GPS測(cè)量技術(shù)在吉林省現(xiàn)代農(nóng)業(yè)項(xiàng)目中的應(yīng)用

邱發(fā)富 聶寶森

（1.吉林省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院 吉林長(zhǎng)春 130021；2. 黑龍江省齊齊哈爾礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)總院 黑龍江齊齊哈爾 161006）

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，農(nóng)業(yè)糧食生產(chǎn)的需求也在隨之不斷提高，口糧問(wèn)題關(guān)系整個(gè)國(guó)家的穩(wěn)定。節(jié)水灌溉及膜下滴灌是確保糧食增產(chǎn)的必要方法，而 GPS測(cè)量技術(shù)是保證節(jié)水灌溉及膜下滴灌工程設(shè)計(jì)的前提保證。

1 工程概況

測(cè)區(qū)位于吉林省德惠市東約 40km五臺(tái)鄉(xiāng)、朝陽(yáng)鄉(xiāng)岔路口鎮(zhèn)交匯處，有德惠-榆樹(shù)公路穿過(guò)測(cè)區(qū)，村村通道路縱橫交互，交通較方便，春季風(fēng)大干燥，夏季雨水豐富，以種植水田為主。

根據(jù)《吉林省現(xiàn)代農(nóng)業(yè)灌區(qū)節(jié)水灌溉項(xiàng)目實(shí)施方案》，要求完成如下測(cè)量任務(wù)。

灌區(qū)內(nèi)已有渠道測(cè)量?jī)?nèi)容包括現(xiàn)有項(xiàng)目區(qū)內(nèi)的可利用的渠道及其交叉建筑物的縱橫斷面圖，干渠、支渠渠道橫斷面間距為 100m，遇拐點(diǎn)、建筑物及局部斷面變化較大位置加密測(cè)量橫斷面，寬度由渠外側(cè)堤腳向外延伸 10m范圍。新建渠道測(cè)量?jī)?nèi)容包括項(xiàng)目區(qū)內(nèi)新建控制面積大于2000畝渠道帶狀圖，渠線起始點(diǎn)、拐點(diǎn)以及與渠線交叉（包括渠線與現(xiàn)有溝道、渠道、道路、地下管線以及光纜等交叉位置）的需修建交叉建筑物位置的坐標(biāo)，畫(huà)出渠線平面圖及縱斷面圖；控制面積2000畝以下新建渠道只測(cè)量渠線起始點(diǎn)、拐點(diǎn)、交叉建筑物位置坐標(biāo)，畫(huà)出渠線平面圖及縱斷面圖。交叉建筑物地形圖測(cè)繪及范圍，測(cè)量范圍以選定位置中心線為中心,兩側(cè)各測(cè)50m，上游測(cè)至總干渠右岸外坡腳，下游測(cè)至公路外50m范圍。

2 GPS控制測(cè)量

2.1 選點(diǎn)及埋石要求

測(cè)區(qū)內(nèi)有D級(jí)GPS控制點(diǎn)G59和G65，為1954年北京坐標(biāo)系3度帶成果，中央子午線126度。首先在1/10000圖上選布點(diǎn)位、編號(hào)，布設(shè)一個(gè)由9個(gè)點(diǎn)組成的GPS E級(jí)控制網(wǎng)，組成的網(wǎng)性形應(yīng)能控制住整個(gè)測(cè)區(qū)的地形圖測(cè)量，并對(duì)該網(wǎng)做精度估算，確保最弱點(diǎn)位中誤差滿足要求。內(nèi)業(yè)選點(diǎn)后要到實(shí)地核對(duì)，看點(diǎn)位周圍是否視野開(kāi)闊；GPS測(cè)量是地面上的幾臺(tái)接收機(jī)同步接收天空中 GPS衛(wèi)星發(fā)射的衛(wèi)星信號(hào)，高大的樹(shù)木遮擋及城市高樓會(huì)影響信號(hào)質(zhì)量，從而降低 GPS控制點(diǎn)坐標(biāo)及高程的解算精度，對(duì)天通視高度角15°以上一定要避免障礙物阻擋衛(wèi)星信號(hào)，所選點(diǎn)位應(yīng)便于安置儀器；大功率無(wú)線電發(fā)射源(如電視臺(tái)、微波站等)要距離GPS點(diǎn)位200m以上，以避免電磁場(chǎng)對(duì)GPS衛(wèi)星信號(hào)的干擾，點(diǎn)位距離高壓輸電線和微波無(wú)線電信號(hào)傳送通道應(yīng)小于 50m。以上措施是為了減弱對(duì)流層影響，在點(diǎn)位附近有大面積水域及電磁波反射（或吸收）強(qiáng)烈的物體時(shí)，會(huì)增加多路徑效應(yīng)的影響。因此要避免所選點(diǎn)位附近存在大面積水域及電磁波反射（或吸收）強(qiáng)烈的物體。

為使GPS測(cè)量能順利進(jìn)行，外業(yè)選點(diǎn)時(shí)盡量使GPS點(diǎn)位布設(shè)于交通方便，有利汽車的使用，基礎(chǔ)穩(wěn)定，使點(diǎn)位易于保存，有利于導(dǎo)線聯(lián)測(cè)及二次發(fā)展的地方。外業(yè)選點(diǎn)核對(duì)后應(yīng)埋設(shè) 2米標(biāo)準(zhǔn)鋼管標(biāo)石，以便于后期補(bǔ)充測(cè)繪及施工的使用，不埋設(shè)標(biāo)石時(shí)應(yīng)選擇固定的橋、涵、閘上，并鑿刻標(biāo)志，統(tǒng)一編號(hào)。

2.2 GPS觀測(cè)

2.2.1 GPS外業(yè)數(shù)據(jù)采集使用S86T雙頻GPS接收機(jī)四臺(tái)套，該儀器均有檢定證書(shū)，儀器標(biāo)準(zhǔn)精度：平面 3mm±2/ppm×D。外業(yè)數(shù)據(jù)處理使用Gnss數(shù)據(jù)處理軟件在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行。

2.2.2 GPS E級(jí)網(wǎng)采用靜態(tài)作業(yè)模式，通過(guò)四臺(tái)儀器的同步連續(xù)觀測(cè)，取得充分的多余觀測(cè)數(shù)據(jù)，使解算的點(diǎn)位精度得到提高。整個(gè)控制網(wǎng)點(diǎn)以邊連接方式構(gòu)網(wǎng)，形成由三角形或大地四邊形組成的控制網(wǎng), 這種網(wǎng)形的優(yōu)點(diǎn)是幾何結(jié)構(gòu)強(qiáng)，并且具有良好的自檢能力，平差后控制網(wǎng)中各相鄰點(diǎn)間基線向量的精度分布均勻。

2.2.3 觀測(cè)時(shí)各臺(tái)GPS天線統(tǒng)一指北定向，四臺(tái)GPS接收機(jī)統(tǒng)一設(shè)置高度截止角為15°，接收機(jī)數(shù)據(jù)采集間隔為 15秒一次，同步觀測(cè)時(shí)段長(zhǎng)為50min。各儀器數(shù)據(jù)采集過(guò)程中，GPS接收機(jī)最少同步接收5顆衛(wèi)星。定位狀態(tài)為3D，PDOP＜6。

GPS接收機(jī)對(duì)中誤差小于1mm，每個(gè)時(shí)段觀測(cè)前、后應(yīng)該各量天線高一次，兩次較差值小于 2mm時(shí)，取其平均值為最后天線高成果；外業(yè)觀測(cè)時(shí)應(yīng)使用電子手簿進(jìn)行自動(dòng)記錄點(diǎn)號(hào)、天線高，同時(shí)現(xiàn)場(chǎng)認(rèn)真填寫GPS靜態(tài)觀測(cè)手簿，此資料應(yīng)隨成果一起上交。

2.2.4 所有外業(yè)觀測(cè)結(jié)束后，應(yīng)進(jìn)行全部同、異步環(huán)及重復(fù)基線閉合差的計(jì)算，滿足規(guī)范要求后，采用Gnss數(shù)據(jù)處理軟件進(jìn)行整網(wǎng)平差計(jì)算，生成GPS平差報(bào)告。三維平差報(bào)告顯示所有基線向量改正數(shù)最大的為 V△x=5mm，V△y=6mm，V△z=7mm。小于規(guī)范限差的要求。表明該網(wǎng)內(nèi)部符合精度良好。二維約束平差后，網(wǎng)最弱邊相對(duì)中誤差1/6萬(wàn)，單位權(quán)中誤差0.001m，最弱點(diǎn)點(diǎn)位中誤差為3.39cm。平差結(jié)果表明：約束平差后GPS網(wǎng)的變形較小，兩起算點(diǎn)兼容性較好。完全滿足E級(jí) GPS網(wǎng)精度要求，成果優(yōu)于技術(shù)設(shè)計(jì)的指標(biāo)。

2.2.5 測(cè)區(qū)內(nèi)布設(shè)的 E級(jí) GPS控制點(diǎn)均以四等水準(zhǔn)精度聯(lián)測(cè)，其作業(yè)方法滿足規(guī)范要求，水準(zhǔn)測(cè)繪成果與 GPS高程擬合成果比較，最大相差0.065m。

2.2.6 當(dāng)所布設(shè)的 E級(jí) GPS控制點(diǎn)不能滿足整個(gè)測(cè)區(qū)的地形圖測(cè)繪時(shí)，可以采用RTK測(cè)量方法適當(dāng)補(bǔ)充圖根級(jí)控制點(diǎn)，其方法是將三臺(tái) S86T中的一臺(tái)設(shè)置為基準(zhǔn)站模式，另外一臺(tái)設(shè)置為移動(dòng)站模式，移動(dòng)站測(cè)繪桿高為2米，桿上安裝的水準(zhǔn)園氣泡應(yīng)經(jīng)過(guò)外業(yè)校正，每個(gè)RTK點(diǎn)應(yīng)外業(yè)實(shí)測(cè)兩次，測(cè)量坐標(biāo)及高程較差在5cm之內(nèi)時(shí)取其平均值為最后成果。

3 地形圖測(cè)量與縱橫斷面圖測(cè)量

3.1 地形圖測(cè)量

交叉建筑物地形圖測(cè)量采用動(dòng)態(tài)RTK方法作業(yè)。首先架設(shè)基準(zhǔn)站，將三臺(tái)S86T中的一臺(tái)設(shè)置為基準(zhǔn)站模式，另外兩臺(tái)設(shè)置為移動(dòng)站模式，基準(zhǔn)站可以架設(shè)在未知點(diǎn)上，開(kāi)機(jī)顯示正常后，在移動(dòng)站手簿上新建工程，輸入正確的中央子午線及坐標(biāo)系統(tǒng)，在一個(gè)已知點(diǎn)上進(jìn)行校正工作，在另外一個(gè)已知點(diǎn)檢查，測(cè)量得到的坐標(biāo)差值在限差之內(nèi)時(shí)，便可以用RTK接收機(jī)測(cè)量地形點(diǎn)的三維坐標(biāo)了，測(cè)量人員同時(shí)要在外業(yè)實(shí)地繪制草圖或者現(xiàn)場(chǎng)輸入編碼，以便內(nèi)業(yè)人員采用CASS2008繪圖軟件人機(jī)交互編輯，連線全解析法繪制 1:500地形圖，利用 RTK放樣功能，還能隨時(shí)掌握測(cè)圖邊界，從而保證測(cè)點(diǎn)在繪圖區(qū)域范圍內(nèi)。地形圖要標(biāo)注出溝渠走向、寬度、渠底高程、渠上高程、道路寬度等圖形要素。圖例符合《國(guó)家基本比例尺地圖圖式第一部分：1:500、1:1000、1:2000地形圖圖式》（GB/T20257.1-2007），等高線勾繪合理，各種地物表達(dá)準(zhǔn)確，圖面整潔、美觀大方，成果完全滿足設(shè)計(jì)的需要。

3.2 縱橫斷面圖測(cè)繪

采用動(dòng)態(tài) RTK作業(yè)。儀器設(shè)置及外業(yè)校點(diǎn)等作業(yè)過(guò)程與地形圖測(cè)繪方法一樣，外業(yè)數(shù)據(jù)采集通常按放樣方法進(jìn)行，首先建線，將需要測(cè)繪的斷面線上的各個(gè)拐點(diǎn)按順序建線，作業(yè)時(shí)逐一提取各個(gè)線，在放樣工作界面就可以根據(jù)手簿上的顯示來(lái)完成斷面線的測(cè)量了，內(nèi)業(yè)以CASS2008繪圖軟件中的斷面圖繪制功能進(jìn)行，得到的縱橫斷面圖美觀大方，符合設(shè)計(jì)要求。

4 結(jié)束語(yǔ)

現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的開(kāi)展一般都是季節(jié)性的，項(xiàng)目實(shí)施更是要趕在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的開(kāi)展之前，這就要求前期規(guī)劃設(shè)計(jì)工作的時(shí)間應(yīng)盡快完成，以利于后期的施工組織，GPS測(cè)量技術(shù)正好能夠滿足這個(gè)要求，可以更快地向設(shè)計(jì)部門提供數(shù)字化的測(cè)繪成果，從而達(dá)到現(xiàn)代農(nóng)業(yè)項(xiàng)目開(kāi)展的要求，同時(shí)GPS技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展還會(huì)在建立更新地理信息系統(tǒng)起到更大的應(yīng)用，從而服務(wù)于各領(lǐng)域。

1 孔祥元, 梅是義. 控制測(cè)量學(xué)〔M〕武漢: 武漢大學(xué)出版社, 2002.

2 GB/T18314-2001《全球定位系統(tǒng)（GPS）測(cè)量規(guī)范》.

3 CH/T2009-2010《全球定位系統(tǒng)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量（RTK）技術(shù)規(guī)范》.