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【摘 要】 本文介绍了利用GPS技术和精密导线复测轨道交通平面控制网的方法，详细阐述了两种方法的外业实测方案、内业数据处理及成果精度分析，比较了两种方法的特点。
【关键词】 GPS；精密导线；复测
引言：
城市轨道交通工程属于长期项目，在修建过程中，由于城市地面沉降和建设的影响，在控制网点会产生位移和沉降。因此，为及时掌握控制点的状态，需定期对轨道交通控制网进行复测，测量时，通常采用GPS技术和精密导线的方法。GPS技术具有速度快、精度高、仪器操作简便等特点，同时该方法也存在受外界影响大、数据处理繁琐等缺陷；精密导线具有数据处理简单、结果直观明了等特点，同时也存在外业观测复杂等缺陷。本文主要介绍两种方法的具体实施方案及成果精度分析，并对其优点和缺陷进行比较。
1 外业实测方案及技术指标
1.1 GPS技术复测轨道交通平面控制网的外业实施
1.1.1 GPS平面控制网采用双频AshtechZ-XTREME接收机进行观测，由于上海市GPS首级、加密控制点之间的距离较长，因此为保证测量的精度，在已有的GPS首级、加密控制点上设站观测时采用双频接收机，每个观测时段长度为120分钟；对于站间点每个观测时段长度不小于90分钟。采样间隔为10秒，天线高在三个方向上各丈量一次，三次读数互差不超过3mm，取三次平均值为天线高最终计算值。
1.1.2点位几何图形强度因子PDOP值应小于6，卫星截止高度角大于15°，有效卫星数大于4颗，独立闭合环的边数小大于6条，重复设站数不小于2，施测具体要求按GB/T18314-2009《全球定位系统（GPS）测量规范》中的要求执行。
1.2精密导线的外业观测
1.2.1精密导线测量采用TC2003或TC2003A全站仪，该仪器的测角中误差为±0.5″，测距精度为1mm+1ppm×10ˉ6.D（mm）。
1.2.2导线点上只有两个方向时，测量按左、右角观测，左右角平均值之和与360°的较差应小于4″。
1.2.3水平角观测遇到长、短边需要调焦时，采用盘左长边调焦，盘右长边不调焦，盘右短边调焦，盘左短边不调焦的观测顺序进行观测。
1.2.4边长测距观测前应在设站一端测定温度和气压，温度采用通风干湿温度计，刻划0.2℃，氣压采用空盒气压表，温度读至50Pa，观测边长应进行仪器加乘常数、气压和倾斜改正。
1.3两种方法的比较
GPS外业观测时一般采用6-7台接收机，至少需要6-7名测量人员，对测量人员的技术要求相对来说较低，只需掌握仪器的使用即可，一般测量人员都能胜任，所以GPS技术的外业观测操作简单，且可以不受天气的影响。但是，由于轨道交通平面控制的起算点一般都为城市平面控制点，相对测区的距离都比较远，人员的安排比较麻烦，一般一天只能观测3-4个时段。
精密导线直接对轨道交通控制网的加密点进行观测，由于需要观测水平距离和角度，一般至少需要4名测量人员，对测量人员的操作仪器要求相对较高，对记录手簿的人员要求也比较高。同时，控制点的距离一般在1KM左右，外业观测受天气的影响较大，需要有很好的能见度，才能便于观测，观测时也容易受温度、气压等气象条件的影响。
2 内数据处理
2.1 GPS数据业内处理
GPS数据内业处理包括基线解算和网平差，采用BALNET软件进行，也可结合TGO，LGO等商业软件进行解算作为成果的校核。
2.1.1基线向量的解算
对GPS测量成果进行数据处理时，应将基线向量解算作为重点，解算时，所有后续参与网平差的基线向量必须满足规范要求的精度指标。对少量中误差偏大的基线适当增加卫星截止高度角、删除观测历元少的卫星等人工干预处理后重新解算。个别质量较差的基线应删除，但应满足参与全网平差的足够基线数和构成独立闭合环的边数条件。
基线向量应经同步环、异步环及复测边检核，并满足GB50308-2008《城市轨道交通工程测量规范》的要求，应统计异步环闭合差的分布情况，便于数据分析。
2.1.2网平差
网平差包括三维无约束平差和约束平差。
三维无约束平差的目的是进一步检查所选基线向量的质量，评价GPS控制网的内符合精度与外业观测质量，平差时可固定网中的一个起算点，对平差结果中的无约束平差基线向量改正数进行统计分析，判断GPS控制网的内符合精度。无约束平差后，需固定起算基准点，平差前，应进行起算点兼容性分析，剔除相互关系不匹配的起算点。约束平差后，即可得到GPS控制网最弱点点位中误差、最弱边边长相对中误差等精度指标，需满足最弱点点位中误差不大于±12。
2.2精密导线内业数据处理
精密导线的数据处理分为两步：夹角和距离的比较及数据平差。
2.2.1夹角和距离的比较
夹角和距离的比较主要是将复测实测相邻控制点间的夹角和距离与已提供数据的夹角和距离的反算值进行比较。比较时，夹角可直接进行比较，距离则需计算至同一水平面。
2.2.2平差计算
夹角和距离比较后，采用清华山维平差软件“Nasew2008智能图文网平差”进行平差计算，平差时，角度和距离数据均按实测输入，将夹角和距离符合较好的点作为固定点。平差方法采用验证后定权法，次数应根据实际情况选择，直至结果收敛，测角网平差方式为角度，其它均随机即可。
2.3两种方法数据处理的比较
GPS数据处理时，基线解算和网平差的软件都比较成熟，基线解算应作为重点，而影响基线向量观测质量的因素较多，遇到质量较差的基线，需进行人工干预，所以GPS数据处理对人的因素要求较高。而且，GPS观测受到很多因素的影响，虽然各种软件能够降低甚至消除这些影响，但是软件本身也存在缺陷，当数据质量出现问题时，分析原因会比较复杂，难于做出准确的判断，数据处理的难度就会增大，效率会降低。
相比较而言，精密导线的数据处理更加简单明了，夹角和距离的比对若在限差内，则可以对点位的稳定情况作出判断，平差则可以进一步检验控制点的相对关系。
3 成果分析
GPS复测成果的分析，根据误差传播理论分析可知，控制网两期测量成果点位坐标较差的极限差为34mm，只有当复测网与原测网点位坐标较差不大于34mm时，原测成果才能继续使用。对于网中任一点，如果两次点位坐标的较差大于34mm，则可认为该点位有变动，应对坐标值进行修正。
坐标比较的方法与GPS复测成果分析相同，只是在平差的时候，将夹角和距离变化较小的点固定为已知点，计算导线新的城市坐标，然后按前面所述方法进行坐标比较分析。
4 结论
4.1 GPS技术和精密导线复测城市轨道交通平面控制网各有所长，需根据客观实际情况选择最合适的方法。
4.2两种方法可以结合使用，GPS技术可以直接获取控制点的绝对城市坐标，但当成果分析有困难时，可以采用精密导线测量分析控制点的相对关系；采用精密导线的方法对轨道交通控制网进行复测，能够保证新旧成果之间的最高精度，当用该方法难以进行判断时，也可对部分控制点进行GPS观测，获取新的城市坐标，分析得到正确的结论。
参考文献：
[1]《城市测量规范》CJJ8-99.中国建筑出版社，1999年
[2] GB50308-2008，《城市轨道交通工程测量规范》
【关键词】 GPS；精密导线；复测
引言：
城市轨道交通工程属于长期项目，在修建过程中，由于城市地面沉降和建设的影响，在控制网点会产生位移和沉降。因此，为及时掌握控制点的状态，需定期对轨道交通控制网进行复测，测量时，通常采用GPS技术和精密导线的方法。GPS技术具有速度快、精度高、仪器操作简便等特点，同时该方法也存在受外界影响大、数据处理繁琐等缺陷；精密导线具有数据处理简单、结果直观明了等特点，同时也存在外业观测复杂等缺陷。本文主要介绍两种方法的具体实施方案及成果精度分析，并对其优点和缺陷进行比较。
1 外业实测方案及技术指标
1.1 GPS技术复测轨道交通平面控制网的外业实施
1.1.1 GPS平面控制网采用双频AshtechZ-XTREME接收机进行观测，由于上海市GPS首级、加密控制点之间的距离较长，因此为保证测量的精度，在已有的GPS首级、加密控制点上设站观测时采用双频接收机，每个观测时段长度为120分钟；对于站间点每个观测时段长度不小于90分钟。采样间隔为10秒，天线高在三个方向上各丈量一次，三次读数互差不超过3mm，取三次平均值为天线高最终计算值。
1.1.2点位几何图形强度因子PDOP值应小于6，卫星截止高度角大于15°，有效卫星数大于4颗，独立闭合环的边数小大于6条，重复设站数不小于2，施测具体要求按GB/T18314-2009《全球定位系统（GPS）测量规范》中的要求执行。
1.2精密导线的外业观测
1.2.1精密导线测量采用TC2003或TC2003A全站仪，该仪器的测角中误差为±0.5″，测距精度为1mm+1ppm×10ˉ6.D（mm）。
1.2.2导线点上只有两个方向时，测量按左、右角观测，左右角平均值之和与360°的较差应小于4″。
1.2.3水平角观测遇到长、短边需要调焦时，采用盘左长边调焦，盘右长边不调焦，盘右短边调焦，盘左短边不调焦的观测顺序进行观测。
1.2.4边长测距观测前应在设站一端测定温度和气压，温度采用通风干湿温度计，刻划0.2℃，氣压采用空盒气压表，温度读至50Pa，观测边长应进行仪器加乘常数、气压和倾斜改正。
1.3两种方法的比较
GPS外业观测时一般采用6-7台接收机，至少需要6-7名测量人员，对测量人员的技术要求相对来说较低，只需掌握仪器的使用即可，一般测量人员都能胜任，所以GPS技术的外业观测操作简单，且可以不受天气的影响。但是，由于轨道交通平面控制的起算点一般都为城市平面控制点，相对测区的距离都比较远，人员的安排比较麻烦，一般一天只能观测3-4个时段。
精密导线直接对轨道交通控制网的加密点进行观测，由于需要观测水平距离和角度，一般至少需要4名测量人员，对测量人员的操作仪器要求相对较高，对记录手簿的人员要求也比较高。同时，控制点的距离一般在1KM左右，外业观测受天气的影响较大，需要有很好的能见度，才能便于观测，观测时也容易受温度、气压等气象条件的影响。
2 内数据处理
2.1 GPS数据业内处理
GPS数据内业处理包括基线解算和网平差，采用BALNET软件进行，也可结合TGO，LGO等商业软件进行解算作为成果的校核。
2.1.1基线向量的解算
对GPS测量成果进行数据处理时，应将基线向量解算作为重点，解算时，所有后续参与网平差的基线向量必须满足规范要求的精度指标。对少量中误差偏大的基线适当增加卫星截止高度角、删除观测历元少的卫星等人工干预处理后重新解算。个别质量较差的基线应删除，但应满足参与全网平差的足够基线数和构成独立闭合环的边数条件。
基线向量应经同步环、异步环及复测边检核，并满足GB50308-2008《城市轨道交通工程测量规范》的要求，应统计异步环闭合差的分布情况，便于数据分析。
2.1.2网平差
网平差包括三维无约束平差和约束平差。
三维无约束平差的目的是进一步检查所选基线向量的质量，评价GPS控制网的内符合精度与外业观测质量，平差时可固定网中的一个起算点，对平差结果中的无约束平差基线向量改正数进行统计分析，判断GPS控制网的内符合精度。无约束平差后，需固定起算基准点，平差前，应进行起算点兼容性分析，剔除相互关系不匹配的起算点。约束平差后，即可得到GPS控制网最弱点点位中误差、最弱边边长相对中误差等精度指标，需满足最弱点点位中误差不大于±12。
2.2精密导线内业数据处理
精密导线的数据处理分为两步：夹角和距离的比较及数据平差。
2.2.1夹角和距离的比较
夹角和距离的比较主要是将复测实测相邻控制点间的夹角和距离与已提供数据的夹角和距离的反算值进行比较。比较时，夹角可直接进行比较，距离则需计算至同一水平面。
2.2.2平差计算
夹角和距离比较后，采用清华山维平差软件“Nasew2008智能图文网平差”进行平差计算，平差时，角度和距离数据均按实测输入，将夹角和距离符合较好的点作为固定点。平差方法采用验证后定权法，次数应根据实际情况选择，直至结果收敛，测角网平差方式为角度，其它均随机即可。
2.3两种方法数据处理的比较
GPS数据处理时，基线解算和网平差的软件都比较成熟，基线解算应作为重点，而影响基线向量观测质量的因素较多，遇到质量较差的基线，需进行人工干预，所以GPS数据处理对人的因素要求较高。而且，GPS观测受到很多因素的影响，虽然各种软件能够降低甚至消除这些影响，但是软件本身也存在缺陷，当数据质量出现问题时，分析原因会比较复杂，难于做出准确的判断，数据处理的难度就会增大，效率会降低。
相比较而言，精密导线的数据处理更加简单明了，夹角和距离的比对若在限差内，则可以对点位的稳定情况作出判断，平差则可以进一步检验控制点的相对关系。
3 成果分析
GPS复测成果的分析，根据误差传播理论分析可知，控制网两期测量成果点位坐标较差的极限差为34mm，只有当复测网与原测网点位坐标较差不大于34mm时，原测成果才能继续使用。对于网中任一点，如果两次点位坐标的较差大于34mm，则可认为该点位有变动，应对坐标值进行修正。
坐标比较的方法与GPS复测成果分析相同，只是在平差的时候，将夹角和距离变化较小的点固定为已知点，计算导线新的城市坐标，然后按前面所述方法进行坐标比较分析。
4 结论
4.1 GPS技术和精密导线复测城市轨道交通平面控制网各有所长，需根据客观实际情况选择最合适的方法。
4.2两种方法可以结合使用，GPS技术可以直接获取控制点的绝对城市坐标，但当成果分析有困难时，可以采用精密导线测量分析控制点的相对关系；采用精密导线的方法对轨道交通控制网进行复测，能够保证新旧成果之间的最高精度，当用该方法难以进行判断时，也可对部分控制点进行GPS观测，获取新的城市坐标，分析得到正确的结论。
参考文献：
[1]《城市测量规范》CJJ8-99.中国建筑出版社，1999年
[2] GB50308-2008，《城市轨道交通工程测量规范》