長為233．421m。最弱點T1中誤差：dx＝0．76mm，dy＝0．58mm，dz＝0．96mm。由表5可知加入控制點后基線解算中誤差為1mm，最小為0．7mm，最大相對中誤差為1／395994，最小相對中誤差為1／1423986，均滿足規范要求。經平差后解算結果如表6所示。由表6可知兩次測量成果最大差值為2cm，最小差值為0．07cm。
4．2高程控制網數據處理
水準平差數據處理采用中鐵四院鐵路工程測量數據處理平差計算軟件SYADJ。約束DX058點進行整體平差，以獲得各點的復測高程，復測高程與設計高程數據統計比較見表7～表9。由表9可知兩次高程測量成果最大差值為28mm，最小差值為2mm。T4高程值測量差值較大，T4離通信信號塔距離較近，可能是受通信基站信號影響造成。其余擬合高程值與水準高程值比較接近，其可靠性強，精度高。故運用WHCORS測量技術手段布設的動態一級網可以滿足建筑施工中首級控制網精度要求，可以代替GNSS靜態一級網，擬合高程值在GNSS差分信號好，地勢平坦地區可替代四等水準。
5結語
隨著CORS技術普及，CORS精度和可靠性的提高，在城市勘測、地籍測繪、電力工程等方面得到了廣泛應用［5－7］。在布設城市一級或者二級靜態控制網時，可以用CORS動態測量技術代替施測，同樣能滿足精度要求，節省了大量時間，提高了效率。
作者:陳帥 陳涉 郭全超 駱紅林 單位:武漢市黃陂區規劃勘測設計院