gps在平面控制測量中的應(yīng)用

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1、GPS在公路控制測量中的應(yīng)用劉曉峰孫立雙鄭洪濤(大連市交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)院)摘要本文結(jié)合工程實(shí)踐，介紹GPS（衛(wèi)星全球定位系統(tǒng)）在公路控制測量中的應(yīng)用，對控制網(wǎng)布設(shè)過程中存在的一些問題進(jìn)行了探討。關(guān)鍵詞控制測量，GPS，靜態(tài)，動態(tài)《公路勘測規(guī)范》定義公路控制測量分為平面控制測量和高程控制測量。平面控制測量的目的是測繪路線帶狀地形圖，以及現(xiàn)場控制路線走向，其測量方法可分為GPS(衛(wèi)星全球定位系統(tǒng))測量、三角測量、三邊測量、導(dǎo)線測量等方法；高程控制測量采用水準(zhǔn)測量，其目的是在公路沿線布設(shè)高程精度比較高的水準(zhǔn)點(diǎn)，可采用水

2、準(zhǔn)測量、光電測距三角測量等方法。下面結(jié)合工程實(shí)踐，對應(yīng)用GPS（衛(wèi)星全球定位系統(tǒng)）進(jìn)行平面控制測量和高程控制測量加以論述和分析。1平面控制測量GPS測量分為靜態(tài)定位和動態(tài)定位兩種測量方法，靜態(tài)測量的原理是采用載波相位測量差分法：在接收機(jī)間求一次差；在接收機(jī)和衛(wèi)星間求二次差；在接收機(jī)、衛(wèi)星和觀測歷元間求三次差，解算出待測基線長度的精確解；動態(tài)測量與靜態(tài)測量原理相同，但可以達(dá)到實(shí)時定位，其定位精度可達(dá)厘米級。《公路全球定位系統(tǒng)（GPS）測量規(guī)范》對應(yīng)用GPS定位技術(shù)布設(shè)平面控制網(wǎng)及其觀測技術(shù)指標(biāo)都有詳細(xì)規(guī)定，工程測量

3、依據(jù)此規(guī)范執(zhí)行。我院98年引進(jìn)ASHTECH公司的Z-12型號GPS測量設(shè)備，該套設(shè)備包括三臺接收機(jī)（一臺參考站、兩臺流動站）、兩部手簿（手持計(jì)算機(jī)）以及相關(guān)的基線解算、網(wǎng)平差、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換等軟件。引進(jìn)該設(shè)備后，我院投入技術(shù)力量進(jìn)行了消化和吸收，在平面控制網(wǎng)的布設(shè)和路線中樁放樣、數(shù)據(jù)采集等方面加以推廣和使用。我院現(xiàn)承接一個公路工程項(xiàng)目，該項(xiàng)目路線設(shè)計(jì)長度30km，路線平面控制網(wǎng)采用整體到局部分等級進(jìn)行布設(shè)。路線所在測區(qū)屬平原微丘區(qū)，沿線經(jīng)過市區(qū)，通視條件不理想，因此考慮應(yīng)用GPS定位技術(shù)布設(shè)平面控制網(wǎng)。過去首級控制網(wǎng)

4、和加密控制測量均采用GPS靜態(tài)測量技術(shù)，觀測方法無論是邊連式還是點(diǎn)連式，觀測時段較多，影響外業(yè)勘測效率。結(jié)合該工程具體情況以及GPS靜態(tài)定位和動態(tài)定位技術(shù)，我們嘗試對公路平面控制網(wǎng)和高程控制網(wǎng)采用GPS靜態(tài)測量和動態(tài)測量相結(jié)合的辦法。1.1靜態(tài)測量1.1.1根據(jù)《公路全球定位系統(tǒng)（GPS）測量規(guī)范》規(guī)定、6測區(qū)內(nèi)國家三角點(diǎn)的分布情況以及沿線地形、地貌等特征，全線共布設(shè)9個GPS首級控制點(diǎn)，其相鄰距離為5~10km。其中100、700、200、800、900、600號點(diǎn)是具有四等水準(zhǔn)測量高程的聯(lián)測水準(zhǔn)點(diǎn)，300、4

5、00、500號點(diǎn)是聯(lián)測的國家三角點(diǎn)（300、400號點(diǎn)是國家二級三角點(diǎn)，500號點(diǎn)是軍控點(diǎn)），首級平面控制網(wǎng)布置圖如下：圖一1.1.2外業(yè)觀測前，通過下載衛(wèi)星星歷文件，編制GPS衛(wèi)星可見性預(yù)報(bào)表，選取最佳觀測時間。實(shí)地觀測時，每個測量時段觀測時間為90分鐘，有效衛(wèi)星觀測總數(shù)均在6顆以上。首級平面控制網(wǎng)共觀測9個時段，兩天觀測完畢。1.1.3內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理采用Ashtech公司提供的基線解算和網(wǎng)平差軟件，對觀測基線和同步閉合環(huán)進(jìn)行解算和檢驗(yàn)，基線解算均為差分固定解，同步閉合環(huán)檢驗(yàn)結(jié)果如下：表一觀測時段觀測點(diǎn)名X分量閉

6、合差WxY分量閉合差WyZ分量閉合差Wz同步環(huán)閉合差W1100~200~40012662100~300~40031453200~300~5002527284300~500~6001119145100~200~50051256100~200~7003114147200~700~80026798200~800~900784119600~800~9001299表中基線解算精度以及同步閉合環(huán)精度計(jì)算公式參照《公路全球定位系統(tǒng)（GPS）測量規(guī)范》規(guī)定：6分析計(jì)算結(jié)果，發(fā)現(xiàn)3、4、6觀測時段同步環(huán)閉合差均超限，在勘測時間緊的

7、情況下，選擇了對解算的基線進(jìn)行篩選和比較，從而提高異步環(huán)的閉合精度。重新解算的異步環(huán)閉合差檢驗(yàn)結(jié)果如下：表二閉合環(huán)名稱點(diǎn)名X分量閉合差WxY分量閉合差WyZ分量閉合差Wz異步環(huán)閉合差WWA700~100~400~200~500~600~800~70013122228B100~300~400~200~500~600~800~700~10017182032表中異步環(huán)閉合精度參照如下公式：計(jì)算表明，篩選后的基線組成的異步環(huán)閉合精度較高，完全滿足公路測量規(guī)范要求，確定GPS靜態(tài)觀測數(shù)據(jù)有效。1.2動態(tài)測量1.2.16GP

8、S靜態(tài)控制網(wǎng)平差過程中，采用北京五四大地坐標(biāo)進(jìn)行自由平差，平差后得到首級控制點(diǎn)的五四大地坐標(biāo)，經(jīng)過高斯投影轉(zhuǎn)換得到平面直角坐標(biāo)；然后再采用WGS84大地坐標(biāo)進(jìn)行控制網(wǎng)平差，得到控制點(diǎn)的WGS84大地坐標(biāo)。通過控制點(diǎn)的WGS84大地坐標(biāo)與北京五四高斯投影平面直角坐標(biāo)，計(jì)算坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)，輸入手簿，準(zhǔn)備工作完成，即可進(jìn)行外業(yè)動態(tài)測量。1.2.2實(shí)際外業(yè)測量過程中，預(yù)先下載星歷文