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GPS技術(shù)在商洛市城市控制網(wǎng)中的應(yīng)用

2014-04-16 18:16韓建民商洛市城市規(guī)劃勘測(cè)院
關(guān)鍵詞:施測(cè)商洛市邊長

韓建民/商洛市城市規(guī)劃勘測(cè)院

GPS技術(shù)在商洛市城市控制網(wǎng)中的應(yīng)用

韓建民/商洛市城市規(guī)劃勘測(cè)院

一、引言

計(jì)算機(jī)技術(shù)的高度發(fā)展和全球定位(GPS)的日趨完善,使測(cè)繪技術(shù)和方法發(fā)生了歷史性的變革。GPS三維定位以其精度高、范圍廣、全天候和不受通視條件限制等諸多優(yōu)點(diǎn),在工程測(cè)量等多個(gè)測(cè)繪領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。本文以我們商洛市城市GPS控制網(wǎng)建設(shè)為例,具體介紹GPS定位技術(shù)在城市控制網(wǎng)測(cè)量中的應(yīng)用。

商洛市地改市后,城市規(guī)劃區(qū)急劇擴(kuò)大,社會(huì)經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展,城市建設(shè)規(guī)模不斷加大,原有的控制已不能滿足城市發(fā)展和建設(shè)需要。為此,我們組織技術(shù)力量,承擔(dān)完成了商洛市城區(qū)70km的C級(jí)GPS控制測(cè)量工作。

二、已有資料的利用情況

由陜西省綜合勘察設(shè)計(jì)院1974年施測(cè)的三角點(diǎn)Ⅳ李家村和1989年施測(cè)的導(dǎo)線點(diǎn)Ⅳ三臺(tái)山、文化館,作為本次施測(cè)C 級(jí)GPS控制網(wǎng)的平面和高程的起算點(diǎn),按C級(jí)GPS控制網(wǎng)建設(shè),成果為城市獨(dú)立坐標(biāo)系、高程投影面為700米。

三、方案實(shí)施

1平面控制測(cè)量。

(1)C級(jí)GPS測(cè)量。

①C級(jí)GPS網(wǎng)布設(shè)。該GPS控制網(wǎng)由3個(gè)已知點(diǎn)和36個(gè)未知C級(jí)GPS點(diǎn)組成,控制面積為70km2。以陜西省綜合勘察設(shè)計(jì)院1974年施測(cè)的三角點(diǎn)Ⅳ李家村(1000)和1989年施測(cè)的導(dǎo)線點(diǎn)Ⅳ三臺(tái)山(1001)、文化館(1002)為起算點(diǎn),建立商洛市城市控制網(wǎng)。GPS網(wǎng)共有27個(gè)同步環(huán)、10個(gè)異步環(huán),最大邊長(2200m)、最小邊長(900m),控制網(wǎng)采用三臺(tái)美國Ashtech接收機(jī)觀測(cè),標(biāo)算精度經(jīng)北京GPS鑒定中心鑒定。其聲噪化和精度完全滿足本次工程要求。所有GPS點(diǎn)標(biāo)志均為混凝土標(biāo)石,點(diǎn)名為G01、G02……G36和所在地的名稱。

②C級(jí)GPS觀測(cè)。觀測(cè)時(shí),采用三臺(tái)美國ASHTECHZ雙頻接收機(jī)同步觀測(cè)、1小時(shí)為一個(gè)觀測(cè)時(shí)段,同異步環(huán)相結(jié)合的觀測(cè)方法,衛(wèi)星高度角大于15°,有效衛(wèi)星總數(shù)大于4顆,采樣間隔15(s)、PDOP≤4.每一時(shí)段首末觀測(cè)記錄天線高,天氣情況,跟蹤衛(wèi)星編號(hào)及PDOP值。

③數(shù)據(jù)處理。基線向量采用隨機(jī)軟件進(jìn)行處理,網(wǎng)平差采用同濟(jì)大學(xué)TGPPS軟件進(jìn)行計(jì)算,平差時(shí)所采用的基線均為固定解,無浮動(dòng)解。平差選用獨(dú)立觀測(cè)基線向量,剔除多余觀測(cè),先采用WGS84系統(tǒng)進(jìn)行約束平差,其觀測(cè)值準(zhǔn)確可靠,點(diǎn)位精度滿足規(guī)范要求。

2.一級(jí)導(dǎo)線點(diǎn)測(cè)量。

(1)一級(jí)導(dǎo)線點(diǎn)布設(shè)。一級(jí)導(dǎo)線點(diǎn)是在6個(gè)D級(jí)GPS點(diǎn)間布設(shè)了有17個(gè)結(jié)點(diǎn)、10個(gè)導(dǎo)線環(huán)、及三條附合導(dǎo)線、68個(gè)導(dǎo)線點(diǎn)組成的導(dǎo)線網(wǎng),導(dǎo)線總長17公里,結(jié)點(diǎn)間最大路線長1.6K m(其余一般小于1K m),最大邊長552m,平均邊長280m,最大邊長相鄰比小于1:3。

(2)一級(jí)導(dǎo)線選點(diǎn)埋石。

a.導(dǎo)線點(diǎn)選在通視良好,土質(zhì)堅(jiān)實(shí),便于埋石、觀測(cè)并能長期保存的地方,一般選在道路(街道)、固定的土堆上,少量點(diǎn)為滿足通視的需要選在房頂上。

b.相鄰點(diǎn)間通視良好,視線離地面障礙物高度大于0.5m,點(diǎn)位避開強(qiáng)磁干擾的地方,離開高壓線10m以外。

c.一般埋設(shè)混凝土標(biāo)石,十字路中心及公共設(shè)施上的點(diǎn)釘Φ12mm×10cm的鋼釘(中心刻有“十”字),水泥地面鑿刻“十”字,周圍鑿15cm×15cm的方框,并涂上紅漆,作為埋石點(diǎn),街道充分利用了城建部門埋設(shè)的標(biāo)石,共埋設(shè)(含利用舊點(diǎn))混凝土標(biāo)石48個(gè)。

d.一級(jí)導(dǎo)線點(diǎn)編號(hào)為ID01、ID02……ID68,并在標(biāo)石面及周圍明顯地物上書寫了點(diǎn)號(hào),標(biāo)注了明顯地物至點(diǎn)位的距離。

e.一級(jí)導(dǎo)線點(diǎn)在現(xiàn)場繪制了點(diǎn)之記,點(diǎn)位詳見控制網(wǎng)展開圖。

(3)一級(jí)導(dǎo)線觀測(cè)。

a.觀測(cè)使用儀器之前均送法定計(jì)量檢定單位進(jìn)行了檢定,在測(cè)前還進(jìn)行了檢視。

b.水平角采用J2型經(jīng)緯儀按方向法觀測(cè)兩測(cè)回,測(cè)回間變換度盤位置90°。方向數(shù)超過3個(gè)時(shí)進(jìn)行了歸零。

c.邊長采用二級(jí)測(cè)距儀單向觀測(cè)兩側(cè)回,溫度、氣壓各觀測(cè)一次,溫度取至0.5℃,氣壓取至100Pa,氣象改正利用測(cè)站測(cè)定的溫度及氣壓輸入儀器自動(dòng)進(jìn)行改正。

d.垂直角采用J2型經(jīng)緯儀按中絲法對(duì)向觀測(cè)二測(cè)回,儀器高、覘標(biāo)高(鏡高)量至0.001m。

e.水平角、垂直角、邊長各項(xiàng)觀測(cè)誤差(或較差)符合《設(shè)計(jì)》要求,角度取位至1秒,邊長取位至0.001m。

(4)一級(jí)導(dǎo)線計(jì)算。

a.外業(yè)觀測(cè)結(jié)束后對(duì)一級(jí)導(dǎo)線進(jìn)行了概略計(jì)算,邊長進(jìn)行了測(cè)距儀加、乘常數(shù)改正,傾斜改正(用對(duì)向觀測(cè)垂直角改正)和高程歸化改正(歸化至700米高程面)。

b.對(duì)全網(wǎng)進(jìn)行了方位角(多邊形)閉合差,坐標(biāo)閉合差,導(dǎo)線全長相對(duì)閉合差的驗(yàn)算,其閉合差均符合《設(shè)計(jì)》要求,用方位角閉合差計(jì)算的測(cè)角中誤差為± 4.40″。

c.平差計(jì)算采用清華山維編制的控制網(wǎng)平差計(jì)算程序,在微機(jī)上進(jìn)行計(jì)算,按間接平差法進(jìn)行嚴(yán)密平差,概算及平差計(jì)算采用一體化程序一次性完成。

d.平差輸出成果有起算數(shù)據(jù),觀測(cè)數(shù)據(jù),條件效驗(yàn),坐標(biāo)平差值,角度、邊長平差值及改正數(shù),精度評(píng)定等。

a.平差后單位權(quán)中誤差為3.62″最大點(diǎn)位誤差4.9cm,最大點(diǎn)間誤差4.3cm。

3.高程控制測(cè)量。

(1)高程系采用1956年黃海高程系,以原有四等水準(zhǔn)點(diǎn)為起算依據(jù)。水準(zhǔn)點(diǎn)點(diǎn)位及標(biāo)石點(diǎn)名與GPS點(diǎn)共用。并組成一個(gè)由7個(gè)結(jié)點(diǎn)組成的四等水準(zhǔn)網(wǎng),點(diǎn)位及路線組成見四等水準(zhǔn)路線圖。

(2)四等水準(zhǔn)網(wǎng)觀測(cè)采用電磁波測(cè)距代替四等水準(zhǔn)方法進(jìn)行。邊長采用RED2L紅外測(cè)距儀單向觀測(cè)兩測(cè)回讀數(shù)八次,讀數(shù)較差應(yīng)小于10mm,測(cè)回較差小于5mm時(shí)取中數(shù)作為最終斜距。

(3)垂直角采用蔡司010A型經(jīng)緯儀,按中絲法對(duì)向觀測(cè)四測(cè)回,垂直角測(cè)回差和指標(biāo)差互差均不得大于7″。與邊長計(jì)算的對(duì)向觀測(cè)高差較差不得大于 (D為測(cè)距水平距離km),儀器高,覘標(biāo)高,在觀測(cè)前后各量取一次,兩次較差不大于3mm時(shí),取中數(shù)至1.0mm。

(4)計(jì)算取位:垂直角觀測(cè)值0.1″,邊長高差值0.1mm,高程值1.0mm。

(5)四等水準(zhǔn)網(wǎng)的每千米高差全中誤差均小于10mm,符合路線及環(huán)線閉合差最 ?0.030大米,小于 ?20Lmm。

(6)四等水準(zhǔn)網(wǎng)平差后精度為:每公里高差中數(shù)中誤差為 ?0.0037m,最大點(diǎn)位誤差為 ?0.0132m,最大點(diǎn)間誤差0.0086m,滿足規(guī)范要求 。

(7)對(duì)一、二級(jí)導(dǎo)線點(diǎn)的高程采用紅外測(cè)距高程導(dǎo)線方法進(jìn)行。邊長利用RED2L紅外測(cè)距儀單向觀測(cè)兩測(cè)回,采用中絲法對(duì)向觀測(cè)垂直角兩測(cè)回,儀器高、覘標(biāo)高量取兩次,量至1.0mm,兩次讀數(shù)不超過5mm時(shí)取中數(shù)。垂直角觀測(cè)時(shí)垂直角測(cè)回差及指標(biāo)差互差均小于15″。

高程導(dǎo)線測(cè)段往返測(cè)高差較差均小于 ?0.1S(S為邊長km),環(huán)線及附合路線閉合差均小于 mm,高程導(dǎo)線網(wǎng)平差后精度為:每公里高差中數(shù)中誤差± 0.045m,最大點(diǎn)位中誤差為0.0177m,最大點(diǎn)間誤差0.0150m。

四、結(jié)束語

隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的日益發(fā)展,高科技、新技術(shù)的不斷應(yīng)用,GPS定位技術(shù)在城市控制網(wǎng)測(cè)量中的應(yīng)用將會(huì)更加廣泛,傳統(tǒng)的控制測(cè)量方法必將徹底將退出測(cè)量領(lǐng)域的歷史舞臺(tái)。

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