天津濱海新區工程測量技術研究

摘 要:本文以筆者在天津濱海新區建設用地進行控制測量和數字化地形測繪中的實踐為研究背景，論文首先分析了任務的內容及工程環境，進而探討了平面與高程控制測量的思路方法，在此基礎上，筆者給出了數字化地形測量的實施步驟，全文是筆者工作實踐基礎上的理論升華，相信對從事相關工作的同行有著重要的參考價值和借鑒意義。

關鍵詞:控制測量 地形測量 驗收 GPS

中圖分類號:TB22文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2011)10(c)-0088-02

1 項目概述

本次測量區域位于天津濱海新區，地理坐標位于北緯38°40′至39°00′，東經117°20′至118°00′。本次測量區域面積18.57平方公里。區內地勢平坦、面積開闊。

2 坐標和高程系統、作業依據及測量規范

本次作業坐標系統采用1990年天津市任意直角坐標系統，高程基準采用1972年大沽高程系，2008年高程。本測區執行下列技術標準，表1。

本次設計中未提到的工作項目的要求，按規范的有關技術規定執行。規范設計未明確的極限誤差項目一律以規范設計中所規定的中誤差兩倍作為極限誤差。

3 平面控制、高程控制

3.1 原有資料情況

經實地踏勘及收集有關測量資料，測區附近有天津市省某測繪院布設2個GPS－D級點、2個GPS－E級點作為本次平面控制起算點，測區高程控制采用4個四等水準點作為本次高程起算，采用GPS高程擬合測區高程。

3.2 平面控制、高程控制

3.2.1 選點和埋點

本次測量采用GPS全球定位系統進行首級平面、高程控制。根據測區的實際情況，在公路邊、樓房、高坡地等土質堅硬的地方選點，標志采用預制好上截面10cm×10cm、下截面為15cm×15cm、高為60cm×60cm的鋼筋混凝土標石。

3.2.2 測量觀測方案及平差計算

(1)測前準備

①GPS內存數據容量;②認真了解各GPS點所處的環境，運用GPS軟件預測點的最佳觀測時間;③檢查GPS的各項設置:靜態或動態、高度截止角、數據采樣率、天線類型、天線量測方式。

(2)觀測

①到出發到測點前，認真檢查GPS主機、電池、電纜、測GPS天線的鋼尺、記錄紙、筆、腳架及對講機等必備品;②架站:認真地架好儀器，對中、整平、接好電纜;③量測天線高:GPS天線高的量測一般都是量的斜高，不要人為地改為垂直高;要對稱量幾個方向，然后取平均值;④開始觀測時，只需按下電源開關，這時記錄好測點名、開機時間、開機時天線高;⑤觀測結束時，先關電源，不要馬上拆機，還要再量天線高，以判斷觀測過程中儀器是否動過。

3.3 GPS數據傳輸

(1)在傳輸數據前，先查看儀器里每個時段里記錄的數據量是否大小相近，將由于開關電源引起的無效記錄先刪除;(2)通信參數設置;(3)傳輸數據時，先檢查軟件中的各項設置，查看GPS類型、天線類型、天線高的量測方式等是否設置一致;(4)傳輸數據時，記錄好各數據文件的時段號、點名，以備基線解算后用;輸入天線高;(5)在做好上述工作后，查看高級設置，給定高度截止角、PDOP值等幾個重要設置;即可傳輸數據。

3.4 GPS數據處理

(1)基線向量解算時，可根據不同情況，設置好是解算部分基線還是解算全部基線，軟件自動解算;(2)基線向量解算后，可初步檢查一下評判各基線的置信參數，檢查同步環、異步環等閉合差，檢查不同時段同一條邊的較差，查出超限原因，剔除有粗差的基線。

3.5 平差計算

GPS定位成果屬于WGS-84大地坐標系，而實用的測量成果是屬于1954年國家坐標系，因此必須解決成果的坐標轉換問題。

(1)GPS基線向量網的平差分為三種類型:一是無約束平差，二是約束平差，三是聯合平差。(2)對于聯合平差是解決GPS網成果轉換的有效手段，也是絕大多數的地區目前唯一行之有效的方法。因此GPS網一般要聯測3～5個已知點;(3)GPS基線向量網成果的內精度分析:根據無約束平差成果分析，主要考察基線向量觀測值改正數、各點坐標中誤差、點位中誤差、GPS基線向量邊的方位和邊長相對精度，若發現有明顯粗差，則要在聯合平差前剔除;(4)聯合平差或約束平差成果的精度分析:主要考察各類觀測值的改正數的分布是否有明顯粗差，平差坐標、點位誤差、轉換參數、單位權中誤差是否通過統計檢驗，邊長相對精度是否滿足設計的精度要求。

3.6 高程擬合

GPS高程擬合根據不同軟件的要求，至少要聯測4個水準高程點，但其高程精度不高，一般只能達到3cm左右。

4 數字化地形測量

4.1 圖根控制測量

測區采用全站儀布設成附合導線、閉合導線、支導線、極坐標支點可以連續支兩次。導線相對閉合差≤1/4000。極坐標支點不宜大于500m。三角高程測量其附合線路或閉合線路≤±40mm，其中D為測距邊邊長(km)。圖根導線采用簡易平差計算。

4.2 數字化地形測量

測區采用數字化測量，比例尺為1:500，基本等高距為0.5m，采用40cm×50cm矩形分幅。使用全站儀進行野外采集數據，定向方向應＞500m，并進行其他方向點檢查，碎部點測量測距最大長度＜300m，高程注記點間距為25m。

(1)設站:儀器對中整平，儀器對中誤差≤5mm，量儀器高，儀器高量至毫米;輸入氣溫、氣壓、棱鏡常數;建立(選擇)文件名;輸入測站坐標、高程及儀器高;輸入后視點坐標(或方位角)，瞄準后視目標后確定。(2)檢查:測量1個已知坐標的點的坐標并與已知坐標對照(限差≤±5cm);測量1個已知高程的點的高程并與已知高程比較(限差≤±5cm);如果前兩項檢查都在限差范圍內，便可開始測量，否則檢查原因重新設站。(3)立鏡:依比例尺地物輪廓線折點立鏡，不依比例尺地物的中心位置立鏡。(4)觀測:在建筑物的外角點、地界點、地形點上豎棱鏡，回報鏡高;全站儀跟蹤棱鏡，輸入點號和改變的棱鏡高，在坐標測量狀態下按測量鍵，顯示測量數據后，輸入測點類型代碼后存儲數據。繼續下一個點的觀測。 (5)皮尺量距:對于那些本站需要測量而儀器無法看見的點，可用皮尺量距來確定點位;半徑大于0.5m的點狀地物，如不能直接測定中心位置，應測量偏心距，并在草圖上注明偏心方向;丈量的距離應標注在草圖上。(6)繪草圖:現場繪制地形草圖，標上立鏡點的點號和丈量的距離，房屋結構、層次，道路鋪材，植被，地名，管線走向、類別等。(7)檢查:測量過程中每測量30點左右及收站前，應檢查后視方向，也可以在其他控制點上進行方位角或坐標、高程檢查。(8)數據傳輸:連接全站儀與計算機之間的數據傳輸電纜;設置通訊中端的通訊參數與全站儀的通訊參數一致;全站儀中選擇要傳輸的文件和傳輸格式后按發送命令;計算機接收數據后以文本文件的形式存盤。(9)數據轉換:通過軟件將測量數據轉換為成圖軟件識別的格式。(10)編繪:成圖采用廣州開思軟件成圖。圖幅編號采用天津市數據字典要求分幅。(11)建立測區圖庫，圖幅接邊，輸出成圖。

4.3 精度分析

為了檢核測量精度，以首級GPS控制網的平面點位聯測的高程值為真值進行對比分析。對布設的4個GPS控制點進行了分析，最大平面點位中誤差為±0.024m，最小為±0.015;最大高程誤差為0.023，最小為0.015m。表2列出部分點位精度比較結果。

1:500 1:1000 1:2000外業數字測圖技術規程(GB/T 14912-2005)中規定:丘陵、平原地區地形圖圖上地物點平面位置精度應滿足(表3)。

根據以上數據精度分析，精度完全滿足測圖需要，而且誤差分布均勻，不存在誤差累積問題。

參考文獻

[1]沈學標.工程測量專業發展的探討[J].現代測繪，2006年04期，37-38.

[2]21世紀我國工程測量技術發展研討會 會議紀要[J].科技資訊，2009年04期，45.