GPS控制網在花園灌區控制測量中的應用

張 亮

(齊齊哈爾市水利勘測設計研究院，黑龍江 齊齊哈爾 161006)

文章編號：1007-7596(2015)12-0093-02

GPS控制網在花園灌區控制測量中的應用

張 亮

(齊齊哈爾市水利勘測設計研究院，黑龍江 齊齊哈爾 161006)

GPS又稱工程全球定位系統，為全方位三維實時導航與定位能力的新一代衛星導航與定位系統。文章結合水利工程的特點，以花園水庫下游灌區工程GPS控制網為例，對GPS控制網進行了優化設計，指出GPS控制網測量工作要結合工程實際，綜合考慮多方因素，從而探索出一套適合水利工程特點的GPS控制網測量標準化模式。

GPS控制網；控制測量；數據處理；HGO軟件；花園灌區

0 引 言

GPS又稱全球定位系統(Global Positioning System)，美國從20世紀70年代開始研制，于1994年全面建成，具有在海、陸、空進行全方位三維實時導航與定位能力的新一代衛星導航與定位系統[1]。大多數水利工程都位于偏遠地區，受地勢地貌、植被覆蓋等復雜條件的影響，造成控制點之間高差大，互相通視困難，利用傳統的控制網布設方法會大大增加工作量。GPS控制網具有定位選點靈活，不要求測站間通視，可以全天候作業等優點，從而能提高作業效率，降低建網費用。下面結合花園水庫下游灌區項目控制測量實踐，說明GPS控制網在測量中的應用。

1 工程概況

花園水庫下游灌區位于齊齊哈爾市龍江縣，地跨E46°49′46″～47°30′20″，N122°44′25″～123°33′12″。水田灌區大部分位于黑龍江省龍江縣境內的濟沁河右岸和雅魯河左右岸，地勢北高南低。項目區內有公路均勻分布，交通便利，便于施工。

2 測區控制點資料

測區內有二等三角點5個，二等高程點3個，三等高程點2個，控制點標點清晰，保存情況完好，且在測區中及周邊均勻分布，便于GPS控制網的網型布設[2]。

3 GPS控制網布設

根據工程用途和測區的實際情況，首級控制網按照水利二等精度要求布設，選用邊連式構網。平均邊長控制在5～10 km布設控制點，共布設37個控制點，聯測5個已知三角點,布設參數見表1。控制網點位選在了便于使用的道路旁邊，距離高壓線至少50 m。遠離大面積水域及高大建筑物，避開樹冠，以便減少遮蔽物對衛星信號的遮擋和多路徑效應產生的誤差。

表1 水利二等精度首級GPS控制網布設參數表

4 GPS控制網外業觀測

本次控制測量嚴格按照《全球定位系統(GPS)測量規范》(GB∕T 18314—2009)和《水利水電工程測量規范》(SL197—2013)進行作業，采用8臺海星達H32雙頻三星GPS接收機，進行靜態同步觀測。觀測過程中的主要技術指標為[3]：①設置儀器衛星高度角≥15°，數據采樣間隔10 s；②同時有效觀測衛星數≥5，PDOP≤6；③觀測時段長度為90 min，觀測時段數≥2。

進行外業靜態數據采集前，要在測區現有地形圖或者電子地圖上規劃好施測的線路，調配好車輛和人員的使用，避免漏測和重復測量。同時利用星歷預報選擇最佳的觀測時段，提高工作效率。GPS接收機的架設要嚴格對中、整平，測前、測后各量1次天線高，量取精確至1 mm。操作人員認真記錄好各自GPS接收機的型號及序號、每站的點名、開始時間、結束時間和測前測后的天線高。在觀測條件不好的時候，要延長GPS接收機的同步觀測時間。每天外業結束要及時把GPS接收機的數據傳輸到計算機上。

5 GPS數據處理

GPS數據內業處理采用海星達GPS自身所帶的配套數據處理軟件—HGO數據后處理軟件進行。本次GPS控制網選取石家窩棚，TLM，XLG，XS，YS為起算點，內業基本流程為：數據傳輸——記錄數據錄入——設置坐標系統及解算精度——基線解算——基線成果檢驗——三維自由網平差—二維約束平差。

將外業觀測數據*.GNS導入HGO數據后處理軟件進行基線結算，共得到121條合格基線，其中重復基線22條，48個同步觀測環和13個異步觀測環。

對初次基線解算不合格基線，要處理過再重新解算，直到全部基線解算合格為止。嚴格控制同步環和異步環閉合差，以找出不合格的基線，分析影響基線質量的原因后，通過修改基線處理設置或編輯基線時段來重復處理1條基線。

表2 GPS數據基線結算同步環、異步環精度統計表

基線計算及環閉合差合格后，每條基線均可在異步環內得到檢驗，指標均滿足規范要求表明基線解算可靠，然后是進行約三維自由網平差、二維約束平差，精度統計如下：

1)最弱邊基線名：0542170.zsd～0572170.zsd，相對中誤差1∶598030。

2)平面最弱點點名：HTC，最大點位中誤差為8.5 mm。

由此可見，本項目精度完全符合水利二等GPS控制網精度指標要求。

6 高程控制

高程控制測量使用WILD N2自動安平水準儀，配合雙面區格式木質標尺，使用南方測繪公司開發的控制精靈記錄，水準網平差計算使用南方平差易(PA2005)計算[4]。

以XBX1，3-22，3-24(1)，3-30，XLG為已知點布設四等水準路線。共施測水準路線521 km，閉合環18個。經過PA2005計算求的單位權中誤差：Mo=0.0047 m，最大閉合差135 mm，限差M=±202.3 mm；最弱點004，高程中誤差為5.3 mm。

7 結 語

1)本項目采用了邊連式構網，點位分布均勻，約束的平面控制點為5個，高程控制測量的起算點為5個，保證了有足夠的起算數據控制整網，使GPS控制網的精度大大提高。

2)在GPS控制網二維約束平差中，首先應對起算點進行內部兼容性檢核，選用精度高的起算點，舍去精度低的已知點，提高二維約束平差的整體精度。

3)采用現代大地測量方法，利用全球定位系統等先進儀器設備進行施測，提高了作業效率，為花園灌區項目的開發建設提供了測繪基礎保障。

[1]中華人民共和國水利部.SL197—2013 水利水電工程測量規范[S].北京:中國水利水電出版社,2013.

[2]張建春.長江干線D級GPS控制網的布設和數據處理[J].巖土工程,2009(07)：61-63.

[3]吳俊超.新疆三塘湖煤田淖毛湖勘查區D級GPS控制網的布設和精度分析[J].新疆有色金屬,2013，36(03)：44-45.

[4]馬峰.GPS工程控制網在水利工程中的應用[J].中州大學學報,2013(04)：127-130.

2015-09-22

張亮(1982-)，男，黑龍江齊齊哈爾人，工程師。

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