TGGPS和COSAGPS平差結(jié)果比較分析
——以洪都大道快速化改造工程控制網(wǎng)為例

徐龍華徐龍建

（1南昌市城市規(guī)劃設(shè)計研究總院 江西南昌330038;2武漢鐵路局 湖北武漢 430075）

1 引言

洪都大道快速化改造工程北起英雄大橋，南與九洲高架一期對接，全長7.8公里，是南昌市一環(huán)的重要組成部分。工程跨越東湖區(qū)、青山湖區(qū)、青云譜區(qū)，與青山路、文教路、陽明路、南京路、北京路、洛陽路、解放西路、墅溪路等主干道相交。項目采用"主線高架+地面鋪路"布置形式，主線高架為快速路，標準段橫斷面寬25米，地面輔道為城市主干路，雙向六車道，紅線寬度60-80米，共布置8對上下匝道。主要包含道路、橋梁、排水、監(jiān)控、照明、景觀、交通設(shè)施等工程，建設(shè)工期為24個月，項目總投資估算約45.41億元。

2 高程控制網(wǎng)布設(shè)及結(jié)果分析

受南昌城市建設(shè)投資發(fā)展集團有限公司的委托，為了滿足洪都大道快速化改造工程施工對高程精度的要求，并根據(jù)施工方現(xiàn)場指定的位置，按照城市二等的要求共埋設(shè)了6個水準點（HD開頭的），另外周邊有3個城市高等級水準點（江紡、DTQ005和DTQ015，其中江紡為地殼形變監(jiān)測點，其它兩點為南昌地鐵高程控制網(wǎng)點），并聯(lián)測了周邊6個地鐵水準點。洪都大道快速化改造工程二等水準線路圖如下圖1：

圖1 洪都大道快速化改造工程水準線路示意圖

水準觀測時采用一臺Trimble Dini03電子水準儀配合2米條形碼銦鋼尺進行往返觀測。水準測量的主要技術(shù)指標參照城市二等水準的要求。

平差前先進行水準路線閉合差檢核和每千米水準測量的高差偶然中誤差計算。經(jīng)計算，各測段往返測較差及閉合差均符合規(guī)范要求，由全線往返側(cè)較差數(shù)據(jù)計算每千米水準測量的高差偶然中誤差為±0.34mm，小于規(guī)范要求的±1.0mm。

采用COSA軟件地面平差模塊進行數(shù)據(jù)處理。水準網(wǎng)以距離為權(quán)倒數(shù)進行帶權(quán)改正平差計算：Vi=-W/Σ(L*Li)。平差后成果數(shù)據(jù)取位至0.1mm。平差處理后對平差結(jié)果進行精度分析，平差結(jié)果如下：每公里水準測量全中誤差：0.12mm；后驗每公里水準測量高差中誤差：0.818mm；精度最弱點高程中誤差：1.07mm，將聯(lián)測點的平差結(jié)果與已有數(shù)據(jù)進行比較，比較結(jié)果如下表所示。

表1 高程聯(lián)測點較差表

3 平面控制網(wǎng)布設(shè)及結(jié)果分析

3.1 控制網(wǎng)布設(shè)與外業(yè)觀測

平面控制網(wǎng)選點埋設(shè)均按照《城市測量規(guī)范》的主要技術(shù)指標，并按施工單位的設(shè)計要求進行布設(shè)。洪都大道快速化改造工程共分兩次先后布設(shè)了13個點，第一次布設(shè)了3個城市二等點，聯(lián)測了兩個已有控制點，采用NCCCOR網(wǎng)中的三個點作為起算數(shù)據(jù)。第二次共布設(shè)了10個城市四等點，聯(lián)測了兩個已知點，以第一次解算的三個點作為起算數(shù)據(jù)。

為了使外業(yè)采集的數(shù)據(jù)質(zhì)量可靠，外業(yè)觀測嚴格按照規(guī)范和設(shè)計書的要求，采用邊連式逐步推進，觀測完成后對局部幾何圖形強度不好的進行了補測，對觀測質(zhì)量差的基線進行了重測。

外業(yè)觀測共采用3臺天寶GPS接收機和3臺徠卡GPS接收機同步進行觀測。平面控制網(wǎng)示意圖如下：

圖2 布設(shè)的城市二等平面控制網(wǎng)示意圖

圖3 布設(shè)的城市四等平面控制網(wǎng)示意圖

3.2 基線解算

平面控制網(wǎng)的基線解算采用LGO軟件，城市二等平面控制網(wǎng)基線解算采用的是精密星歷，城市四等平面控制網(wǎng)基線解算采用的是廣播星歷。解算時所有基線長度中誤差均小于2σ；如基線長度中誤差大于2σ，該基線不保存輸出。LGO軟件解算的異步環(huán)閉合差結(jié)果如下表所示：

表2 城市二等平面控制網(wǎng)異步環(huán)閉合差結(jié)果

表3 城市四等平面控制網(wǎng)異步環(huán)閉合差結(jié)果

異步環(huán)環(huán)閉合差符合《城市測量規(guī)范》要求。復測基線較差如下表。

表4 城市二等平面控制網(wǎng)復測基線較差結(jié)果

復測基線差值絕對值最大的為G112-G082，基線長為7948.848米：

表5 城市四等平面控制網(wǎng)復測基線較差結(jié)果

復測基線差值絕對值最大的為G112-G082，基線長為7948.848米：

復測基線較差，符合《城市測量規(guī)范》要求。

3.3 無約束平差

選擇獨立基線構(gòu)成閉合圖形，在WGS84坐標系中進行三維無約束平差，基線向量改正數(shù)的絕對值均小于3σ，城市二等平面控制網(wǎng)網(wǎng)基線向量改正數(shù)的絕對值最大的為G036-NCMZ，基線長為49337.0724米：

網(wǎng)最弱點點位誤差點為NCNJ，空間直角坐標精度為：

城市四等平面控制網(wǎng)基線向量改正數(shù)的絕對值最大的為G013-G082，基線長為3888.6884米：

網(wǎng)最弱點點位誤差點為GPS8，空間直角坐標精度為：

符合《衛(wèi)星定位城市測量技術(shù)規(guī)范》和《城市測量規(guī)范》要求。

3.4 約束平差

為了保證洪都大道快速化改造工程平面控制網(wǎng)基線解算與網(wǎng)平差的準確性和嚴謹性，按照南昌城建坐標系的參考橢球、地圖投影、中央子午線、平移量等參數(shù)。分別采用TGGPS和COSAGPS進行約束平差。

采用TGGPS[2-3]平差的二等網(wǎng)最弱點為G036，點位中誤差M=3.3mm＜10mm；G013-G036為最弱邊，相對中誤差：0.66PPM=1/1487960＜1/120000；四等網(wǎng)平差的二等網(wǎng)最弱點為GPS9，點位中誤差M=3.9mm＜10mm；GPS9-GP10為最弱邊，相對中誤差：6.5PPM=1/156860＜1/45000。符合《城市測量規(guī)范》的要求。

采用COSAGPS[4-5]平差的二等網(wǎng)最弱點為G036，點位中誤差M=3.2mm＜10mm；G013-G036為最弱邊，相對中誤差：1/1605700＜1/120000；四等網(wǎng)解算的二等網(wǎng)最弱點為GPS9，點位中誤差M=4.3mm＜10mm；GPS9-GP10為最弱邊，相對中誤差：1/138000＜1/45000。符合《城市測量規(guī)范》的要求。

將TGGPS軟件解算結(jié)果與COSAGPS軟件解算的結(jié)果進行比較,經(jīng)比較分析，兩種軟件解算的基線長度基本一樣，解算的控制點較差也很小，下圖為采用兩種軟件解算的所有點位較差。

從下表（表6、表7）中可以看出，兩種軟件解算出來的點位較差均不超過15mm，絕大部分較差值均小于1mm。為了得到更好地統(tǒng)計效果，再將以往工程所做的控制網(wǎng)解算的數(shù)據(jù)分別用這兩種軟件進行平差，發(fā)現(xiàn)其差值除個別大于1mm，其余基本上都小于1mm。因此說明，對于絕大數(shù)城市測量或其它一般工程測量來說，這兩種軟件平差結(jié)果是一致的。

表6 城市二等點坐標較差表

表7 城市四等點坐標較差表

4 結(jié)束語

南昌洪都大道快速化改造工程是構(gòu)成南昌市一環(huán)的節(jié)點性工程，建立的控制網(wǎng)可以作為洪都大道施工的平面和高程基礎(chǔ)。通過對控制網(wǎng)的內(nèi)業(yè)計算，尤其是平面控制網(wǎng)而言，控制網(wǎng)解算的各項指標是否合格主要是取決于外業(yè)觀測數(shù)據(jù)的質(zhì)量，只要外業(yè)數(shù)據(jù)質(zhì)量高，內(nèi)業(yè)采用不同的軟件解算出來的結(jié)果基本是一致的，這就要求外業(yè)選點時要嚴格按照GPS相關(guān)規(guī)范進行操作，尤其是要遠離高壓電線和大面積水面等，這些是導致多路徑誤差的主要因素。

通過控制網(wǎng)的觀測，發(fā)現(xiàn)在房屋樓頂和墻角邊布的水準點易于長期保存，且觀測條件比地面更好，受到的觀測影響較小，減少了多路徑誤差，從而提高了外業(yè)觀測數(shù)據(jù)的質(zhì)量。