GPS在库区界桩埋设中的应用
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摘 要:gps在工程测量、导航定位等应用中所具有的优越性和方便性使其应用越来越广泛。小巧方便的手持GPS机能够起到辅助定点和导航的重要作用,在此次汤河水库库区某界桩埋设中与全站仪相结合使用,使得以后寻找界桩时更加方便快捷。
关键词:界桩;全站仪;手持GPS;导航
中图分类号:P228
文献标识码:A
文章编号:1005-569X(2010)04-0101-02
1 引 言
汤河水库位于辽阳市弓长岭区汤河乡境内的干流上。是一座以防洪、供水为主,兼顾灌溉、养鱼、发电等综合利用的大型水利枢纽工程。按百年一遇洪水设计,按可能最大降雨复核。汤河水库控制流域面积为1228km2。它是太子河第一大支流,上游分为东西两支,坝址以上流域范围内有七个乡(镇)及汤河乡一部分。110高程以下为水库地域,以上为当地政府地域,因此需埋设110界桩作为界限。110界桩可以为水库在高水位运行时所产生的纠纷与赔偿问题提供依据,同时也为在水库地界非法占地等水政执法问题提供可靠依据,保障水库的合法权益。此次110界桩的埋设主要在库区东西两支的河头处。界桩的埋设位置大部分在易产生争议的田地中。
2 手持GPS辅助测量与传统测量方法的比较
水库上一次110界桩埋设是采用水准仪导高程的传统方法测得埋设点的,现在仍能找到的所剩无几。由于110淹没线所处位置多在田地中,由高水位引起的纠纷多在汛期发生,正值高科作物生长季节,采用传统的测量方法埋设的界桩,在发生纠纷时很难找到,必须重新测量才能准确定位。
采用了手持GPS辅助测量的方式,与全站仪相结合进行测量。首先由全站仪进行高程测量,然后用手持GPS测得该点坐标,并储存为航点。由于手持GPS机具有辅助定点和导航的重要作用,发生纠纷时可根据手持GPS测得的坐标进行导航快速准确的找到界桩位置。在遇到非法占地等水政执法问题时,可根据手持GPS导航找到该处附近两个相邻的界桩点,两点连线即可知该处是否为水库地域。
以这次测量使用的集思宝Map60手持GPS为例。它是靠接收卫星信号来提供导航信息的,所在位置的天空可视情况将决定采集器的定位速度。GPS信号不能穿过岩石、建筑、人群、金属、密林等障碍。此次测量都是在天空开阔处,因此可以使用手持GPS进行测量。
卫星页面显示GPS卫星分布图和信号强度图,页面顶端的状态栏用于显示当前的采集器的工作状态。每次开机后,采集器都将首先进入搜索卫星状态。之后是二维位置状态,此状态下页面可以显示当前位置的坐标,但定位误差较大,采集器捕捉的GPS卫星数量和强度不够,还不能准确导航。当采集器捕捉到4颗以上GPS卫星后,可以确定当前的位置和高度,此时可以准确的进行导航。
GPS卫星不断地发送自身的星历参数和时间信息,采集器实时地捕获这些信息并经过解算求出测点的三维位置、三维方向以及运动速度和时间信息。在用GPS信号导航定位时,为了计算测站的三维坐标,必须观测4颗以上的GPS卫星。这4颗卫星在观测过程中的几何位置分布对定位精度有一定的影响。使用过程中接收到的卫星越多,定位精度会越高,最多可收到12颗卫星。
GPS手持机在库区110界桩埋设中的用途主要有两个方面:测界桩点坐标、导航。
3.1 测坐标
采用全站仪测得110高程位置后,用GPS手持机测得该点坐标,为该点定位,之后可以在任何页面按存点键将当前位置存储为一个航点。当航点存入机器后,我们可以查找它、用它来导航,还可以对它进行编辑,可以更改航点名字、图标、注释以及经纬度等信息。由于捕捉卫星信号的灵敏度高,GPS手持机单点定位的速度非常快,一般在15s左右即可捕获4颗以上卫星,从而快速的实现3D导航和定位。可以将机器在同一位置进行长时间的测量,根据多次求得的位置取平均值来提高航点位置的准确度。
GPS导航系统所提供的坐标是以WGS84坐标系为根据而建立的,我国目前应用的许多地图却属于北京54坐标系或西安80坐标系。因为不同坐标系之间存在着平移和旋转关系,对于同一点的坐标,可能会有几十米到上百米的差异。因此,如果不是用WGS84的经纬度坐标,必须要进行坐标转换,输入相应得转换参数。
3.2 导航
用手持GPS测得110桩的坐标后,将其存储到航点表中,以后再找此点时,就可以利用手持GPS的导航功能了。根据其导航功能,既可以找到现在所处位置距离上个航点的距离和方位,又可以确定出该航点到该航点表中任何一个航点的距离和方位。这样就可以快速准确地找到任何一个已埋设的110桩了。
机器有两种选路方法:沿路导航和直线导航。沿路导航是机器会根据地图上的道路情况选择一条合理的路线提供给用户;直线导航是从用户当前的位置到目的地之前以一条直线来导航。选择好道路后按机器的提示就可以顺利到达目的地了。
3.3 测试
为方便以后对界桩点的查找,对每个界桩点都做了详细的考证表(如表1)。
以下大河52号桩为例,根据此考证表我们对查找界桩点做了测试。首先根据此表的周边参照物描述来到下大河桥南30左右的位置,将测得的GPS坐标输入手持GPS中,运用导航功能,根据机器的提示,顺利地找到了52号桩。除此之外,又选取了一个没有周边参照物的界桩进行了测试,仅仅根据手持GPS的坐标,运用导航,也顺利地找到了该点。因此此次界桩埋设将手持GPS运用其中是非常成功的。
4 结语
全球定位系统GPS是近年来开发的最具有开创意义的高新技术之一,其全球性、全能性、全天候性的导航定位、定时、测速优势在此次界桩测量埋设过程中得到了充分的应用。为今后界桩的查找和使用提供了详细的坐标数据,同时也为其将来在水库其他工程中的应用提供了宝贵经验。