陈中新 奚长元
（苏州工业园区测绘中心 苏州 215021）
摘 要 本文介绍了吴江市D级GPS控制网的改造过程中的数据处理，尤其是新旧控制网的衔接过程, 探讨了选用起算点的方法，并对苏州独立坐标的使用提出了建议。该控制网的数据处理过程对其他城市做GPS 控制网改造时有一定的参考价值。 关键词 GPS控制网 网平差 起算点 中图分类号 P228.4
1、引言
吴江市地籍平面控制网于1997 年利用GPS技术进行改造，由24个三等点、92个四等点组成，最弱边相对中误差为1/17万。经过近十年的发展，包括行政区内三个二等三角点，原网的起算点在内，点位破坏非常普遍，给目前相对频繁的使用需求带来诸多不便，更不利于“数字地籍”的进一步展开。
吴江市国土局拟对历年来的城镇地籍数据进行全面梳理整合，对原地籍调查的原始资料信息进行转换，建立起符合土地登记、地籍调查等规程的地籍管理数据库，为此在全市域建立起高等级的ＧＰＳ控制网，在统一座标、统一精度、统一标准的情况下，开展地籍调查的变更测量和新用地验收工作，尽可能做到地理信息的现势性和实用性，以推动城乡地籍一体化的进程。同时，为了更好的与苏州市国土局在土地资料上的顺利衔接，利用本次控制网改造的机会，纳入到苏州市城市独立坐标系中。
新的吴江市D级GPS平面控制网由共有59个点组成，网东西长70km，南北宽50km ，控制面积约3500 km ，平均边长9km。
D级GPS平面控制网外业观测于2006 年5月进行，每个时段观测90分钟，严格按技术设计书进行架站与调度安排，确保控制网精度均衡。
基线解算采用随机软件南方GPS数据处理软件，重复基线较差以及三角形的闭合差等项指标，均达到了较高的精度。具体数据列于重复基线较差表、三角形坐标增量闭合差表以及闭合环闭合差和相对误差表中，本文省略。
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2、吴江市GPS控制网平差
对外业检核所有合格的GPS基线向量采用三维无约束平差，主要目的是检验网本身内符合精度以及基线向量之间有无明显系统误差和粗差。平差结果没有剔除一个观测量便通过了c平方检验和t检验，表明该控制网观测精度优良。 2.1 起算点的选择
由于吴江市地籍坐标系（97）的四个二等起算点均遭破坏，原网与本次控制网的重合点共9个，分布在整个控制网的西南一侧，同时这些点由于埋设地表浅、时间长，受周边因
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素影响的可能性比较大，造成起算点的精度不高，但是GPS 网在进行二维约束平差时，起算点误差的相当大的一部分在平差中被消化掉，只有很小部分反映到平差后的改正数中。
通常为了满足设计精度要求，选取不同的地面控制网点组合作为起算点，比对各组合的成果后选取最好的结果作为最终的平差成果。但是这些情况都容易引起地面起算点与GPS网不兼容，从而引起GPS网变形。所以要提供可靠成果，必须在数据处理过程中考虑地面起算点的兼容性。根据CJJ73-97《全球定位系统城市测量技术规程》中-9．4．4条的规定，约束平差中，基线向量的改正数与剔除粗差后的无约束平差结果的同名基线相应改正数的较差(dVDX、dVDY、dVDZ)应符合下式要求：
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dVDX£2s dVDY£2s dVDZ£2s
由于地面起算数据误差直接反映在约束平差基线向量改正数上，因此把全网中9个地面重合点作为固定值进行约束平差，通过约束平差结果中GPS基线向量改正数的比较，其最大值相关的地面控制点即为兼容性不好的点。
a) 以9个重合点作为固定值，约束平差后所得到的基线改正数（基线分量改正数|△X|≥15mm或|△Y|≥15mm 列于表1，其余略），其中基线七都-八都的改正数最大，同时可以看到所有与八都相连的基线改正数均大于与七都相关的基线改正数，故八都点为兼容性不好点。
表1 约束平差基线改正数（9个重合点）
基线名 3020--八都 3038--八都 七都--3019 震泽--八都 七都--3026 庙港--3018 庙港--七都 庙港--七子 3005--宛坪 宛坪--3017 漂渺--庙港 3037--庙港 八都--南浔 八都--3019 八都--3026 八都--七都
△X改正mm 27.589 20.01 19.631 19.409 18.777 18.007 16.516 15.553 14.725 -16.18 -16.227 -16.53 -19.53 -22.032 -22.886 -41.663
△Y改正mm -7.715 -13.158 -8.771 -9.506 -5.014 13.681 11.7 5.383 6.827 -3.086 -4.962 -9.767 13.855 6.434 10.191 15.205
基线名 盛泽--3022 3037--梅堰 3021--梅堰 3022--梅堰 3018--梅堰 青云--3039 3023--盛泽 青云--3027 青云--南浔 青云--3038 青云--3038 青云--3038 青云--3038 宛坪--3018 3020--庙港
△X改正mm △Y改正mm 0.44 5.434 -7.804 -5.128 3.956 3.019 1.55 1.257 5.526 5.046 5.046 5.046 5.046 -24.27 -30.59
18.344 18.208 17.261 15.888 14.294 -15.113 -18.009 -18.218 -23.312 -24.009 -24.009 -24.009 -24.009 -13.358 -4.21
b) 把八都作为未知点，其余的8个重合点作为固定值，约束平差后所得到的基线改正数（基
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线分量改正数|△X|≥15mm或|△Y|≥15mm 列于表2，其余略），其中基线宛平-3018的改正数最大，所以宛平点为兼容性不好点。
表2 约束平差基线改正数（8个重合点）
基线名 庙港--3018 庙港--七都 3005--宛坪 宛坪--3017 宛坪--3018 盛泽--3022
△X改正mm 16.98 16.516 15.85 -16.434 -25.296 -4.897
△Y改正mm 14.233 11.7 6.356 -2.961 -12.806 20.997
基线名 TAOY--青云 3037--梅堰 兴桥--盛泽 青云--3038 坛丘--盛泽 3023--盛泽
△X改正mm △Y改正mm 13.016 9.889 4.508 -10.687 3.551 4.021
17.601 15.98 -15.51 -16.064 -16.745 -19.215
c) 再把宛平作为未知点，其余的7个重合点作为固定值，约束平差后所得到的基线改正数（基线分量改正数|△X|≥15mm或|△Y|≥15mm 列于表3，其余略），其中基线庙港-七都的改正数最大，所以庙港点为兼容性不好点。
表3 约束平差基线改正数（7个重合点）
基线名 庙港--七都 盛泽--3022 3037--梅堰 3023--盛泽
△X改正mm 16.516 -5.03 10.761 4.298
△Y改正mm 11.7 20.978 16.074 -19.16
基线名 兴桥--盛泽 青云--3038 坛丘--盛泽
△X改正mm △Y改正mm 5.023 -10.861 3.676
-15.431 -16.088 -16.726
d) 再把庙港作为未知点，其余的6个重合点作为固定值，约束平差后所得到的基线改正数（基线分量改正数|△X|≥15mm或|△Y|≥15mm 列于表4，其余略），所有改正数大的基线均与盛泽点相关，并只表现在△Y上。
表4 约束平差基线改正数（6个重合点）
基线名 盛泽--3022 兴桥--盛泽
△X改正mm △Y改正mm -3.198 1.732
22.695 -18.559
基线名 坛丘--盛泽 3023--盛泽
△X改正mm △Y改正mm 1.474 2.869
-18.809 -20.49
e) 再把盛泽作为未知点，其余的5个重合点作为固定值，约束平差后所得到的基线改正数均小于10mm。剩余的5个点分别为八坼、七都、青云、梅堰、平旺，均与GPS网兼容，约束平差后各项精度指标符合要求。但点位不均匀的分布在GPS网中。按《规程》中的要求，联测点不少于3个的要求，同时考虑控制点的分布情况，梅堰与平旺两点处在中间，从以上的分析中也可以看出两点最稳定，因此作为控制网的检核点。 f) 无约束平差基线的改正量不超过5mm，盛泽点能满足
dVDY£2s=2102+(2*9)2=41mm
的限差要求，因此，该点也纳入到起算点中，作为备选方案进行比较。所以把八坼、七都、青云作为起算方案一；八坼、七都、盛泽作为起算方案二；八坼、青云、盛泽作为起算方案三。
2.2 约束平差
约束平差在Poweradj4.0下进行，对各方案中的点位中误差、边长中误差、约束平差
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GPS基线向量改正数、检查点位坐标值分别统计如下：
表5 点位中误差统计（cm）
方案一 方案二 方案三 方案一 方案二 方案三
已知 N
梅堰 平旺 八都 庙港 七都 青云 宛平
E
N
≤1 59 58 33 ≤0.5 149 119 110
方案一 E
△N
1~2 0 1 24 0.5~1 23 47 52
2~3 0 0 2 ≥1 1 7 11
方案二
最大值 0.96 1.31 2.25 最大值 1.13 1.42 1.55
方案三
△E -20 4 9 3 -38 -3
N 5.452 8.038 9.762 6.583 2.082 5.555
E 1.010 3.332 6.678 5.410 8.778 1.731
△N 4 15 -33 2 1 -7
△E -20 -9 12 2 -7 -4
表6 边长中误差统计（cm）
表7 检查点位坐标值
点名
△E
N 5.449 8.041 9.757 6.571 7.844 5.547
E 1.010 3.337 6.681 5.409 7.586 1.730
△N 7 12 -28 14 1 1
5.456 0.990 5.463 0.983 8.053 3.323 8.055 3.306
-7 9
4 6 7 4 7
9.729 6.690 9.707 6.683 -22 6.585 5.412 6.590 5.408 2.081 8.771 7.845 7.548
1.72
-5 -10
5.548 1.727 5.558
已知点虽然有些变化，但一直作为稳定点在使用，考虑到新旧网点位的使用衔接，根据公式
M=±
[VV]n-1
其中V为△N、△E的差值，n为参与计算的已知点数，计算点位的吻合程度。
方案一：MN=±13.59mm ME=±6.44mm M=±15.04mm 方案二：MN=±15.33mm ME=±19.79mm M=±25.03mm 方案三：MN=±16.64mm ME=±11.78mm M=±20.39mm 从表5、表6及表7可以看出，无论是从新旧网的衔接使用，还是从已知地面点精度及其兼容性来看，方案一的结果均比方案二、方案三要好，因此通过以上的分析过程可以有效的甄别地面起算点，并避免起算点的不兼容引起控制网的扭曲和变形、损害GPS网的精度。
3、苏州市城市独立坐标系下的平差
整个控制网中加入了3个苏州连续运行基准站的观测数据，考虑到唯亭中学、桃源两个基准站分居控制网南北，其连线把控制网基本等分为东西二部分，所以在苏州城市独立坐标系下进行平差时，该两点作为起算点，而淀山湖点作为控制网的检核点。同时控制网联测
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了缥缈峰、七子山二等三角点，该两点也作为本网的检核点，其差值结果见表8。约束平差后，网内各点的点位误差非常小，其分布统计结果见表9。
表8检查点位坐标差值
点名 淀山湖 缥缈峰 七子山
已知坐标 N 3.715 2.722 1.925 0~1
点 % 56 93
E 2.595 9.869 8.025
N 3.724 2.698 1.918
平差坐标
E 2.593 9.867 8.025
△N -9 24 7
差值
△E 2 2 0
表9 点位中误差分布统计（cm） 1~2
点 % 4 7
2-3
点 % 0 0
最大值 1.42
通过三维无约束与二维约束平差下基线的改正数比较分析，精度相当，网整体变形极小，内符合精度较高。最弱点点位中误差及最弱边边长相对中误差，均远小于《城市测量规范(CJJ8—99)》规定，具有较大的精度储备。
4、结论与建议
a) 吴江市GPS控制网采用多种仪器联合静态作业，多余基线数量足够，网形内部结构较坚强，可靠性较高。GPS基线及同步环、异步环均达到了设计及相关规范的要求，外业观测质量好保证了最终的成果质量。
b) 选择不含粗差的独立基线进行无约束平差，对无约束平差结果逐项分析，以保证约束平差所采用的数据质量高。通过GPS 网在约束平差条件下通过检核，采用一定的方法剔出相对精度较低的起算点，还通过不同的方案进行约束平差，对平差结果的分析比较，选出最终结果，从而获得高质量的GPS定位成果，并与原控制成果尽可能的衔接。
c)本网采用了苏州市连续运行基准站进行了数据处理，建议计算一套精确WGS-84与吴江控制
网的转换参数，充分利用连续运行参考站的资源，实现控制网从二维向三维的转变，提高效率，同时可以大大节省控制网维护的巨大成本。
d) 由于苏州城市独立坐标系建立之初，仅考虑满足苏州市区及周边地区规划、建设、地籍、
地形测量的需要，而没有整体考虑苏州大市范围，所以苏州独立坐标系在吴江南部出现负值现象，分析了苏州全市范围内苏州独立坐标系的数值范围，建议在北、东方向上各加200公里，一方面可以避免负值，便于在实际工作中的使用；另一方面避免与苏州市其它地区在数值上的重合。平移变换后与苏州坐标系只是存在简单的平移，便于资料的共享。
e)吴江市国土GPS控制网的联测改造，不仅实现了全市基础测绘坐标系统的统一，而且有利
于实现与苏州市测绘成果资料的共享，加速“数字国土”、“数字吴江”进程。
参考文献
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[4]李旷建,李春红.GPS 在建立及改造城市控制网中应用的若干问题[J].城市勘测.2005.(1):48-49.
The Analysis and Data Processing of Wujiang GPS Control Net
Chenzhongxin Xichangyuan
(Suzhou Industrial Park Survey Department Suzhou 215021 )
Abstract: This paper introduces the analysis and data processing of Wujiang D-grade GPS control net，specially the connection of the old and new GPS control network，disscussing the mothed of how to select starting points, and supplied using suggestion of suzhou city independent coordinate system。This date processing maybe can provide other city GPS control net reformation with reference value。
Keywords: GPS control network；adjustment of GPS net；starting point
作者简介： 陈中新（1974－），男，江苏启东，工程师，本科，研究方向为GPS技术在工程中的应用。
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