GPS靜態控制在較大市政工程中的應用

李春香

(深圳市勘察測繪院有限公司，廣東深圳 518028)

1 引言

市政工程是指城市道路、橋梁、地下管線、地鐵、輕軌等城市公用設施建設工程。隨著現代化城市的建設，市政工程越來越多，項目也越來越大，項目覆蓋區域面積也逐漸增大。這種情況下，高質量的大地控制網的布設，對工程進度、質量、成本控制以及工序有序展開有著重要意義。應用GPS靜態進行工程控制網布設可以極大提高控制網精度，節省成本，提高工作效率，在現代工程項目中應用日益廣泛。

本文即是應用GPS技術在布設較大市政工程控制網中的嘗試與應用研究。

2 工程概況

燕川污水處理廠配套污水干管工程是深圳市重要的污水處理工程之一，在環境污染綜合治理和環境保護戰略中，即將發揮重要的作用。該工程主要包含有:茅洲河干流北岸截流干管公明段、西田水截流干管、上下村排洪渠截流干管、合水口排洪渠截流干管、公明鎮排洪渠截流干管、馬田排洪渠截流干管、茅洲河干流南岸截流干管公明段，共7段，總長度約17 km。污水干管工程隸屬公明街道，測區范圍涉及5個自然行政村和公明鎮。測繪的主要內容有:污水干管工程竣工測量、1∶1 000地下管線竣工圖測繪、GPS控制網測量、四等水準測量、驗測平面位置和管線縱斷面測量等。

3 平面控制及解算

(1)平面控制

圖1 工程略圖

本次工程需要測量的區域面積很大，測區內道路成網絡狀，城鎮主干道和鄉村道路縱橫交錯，四通八達，由于籌備舉行“大運會”，很多道路都在整改，舊路普遍都處在改造或重建當中，公路旁邊原布設國家及其他等級控制點遭破壞特別嚴重，所以測量工作困難很大。根據工程實際和技術方案要求，按照“分級布網”的原則，在本地區原有4個已知四等點的基礎上，擬建立覆蓋整個測區的國家E級GPS控制網，共布設GPS平面控制點11個。高程控制測量是通過聯測附近已有的2個三等水準點和GPS點組成四等閉合或附合水準路線來實現的。最后應用深圳市連續運行衛星服務系統(SZ－CORS)RTK技術，對周邊布設的各GPS點進行擬合，并以其他新建立的GPS點作檢查，來加密測區范圍內的圖根控制點，共計數量有87個。

圖2 GPS平面控制網布設方案略圖

(2)平面控制解算

采用華測靜態GPS數據處理軟件Compass進行了基線解算，基線解算采用符合要求的雙差固定解作為基線解算的最終成果，然后保存為統一的通用基線數據處理格式，在平差軟件中完成WGS－84坐標系下的三維無約束平差。所有觀測及基線解算過程均嚴格按規程要求在軟件中設定相應的參數，并根據驗算結果，判斷基線數據精度指標進行合理驗算，保留解算合格的基線、剔除個別具有粗差的數據，共驗算通過合格基線157條，共計包含圖根控制點87個，解算得IW01～IW13平面控制點(共計13個控制點)，滿足網平差對本次工程合格基線的需要。

4 高程控制

經實地踏勘，在測區附近有已知三等水準點(III松光5、III新光5)，現場均保存完好，可作為本次高程控制的起算基準。結合本測區的實際情況，布設3條四等水準閉合路線(圖3)，中途經過新增的11個四等GPS點IW01～IW11以及16個新加密的GPS－RTK圖根點。

圖3 水準路線略圖

5 高程控制的檢核

由于測區已知高等級(三等)水準點數量較少(只有2個)，給GPS水準高程測量的應用帶來了限制。鑒于此，本次GPS控制網整體平差后，進行了GPS高程擬合計算，與四等水準成果進行了比較。取網中的5 個 GPS 點為起算點(IW01、IW03、IW04、IW05、IW11的四等水準成果為起算數據)，進行二次曲面擬合高程異常，計算出6個點(IW02、IW06～IW10)的高程，得出最大高程差差值為 －0.023 m，誤差的算術平均值為，高程擬合比較表見表1。

高程擬合比較表 表1

本測區區域地勢平坦，處于起伏不大的平原地區，GPS擬合高程和四等水準高程相比較高程差值最大值－0.023 m，最小值0.002 m;由此可知，如果GPS網的覆蓋面積在20 km2范圍內，若有5個均勻分布的水準點，在地勢起伏不大的中原地區，利用GPS高程擬合方法可達到四等水準精度。

6 結論

GPS靜態控制不要求相互各點之間通視、數據自動記錄并可以全天候觀測，在大型的市政工程中提高了效率、節約了成本，因此，在現代化的城市，GPS逐步取代了傳統的控制測量。GPS技術現代城市測繪中發揮了舉足輕重的作用。

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