GPS在內(nèi)河航道工程測量的應(yīng)用

張國強(qiáng)

(河北省衡水市桃城區(qū)公路管理站)

1 測量控制點(diǎn)的選取和三角網(wǎng)布設(shè)的原則

(1)每20 km 航道里程以內(nèi)布設(shè)一對GPS 控制點(diǎn)，每對間距約為300 m，為便于用常規(guī)方法進(jìn)行加密控制或直接為測圖服務(wù)，要求每對點(diǎn)之間能夠相互通視。

(2)在航道管理分界處、界河起點(diǎn)、大中型橋梁一端、城鎮(zhèn)段、河口段、重要建筑物等地方適當(dāng)加密點(diǎn)位。

(3)GPS 控制點(diǎn)應(yīng)盡量遠(yuǎn)離高壓輸電線路和大功率無線電發(fā)射源(如電視臺、微波站)，以減少對GPS 信號的干擾。

(4)點(diǎn)位附近不應(yīng)有大面積水域或強(qiáng)烈信號干擾接受的物體，以免造成信號衰減。

(5)點(diǎn)位目標(biāo)顯著，在地平仰角15°以上的視野內(nèi)不易有障礙物，以減少信號遮擋。

(6)GPS 點(diǎn)位的選取應(yīng)方便交通、使用和保存且點(diǎn)位基礎(chǔ)堅(jiān)實(shí)穩(wěn)固。

(7)為便于全網(wǎng)整體觀測、整體平差，提高精度，GPS 控制網(wǎng)采取邊連式和點(diǎn)連式兩種方法混合構(gòu)網(wǎng)方式。

2 觀測要求

GPS 觀測使用3 臺雙頻接收機(jī)，儀器標(biāo)稱精度為±(5 mm+10－6D)，觀測應(yīng)滿足下列要求:

(1)衛(wèi)星高度角不小于15°;(2)觀測時間不小于30 min;(3)采樣時間間隔為15 s;(4)觀測衛(wèi)星不少于4 顆，衛(wèi)星分布象限不少于2 個;(5)觀測時點(diǎn)位幾何圖形強(qiáng)度因子(PDOP)不大于8;(6)平均重復(fù)設(shè)站數(shù)大于1.8。

3 觀測方法

在GPS 觀測前，應(yīng)首先根據(jù)測區(qū)中心的概略經(jīng)緯度和高程及較新的星歷進(jìn)行預(yù)報(bào)，由于存在有衛(wèi)星數(shù)少于4 顆的觀測時間或圖形強(qiáng)度因子PDOP 極大的情況，應(yīng)根據(jù)預(yù)報(bào)選擇最有利的觀測時間，提高作業(yè)效率。

野外作業(yè)時，應(yīng)根據(jù)接收機(jī)的臺數(shù)、天氣、交通車輛及GPS 圖形編制每天的觀測計(jì)劃，并依照實(shí)際作業(yè)的進(jìn)展情況對觀測計(jì)劃進(jìn)行必要的調(diào)整。觀測計(jì)劃是順利高效完成GPS 控制的重要保證。

按觀測計(jì)劃各組人員需按時到達(dá)指定的點(diǎn)位并做好儀器安置和開機(jī)的準(zhǔn)備工作，開機(jī)后應(yīng)認(rèn)真量取儀器高并記錄在測量手簿上，GPS 接收機(jī)開始記錄數(shù)據(jù)后，應(yīng)時刻注意接收機(jī)的工作狀態(tài)，包括PDOP、信噪比、接收信號的類型和數(shù)量、存儲容量、電池余量等，發(fā)現(xiàn)異常及時處理。在觀測過程中，觀測者不得離開測站，應(yīng)防止人及其他物體震動、碰動天線或遮擋衛(wèi)星信號。儀器工作正常后，應(yīng)及時填寫GPS 測量手簿中各項(xiàng)內(nèi)容。每日觀測結(jié)束后，應(yīng)及時將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存或備份，確保觀測數(shù)據(jù)不丟失。

4 數(shù)據(jù)處理

GPS 網(wǎng)數(shù)據(jù)處理分為基線解算和網(wǎng)平差兩個階段。各階段數(shù)據(jù)處理軟件可采用隨機(jī)軟件或經(jīng)正式鑒定的軟件，對于高精度的GPS 網(wǎng)成果處理也可選用國際著名的GAMIT/GLOBK、BERNESE、GIPSY、GFZ 等軟件。

對于兩臺級以上接收機(jī)同步觀測值進(jìn)行獨(dú)立基線向量(坐標(biāo)差)的平差計(jì)算叫基線解算。它的基本內(nèi)容是:

(1)數(shù)據(jù)傳輸;

(2)數(shù)據(jù)分流;

(3)統(tǒng)一數(shù)據(jù)文件格式;

(4)衛(wèi)星軌道的標(biāo)準(zhǔn)化;

(5)探測周跳、修復(fù)載波相位觀測值;

(6)對觀測值進(jìn)行必要改正。

基線向量的解算一般采用多站、多時段自動處理的方法進(jìn)行，具體處理中應(yīng)注意以下幾個問題:

①基線解算一般采用雙差相位觀測值，基線大于30 km，可采用三差相位觀測值。

②衛(wèi)星廣播星歷坐標(biāo)值，可作基線解的起算數(shù)據(jù)。

③基線解算中所需的起算點(diǎn)坐標(biāo)，應(yīng)按以下優(yōu)先順序采用:

a 國家GPSA、B 級網(wǎng)控制點(diǎn)或其他高等級GPS 網(wǎng)控制點(diǎn)的已有WGS－84 系坐標(biāo)。

b 國家或城市較高等級控制點(diǎn)轉(zhuǎn)換到WGS－84 系后的坐標(biāo)系。

c 不少于觀測30 min 的單點(diǎn)定位結(jié)果的平差值提供的WGS－84 系坐標(biāo)。

④在采用多臺接收機(jī)同步觀測的一個同步時段中，可采用單基線模式解算。

⑤同一級別的GPS 網(wǎng)，根據(jù)基線長度不同，可采用不同的數(shù)據(jù)處理模型。

⑥對于所有同步觀測時間短于30min 的快速定位基線，必須采用合格的雙差固定解作為基線解算的最終結(jié)果。

5 結(jié)束語

通過以上的探討我們不難看出，GPS 在未來航道測量作業(yè)中擁有具大的前景，其定位速度快、費(fèi)用低、方法靈活多樣和操作簡便等特點(diǎn)，能夠滿足水運(yùn)工程規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工、驗(yàn)收和船舶安全航行的需要同時，還能夠定期和不定期地對現(xiàn)行航道進(jìn)行常規(guī)性的維護(hù)測量。通過GPS 現(xiàn)代先進(jìn)的測繪技術(shù)的設(shè)備，再配合先進(jìn)數(shù)字測深儀同時進(jìn)行測量，從而大大提高了航道測量的周期和精度。

［1］劉大杰，等.實(shí)用測量數(shù)據(jù)處理方法［M］.北京:測繪出版社，2000.

［2］趙俊生.GPS 在城市控制測量應(yīng)用中的研究［J］.測繪通報(bào)，2000.

［3］李征航，黃勁松.GPS 測量與數(shù)據(jù)處理［M］.武漢大學(xué)，2005.