治理工程E級GPS控制測量技術(shù)分析論文

　　【摘要】本文主要介紹了測區已有成果資料分析利用、施測依據、E級GPS控制網(wǎng)設計方案、GPS控制網(wǎng)觀(guān)測、GPS外業(yè)觀(guān)測數據處理及檢核、GPS控制網(wǎng)數據平差、GPS網(wǎng)二維約束平差后的精度要求。通過(guò)已知數據和步網(wǎng)方案分析，滿(mǎn)足E級GPS控制測量規范和精度，為測區后續的測繪工作奠定了基礎。

　　【關(guān)鍵詞】E級GPS；控制網(wǎng)；數據平差；精度分析

　　1概述

　　1.1測區概況

　　信陽(yáng)市位于河南省最南部，淮河上游，位于地處東經(jīng)113°45′～115°55′，北緯30°23′～32°27′，地勢南高北低，由西向東傾斜。西部和南部為桐柏山、大別山，面積近7000km2，占全市總面積的37.1%，是長(cháng)江淮河兩大流域的分水嶺。南依大別山，北臨淮河，屬華東與中原交融地帶，中國南北地理分界線(xiàn)（秦嶺-淮河分界線(xiàn)）穿境而過(guò)，素有“北國江南，江南北國”之稱(chēng)。浉河位于淮河上游江淮分水嶺的北坡，為淮河上游右岸較大的一級支流，發(fā)源于信陽(yáng)市西南四望山，經(jīng)武勝關(guān)、譚家河、浉河區、平橋區、羅山縣顧寨村匯入淮河，流程長(cháng)141.5km，流域面積2022km2。

　　1.2任務(wù)

　　信陽(yáng)市平橋區城區座落于浉河北岸沖積平原，地面高程大部分在海拔73.00～82.00m之間，現有城區面積18km2，整個(gè)地勢大致由西北向東南傾斜。信陽(yáng)市平橋區浉河（16+700~30+360）段河道河床坑坑洼洼，凸凹不平，行洪斷面狹窄。部分河段過(guò)水斷面小，不滿(mǎn)足設計過(guò)流能力要求。沿河兩岸樹(shù)木沙丘阻水，一些河段淤積挖沙嚴重，五里工業(yè)園段處于5年一遇洪水淹沒(méi)范圍之內。由于河道兩側是自然河坡，對洪水防御能力差。部分河段防滲能力差，存在安全隱患。由于缺乏系統的整體規劃，加之管理制度不健全、管理設施不配套，致使在河道內亂倒、亂掘、亂占的現象日趨嚴重；河道臟、亂、差現象普遍存在。同時(shí)隨著(zhù)人口不斷增長(cháng)和城市規模的不斷擴大，與水爭地的勢態(tài)愈演愈烈，河道斷面嚴重縮窄，防洪能力越來(lái)越低。以上問(wèn)題的存在，已嚴重威脅平橋區浉河兩岸居民及城區居民的生命與財產(chǎn)安全。為此，2012年7月，我院受信陽(yáng)市平橋區水利局的委托，對信陽(yáng)市平橋區浉河（16+700~30+360）段河道進(jìn)行測繪和總體規劃設計。測繪工程的主要工作內容有：①布設沿浉河該段河道E級GPS平面控制點(diǎn)13個(gè)；②測繪河道1：1000比例尺數字化地形圖約13.7km2；③測繪河道（橫比1：1000縱比1：100）橫斷面圖約13.7km；④測繪河道（橫比1：2000縱比1：100）縱斷面圖約13.7km。

　　2測區已有成果資料分析利用

　　2.1平面控制

　　平橋區浉河（16+700~30+360）段河道周邊有解放軍總參測繪局1958～1960年施測的三等三角點(diǎn)“龜山”和“周家山”距離測區最近。經(jīng)過(guò)現場(chǎng)勘察，標石造埋良好，保存完整，但覘標已全部破壞，該兩點(diǎn)成果屬1954年北京坐標系，高斯正形投影3°帶，中央子午線(xiàn)114°。該兩三角點(diǎn)可作為本期E級GPS控制網(wǎng)的平面起算依據。

　　2.2高程控制

　　本測區內沒(méi)有國家四等以上的已知高程點(diǎn)。但測區西南平橋區兩河口第六隊境內有國家三等水準點(diǎn)“麻城Ⅲ-1-22”，系淮河流域規劃辦公室于1953年布設，高程系統為1956黃海高程系統。國家三等水準點(diǎn)“麻城Ⅲ-1-22”的高程成果可作為本測區的GPS控制網(wǎng)和圖根點(diǎn)的高程起算依據。

　　2.3對已有成果分析利用

　　對測區附近成果成圖資料認真分析后認為：解放軍總參測繪局1958～1960年施測的三等三角點(diǎn)“龜山”和“周家山”成果可靠，符合現行規范要求，可作為本期E級GPS控制網(wǎng)的平面起算依據；由于國家三等水準點(diǎn)“麻城Ⅲ-1-22”的高程系統為1956黃海高程系統，為了保證測繪成果的一致性，把“麻城Ⅲ-1-22”的1956黃海高程系統換算成1985國家高程基準�！奥槌洽�-1-22”的高程成果可作為本測區GPS點(diǎn)的高程起算依據。

　　3施測依據

　　3.1作業(yè)依據

　�。�1）《全球定位系統（GPS）測量規范》（GBT18314-2001）；（2）《城市測量規范》（CJJ8-99）；（3）《水利水電工程測量規范》（CH2-601-81）；（4）《測繪產(chǎn)品檢查驗收規定》（CH1002-95）；（5）《測繪質(zhì)量評定標準》（CH1003-95）。

　　3.2起算依據

　�。�1）平面坐標采用1954年北京坐標系，3°帶高斯正形投影，測區中央子午線(xiàn)114°。（2）高程系統采用1985國家高程基準。（3）測區資料處理所用常數和引數為：①測區地球平均曲率半徑R=6369.138km；②測區平均高程75m；③ym取值5.6km；（4）測區內長(cháng)度測量投影變形估算：投影高程面選參考橢球面一致時(shí)。上面計算表明，本測區地表長(cháng)度投影變形值負1/9萬(wàn)小于《城市測量規范》中1/4萬(wàn)（小于2.5cm）的要求。

　　4E級GPS控制網(wǎng)設計方案

　　利用測區周邊的國家三等三角點(diǎn)作為本測區GPS控制網(wǎng)的平面起算數據，直接布設E級GPS控制網(wǎng)，由于控制面積沿河道呈帶狀，設計布設13個(gè)E級GPS控制點(diǎn)。在E級GPS控制點(diǎn)間加密一級導線(xiàn)，以保證測區基礎控制的足夠精度和強度。

　　4.1GPS控制網(wǎng)的選點(diǎn)與埋石

　�、貵PS點(diǎn)位應選在交通方便易于擴展、土質(zhì)堅實(shí)的地方，或堅固穩定的建筑物上，便于埋石和觀(guān)測，并能永久保存。②相鄰點(diǎn)之間應通視，如點(diǎn)位選埋在河道沿線(xiàn)的橋頭或固定的建筑物上，視場(chǎng)內不應有15°的成片障礙物，以避免對接收衛星信號的影響。③點(diǎn)位應遠離高壓電線(xiàn)及強功率發(fā)射源，距離不得小于100m。④點(diǎn)位附近不應有強烈的干擾衛星信號接收的物體。⑤GPS點(diǎn)標石埋設時(shí)挖制土模用混凝土現場(chǎng)澆灌，標石中心標志采用準14mm的鋼筋制作；標志中心成精細、清晰的十字絲。標志面壓印PE字樣。⑥布設的E級GPS點(diǎn)按P1、P2、P3…的順序編號。

　　4.2GPS控制網(wǎng)觀(guān)測

　　觀(guān)測前應根據設計書(shū)繪出GPS網(wǎng)圖，各異步環(huán)一般不多于6條邊。作業(yè)要求如下：①采用三臺套南方（靈銳S86）雙頻GPS接收機進(jìn)行同步觀(guān)測。②觀(guān)測過(guò)程中，GPS接收機應同步跟蹤5顆以上的衛星，其幾何圖形強度因子（GDOP）值應≤8。③采用靜態(tài)作業(yè)模式時(shí)同步觀(guān)測時(shí)間不少于40min，邊長(cháng)較長(cháng)或衛星狀況較差時(shí)應適當延長(cháng)觀(guān)測時(shí)間。觀(guān)測衛星高度角設置為10°，數據采集間隔均為15s。④觀(guān)測過(guò)程中應嚴格按GPS操作手冊要求作業(yè)，認真做好原始資料的記錄工作。安置儀器時(shí)，應嚴格對中，對中誤差不大于3mm，因測區面積不大，GPS觀(guān)測時(shí)可不記錄氣象元素。⑤GPS測量同意采用世界協(xié)調時(shí)（UTC），它與北京時(shí)間的關(guān)系按下式換算：BT=UTC+8h。⑥接收機記錄數據后，應查看測站信息、相位殘差及存儲介質(zhì)記錄等。外業(yè)記錄必須在現場(chǎng)寫(xiě)，做到內容齊全數據準確。⑦外業(yè)觀(guān)測的數據文件在轉錄到外存介質(zhì)上時(shí)，不得進(jìn)行任何剔除和刪改，不許進(jìn)行人為的加工。

　　4.3GPS外業(yè)觀(guān)測數據處理及檢核

　　為了評估外業(yè)觀(guān)測成果質(zhì)量，保證外業(yè)成果達到相應的精度，外業(yè)觀(guān)測時(shí)要及時(shí)對當天采集的數據進(jìn)行處理和檢核，對于不合格的測站數據應及時(shí)的進(jìn)行補救，以保證外業(yè)數據真實(shí)性可靠性。相鄰點(diǎn)間弦長(cháng)精度用下式表示，并按下表執行：E級GPS控制測量：σ≤102+（20×d）2姨mm式中：σ為相鄰點(diǎn)間弦長(cháng)中誤差；d為以公里為單位的相鄰點(diǎn)間弦長(cháng)，見(jiàn)表1。外業(yè)檢驗項目包括：同一條邊，任意兩個(gè)時(shí)間段的互差應小于接收機標稱(chēng)精度的2姨2倍。

　　4.4GPS控制網(wǎng)數據平差

　　內業(yè)數據平差處理的內容主要有：①全面分析、檢驗外業(yè)數據，進(jìn)行編輯和加工整理，以檢驗合格的獨立基線(xiàn)向量進(jìn)行多站網(wǎng)平差處理。②進(jìn)行WGS-84坐標系中三維無(wú)約束平差，確定GPS網(wǎng)的內部精度，提供各測站點(diǎn)的大地坐標及有關(guān)精度信息。③選擇最佳轉換數學(xué)模型，求解WGS-84大地坐標系與54坐標系的轉換參數，進(jìn)行GPS網(wǎng)在北京54坐標系和西安80坐標系中的二維約束平差，以求得GPS網(wǎng)與地面網(wǎng)最好的配置。

　　4.5GPS網(wǎng)二維約束平差后的精度要求

　　本測區E級GPS網(wǎng)內業(yè)處理轉換至高斯平面后，要求GPS網(wǎng)的邊長(cháng)相對精度不低于1/80000（邊長(cháng)小于400m的邊長(cháng)相對精度不低于1/40000），點(diǎn)位中誤差不大于±4cm。

　　5E級GPS控制測量成果檢查驗收與質(zhì)量評定

　　E級GPS控制測量成果檢查驗收和質(zhì)量評定是保證測量成果符合規范和技術(shù)設計的重要環(huán)節，是確保成果質(zhì)量，滿(mǎn)足本期測繪任務(wù)目的的前提，嚴格執行三級（作業(yè)小組、測繪隊、院總工辦）檢查，一級（甲方）驗收制度。GPS控制網(wǎng)檢查驗收的主要內容：①點(diǎn)位是否合理，標石是否規格、埋設是否適宜。點(diǎn)之記是否正確齊全；②數據采集質(zhì)量、重測和數據剔除率；③外業(yè)檢核和數據后處理是否正確；④起算數據和坐標轉換參數是否正確合理；⑤各項精度指標是否達到要求。

　　參考文獻

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