GPS技術(shù)在商洛市城市控制網(wǎng)中的應(yīng)用

韓建民/商洛市城市規(guī)劃勘測院

GPS技術(shù)在商洛市城市控制網(wǎng)中的應(yīng)用

韓建民/商洛市城市規(guī)劃勘測院

一、引言

計(jì)算機(jī)技術(shù)的高度發(fā)展和全球定位（GPS）的日趨完善，使測繪技術(shù)和方法發(fā)生了歷史性的變革。GPS三維定位以其精度高、范圍廣、全天候和不受通視條件限制等諸多優(yōu)點(diǎn)，在工程測量等多個(gè)測繪領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。本文以我們商洛市城市GPS控制網(wǎng)建設(shè)為例，具體介紹GPS定位技術(shù)在城市控制網(wǎng)測量中的應(yīng)用。

商洛市地改市后，城市規(guī)劃區(qū)急劇擴(kuò)大，社會經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展，城市建設(shè)規(guī)模不斷加大，原有的控制已不能滿足城市發(fā)展和建設(shè)需要。為此，我們組織技術(shù)力量，承擔(dān)完成了商洛市城區(qū)70km的C級GPS控制測量工作。

二、已有資料的利用情況

由陜西省綜合勘察設(shè)計(jì)院1974年施測的三角點(diǎn)Ⅳ李家村和1989年施測的導(dǎo)線點(diǎn)Ⅳ三臺山、文化館，作為本次施測C 級GPS控制網(wǎng)的平面和高程的起算點(diǎn)，按C級GPS控制網(wǎng)建設(shè)，成果為城市獨(dú)立坐標(biāo)系、高程投影面為700米。

三、方案實(shí)施

1平面控制測量。

（1）C級GPS測量。

①C級GPS網(wǎng)布設(shè)。該GPS控制網(wǎng)由3個(gè)已知點(diǎn)和36個(gè)未知C級GPS點(diǎn)組成，控制面積為70km2。以陜西省綜合勘察設(shè)計(jì)院1974年施測的三角點(diǎn)Ⅳ李家村（1000）和1989年施測的導(dǎo)線點(diǎn)Ⅳ三臺山（1001）、文化館（1002）為起算點(diǎn)，建立商洛市城市控制網(wǎng)。GPS網(wǎng)共有27個(gè)同步環(huán)、10個(gè)異步環(huán)，最大邊長（2200m）、最小邊長（900m），控制網(wǎng)采用三臺美國Ashtech接收機(jī)觀測，標(biāo)算精度經(jīng)北京GPS鑒定中心鑒定。其聲噪化和精度完全滿足本次工程要求。所有GPS點(diǎn)標(biāo)志均為混凝土標(biāo)石，點(diǎn)名為G01、G02……G36和所在地的名稱。

②C級GPS觀測。觀測時(shí)，采用三臺美國ASHTECHZ雙頻接收機(jī)同步觀測、1小時(shí)為一個(gè)觀測時(shí)段，同異步環(huán)相結(jié)合的觀測方法，衛(wèi)星高度角大于15°，有效衛(wèi)星總數(shù)大于4顆，采樣間隔15（s）、PDOP≤4.每一時(shí)段首末觀測記錄天線高，天氣情況，跟蹤衛(wèi)星編號及PDOP值。

③數(shù)據(jù)處理?；€向量采用隨機(jī)軟件進(jìn)行處理，網(wǎng)平差采用同濟(jì)大學(xué)TGPPS軟件進(jìn)行計(jì)算，平差時(shí)所采用的基線均為固定解，無浮動解。平差選用獨(dú)立觀測基線向量，剔除多余觀測，先采用WGS84系統(tǒng)進(jìn)行約束平差，其觀測值準(zhǔn)確可靠，點(diǎn)位精度滿足規(guī)范要求。

2.一級導(dǎo)線點(diǎn)測量。

（1）一級導(dǎo)線點(diǎn)布設(shè)。一級導(dǎo)線點(diǎn)是在6個(gè)D級GPS點(diǎn)間布設(shè)了有17個(gè)結(jié)點(diǎn)、10個(gè)導(dǎo)線環(huán)、及三條附合導(dǎo)線、68個(gè)導(dǎo)線點(diǎn)組成的導(dǎo)線網(wǎng)，導(dǎo)線總長17公里，結(jié)點(diǎn)間最大路線長1.6K m（其余一般小于1K m），最大邊長552m，平均邊長280m，最大邊長相鄰比小于1:3。

（2）一級導(dǎo)線選點(diǎn)埋石。

a.導(dǎo)線點(diǎn)選在通視良好，土質(zhì)堅(jiān)實(shí)，便于埋石、觀測并能長期保存的地方，一般選在道路（街道）、固定的土堆上，少量點(diǎn)為滿足通視的需要選在房頂上。

b.相鄰點(diǎn)間通視良好，視線離地面障礙物高度大于0.5m，點(diǎn)位避開強(qiáng)磁干擾的地方，離開高壓線10m以外。

c.一般埋設(shè)混凝土標(biāo)石，十字路中心及公共設(shè)施上的點(diǎn)釘Φ12mm×10cm的鋼釘（中心刻有“十”字），水泥地面鑿刻“十”字，周圍鑿15cm×15cm的方框，并涂上紅漆，作為埋石點(diǎn)，街道充分利用了城建部門埋設(shè)的標(biāo)石，共埋設(shè)（含利用舊點(diǎn)）混凝土標(biāo)石48個(gè)。

d.一級導(dǎo)線點(diǎn)編號為ID01、ID02……ID68,并在標(biāo)石面及周圍明顯地物上書寫了點(diǎn)號，標(biāo)注了明顯地物至點(diǎn)位的距離。

e.一級導(dǎo)線點(diǎn)在現(xiàn)場繪制了點(diǎn)之記，點(diǎn)位詳見控制網(wǎng)展開圖。

（3）一級導(dǎo)線觀測。

a.觀測使用儀器之前均送法定計(jì)量檢定單位進(jìn)行了檢定，在測前還進(jìn)行了檢視。

b.水平角采用J2型經(jīng)緯儀按方向法觀測兩測回，測回間變換度盤位置90°。方向數(shù)超過3個(gè)時(shí)進(jìn)行了歸零。

c.邊長采用二級測距儀單向觀測兩側(cè)回，溫度、氣壓各觀測一次，溫度取至0.5℃，氣壓取至100Pa，氣象改正利用測站測定的溫度及氣壓輸入儀器自動進(jìn)行改正。

d.垂直角采用J2型經(jīng)緯儀按中絲法對向觀測二測回，儀器高、覘標(biāo)高（鏡高）量至0.001m。

e.水平角、垂直角、邊長各項(xiàng)觀測誤差（或較差）符合《設(shè)計(jì)》要求，角度取位至1秒，邊長取位至0.001m。

（4）一級導(dǎo)線計(jì)算。

a.外業(yè)觀測結(jié)束后對一級導(dǎo)線進(jìn)行了概略計(jì)算，邊長進(jìn)行了測距儀加、乘常數(shù)改正，傾斜改正（用對向觀測垂直角改正）和高程歸化改正（歸化至700米高程面）。

b.對全網(wǎng)進(jìn)行了方位角（多邊形）閉合差，坐標(biāo)閉合差，導(dǎo)線全長相對閉合差的驗(yàn)算，其閉合差均符合《設(shè)計(jì)》要求，用方位角閉合差計(jì)算的測角中誤差為± 4.40″。

c.平差計(jì)算采用清華山維編制的控制網(wǎng)平差計(jì)算程序，在微機(jī)上進(jìn)行計(jì)算，按間接平差法進(jìn)行嚴(yán)密平差，概算及平差計(jì)算采用一體化程序一次性完成。

d.平差輸出成果有起算數(shù)據(jù)，觀測數(shù)據(jù)，條件效驗(yàn)，坐標(biāo)平差值，角度、邊長平差值及改正數(shù)，精度評定等。

a.平差后單位權(quán)中誤差為3.62″最大點(diǎn)位誤差4.9cm，最大點(diǎn)間誤差4.3cm。

3.高程控制測量。

（1）高程系采用1956年黃海高程系，以原有四等水準(zhǔn)點(diǎn)為起算依據(jù)。水準(zhǔn)點(diǎn)點(diǎn)位及標(biāo)石點(diǎn)名與GPS點(diǎn)共用。并組成一個(gè)由7個(gè)結(jié)點(diǎn)組成的四等水準(zhǔn)網(wǎng)，點(diǎn)位及路線組成見四等水準(zhǔn)路線圖。

（2）四等水準(zhǔn)網(wǎng)觀測采用電磁波測距代替四等水準(zhǔn)方法進(jìn)行。邊長采用RED2L紅外測距儀單向觀測兩測回讀數(shù)八次，讀數(shù)較差應(yīng)小于10mm，測回較差小于5mm時(shí)取中數(shù)作為最終斜距。

（3）垂直角采用蔡司010A型經(jīng)緯儀，按中絲法對向觀測四測回，垂直角測回差和指標(biāo)差互差均不得大于7″。與邊長計(jì)算的對向觀測高差較差不得大于 （D為測距水平距離km），儀器高，覘標(biāo)高，在觀測前后各量取一次，兩次較差不大于3mm時(shí)，取中數(shù)至1.0mm。

（4）計(jì)算取位：垂直角觀測值0.1″，邊長高差值0.1mm，高程值1.0mm。

（5）四等水準(zhǔn)網(wǎng)的每千米高差全中誤差均小于10mm，符合路線及環(huán)線閉合差最 ?0.030大米，小于 ?20Lmm。

（6）四等水準(zhǔn)網(wǎng)平差后精度為：每公里高差中數(shù)中誤差為 ?0.0037m，最大點(diǎn)位誤差為 ?0.0132m，最大點(diǎn)間誤差0.0086m，滿足規(guī)范要求 。

（7）對一、二級導(dǎo)線點(diǎn)的高程采用紅外測距高程導(dǎo)線方法進(jìn)行。邊長利用RED2L紅外測距儀單向觀測兩測回，采用中絲法對向觀測垂直角兩測回，儀器高、覘標(biāo)高量取兩次，量至1.0mm，兩次讀數(shù)不超過5mm時(shí)取中數(shù)。垂直角觀測時(shí)垂直角測回差及指標(biāo)差互差均小于15″。

高程導(dǎo)線測段往返測高差較差均小于 ?0.1S（S為邊長km），環(huán)線及附合路線閉合差均小于 mm,高程導(dǎo)線網(wǎng)平差后精度為：每公里高差中數(shù)中誤差± 0.045m，最大點(diǎn)位中誤差為0.0177m，最大點(diǎn)間誤差0.0150m。

四、結(jié)束語

隨著經(jīng)濟(jì)社會的日益發(fā)展，高科技、新技術(shù)的不斷應(yīng)用，GPS定位技術(shù)在城市控制網(wǎng)測量中的應(yīng)用將會更加廣泛，傳統(tǒng)的控制測量方法必將徹底將退出測量領(lǐng)域的歷史舞臺。