学文网摘 要：本文从设计到数据处理详细介绍了沈阳市地铁十号线首级GPS平面控制网的建立，该控制网的选点与埋设应遵循若干原则，数据采集与内业平差处理后，对控制网的精度 进行分析，表明该GPS控制网完全满足规范及设计要求。
关键词：十号线；GPS；闭合差；无约束平差；约束平差
Abstract: In this paper, details Establishment of GPS horizontal control network about the 10th Subway line of Shenyang from design to data processing, site selection and the buried of the control network should follow certain principles, data acquisition and adjustment, analysis the accuracy of the control network, indicating that the GPS control network fully meets the specifications and design requirements. Key words: the 10th line; GPS; misclosure; unconstrained adjustment; constrained adjustment
中***分类号：P228.4
1.前言
地铁十号线一期（丁香湖～张沙布），长约30.8公里，本次地铁控制线路长，站点多，沿途多为闹市区，高楼林立，通视效果较差，选点、埋石任务艰巨。施工除浑河大道站～长青南站及沈本大道东站～莫子山站部分路段明挖外，其余车站多采用矿山法及暗挖法作业。为满足工程建设需要，需布设首级GPS平面控制网，精度等级为城市二等。
2.已有控制资料
市测绘院在98年－99年布设的二等GPS控制网，平面精度、边长相对中误差平均值为1：112万，最弱边中误差1：70万，最大点位误差为2.2cm，平均值为1.2cm。最大方位角中误差为0.55″,平均为0.29″，精度良好，可作为本次地铁GPS控制网的起算数据。
本次工程采用的5个城市二等GPS控制点为: “张士屯”、“东工”、“六十中学”、“桃仙小学”和“六药宿舍”。在数据处理时，全部约束控制点，考虑到GPS201、翰皇酒店为与其余线路重合点，故将其选取作为检查点。
3.技术设计
本次GPS平面控制网在城市二等GPS网框架下布设，采用边连式。新选GPS控制点18个，利用其它线路控制点2个（GPS201、翰皇酒店），加上已知点位5个，共计25个，整网网形如***1。
***1 控制网网***
采用8台接收机进行同步静态观测， 共观测了7个时段，具体观测计划如表1。
表1 观测计划表
主要技术指标如表2。
表2 技术指标表
选点与埋设按照如下要求进行：
尽量设在每个车站附近。
保证两控制点间通视。
沿地铁线路3-4km 布设一对GPS控制点，对点间距不宜小于0.6km，点位应满足卫星定位观测的需要，易于寻找和到达，并且应满足GPS联测和地铁施工的需要。
所选点位应有利于安全作业，便于安置接收设备和操作，被测卫星的地平高度角应大于15°。
所选点位应远离大功率无线电发射源（电视台、电台、微波站等），距离不小于200m，远离高压输电线，微波无线电信号传送通道，其距离不宜小于50m，附近不应有强烈干扰接收卫星信号的物体（如大面积水域或对电磁波反射、吸收强烈的物体等）。
GPS点位选好后，按照《城市轨道交通工程测量规范》GB50308-2008中的标石埋设要求埋石。
若选在建筑物楼顶，用工具将楼顶刨至楼板（预制板），用射钉***在楼板上订5个以上射钉，将预制的墩标（满足强制对中要求）整平，现场进行混凝土浇制，埋设对中标志，做好防水。
若选在地面，则将预制的大理石柱石埋于预选点位，现场浇筑混凝土，注意尽量埋在高地，以有利于通视效果。
点位埋设后应现场详细填写点之记，并且在地铁沿线地形***上用铅笔清晰标注。
数据采集按照如下要求进行：
天线安置必须严格对中、整平，对点中误差小于1mm，并使定向标志指向磁北。
观测时要求至少能锁定4颗健康卫星信号，历元间隔5秒，卫星截止高度角15°，同步时段观测时间为90分钟。
在天线板上互隔120°的三处量取天线高，互差小于3mm，取中数。
点位几何***形强度因子PDOP≤6。
详细认真记录外业观测手簿。
4.数据处理
4.1 基线解算与精度评定
基线解算采用随机软件 Leica Geo Office V7 完成,平差采用COSA软件完成。主要检查的指标包括：基线各分量的中误差、模糊度解算情况、残差，同步环闭合差、异步环闭合差、重复基线残差等。
全网基线解算成果均为双差固定解。全网重复基线共61条、互差均满足《城市轨道交通工程测量规范》的技术要求，最大互差为16.1281 mm，限差为78.0331 mm，基线为HETA-TXXX，基线近似总长为12858.61米。
4.2同步环闭合差
由于同步环闭合差只能在同步观测中生产，故本次对7个时段分别计算同步环闭合差。由于在重复基线计算之前已经对各个时段的基线进行了筛选，筛选后对每个时段均选取15个同步环进行指标计算。结果表明：同步环闭合差最大为：8.8 mm，限差为：11.1mm，闭合环为：SYZZ-DONG-G201-SYZZ，闭合环全长：23229.571m，剩余闭合环均满足限差要求。
4.3异步环闭合差
本次随机选取了100个异步环，结果表明：闭合差最大值为：28.34 mm，限差为：195.83 mm，闭合环为：G201-ZHST-60ZX-G201，闭合环全长：46602.64 m。其余异步闭合环闭合差值均满足限差要求。
4.4三维无约束平差及精度评定
三维无约束平差的目的主要有以下三个方面：①粗差分析，以发现观测量中的粗差并消除其影响；②调整观测量的协方差分量因子，使其与实际精度相匹配；③对整网的内部精度进行检验和评估。本次三维无约束平差在 WGS-84 系统下进行，选择DONG作为起算约束点。三维无约束平差的精度统计如下：
（1）基线向量改正数统计如表3。
表3 无约束平差基线向量改正数统计表
（2）边长相对精度统计如表4。
表4 无约束平差边长相对精度统计表
4.5二维约束平差及精度评定
二维约束平差的目的是将GPS基线向量观测值及其方差阵转换到国家或地方坐标系的二维平面（或球面）上，然后在国家或地方坐标系中进行二维约束平差。转换后的GPS基线向量网与地面网在一个起算点上位置重合，在一条空间基线方向上重合，保证二维基线向量网与地面网之间只存在尺度差和残余的定向差。
平差精度统计如下：（1954北京坐标系统下）
基线向量改正数统计如表5。
表5约束平差基线向量改正数统计表
边长相对精度统计如表6。
表6 约束平差边长相对精度统计表
已知点校核如表7。
表7 已知点校核精度统计表
点位精度统计：最弱点点位中误差为±0.29cm，限差为±1.2；相邻点的相邻点位中误差为±0.32cm，限差为±1.0。
5.结论
沈阳市地铁10号线首级GPS平面控制网经过外业观测和数据处理，达到的技术指标有：
二维约束平差后其北京54坐标系统下最大点位中误差为0.29cm，小于规范规定的±1.2cm；
相邻点相对点位中误差在北京54坐标系统下为0.32cm，小于规范规定的±1.0cm；其最弱边相对中误差，数值为：在北京54坐标系统下为：1:513000，小于规范规定的1：100000。
本网所有技术指标均满足设计要求，其解算成果可以作为沈阳市地铁10号线首级平面控制。
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