贺州郊区某公路工程测量技术探讨

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摘 要：本文基于笔者多年从事工程测量的工作经验，以贺州郊区某公路地形测量为工程背景，研究探讨了基于GPS的带状地形测量方法，论文探讨了控制网的布设方法，分析了控制网的外业观测思路，给出了数据处理及检核的结果，最后进行了GPS控制网平差和成果评价，全文是笔者长期工作实践基础上的理论升华，相信对从事相关工作的同行有着重要的参考价值和借鉴意义。

关键词：GPS 地形测量 控制测量 精度

中图分类号：TB22 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）02（a）-0044-01

GPS作为一种全新的测量手段，不仅具有精度高、速度快、通用性强、便于操作、全天候、无需通视等优点，还可同时提供平面和高程三维位置信息。

贺州郊区某公路1∶1000带状地形测量工程，测区山高坡陡、森林茂密、灌木丛生，地形平均坡度达20°～30°，通行通视非常困难，给常规控制测量带来了很大难度，为了确保工期、保证质量，我们采用了GPS控制测量方法（图1）。

1 GPS控制网的布设

本工程是山区公路带状地形测量，为了满足工程设计及施工的需要，GPS网点自然紧随公路而布设，点位要求顾及公路测设范围且基本分布均匀，各测点要求至少能与一个相邻GPS点通视。本次共布设17个E级GPS点，联测已知点3个（如图1），平均基线270 m。网中联测的3个已知点为我院1983年所施测的三等三角控制网，其高程为1956年黄海高程系。

2 GPS控制网的外业观测

2.1 仪器装备

采用3台美国产Ashtech SCA-12S型单频接收机进行观测，其静态定位测量精度为±（l0 mm+1 ppm.D）。

2.2 观测的技术指标

有效观测卫星数不小于4颗；观测时段大于60 min；时段中任一卫星的有效观测时间大于20 min；卫星高度截止角大于15°；卫星几何图形因子GDOP值小于6，空间位置；精度因子PDOP值小于6；数据采集间隔为15 s；数据采集方式为L1采集。

2.3 观测时间选择

根据卫星星历预报，当时当地上午09：20以前能接收到4颗以上健康卫星信号，且图象强度因子（PDOP）值都小于6。为了保证在最佳时间内观测，每天安排在5：30～9：30这段时间进行作业，以确保GPS网的精度。

3 数据处理及检核

将外业当天采集的数据传输到计算机中，然后对其进行基线向量处理，以确保外业数据的质量，同时也是对外业数据质量的检验。数据处理采用随机软件GPS V5.2进行，根据自动处理输出的基线向量指标，即可知道基线的解算情况。作业过程中，有一天发现同步环4～5～6闭合差超限，经认真分析，发现是点位置选择不当所致，4号点选在5号点山脊的北面，6号点选在5号点山脊的南面，致使同步环上各测点观测到的卫星不同步，需要调整个别点位，这是山区GPS作业中值得注意的。

为了提高基线向量的解算精度，可以采取以下措施。

（1）增大高度截止角：系统默认的高度截止角为150°，增大高度截止角对求解整周未知数与提高成果精度有益，因为所有相应的噪声随卫星高度截止角增大而降低，但这时要有较多的卫星参与计算，且以GDOP值良好为前提。

（2）改变历元间隔：由子GPS机本身和外界干扰产生的整周跳变，如卫星信号被树叶阻断，使基准信号和卫星信号混频以产生差频信号。这时，改变历元间隔，可以提高基线向量的解算精度。但改变历元间隔数值越大，需要的观测时间就相对越长。

4 GPS控制网平差和成果评价

采用GPS V5.2随机软件进行网平差，首先采用WGS-84大地坐标系进行三维自由网平差，在GPS网自由平差内部符合精度要求后，进行约束网平差计算，最后将各GPS点的WGS-84坐标转化为1954年北京30带大地坐标。网平差计算时使用Ⅲ-10，某矿为起算依据，进行三维约束平差，利用无名岭的成果作为检核。平差后，最弱点5号的点位中误差为±7 mm，最弱势相对精度为1∶285000，无名岭的己知成果与本次平差成果比较δX=0.010，δy=0.01，这说明采用GPS定位技术可以建成高精度的控制网。

GPS高程测量是利用2个四等水准点Ⅲ-10，某矿施测GPS水准，相当于四等电磁波测距三角高程，经WGS-84坐标系三维无约束平差，可以获得供高程拟合计算的大地高，由于GPS水准网布设成带状，采用数学3次播值样条函数模式拟合，拟合出各GPS点的正常高。拟合后最弱点高程中误差为±0.017 m其精度达到四等电磁波测距三角高程精度要求。

GPS控制网采用日本SOM A SE12110全站仪按I级导线精度进行外业检测，其统计结果如（表1）。

从外业检测数据可看出，GPS控制网精度高，成果可靠，足以满足山区地形测量的要求。

5 结论与体会

（1）GPS控制网在山区控制测量中具有布网灵活方便、作业效率高，能减少砍伐树木，对保护生态环境具有积极意义。（2）对山区选点要避免同步环中一个点在山脊一边，另一个点在山脊另一边；或一个在狭窄的山沟里，另一个在山头上，选点还要避免选在大树下、坡度大的山脊山坡上、陡坎下面，以免影响GPS测量精度。（3）观测时间的正常选择，对提高GPS测量精度有着决定性的影响。

参考文献

[1] 姚刚，刘星，张希黔.高层建筑施工GPS测量的技术设计与应用[J].四川建筑科学研究，2004（1）.

[2] 黄哓忠.GPS在城市控制测量应用中的几点体会[J].安徽建筑，2006（6）.