GAMIT、LGO在工程控制網(wǎng)基線解算中的應用及精度分析

孫羅慶，李學元，李中洲，周貽港

(深圳市勘察測繪院(集團)有限公司，廣東 深圳 518028)

1 引 言

隨著現(xiàn)代地理信息產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展和GNSS接收機在測繪行業(yè)的普及，GNSS定位技術貫穿于城市建設的方方面面。GNSS靜態(tài)相對定位技術長期以來在各類工程控制網(wǎng)測量中發(fā)揮了重要作用，關于GNSS基線數(shù)據(jù)處理技術的研究及軟件的應用成為測繪工程中持續(xù)的熱點。

目前高精度GNSS數(shù)據(jù)處理軟件主要有GAMIT、GIPSY、BERNESE、PANDA等[1～6]，適合應用于不同長度的基線解算，如地殼形變監(jiān)測、IGS站、CORS站網(wǎng)及大范圍高等級控制網(wǎng)。工程商用數(shù)據(jù)處理軟件有LGO、TBC、HGO和Compass等[7，8]，更多應用于普通工程控制網(wǎng)基線(小于 15 km)解算。

深圳市高等級基礎控制網(wǎng)布測于1997年，城市建設的快速發(fā)展導致了控制點的嚴重破壞和分布不均勻等問題，這對測量工作尤其是高等級工程控制測量帶來一定挑戰(zhàn)。本文結合前海某項目工程控制網(wǎng)測量工作，分別采用GAMIT、LGO軟件進行控制網(wǎng)基線解算，并對解算結果進行驗證和對比分析。

2 工程方案

2.1 項目簡介

某項目是集高快速路特長水下隧道、水下互通立交、海域水工工程、橋梁拆除改造于一體的特大工程。按公路勘測規(guī)范[9]的要求，工程共布設6個二等GNSS控制點(另含4個起算點，其中1個為CORS站)，6個三等GNSS控制點(另聯(lián)測2個相鄰線路檢查點)，二等控制網(wǎng)網(wǎng)形如圖1所示。

圖1 二等控制網(wǎng)網(wǎng)形

本次二等控制點相鄰點間距約為 1.7 km～5.0 km，起算點至二等點點間距約為 14 km～60 km。控制點布設于空曠地面或樓頂，四周無明顯影響信號接收的障礙物、電磁信號干擾源、高壓線等，點位埋設滿足規(guī)范要求。

為了減小外界因素對觀測數(shù)據(jù)質量的影響，二等控制網(wǎng)靜態(tài)觀測選擇在夜間進行，于2020年6月17日～19日共觀測了5個時段，每時段觀測時長 ≥4.5 h，采樣間隔為 10 s，使用的接收機為3臺Leica GS15和6臺Trimble R8。在7月3日～4日，使用Leica TS60精密全站儀對部分通視點進行了邊角測量(往返測)，作為基線長度對比分析和控制網(wǎng)相對精度檢核的依據(jù)。

2.2 數(shù)據(jù)處理

分別采用GAMIT 10.71和LGO 8.4軟件，處理本次二等控制網(wǎng)共5個時段的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)處理時均只對GPS衛(wèi)星數(shù)據(jù)進行處理，使用星歷為精密星歷。

GAMIT 10.71軟件基線解算所需的相關文件從斯克里普斯軌道和永久陣列中心(SOPAC)下載得到，GAMIT基線解算策略如下：解算類型為BASELINE；觀測值類型為雙差觀測；截止高度角為15°；測站約束為松弛約束；采用VMF1映射函數(shù)進行對流層延遲改正；采用LC組合觀測值進行電離層延遲改正；潮汐改正使用地球固體潮模型(IERS2003)和海潮模型(FES2004)。

LGO8.4軟件基線解算時按常規(guī)設置進行，只保存固定解基線，并確保各項指標滿足規(guī)范要求。

3 基線結果分析

GAMIT基線解算完成后，可將基線解的標準均方根誤差(NRMS)作為GPS同步環(huán)質量好壞的一個指標。通常要求NRMS值小于0.3，若大于0.5，則表示基線處理過程中周跳可能未得到完全修復[10，11]。

表1給出了5個時段基線解算的均方根誤差，可以看出所有時段基線解算的均方根誤差均滿足精度要求。

5個時段GAMIT基線解算獲得的NRMS值 表1

LGO軟件基線解算完成后，基線三邊同步閉合環(huán)均滿足限差要求。

GAMIT、LGO解算基線及使用Leica TS60精密全站儀測邊結果如表2所示。

GAMIT、LGO解算基線與全站儀檢查比較表(單位/m) 表2

從表2可以看出，使用GAMIT、LGO軟件解算基線與全站儀測邊檢查成果最大差異分別為 5.9 mm、9.8 mm，GAMIT軟件解算基線與測邊成果符合度整體更優(yōu)。

4 網(wǎng)平差

使用COSAGPS工程測量網(wǎng)通用平差軟件分別對GAMIT和LGO軟件解算的二等控制網(wǎng)基線進行三維無約束平差和二維約束平差。二維約束平差時選用四個聯(lián)測控制點作為起算點，各指標均滿足規(guī)范要求。

由兩款種件解算基線后平差獲得結果及其坐標差如表3所示。

GAMIT、LGO解算基線網(wǎng)平差成果坐標比較表 表3

相鄰線路檢查點成果坐標比較表 表4

從表3可以看出，兩種解算軟件解算出的基線成果按相同的平差軟件和約束條件，其坐標平面較差最大達 14.0 mm。將表3成果分別作為三等加密控制網(wǎng)的起算點，得到2個相鄰線路檢查點聯(lián)測成果與原坐標成果(三等)情況如表4所示。

從表4可以看出，加密網(wǎng)檢查點與相鄰線路檢查點平面位置相比，GAMIT軟件解算基線平差成果與原成果符合性略好。

5 結 論

本文采用GAMIT 10.71/CosaGPS和LGO 8.4/CosaGPS方案分別對某項目公路二等GNSS控制網(wǎng)進行了數(shù)據(jù)處理，使用Leica TS60精密全站儀對部分通視點進行了邊長測量，對兩方案基線成果、坐標成果和相鄰線路點聯(lián)測檢查成果進行了對比分析。

數(shù)據(jù)結果表明，GAMIT 10.71和LGO 8.4軟件解算所得成果均能滿足規(guī)范要求，GAMIT 10.71計算結果整體更優(yōu)。

本次起算控制點與二等控制點間距最短約 14 km，最長達 60 km，使用GAMIT 10.71軟件解算基線相對便捷順利(耗時1天)，而LGO 8.4軟件解算相對不易合格，耗費時間更長(耗時3天)。