基于GNSS 静态测量的城市控制网建立与数据处理方法研究

引言

随着城市化进程加速，城市规划、轨道交通建设及高精度测绘等工作，对空间基准的精度与稳定性提出更高要求，城市控制网作为核心支撑，其构建质量直接关系各类工程实施效果。传统控制网建立手段存在效率低、受地形限制大等局限，难以适配现代城市复杂环境。GNSS静态测量凭借高精度、广覆盖特性，为解决这一难题提供有效路径，但其在网形优化、数据误差控制及坐标系统衔接等环节仍需深入探索，需系统梳理技术应用关键环节，完善数据处理机制，以充分发挥技术优势，为城市空间信息基础设施建设提供可靠保障[1]。

一、城市控制网构建及GNSS 静态测量应用中的核心问题剖析

（一）传统城市控制网构建方法在现代城市环境中的局限

传统城市控制网多依赖三角网、导线测量，在现代城市高密度建筑群与复杂地形中局限显著：三角网需通视条件，城市高楼、高架桥常阻断观测视线，需增设大量转点，既延长工期，又因转点增多扩大精度累积误差；导线测量受作业半径限制，难以覆盖大范围城市规划需求，且在地下管线密集、地表沉降区域，测量标志易因施工位移，进一步降低控制网稳定性与可靠性。

（二）GNSS 静态测量应用于城市控制网时的误差来源与影响因素

GNSS 静态测量虽优势明显，但仍受多类误差干扰：电离层延迟误差受太阳活动与城市电磁环境影响，白天太阳辐射强时电子浓度剧变致信号偏移，变电站、通信基站电磁辐射还会加剧信号相位抖动；对流层折射误差与城市热岛效应相关，城区与郊区温湿度差异形成不均大气折射场，干扰信号传播速度；高楼玻璃幕墙、金属构件反射信号产生多路径效应，虚假观测值若未识别，将直接导致基线解算偏差，破坏控制网精度。

（三）城市复杂场景下控制网基准衔接与数据兼容性问题

控制网需适配国家 CGCS2000 与地方独立坐标系，转换依赖高精度重合点，但城市发展中早期重合点常因道路扩建、拆迁破坏，少量重合点推算参数易致衔接偏差；不同时期控制网数据兼容性不足，老旧数据精度标准、格式与GNSS 数据差异大，更新补测时易出现逻辑矛盾，隧道、地下空间等信号遮挡区基准点稀疏且精度不均，进一步加剧数据整合难度。

二、基于GNSS 静态测量的城市控制网建立与数据处理技术方案

（一）城市控制网GNSS 静态测量网形优化设计与观测方案制定

基于 GNSS 静态测量的城市控制网建立与数据处理技术方案，以网形设计、误差抑制、坐标衔接为核心构建流程。网形优化需结合城市地形：高密度建筑群区域采用环形网与交叉网混合结构，增加相邻基准站连接边提升冗余度，保障单点失准时控制网精度；郊区及开阔区用星形网，以核心基准站辐射布设子站，平衡覆盖范围与效率。观测方案匹配网形特点：选用双频GNSS 接收机，设5 秒采样间隔，短基线（ <5km ）观测 ⩾4 小时、长基线 5～15km)⩾6 小时，避开早晚交通高峰与强电磁干扰时段，观测前检校仪器、观测中实时监测卫星信噪比，确保原始数据质量。

（二）多源误差抑制的GNSS 静态测量数据解算方法

多源误差抑制需贯穿 GNSS 静态测量数据解算全过程，针对电离层延迟误差，采用双频 GNSS 数据进行电离层残差修正，通过 L1、L2 波段信号的相位差消除大部分电离层影响；对流层折射误差则引入Saastamoinen 模型，结合测区实时气象数据（温度、气压、湿度）动态调整模型参数，提升修正精度。多路径误差控制从选点阶段入手，基准站选址避开建筑物墙角、广告牌等强反射源，距离反射物不小于10 米，解算过程中采用加权最小二乘法结合中位数法进行粗差探测，剔除超出3 倍误差的异常观测值，确保解算结果稳定性。

（三）城市控制网与地方坐标系的精准转换及数据整合流程

城市控制网与地方坐标系的精准转换需依托高等级重合点构建转换模型，选取 3 个以上国家 CGCS2000 坐标系与地方坐标系的重合点，且点位均匀分布于测区边缘及中心区域，避免因点位集中导致的转换偏差。采用布尔莎七参数模型计算坐标转换参数，通过最小二乘法迭代优化参数精度，确保转换后点位中误差小于 5mm 。数据整合流程需统一数据格式，将 GNSS 观测的 RINEX 格式数据转换为地方坐标系适配的SHP 格式，同时对不同时期的控制网数据进行精度匹配，老旧控制网数据需通过 GNSS 复测验证，剔除精度不达标的点位后再纳入整合体系，最终形成完整、兼容的城市控制网数据集。

三、GNSS 静态测量技术在城市控制网应用中的效果验证与关键要点总结​

（一）基于实际工程案例的控制网精度检测与效果验证

选取某省会城市高密度城区与近郊新城验证，城区覆盖 25km□ed◻ 、设 28 个 GNSS 观测点，近郊覆盖 40km² 、设 35 个观测点，均用双频GNSS 接收机按优化方案观测。以已知国家二等控制点为基准，比对观测点中误差，城区平面中误差均值 0.8mm 、高程 1.2mm ，近郊平面 0.6mm 、高程 0.9mm ，均优于城市一级控制网平面 ⩽1mm 、高程 ⩽1.5mm 的规范要求。高楼遮挡严重的城区边缘，观测数据有效率达 92% ，证明技术方案可适配不同城市场景[3]。

（二）GNSS 静态测量构建城市控制网的核心技术环节要点

网形设计需根据区域地形与建筑分布，确保每个观测点至少接入 3个独立闭合环，提升网形整体抗差能力；观测阶段需严格控制采样间隔与卫星高度角，城区采样间隔设为 15s，卫星高度角不低于 15^∘ ，郊区采样间隔可放宽至30s，同时避开电磁干扰强的时段与区域。数据处理中，需先采用小波变换方法剔除信号跳变类粗差，再利用精密星历进行基线解算，解算后对闭合环闭合差进行检验，确保每公里基线中误差不超过2mm ，方可进入后续坐标转换环节。

（三）城市控制网长期稳定性维护的技术要点梳理

需制定定期复测计划，城区控制网点每 1 年复测 1 次，郊区每 2年复测 1 次，复测时采用与初始观测同品牌、同型号的 GNSS 设备，减少设备系统误差影响。对位于道路旁、施工区域附近的观测标志，需加装钢制防护栏与警示标识，避免外力破坏；同时建立控制网数据动态更新机制，将复测数据与初始数据对比，若某观测点位移量超过 3mm ，需重新解算该区域基线，并更新控制网数据库，确保数据与城市空间变化同步，维持控制网长期稳定性。

结语

围绕 GNSS 静态测量技术在城市控制网构建中的应用，从核心问题剖析、技术方案构建到效果验证与要点总结，系统梳理了适配现代城市空间基准需求的路径。通过优化网形设计、完善多源误差抑制方法、规范坐标转换流程，有效解决传统控制网效率低、精度易受干扰及基准衔接不畅等问题，经工程验证，技术体系可显著提升控制网精度与稳定性，满足城市规划建设需求。后续可深化技术与城市复杂场景的适配性，探索与北斗导航系统的深度融合模式，细化控制网长期稳定性维护的动态监测机制，推动技术向地下空间、智慧市政领域拓展，为城市空间信息基础设施完善提供更坚实支撑

参考文献

[1] 赵亮.GNSS 快速静态测量方法在工程控制网复测中的应用[J].科技与创新 ,2024,(18):176-178+181.

[2] 田庆立 .GNSS 静态测量在超高层建筑施工测量中的应用研究[J]. 工程机械与维修 ,2025,(05):152-154.

[3] 许家伟 , 吴迪军 . 城市轨道交通工程精密导线控制测量 [J].城市勘测 ,2023,(03):155-158.