基于GAMIT∕GLOBK的高精度管道工程控制网解算.pdf

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1、12。l勰勰黎2016年12月基于GAMIT／GLOBK的高精度管道工程控制网解算徐国杰吕继书中国石油集团工程设计有限责任公司西南分公司，四川成都610041摘要：为讨论基于GAMIT／GLOBK的高精度管道工程控制网解算，论述了基线解算、平差及精度评定的过程及结果。在控制网中按40～60km间隔选取11个点进行长时间观测，联合7个IGS参考站连续观测数据，利用GAMIT／GLOBK对观测的GPS基线进行精密处理，然后以松弛约束法和开尔曼滤波迭代计算11个点的高精度坐标，以获得的坐标作为起算数据，对整个管道工程控制网进行整体平差。精度分析结果表明，利用GAMIT／

2、GLOBK解算的起算点精度达到毫米级水平，控制网整体平差结果的精度高于三等GPS控制网精度要求。基于GAMIT／GLOBK的高精度管道工程控制网解算可作为一种有效的备用技术手段在将来的工程中推广。关键词：GAMIT；GLOBK；精密星历；管道工程控制网；GPS基线处理DOI：10．3969／j．issn．1006—5539．2016．06．0240前言管道工程控制网的精度影响着整个管道建设工期的各个环节。管道工程控制网的坐标一般通过GPS静态观测手段，与高等级国家控制点联测后使用通用平差软件(如科傻、TBC等)经过基线解算处理和平差解算得到。依托完善的高等级大地测

3、量控制网在中国及其他发达国家和地区都容易实现并广泛应用¨。4J。但中亚等偏远落后地区高等级大地测量控制网不完善，既有控制点的精度不高、密度也不够，此类地区的大型工程建设，无法通过联测国家控制点布设高精度工程控制网。这对长距离中亚D线管道工程提出了挑战，如何在此类地区建立有足够精度的工程控制网，是当地工程建设需要解决的问题。GPS静态观测数据处理的关键在于基线解算，随着基线长度增加，卫星轨道误差、对流层延迟及电离层延迟等造成的基线解算误差随之增加。当基线长度增加至上百公里甚至更长时，地球章动、日月固体潮、地壳运动、海洋潮汐等在短基线解算时可忽略不计的因素，都会影响基

4、线解算的精度。而通用平差软件由于其解算模型的限制，无法有效解决上述因素的影响，不适用于长基线解算。所以这些通用平差软件不适用于高等级、大跨度的控制网基线解算。针对上述问题，中亚D线管道工程采取分级布网、长时观测、分步解算的方法，并利用GAMIT／GLOBK进行高精度长基线解算、高精度网平差，成功建立了跨度达600km的高精度工程控制网。本文以GAMIT／GLOBK在中亚D线管道工程控制测量中的应用实践为例，详细阐述GAMIT／GLOBK的高精度GPS基线解算、松弛约束法估算测站起始坐标及开尔曼滤波迭代计算高精度坐标的过程，并在整体平差后进行精度分析。GAMlT／G

5、LOBK数据处理流程GAMIT／GLOBK是一套高精度GPS数据处理软件，收稿日期：2016—04—10基金项目：中国石油天然气集团公司重点工程资助项目(S2013—009D)作者简介：徐国杰(1984一)，男，山东单县人，工程师，硕士，主要从事3s工程应用相关技术工作。第34卷第6期IENGINEERINGGEOLOGYANDSURVEYI工程地质与潮量121主要用于分析研究地壳变形、高精度GPS测量数据处理等领域，是目前世界上先进的精密GPS数据处理软件之一，广泛应用于长距离、高精度、长时间的GPS定位数据处理”。1引。GAMIT／GLOBK由美国麻省理工学院

6、(MIT)、哈佛一史密松斯天体物理中心(CFA)和克里普斯海洋研究所(SIO)联合开发，并得到美国哈佛大学和美国国家科学基金会的支持。GAMIT／GLOBK与常用的Windows软件不同的是，它仅支持在UNIX／LINUX操作系统下运行。1．1GAMlT软件GAMIT软件是世界上优秀的GPS定位和定轨软件之一，采用精密星历和高精度起算点时，其解算长基线的相对精度能达到10’9量级，解算短基线的精度能优于1mm¨1。，特点是运算速度快、在精度许可范围内自动化处理程度高等，应用相当广泛¨2。19j。GAMIT具有ARC、MODEL、AUTCLN、CFMRG及SOLVE

7、等5个主要模块：ARC为轨道积分模块，对卫星运动方程进行数值积分来确定卫星轨道；MODEL为求偏导模块，生成观测方程；AUTCLN为周跳修复模块，CFMRG为参数定义和选择模块，为SOLVE模块创建观测方式文件(M-file)；SOLVE模块利用双差观测值按最小二乘法求解各参数。GAMIT软件处理GPS观测数据的过程非常复杂，其数据处理流程见图1【20l。1．2GLOBK软件GLOBK软件是个基于基线解进行网平差的软件，主要功能是采用卡尔曼滤波和松弛约束算法，综合处理由GAMIT软件对原始观测数据处理后输出的测站坐标解、地球旋转参数、轨道参数等估值及协方差矩阵，产

8、生测站坐标