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摘 要：GNSS测量具有全球性、全天候、高效率、高精度、布网灵活、无需通视、无需造标等特点，使得GNSS测量在大中型工程中的应用越来越普遍。文章以某土建工程中的四等控制网建立为例，详细阐述了GNSS测量在工程测量前的技术设计。
关键词：GNSS；基线向量；同步环；异步环；无约束平差；约束平差
一、工程概况
受某公司委托，我司承担某土建工程四等GNSS网测量任务。
该工程位于广东省陆丰市南部滨海，丘陵地带，场区范围约12.6平方公里。地理位置为北京54坐标系3度带边缘。有一条公路直达工地，测区内局部地区不能通车，平坦区域已平整，山体被灌木草丛覆盖，山顶植被较少，可与平坦区通视，困难类别为中等。
二、业主的任务要求和提供的资料
任务要求如下：（1）复测项目四等GNSS控制网，共19点，检查前期测量成果（北京54坐标系）；（2）因北京54坐标系成果的长度投影变形较大，需建立并提供场区独立坐标系成果，以E15、D1的北京54坐标系成果为平面起算点；（3）工期为5天。
业主提供前期控制测量成果，其平面成果为四等GNSS点、北京54坐标系（3度带，中央子午线117°），四等水准高程、1985国家高程基准。其中控制点D1、D2为作为北京54坐标系平面坐标起算点，D2与D1不通视。
三、测量技术路线
根据业主要求和项目特点，拟定本项目测量技术路线：（1）采用GNSS静态测量方法，按四等GNSS网要求施测控制网；（2）计算四等GNSS网北京54坐标系成果；（3）计算场区独立坐标系成果，场区独立坐标系定义如下：①投影面为测区场平高程面、高斯正形投影任意带的平面直角坐标系统，其中央子午线为115°50′。②以E15、D1的北京54坐标系成果作为场区独立坐标系平面起算基准。
四、执行技术标准
《工程测量规范》GB50026-2007；
《卫星定位城市测量技术规范》CJJ/T 73-2010；
《测绘技术设计规定》CH/T 1004-2005；
《测绘成果质量检查与验收规定》GB/T 24356-2009；
其它国家现行有关的技术标准。
五、人员组织及拟投入仪器设备
（一）项目组织机构图
（二）职责和权限
1.总经理、副经理。组建项目部，保障人力、物资供应；组织技术、质量、安全文明施工教育；控制和领导项目实施全过程，保证质量、工期、安全等措施的落实；与建设单位密切配合，妥善解决隐患和问题；配合验收。
2.技术负责人。收集、整理各种原始资料、记录表格，根据业主的要求编制技术设计；按规范和技术设计，对施工人员进行技术交底，提出各工序的施工质量要求。组织各道工序的自检、专检；配合验收工作，编制技术总结报告。
3.后勤组。及时提供项目所需设备、材料，及时了解设备运行情况、配件损耗情况，并根据需要及时组织设备配套，对配件做到合理储备，保证满足工程使用。
4.质检组。根据业主、规范要求对观测、平差计算等全过程进行质量监督、检查、评定各项工作质量，发现问题及时向技术负责人反馈，并协助技术负责人解决问题。
5.测量组。熟悉项目的目的、技术要求；作业中严格执行相关规范、规程；外业数据采集、记录和内业数据处理，小组自检和互检等。
6.安全组。提出安全注意事项；安全交底；安全监督；安全事故处理。
（三）拟投入的软硬件
表1
设备’名称 标称精度 型号 单位 数量 鉴定
情况
GPS接收机 水平2.5±1ppm、垂直5±1ppm 南方S86-T 台套 6 已鉴定
全站仪 1mm+1ppm 0.5秒 TC2003 台套 1 已鉴定
计算机 Ideapad Y460 台 2
平差
软件 南方测绘成图软件9.0 套 1
南方测绘Gnss数据处理 套 1
NasewV3.0 智能图文网平差 套 1
面包车 台 1
六、四等GNSS网作业及要求
（一）四等GNSS网设计
四等GNSS网主要技术要求如下表2。
表2
平均边长
（km） 固定误差
（mm） 比例误差系数
（1×10-6） 最弱边相对
中误差
2 km ≤10 ≤5 ≤1/45000
本次四等GNSS网测量，共联网19点。计划用6台南方S86-T双频GNSS接收机同步观测，同步环之间为边连接方式布设异步网，其测量方案如下图。
6台接收机分别在6个时段进行同步观测构成边连式异步网，网中共19点，根据现场地形、交通情况设计6个同步网，共设站36点次，设站一次的有6点，设站两次的有9点，设站三次的有4点，重复设站数为36/19=1.9，9条重复基线。
初拟GNSS作业调度如下表3。
（二）四等GNSS网观测
四等GNSS静态观测作业的基本技术要求如下表4。
观测时，将GNSS接收机天线安置在三腳架上严格对中，其对中误差应<1mm，各时段观测前后各量取天线高一次，量至毫米，两次量高较差应小于3mm，取平均值作为最后天线高。接收机天线的定向标志统一指北。
测前记录、测后检查外业观测手簿，当天测量的数据，当天传输保存。
表4
卫星高度角（°） ≥15 有效观测同类卫星数 ≥4
平均重复设站数 ≥1.6
时段长度（min） ≥45
（三）基线向量解算
应用南方测绘仪器公司的随机商用软件处理GNSS网的观测数据，采用双差固定解作为基线解算的最后成果。
同时段观测值的数据剔除率不大于20%。
GNSS网相邻点间基线精度满足《规范》要求：
σ—基线长度中误差（mm）；A—仪器的固定误差（mm）；B—仪器的比例误差系数（mm/km）；D—平均边长（km）。
（四）GNSS网外业数据的质量检核
GNSS外业基线预处理时，复测基线长度较差ds，两两相比都符合下式规定：
同步环各坐标分量闭合差及环线全长闭合差应符合下式要求：
；；；；
注：n为同步环中基线边的个数；W为同步环环线全长闭合差（mm）。
异步环各坐标分量闭合差及环线全长闭合差符合下式的规定：
；；；；。
注：n为异步环或符合路线中的边数；Ws为异步环环线全长闭合差（mm）。
当观测数据不满足以上要求时，删除不合格基线，并保证异步环的边数不多于6条，否则重测该基线有关的同步图形。
（五）GNSS网三维无约束平差
基线数据处理及外业数据质量检验合格后，取一个点的地心系三维坐标作为起算依据，进行GNSS网无约束平差。
无约束平差后，基线分量改正数的绝对值符合下式规定：
VΔx≤3σ；VΔy≤3σ；VΔz≤3σ
注：VΔx、VΔy、VΔz——基线分量的改正数绝对值。
GNSS网的测量中误差m≤σ。
注：m—控制网的测量中误差（mm）；N—控制网中异步环的个数；n—异步环的边数；W—异步环环线全长闭合差（mm）。
（六）GNSS网二维约束平差
1.北京54坐标系的二维约束平差
在无约束平差的基础上，以业主提供的已知点D1、D4（北京54坐标系成果）作为平差起算点，进行全网整体约束平差得到北京54坐标系3度带坐标成果。
经约束平差所得基线各分量的改正数与无约束平差所得同名基线相应改正数之较差的绝对值满足下式的要求。
dVΔx≤2σ；dVΔy≤2σ；dVΔz≤2σ
注：dVΔx、dVΔy、dVΔz—同一基线约束平差基线分量改正数与无约束平差基线分量改正数的较差。
经二维约束平差后，最弱边边长相对中误差≤1/45000。
2.场区独立坐标系成果计算
（1）在无约束平差的基础上，以E15、D1的北京54坐标系成果作为场区独立坐标系平面起算基准；（2）中央子午线取115°50′，投影面高程取场平标高，对GNSS网整网二维约束平差，得到四等GNSS网的场区独立坐标系成果。
七、质量保证措施及要求
通过二级检查一级验收方式控制测绘成果质量，即依次通过测绘单位作业部门的过程检查、测绘单位质量管理部门的最终检查和项目管理单位组织的验收。
测量组通过自检、互检实现100%过程检查。质检组检查审核所有过程记录，100%内业检查，外业抽查5%的控制点设站检查，采用LEICA TC2003全站仪对所抽查的控制点进行边长、水平角、垂直角检查，并测量测站端的气温、气压，内业对边长进行各项修正（包括气温、气压、大气折光、仪器加乘常数、投影等）。
验收时技术负责人、质检人员配合业主现场抽样检查。各级检查、验收独立、依次进行。
检查项目如下：（1）数学精度：点位中误差、边长相对中误差满足规范与设计书要求。（2）观测质量：观测方法、观测条件正确、检验项目齐全、正确，观测记录完整正确，执行规范和设计书情况，观测取位合理。（3）计算质量：起算点、坐标计算、数据使用正确，外业验算完整、方法正确、指标符合。（4）整饰质量：技术总结、检查报告、上交资料的规整。（5）资料完整性：技术总结、检查报告、上交资料的齐全完整。
八、结语
GNSS控制测量优点很多，但是工程规模、地形地貌、控制网等级、人员与设备的数量与质量的不同，也会影响GNSS控制测量的速度、精度、成本。结合自身资源条件、工程特点制定针对性的测量方案，使测量工作目标明确、有条不紊，更能做到快速、及时、准确地为工程建设提供测绘基准保障。
參考文献
[1] 《工程测量规范》GB50026-2007.
[2] 《全球定位系统（GPS）测量规范》GB/T 18314-2007.
[3] 《卫星定位城市测量技术规范》（CJJ/T 73-2010）.
关键词：GNSS；基线向量；同步环；异步环；无约束平差；约束平差
一、工程概况
受某公司委托，我司承担某土建工程四等GNSS网测量任务。
该工程位于广东省陆丰市南部滨海，丘陵地带，场区范围约12.6平方公里。地理位置为北京54坐标系3度带边缘。有一条公路直达工地，测区内局部地区不能通车，平坦区域已平整，山体被灌木草丛覆盖，山顶植被较少，可与平坦区通视，困难类别为中等。
二、业主的任务要求和提供的资料
任务要求如下：（1）复测项目四等GNSS控制网，共19点，检查前期测量成果（北京54坐标系）；（2）因北京54坐标系成果的长度投影变形较大，需建立并提供场区独立坐标系成果，以E15、D1的北京54坐标系成果为平面起算点；（3）工期为5天。
业主提供前期控制测量成果，其平面成果为四等GNSS点、北京54坐标系（3度带，中央子午线117°），四等水准高程、1985国家高程基准。其中控制点D1、D2为作为北京54坐标系平面坐标起算点，D2与D1不通视。
三、测量技术路线
根据业主要求和项目特点，拟定本项目测量技术路线：（1）采用GNSS静态测量方法，按四等GNSS网要求施测控制网；（2）计算四等GNSS网北京54坐标系成果；（3）计算场区独立坐标系成果，场区独立坐标系定义如下：①投影面为测区场平高程面、高斯正形投影任意带的平面直角坐标系统，其中央子午线为115°50′。②以E15、D1的北京54坐标系成果作为场区独立坐标系平面起算基准。
四、执行技术标准
《工程测量规范》GB50026-2007；
《卫星定位城市测量技术规范》CJJ/T 73-2010；
《测绘技术设计规定》CH/T 1004-2005；
《测绘成果质量检查与验收规定》GB/T 24356-2009；
其它国家现行有关的技术标准。
五、人员组织及拟投入仪器设备
（一）项目组织机构图
（二）职责和权限
1.总经理、副经理。组建项目部，保障人力、物资供应；组织技术、质量、安全文明施工教育；控制和领导项目实施全过程，保证质量、工期、安全等措施的落实；与建设单位密切配合，妥善解决隐患和问题；配合验收。
2.技术负责人。收集、整理各种原始资料、记录表格，根据业主的要求编制技术设计；按规范和技术设计，对施工人员进行技术交底，提出各工序的施工质量要求。组织各道工序的自检、专检；配合验收工作，编制技术总结报告。
3.后勤组。及时提供项目所需设备、材料，及时了解设备运行情况、配件损耗情况，并根据需要及时组织设备配套，对配件做到合理储备，保证满足工程使用。
4.质检组。根据业主、规范要求对观测、平差计算等全过程进行质量监督、检查、评定各项工作质量，发现问题及时向技术负责人反馈，并协助技术负责人解决问题。
5.测量组。熟悉项目的目的、技术要求；作业中严格执行相关规范、规程；外业数据采集、记录和内业数据处理，小组自检和互检等。
6.安全组。提出安全注意事项；安全交底；安全监督；安全事故处理。
（三）拟投入的软硬件
表1
设备’名称 标称精度 型号 单位 数量 鉴定
情况
GPS接收机 水平2.5±1ppm、垂直5±1ppm 南方S86-T 台套 6 已鉴定
全站仪 1mm+1ppm 0.5秒 TC2003 台套 1 已鉴定
计算机 Ideapad Y460 台 2
平差
软件 南方测绘成图软件9.0 套 1
南方测绘Gnss数据处理 套 1
NasewV3.0 智能图文网平差 套 1
面包车 台 1
六、四等GNSS网作业及要求
（一）四等GNSS网设计
四等GNSS网主要技术要求如下表2。
表2
平均边长
（km） 固定误差
（mm） 比例误差系数
（1×10-6） 最弱边相对
中误差
2 km ≤10 ≤5 ≤1/45000
本次四等GNSS网测量，共联网19点。计划用6台南方S86-T双频GNSS接收机同步观测，同步环之间为边连接方式布设异步网，其测量方案如下图。
6台接收机分别在6个时段进行同步观测构成边连式异步网，网中共19点，根据现场地形、交通情况设计6个同步网，共设站36点次，设站一次的有6点，设站两次的有9点，设站三次的有4点，重复设站数为36/19=1.9，9条重复基线。
初拟GNSS作业调度如下表3。
（二）四等GNSS网观测
四等GNSS静态观测作业的基本技术要求如下表4。
观测时，将GNSS接收机天线安置在三腳架上严格对中，其对中误差应<1mm，各时段观测前后各量取天线高一次，量至毫米，两次量高较差应小于3mm，取平均值作为最后天线高。接收机天线的定向标志统一指北。
测前记录、测后检查外业观测手簿，当天测量的数据，当天传输保存。
表4
卫星高度角（°） ≥15 有效观测同类卫星数 ≥4
平均重复设站数 ≥1.6
时段长度（min） ≥45
（三）基线向量解算
应用南方测绘仪器公司的随机商用软件处理GNSS网的观测数据，采用双差固定解作为基线解算的最后成果。
同时段观测值的数据剔除率不大于20%。
GNSS网相邻点间基线精度满足《规范》要求：
σ—基线长度中误差（mm）；A—仪器的固定误差（mm）；B—仪器的比例误差系数（mm/km）；D—平均边长（km）。
（四）GNSS网外业数据的质量检核
GNSS外业基线预处理时，复测基线长度较差ds，两两相比都符合下式规定：
同步环各坐标分量闭合差及环线全长闭合差应符合下式要求：
；；；；
注：n为同步环中基线边的个数；W为同步环环线全长闭合差（mm）。
异步环各坐标分量闭合差及环线全长闭合差符合下式的规定：
；；；；。
注：n为异步环或符合路线中的边数；Ws为异步环环线全长闭合差（mm）。
当观测数据不满足以上要求时，删除不合格基线，并保证异步环的边数不多于6条，否则重测该基线有关的同步图形。
（五）GNSS网三维无约束平差
基线数据处理及外业数据质量检验合格后，取一个点的地心系三维坐标作为起算依据，进行GNSS网无约束平差。
无约束平差后，基线分量改正数的绝对值符合下式规定：
VΔx≤3σ；VΔy≤3σ；VΔz≤3σ
注：VΔx、VΔy、VΔz——基线分量的改正数绝对值。
GNSS网的测量中误差m≤σ。
注：m—控制网的测量中误差（mm）；N—控制网中异步环的个数；n—异步环的边数；W—异步环环线全长闭合差（mm）。
（六）GNSS网二维约束平差
1.北京54坐标系的二维约束平差
在无约束平差的基础上，以业主提供的已知点D1、D4（北京54坐标系成果）作为平差起算点，进行全网整体约束平差得到北京54坐标系3度带坐标成果。
经约束平差所得基线各分量的改正数与无约束平差所得同名基线相应改正数之较差的绝对值满足下式的要求。
dVΔx≤2σ；dVΔy≤2σ；dVΔz≤2σ
注：dVΔx、dVΔy、dVΔz—同一基线约束平差基线分量改正数与无约束平差基线分量改正数的较差。
经二维约束平差后，最弱边边长相对中误差≤1/45000。
2.场区独立坐标系成果计算
（1）在无约束平差的基础上，以E15、D1的北京54坐标系成果作为场区独立坐标系平面起算基准；（2）中央子午线取115°50′，投影面高程取场平标高，对GNSS网整网二维约束平差，得到四等GNSS网的场区独立坐标系成果。
七、质量保证措施及要求
通过二级检查一级验收方式控制测绘成果质量，即依次通过测绘单位作业部门的过程检查、测绘单位质量管理部门的最终检查和项目管理单位组织的验收。
测量组通过自检、互检实现100%过程检查。质检组检查审核所有过程记录，100%内业检查，外业抽查5%的控制点设站检查，采用LEICA TC2003全站仪对所抽查的控制点进行边长、水平角、垂直角检查，并测量测站端的气温、气压，内业对边长进行各项修正（包括气温、气压、大气折光、仪器加乘常数、投影等）。
验收时技术负责人、质检人员配合业主现场抽样检查。各级检查、验收独立、依次进行。
检查项目如下：（1）数学精度：点位中误差、边长相对中误差满足规范与设计书要求。（2）观测质量：观测方法、观测条件正确、检验项目齐全、正确，观测记录完整正确，执行规范和设计书情况，观测取位合理。（3）计算质量：起算点、坐标计算、数据使用正确，外业验算完整、方法正确、指标符合。（4）整饰质量：技术总结、检查报告、上交资料的规整。（5）资料完整性：技术总结、检查报告、上交资料的齐全完整。
八、结语
GNSS控制测量优点很多，但是工程规模、地形地貌、控制网等级、人员与设备的数量与质量的不同，也会影响GNSS控制测量的速度、精度、成本。结合自身资源条件、工程特点制定针对性的测量方案，使测量工作目标明确、有条不紊，更能做到快速、及时、准确地为工程建设提供测绘基准保障。
參考文献
[1] 《工程测量规范》GB50026-2007.
[2] 《全球定位系统（GPS）测量规范》GB/T 18314-2007.
[3] 《卫星定位城市测量技术规范》（CJJ/T 73-2010）.