GPS在青岡縣幸福水庫工程測量基線處理中的應用

孫麗晶，林艷紅

(1.青岡縣水務局，黑龍江 青岡 151600;2.黑龍江省水利水電勘測設計研究院，哈爾濱 150080)

GPS全球定位系統是一種精度高、速度快、成本低、操作簡單的現代化定位系統，在工程測量中得到了廣泛的應用，尤其是在通視不好的情況下，其優點更為明顯。下面就青岡縣幸福水庫工程中應用的具體情況做詳細的闡述。

1 具體施測

1.1 測區概況

測區位于青岡縣東南部昌盛鄉幸福村境內，通肯河右岸幸福大溝中游，有鄉道青昌公路至昌盛鄉，交通條件一般，為丘陵地形。但外業工作正值春季，冰雪融化，給交通及外業施測帶來很大困難。

1.2 外業測量

1.2.1 埋標

壩軸線兩端及下游各埋一對標石，因實地情況特殊，壩線為圓弧走向，兩端為道路，只能埋在路邊。壩線左端標石埋在155 m高程以上。埋設標石均通視良好。所有埋設標石點均聯測GPS E級坐標和四等水準，做好點之記，并提交交樁成果。

1.2.2 外業施測

采用1954年北京坐標系。利用測區內附近本院前期埋石03—3、03—4，布設GPS E級網，采用邊連式聯測4個引測點和4個埋石點。其網形見圖1。

外業嚴格按規范操作，外業觀測結束后，進行了內業處理，以下對內業處理進行詳細說明。

1.3 內業處理基線

1.3.1 選擇坐標系統

圖1 GPS控制網觀測圖

根據任務要求采用1954年北京坐標系，根據E級網精度要求，對衛星高度角(15度)和采樣間隔(10s～30s)等進行設置后，進行基線處理，因篇幅有限，網中最弱邊觀測解算結果見表1。

表1 最弱邊觀測解算結果表

精度計算公式為:

式中:a為固定誤差，在此a=10mm;b為比例誤差系數在此b≤20;d為相臨點距離，mm，在此把實際解算邊長賦予d=175000mm。經計算 α為0.0117m。0.0083＜0.0117，所以觀測基線解算合格。

基線處理合格后進行GPS網同步環和異步環檢查。最弱邊所在同步環解算結果見表2。

表2 最弱邊同步環解算結果表

同步環(3條基線)相對誤差=2.74ppm ΣX=0.0014，ΣY=-0.0019 ，ΣZ=-0.0002。

根據計算精度公式，同步環坐標閉合差檢核滿足WX≤(√3)/5×σ

異步環坐標閉合差檢核滿足WX≤(3√n)×σ;WY≤(3√n)×σ;WZ≤(3√n)×σ;Ws≤3×(3√n)×σ

把上述σ=√(a2+(b×d×10-6))2=10.17mm=0.0117 m帶入各式，上述解算列表中各項指標滿足精度要求。

1.3.2 無約束平差

在基線向量檢核符合要求后，以一個點的WGS-84系三維坐標為起算點，進行GPS網平差。本次解算軟件選擇隨機商軟件HDS2003進行網平差，在平差中，基線分量的改正數絕對值(V△X、V△Y、V△Z)滿足下式:

把上述σ=√(a2+(b×d×10-6))2=10.17 mm=0.0117 m帶入各式，上述解算列表中各項指標滿足精度要求

1.3.3 約束平差

利用無約束平差后的可靠觀測量，選擇1954年北京坐標系下進行二維約束平差。在平差中，基線分量的改正數與經過粗差剔除后的無約束平差結果的同一基線相應改正數較差的絕對值 (dV△X、dV△Y、dV△Z)滿足下式:

把上述σ=√(a2+(b×d×10-6))2=10.17 mm=0.0117 m帶入各式，上述解算列表中各項指標滿足精度要求

進行約束平差后，各項指標符合要求。其GPS網精度統計見表3。

表3 GPS網精度統計

以埋石點為測區首級控制點，利用GPS RTK動態向下布設1∶2 000地形圖和1∶500地形圖的圖根級控制和1∶2 000地形圖碎部測量，以及斷面施測的控制測量。GPS E級點提供三度帶及六度帶坐標成果。

1.4 測量中采用的儀表配備

此次測量中采用的儀器配備見表4。

表4 儀器配備表

2 小結

應用GPS定位技術大大地縮短了外業的工作量，基本上解除了在交通不便，通透不好的測區施測的難度。全面布設控制網除了能獲很高的精度外，還節省了大量的經費、時間和勞動力。內業處理時也減輕了傳統人工施測方法中重復檢查，計算工作量巨大的弊端。

[1] 徐紹銓，張海，楊志強，等.GPS測量原理及應用[M].武漢:武漢大學出版社，1998.

[2] 國家測繪局GB/T18314—2009全球衛星定位系統(GPS)測量規范[S].北京:中國標準出版社，2009.