浅析长江口深水航道理工程GPS控制网的布设技术.doc

浅析《长江口深水航道治理二期工程GPS （B级）控制网》布设技术 上海达华测绘公司 万 军 摘要：本文对长江口深水航道二期工程GPS控制局域网的结构特点、外业观测成果、平差方法、高程异常网等技术作一番简析。 关键词：浅析GPS控制网、布设、技术 一、前言 长江口深水航道治理工程是我国有史以来国内最大的航道治理工程。由于工程范围大、远离陆域，定位和定位精度控制也成为航道治理工程中一大难题，尤其是南、北导堤施工测设定位需要高精度定位。于1996年向长江口航道建设有限公司（业主）提出了一系列应用GPS定位方案，并提出建立覆盖施工区域的GPS工程局域网（B级）的方案。经测绘专家多次论证和评审，获得了很好评价。在1997年12月至2001年6月 分别完成一、二期GPS工程局域网，尤其是二期工程GPS局域控制网覆盖整个长江口施工区域，其覆盖范围达800平方公里，而且该网还包括了高程异常网（HACN）。目前，长江口施工区已有50多台THALES公司的DNSP 6502双频接收机分布在各工段进行定位，如疏浚测量定位、铺排定位、400多吨的半圆体抛设定位、导堤变形监测等等。从最近的测量资料获悉，南导堤处两段导堤（由两个不同时工单位施工）合拢后，其两条导堤中心轴线仅仅偏差2cm,这表明GPS网对定位精度有了最佳控制，各次各幅的测图的拼接也没有出现断裂，拼接得相当好，这一些都能足以表明长江口深水航道治理工程GPS局域网（以下简称：GPS网）的布设是成功的。为了进一步掌握GPS定位技术在水运工程中的应用，本文将对GPS网的布设技术进行简析，作一番探讨。 二、GPS控制网建立的三大特点 用长基线构建GPS骨架网 根据长江口沿岸的地形走势、观测环境与条件；交通和通讯的状况、河口水文状况，建立GPS网要比陆域或城市建立GPS控制网更具特殊性、复杂性，如长江口河口处南、北两岸的宽度达100多公里，航道进口端至横沙岛长达60多公里，在这样大的范围建立GPS控制网没有先例可鉴。面对这种情况，提出了采用长基线构成GPS骨架网，根据有关理论与公式计算，基线愈长，其相对误差愈小，反之愈大，因此采用长基线作为骨架网，也可满足业主提出“基线相对精度10-7~10-8”的要求。为了加强网的整体强度，在长边骨架网之内，布设了加密网，从而加强了网的整体强度,长江口深水航道治理二期工程GPS控制网的结构如图（1）所示。 图（1）长江口深水航道治理工程二期GPS局域控制网 选用佘山IGS站 佘山IGS站是国家GPS网A级点，是IGS长期跟踪站，它在WGS-84系统内具有很高绝对位置精度，充分利用这个重要资源，对建立长江口GPS网有着重大的作用。如图（2）所示，从佘山IGS站于长江口GPS网各控制点进行联测，只要保证全网基线相对精度10-7~10-8的条件下，则可使得网中各点在WGS84坐标系中的点位中误差与佘山IGS站的点位中误差相匹配，由于佘山点位绝对精度优于±0.2m，这样网中各点的WGS84坐标绝对精度可达±0.2m，大地高差基本上可以控制在0.3ppm之内，这是一个很重要的技术特点，使得在基线解算、坐标转换中获得了具有精度较高的WGS84坐标的起算点。同时，在计算中采用了IGS提供的精密星历，以保证测得的大地高值的稳定性，从而实在大地高系统转换为正常高的过程中，能给与较好的精度保证，为提高整网的精度打下了很好的基础。 图（2）从佘山IGS站引测网中各点示意图 3、重合点的选择 在建立GPS网中，如何选择重合点也是一个重要的技术，其关系到转换源的坐标精度是否达到需要的精度，所以，在这次长江口建立GPS网中，共选用了17个点，其中4个点为国家一等点作为转换源，控制点点号和点名如表（1）所示。 控制点点号和点名表 表（1） 点号 点名 备注 1 花鸟山控制点 国家一等点 2 绿华山控制点 3 大戢山控制点 国家一等点 4 牛皮礁控制点 5 北槽中控制点 6 江夏村控制点 7 倪家鸿控制点 城建二等点 8 芦潮港水位站 9 横沙岛小白楼 10 横沙岛水手搂 11 长兴岛水位站 12 陈家镇控制点 国家一等点 13 陈家宅桥控制点 国家一等点 14 吴淞水位站水准点 16 大戢山GPS A级点 17 佘山IGS跟踪站 国家GPS A级点 三 、外业成果 本次GPS网外业观测使用了8台测量型双频GPS接收机，其中有THALES 6502、ASHTECH Z12 SURVEYER GPS接收机，其标称精度为,外业观测工作按预先编制的技术设计书的要求与规定进行。 由于GPS网是采用长基线骨架网组成，基线平均长度在50km以上，最长基线达140km，而且要求的精度达到10-7或更高，这