GPS技術在四川安縣災后恢復重建中的應用①

摘 要:本文通過在四川安縣災后的數字化測圖過程中采用GPS技術的具體實例，說明了應用GPS技術不僅可以滿足測量規范中的相應精度要求，而且可以大幅度提高作業效率，尤其是在交通不便和通視困難的地區優勢更加明顯，及時的保證了災后重建中規劃部門對現勢性強的地形圖的要求。

關鍵詞:GPS數字測圖像控點聯測

中圖分類號:P228文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2011)05(a)-0104-02

1 引言

2008年的5·12特大地震使綿陽市安縣成為地震的重災區，在災后恢復重建的對口支援中，我院負責安縣的災后數字化地形圖測繪工作。由于地震使安縣的17個鄉鎮受到了不同程度的毀壞，人民的生產生活受到了極大影響，我院的各個部門都參與到了安縣的災后重建過程中，針對災后規劃、建筑、市政各部門急需現實性強的數字地圖，我院決定采用低空數碼航空攝影測量技術測制安縣的各個鄉鎮地形圖，應用GPS技術建立安縣地方坐標系和像控點聯測以及圖根導線加密。

2 GPS技術在安縣災后重建中的具體應用

2.1 首級控制網的布設

由于任務緊急，首先在安縣主城區布設了控制面積為30km2的四等主網。由16個點組成，邊長不超過3km，通過靜態測量的方式觀測主網點。在其他需要測圖的鄉、鎮政府駐地，測圖面積大于1km2(含)的，每個鄉鎮駐地布測3～5座GPS四等網點;測圖面積小于1km2的，直接布設一、二級導線點(如圖1）。

GPS觀測使用7臺ASHTECH單頻接收機，其標稱精度5mm+5ppm，觀測前應進行天線相位中心穩定性檢驗與光學對點器檢驗。并使用拓普康全站儀實測了其中的兩條邊長，其測距標稱精度為2mm+2ppm，觀測時應測量氣溫與氣壓，進行氣象改正，最后與經GPS觀測后反算的邊長進行比較。

在外業工作結束后，基線解算采用ASHTECH接收機隨機軟件SOLUTION2.6進行解算，所有限差均應滿足《全球定位系統(GPS)測量規范》第9.2.2、9.2.3、9.2.4條的規定要求。不合格基線應重測。采用四等水準量作為安縣主城區的基本高程控制，并聯測其中的六個控制點。對主網中的其他控制點高程采用GPS高程擬合的方法求得。六個點進行了四等水準測量，對其余點的高程值采用GPS擬合的方法求得。

2.2 加密圖根網的布設

在首級控制網觀測并解算合格后，為了滿足城市施工放線的需要，采用快速靜態測量模式進行了加密，根據當地的實際情況，花荄鎮由于原有圖根控制點較多，且點位保存完好，故僅在城市中心區新布設七個點，其他控制點采用原來的標石，重新進行觀測。界牌鎮新布設17個圖根點。觀測過程中采用單基準站，雙流動站的模式進行測量。觀測結束后的數據導入到安縣主網的控制文件中，進行整體平差，保證了精度以及成果的一致性。

2.3 像控點聯測

安縣測區范圍內地形復雜，部分地區還是植被茂密的丘陵地區，只有采用高精度抗干擾性強的GPS接收機才能快速可靠的獲得像控點坐標。為保證精度要求，具體做法如下:我們采用雙參考站，4臺流動站作業并且采取快速靜態測量模式，為了保證基準站高程精度的可靠，分別將2臺基準站接收機架設在經四等水準聯測的控制點上，保證4臺流動站至少在一個基準站的控制范圍內。架設好基準站后，做好GPS接收機、電臺及電池等地連線工作，輸入作為基準站的控制點坐標并準確量取儀器高后，啟動基準站設備進入工作狀態，此時移動站可開始工作。

像控點由一人刺點，并用靜態接收機聯測其3維坐標，另一人到現場檢查無誤后，然后取其值作為該像控點的最后坐標值。

3 GPS控制網平差及精度評定

GPS控制網平差包括三維無約束平差和二維約束平差，平差數據采用基線向量的雙差固定解進行，網平差和坐標轉換均采用ASHTECH的SOLUTION2.6軟件。由于此次地震使安縣周圍的國家控制點僅剩三道拐一個，因此，本項目只能以三道拐點的平面坐標作為起算，組成一個圍繞安縣主城區的GPS-D級控制網。首先進行在WGS84坐標系下的無約束平差，以檢定基線向量網自身的內符合精度及其系統誤差和粗差。經三維無約束平差計算向量網中最弱邊相對中誤差為:GP15—GP02 1/260316。經統計所有基線向量改正數的絕對值均滿足規范中的限差要求。三維無約束平差計算通過后，再以三道拐點的坐標進行約束，得到各控制點在安縣獨立坐標系下的坐標。經二維約束平差計算后，GPS網最弱邊相對中誤差為:GP01-GP04 1/145024。最弱點點位中誤差為:GP08∶0.28cm。

為了檢驗快速靜態測量的精度，在量測像控點坐標的期間復測了幾個GPS-D級網點的坐標。根據《城市測量規范》中對像控點的點位中誤差要求為不得大于圖上0.1mm，高程中誤差不大于測圖基本等高距的1/10。量測的D級點的坐標差值最大的僅為DX=6cm，DY=4cm，因此，采用快速靜態測量方法量測像控點坐標的方法是完全可以的。精度分析見表1、2。

GPS高程擬合法得到的高程與后來經四等水準測量測得的高程大部分都比較接近，如表3。

4 結語

此次安縣所急需為城市和鄉、鎮重建規劃使用的基礎控制點成果和大比例尺地形圖成果資料經過我院各部門的協同作業，終于在重建規劃之前圓滿的完成了任務，并且達到了《城市測量規范》中相應的對于控制測量和地形圖的精度要求。說明采用GPS技術建立各種等級的控制網是完全滿足精度要求的，而大面積的大比例尺成圖采取航測成圖也是可行的。

這次在安縣的測繪任務盡管時間緊，任務重，而且當地氣候炎熱，并且作業過程中時有余震發生，但我們參加該項目的每個同志都清楚自己所肩負的責任和使命，把對災區人民的熾熱愛心融入到我們的日常工作中，最終向災區人民，遼寧人民交了一份滿意的答卷。

參考文獻

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