GPS控制在宣城市開發(fā)區(qū)水系 調(diào)整規(guī)劃測量綜合應(yīng)用的探討

何有生

摘要：文章主要介紹宣城市經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)水系調(diào)整規(guī)劃測量工程的地形地貌，測量方案的選擇，作業(yè)依據(jù)；GPS控制網(wǎng)的設(shè)計(jì)的一些要求，布設(shè)過程中應(yīng)注意和考慮的問題，觀測過程中的細(xì)節(jié)，數(shù)據(jù)處理分析所運(yùn)用到的參數(shù)選擇?？刂凭W(wǎng)的精度評(píng)定的過程及精度分析。

關(guān)鍵詞：GPS；控制網(wǎng)；精度分析

中圖分類號(hào)：P228.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1006-8937（2014）17-0070-02

根據(jù)安徽省宣城市開發(fā)區(qū)河網(wǎng)防洪工程建設(shè)的需要，2011年11月宣城市水利水電建筑勘測設(shè)計(jì)院承擔(dān)并完成了該區(qū)內(nèi)河網(wǎng)縱橫斷面測量的控制測量工作，為后續(xù)進(jìn)行的河道橫斷面測量及地形圖測繪建立基礎(chǔ)，同時(shí)也為今后宣城市開發(fā)區(qū)內(nèi)河網(wǎng)管理工作中進(jìn)行的測量工作提供依據(jù)。測區(qū)位于宣城市區(qū)西南，南北長20 km左右，東西長10 km左右，低山、丘陵、灌木叢、苗木林、雜林等遍布，長橋河、高橋河、西敬河、北干渠等河道及其支流縱橫交叉，318國道、G50高速、104省道貫穿而過，地形比較復(fù)雜。測區(qū)范圍大、通視條件較差、工期緊、任務(wù)量大、質(zhì)量要求高，決定利用GPS技術(shù)進(jìn)行控制測量。由于GPS具有測量精度高、選點(diǎn)靈活、不需要造標(biāo)、費(fèi)用低、全天侯作業(yè)、觀測時(shí)間短等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛地用于大地測量、工程測量、地籍測量、物探測量及各種類型的變形監(jiān)測中，但在河道橫斷面測量中應(yīng)用還比較少，本文擬結(jié)合工程項(xiàng)目的實(shí)際，對(duì)GPS在河道橫斷面測量平面控制網(wǎng)布設(shè)、精度等進(jìn)行探討。

1平面控制總體方案

平面控制點(diǎn)為原有D級(jí)GPS控制點(diǎn)D015，D006，D044為起算數(shù)據(jù)，由于三個(gè)D級(jí)GPS點(diǎn)的位置過于集中，并位于測區(qū)的東北部，對(duì)于控制整個(gè)測區(qū)十分不理想，因此在原有的三個(gè)D級(jí)控制點(diǎn)上進(jìn)行加密布設(shè)。加密控制點(diǎn)在四等 GPS控制點(diǎn)基礎(chǔ)上，采用E級(jí)GPS網(wǎng)加密，整個(gè)E級(jí)控制網(wǎng)布設(shè)10個(gè)控制點(diǎn)?？刂凭W(wǎng)網(wǎng)型如圖1所示。

點(diǎn)位布設(shè)滿足的條件：①點(diǎn)位的選擇符合技術(shù)要求，利于擴(kuò)展與聯(lián)測；②點(diǎn)位的埋設(shè)基礎(chǔ)穩(wěn)固，便于長期保存，有利于擴(kuò)展；③點(diǎn)位便于安置接收設(shè)備和操作，視野開闊其高度角>15 ?；④點(diǎn)位一般遠(yuǎn)離大功率無線電發(fā)射源200 m左右。

2控制點(diǎn)選埋

①E級(jí)GPS點(diǎn)均在測區(qū)范圍內(nèi)，距作業(yè)現(xiàn)場最遠(yuǎn)的不超100 m；②E級(jí)點(diǎn)均選擇在土質(zhì)堅(jiān)實(shí)的地方，或者穩(wěn)固的建筑物上，避開通訊發(fā)射塔、高壓線等強(qiáng)磁場的干擾，以及遠(yuǎn)離散熱塔、散熱池、高煙囪發(fā)熱體的影響；③控制點(diǎn)的編號(hào)按字母+順序號(hào)的原則命名，如E01。埋石上方為點(diǎn)號(hào)，下方為日期：2011.11；④埋石為現(xiàn)場澆注混凝土，規(guī)格尺寸按照技術(shù)設(shè)計(jì)要求澆注；⑤埋石后及時(shí)繪制點(diǎn)之記，在附近穩(wěn)定明顯的地物上寫上點(diǎn)名，用紅色油漆標(biāo)注，標(biāo)明點(diǎn)位的方向和位置。

3GPS控制點(diǎn)測量

3.1觀測

E級(jí)GPS控制點(diǎn)使用3臺(tái)華測X20單頻靜態(tài)GPS接收機(jī)、2臺(tái)華測X90接收機(jī)進(jìn)行同步觀測，標(biāo)稱精度5 mm+1 PPm×D。觀測前，嚴(yán)格根據(jù)星歷預(yù)報(bào)認(rèn)真編制觀測計(jì)劃，每一個(gè)時(shí)段的同步觀測，衛(wèi)星有效顆數(shù)≥4顆，PDOP值<6，衛(wèi)星數(shù)據(jù)采樣率為15 s，衛(wèi)星高度角均>15 ?，各條觀測基線的整周模糊度因子>1.5，保證了衛(wèi)星與接收機(jī)之間具有較強(qiáng)的圖形強(qiáng)度；平均重復(fù)設(shè)站率為2.2，觀測時(shí)間最短的為60 min，在觀測之前與之后分別嚴(yán)格量取儀器高度1次，精度取至1 mm，觀測前和觀測后的儀器高度差應(yīng)<2 mm，取其平均值為最后結(jié)果記錄在觀測手簿中。

3.2數(shù)據(jù)處理

E級(jí)GPS控制網(wǎng)基線預(yù)處理、數(shù)據(jù)質(zhì)量檢核及平差計(jì)算均采用華測公司研發(fā)的隨機(jī)軟件“華測Compass GPS靜態(tài)處理平差軟件”在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行。

①基線處理?；€解算,參考基準(zhǔn)是1980西安坐標(biāo)系，以同步觀測的時(shí)間段為單位，采用廣播星歷按單基線雙差固定解進(jìn)行解算。各條基線均加入了空氣傳播延遲的修正，通過刪除衛(wèi)星、刪除時(shí)間和選擇不同的誤差改正模型等方式進(jìn)行人工干預(yù)，解算基線。

②數(shù)據(jù)解算、數(shù)據(jù)質(zhì)量校核。外業(yè)數(shù)據(jù)的采集按《全球定位系統(tǒng)（GPS）測量規(guī)范》要求的指標(biāo)進(jìn)行全面校核，各項(xiàng)質(zhì)量經(jīng)過檢驗(yàn)后，均符合要求。各項(xiàng)限差要求如下：

邊長中誤差σ≤（mm），重復(fù)觀測基線邊長互差ds≤2，

同步環(huán)：Wx、Wy、Wz（mm）≤/5，異步環(huán)：Wx、Wy、Wz（mm）≤3σ/5

注：D為網(wǎng)平均邊長，cm；n為環(huán)邊數(shù)；σ為標(biāo)準(zhǔn)差，單位為mm；a為固定誤差，b為比例誤差系數(shù)。Wz的精度指標(biāo)可放寬一倍。

全網(wǎng)同步環(huán)共16個(gè)，閉合差最大的為0.93 ppm，閉合差最小的為0.03 ppm，閉合差平均值為0.363 ppm。

全網(wǎng)異步環(huán)共13個(gè)，閉合差最大的為1.83 ppm，閉合差最小的為0.31 ppm，閉合差平均值為0.981 ppm。

重復(fù)觀測基線4條，最大的為1.55 ppm，最小的為0.87 ppm，平均值為1.31 ppm。

以上三項(xiàng)精度指標(biāo)均小于規(guī)范規(guī)定限差值，則滿足要求。

③1980西安坐標(biāo)系三維無約束平差。1980西安坐標(biāo)系三維無約束平差主要進(jìn)行內(nèi)部精度分析、單位權(quán)方差基數(shù)估算、粗差分析，提取基線構(gòu)網(wǎng)。進(jìn)行基線向量的校核，合格之后利用“華測Compass GPS靜態(tài)處理平差軟件”以三維基線向量及其相應(yīng)的方差-協(xié)方差陣作為觀測信息，以D級(jí)GPS控制點(diǎn)D006、D015、D044三點(diǎn)作為約束點(diǎn)，即可得出該GPS控制網(wǎng)的1980西安坐標(biāo)系三維無約束平差，其結(jié)果見表1、2、3。

求得各基線分量改正數(shù)絕對(duì)值均滿足：VΔX≤3 σ，VΔY≤3 σ，VΔZ≤3 σ。

④1980西安坐標(biāo)系二維約束平差。1980西安坐標(biāo)系三維無約束平差后，采用“華測Compass GPS靜態(tài)處理平差軟件”利用精度較高的基線觀測量，在1980西安坐標(biāo)系內(nèi)進(jìn)行二維約束平差，以D級(jí)GPS控制點(diǎn)作為起算點(diǎn)（D006、D015、D044三點(diǎn)），選取不同的擬合路線，采用附加地形改正的曲面擬合方法進(jìn)行擬合，以檢驗(yàn)E級(jí)GPS控制網(wǎng)的平面精度，平差后均符合《全球定位系統(tǒng)（GPS）測量規(guī)范》。1980西安坐標(biāo)系平差精度（E級(jí)GPS控制網(wǎng)）見表4。

1980西安坐標(biāo)系二維約束平差中各基線分量改正數(shù)同樣是利用“華測Compass GPS靜態(tài)處理平差軟件”和1980西安坐標(biāo)系三維無約束平差同一方法求得，平差后兩者的基線相應(yīng)改正數(shù)的較差比較，其絕對(duì)值均滿足：dvΔX≤2 σ，dvΔY≤2 σ。

GPS控制網(wǎng)的網(wǎng)形設(shè)計(jì)，布設(shè)方式，控制點(diǎn)位置選擇、埋設(shè)方式，以及標(biāo)志設(shè)置符合規(guī)范,基線數(shù)據(jù)質(zhì)量較高、平差成果準(zhǔn)確可靠。以上GPS控制網(wǎng)的設(shè)計(jì)工作完成之后，即可開展下一步的外業(yè)數(shù)據(jù)采集。

本次宣城市開發(fā)區(qū)水系調(diào)整規(guī)劃測量工作中，測區(qū)范圍大、通視條件較差、工期緊、任務(wù)量大、質(zhì)量要求高，在綜合了GPS平面控制測量性能后，在保證作業(yè)質(zhì)量的前提下，極大地提高了工作效率和減少勞動(dòng)強(qiáng)度。

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