楊勤銳

【摘 ?要】公路在保障經(jīng)濟(jì)生活生產(chǎn)和建設(shè)良好生活環(huán)境中的作用也越來(lái)越重要，開展公路改建工程是提高公路狀況的根本措施，有效的推動(dòng)了經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

控制測(cè)量中GPS定位技術(shù)迅速應(yīng)用到工程測(cè)量的各個(gè)領(lǐng)域，能快速而準(zhǔn)確的完成測(cè)量任務(wù)。本文重點(diǎn)講述了GPS技術(shù)在以S213公路改建工程為例，根據(jù)測(cè)量任務(wù)書和技術(shù)規(guī)范要求，對(duì)整個(gè)測(cè)區(qū)合理選取GPS控制點(diǎn)和水準(zhǔn)點(diǎn)并布設(shè)GPS-E級(jí)控制網(wǎng)。通過(guò)外業(yè)觀測(cè)得的數(shù)據(jù)和已有的高等級(jí)的控制點(diǎn)提出了兩套套網(wǎng)平差方案，再通過(guò)數(shù)據(jù)處理軟件得到各個(gè)方案的精度指標(biāo)，選取精度最高的網(wǎng)平差方案得到各GPS控制點(diǎn)的坐標(biāo)，從而完成施工平面控制網(wǎng)的布設(shè)，便于高效的進(jìn)入下一步的測(cè)量工作。

【關(guān)鍵詞】GPS技術(shù);公路改建;控制網(wǎng);網(wǎng)平差

1.S213公路改建控制測(cè)量的實(shí)施

1.1測(cè)區(qū)概況

S213宜黃棠陰至徐蘭段、南城徐蘭至里塔段需要改建的公路全長(zhǎng)約為34.340km，地理位置位于東經(jīng)116°18′至116°32′之間，北緯27°21′至27°28′之間，通視良好，測(cè)區(qū)全段手機(jī)移動(dòng)信號(hào)良好。平面坐標(biāo)系統(tǒng)采用的是CGCS 2000國(guó)家大地坐標(biāo)系，坐標(biāo)投影帶中央子午線為東經(jīng)117°。

1.2作業(yè)依據(jù)

[1] 《全球定位系統(tǒng)（GPS）測(cè)量規(guī)范》（GB/T18314-2009）;

[2] 《全球定位系統(tǒng)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量（RTK）技術(shù)規(guī)范》（CHT2009-2010）。

[3] 《衛(wèi)星定位城市測(cè)量技術(shù)規(guī)范》（CJJ/T 73-2010）;

2. S213公路改建GPS數(shù)據(jù)處理與建網(wǎng)方案

2.1數(shù)據(jù)處理方案

（1）控制網(wǎng)平差方案。本次公路改建工程施工平面控制網(wǎng)共19個(gè)控制點(diǎn)，四個(gè)已知點(diǎn)分別為V328，V592，A080，V401。通過(guò)已有數(shù)據(jù)提出2套平差方案，即①以V328，V592，A080，V401為起算數(shù)據(jù)，先對(duì)I030，I060進(jìn)行首級(jí)平差解算，然后再以V328，V592，A080，V401，I030，I060作為起算數(shù)據(jù)，進(jìn)行加密平差解算。②以V328，V592，A080，V401為起算數(shù)據(jù)，對(duì)所有控制點(diǎn)直接進(jìn)行平差解算。已知高等級(jí)控制點(diǎn)的坐標(biāo)，如：表2-1。

（2）GPS靜態(tài)控制網(wǎng)觀測(cè)數(shù)據(jù)采集。GPS靜態(tài)控制網(wǎng)野外數(shù)據(jù)采集采用六臺(tái)精密測(cè)量型南方靈銳S86T GPS接收機(jī)以靜態(tài)模式同步進(jìn)行野外數(shù)據(jù)采集。GPS靜態(tài)網(wǎng)由6臺(tái)GPS接收機(jī)觀測(cè)4個(gè)時(shí)段、5臺(tái)GPS接收機(jī)觀測(cè)3個(gè)時(shí)段，每個(gè)時(shí)段觀測(cè)60min，共觀測(cè)基線80條，完全獨(dú)立基線28條。全網(wǎng)由19個(gè)控制點(diǎn)（包括4個(gè)已知點(diǎn)V328，V592， A080，V401）組成。共有有效觀測(cè)文件34個(gè)，平均重復(fù)設(shè)站數(shù)1.79

2.2處理過(guò)程

（1）新建項(xiàng)目;（2）增加觀測(cè)數(shù)據(jù)文件;（3）輸入已知點(diǎn)坐標(biāo);（4）基線解算設(shè)置;（5）基線解算;（6）平差參數(shù)設(shè)置;（7）網(wǎng)平差計(jì)算。

2.3靜態(tài)網(wǎng)布設(shè)兩種平差方案及其數(shù)據(jù)處理比較

（1）坐標(biāo)系統(tǒng)名稱： 2000國(guó)家大地坐標(biāo)系;

（2）基準(zhǔn)參數(shù)：①橢球長(zhǎng)半徑：6378140.000000，②橢球扁率：1/298.257;

（3）控制等級(jí)：E級(jí);

（4）投影參數(shù)：①投影比率：M0=1.00000000，②投影高：H=0.00000000。③投影面的平均緯度：Bm=0，④原點(diǎn)緯度：B0=0：00：00.00N。 ⑤中央子午線：L0=117：00：00.00E，⑥北向加常數(shù)：N0=0.0000。 ⑦東向加常數(shù)：E0=500000.0000

（1）靜態(tài)網(wǎng)布設(shè)方案一及其數(shù)據(jù)處理。

①靜態(tài)網(wǎng)的布設(shè)。靜態(tài)GPS網(wǎng)型狀為狹長(zhǎng)的帶狀延伸型，采用邊連式布設(shè)成由大地四邊形相連的環(huán)形網(wǎng)，按照委托方提供的線路走向選點(diǎn)，每隔3-5km布設(shè)一靜態(tài)采集點(diǎn)，最后綜合實(shí)地情況一共選擇19個(gè)點(diǎn)布設(shè)靜態(tài)GPS網(wǎng)（含4個(gè)高等級(jí)已知點(diǎn)），分別為I003，I011，I022，I030，V328，V592，I032，I040，I044，I060，A080，V401，I052，I067，I068，I069，I070，I080，I090。由于國(guó)家控制點(diǎn)相隔較遠(yuǎn)且布設(shè)不均勻，故先選擇I030、I060作為首級(jí)控制點(diǎn)，進(jìn)行平差解算，再用平差后I030、I060的值作為已知點(diǎn)帶的網(wǎng)中進(jìn)行靜態(tài)加密控制測(cè)量。首級(jí)控制網(wǎng)如圖2-1，加密控制網(wǎng)如圖2-2。

②控制點(diǎn)的質(zhì)量檢查。本次測(cè)量對(duì)已有一級(jí)控制點(diǎn)的檢測(cè)平面較差最大值為4.9㎝，;控制點(diǎn)平面收斂精度最大值為1.3cm，平面互差≤5.0cm，可作為本次測(cè)量的平面控制成果。

在網(wǎng)平差成果中，各項(xiàng)指標(biāo)都滿足E級(jí)平面控制網(wǎng)技術(shù)要求。其中最強(qiáng)邊、最弱邊，最強(qiáng)點(diǎn)、最弱點(diǎn)的情況如下表2-2，表2-3：

（2）靜態(tài)網(wǎng)布設(shè)方案二及其數(shù)據(jù)處理。

①靜態(tài)網(wǎng)的布設(shè)。靜態(tài)GPS網(wǎng)型狀為狹長(zhǎng)的帶狀延伸型，采用邊連式布設(shè)成由大地四邊形相連的環(huán)形網(wǎng)，按照委托方提供的線路走向選點(diǎn)，每隔3-5km布設(shè)一靜態(tài)采集點(diǎn)，最后綜合實(shí)地情況一共選擇19個(gè)點(diǎn)布設(shè)靜態(tài)GPS網(wǎng)（含4個(gè)高等級(jí)已知點(diǎn)），分別I003，I011，I022，I030，V328，V592，I032，I040，I044，I060，A080，V401，I052，I067，I068，I069，I070，I080，I090。用A080，V328，V401，V592國(guó)家高等級(jí)已知點(diǎn)進(jìn)行靜態(tài)控制測(cè)量。方案二建網(wǎng)的方案如圖2-3。

②控制點(diǎn)的質(zhì)量檢查。本次測(cè)量對(duì)已有一級(jí)控制點(diǎn)的檢測(cè)平面較差最大值為4.9㎝，;控制點(diǎn)平面收斂精度最大值為1.3cm，平面互差≤5.0cm，可作為本次測(cè)量的平面控制成果。

在網(wǎng)平差成果中，各項(xiàng)指標(biāo)都滿足E級(jí)平面控制網(wǎng)技術(shù)要求。其中最強(qiáng)邊、最弱邊，最強(qiáng)點(diǎn)、最弱點(diǎn)的情況如下表2-4和表2-5：

2.4靜態(tài)網(wǎng)布設(shè)及其數(shù)據(jù)處理的兩種方案結(jié)果對(duì)比

E級(jí)平面施工控制網(wǎng)的精度衡量指標(biāo)有兩個(gè)，一是最弱邊相對(duì)中誤差要小于1/45000，二是點(diǎn)的點(diǎn)位中誤差。經(jīng)這兩項(xiàng)比較得出，第一種方案較好，第二種方案較差。說(shuō)明第一種方案平差所得到的控制點(diǎn)的精度良好，穩(wěn)定，可靠。與此同時(shí)，還說(shuō)明了起算數(shù)據(jù)的分布情況會(huì)直接影響網(wǎng)的平差精度，越均勻，精度越好。

本文是講述S213公路改建工程基礎(chǔ)控制測(cè)量的實(shí)施，通過(guò)從控制網(wǎng)的設(shè)計(jì)到實(shí)施，再到數(shù)據(jù)處理與分析，完成了這個(gè)課題，得到以下總結(jié)：

靜態(tài)網(wǎng)布設(shè)方案一，其在進(jìn)行網(wǎng)平差時(shí)合理利用了已知的起算數(shù)據(jù)，所選的已知點(diǎn)要能夠控制整個(gè)網(wǎng)，保證網(wǎng)平差精度。由于網(wǎng)型過(guò)長(zhǎng)且成帶狀分布，要保證網(wǎng)型的穩(wěn)定和可靠性，先選取兩個(gè)未知點(diǎn)I030、I060做首級(jí)控制點(diǎn)，再用首級(jí)控制點(diǎn)和國(guó)家高等級(jí)已知點(diǎn)進(jìn)行靜態(tài)加密控制測(cè)量，提高測(cè)量精度。其中最強(qiáng)邊相對(duì)誤差為1：56890035，最弱邊相對(duì)誤差為1：43051，最強(qiáng)點(diǎn)點(diǎn)位精度為2.4037（mm），最弱點(diǎn)點(diǎn)位精度為4.5671（mm），數(shù)據(jù)分布均勻度好，平差精度高。

靜態(tài)網(wǎng)布設(shè)方案二，其直接代入已有的已知數(shù)據(jù)，由于數(shù)據(jù)分布過(guò)長(zhǎng)且成帶狀分布，已有控制點(diǎn)在線路的兩端不能合理控制整個(gè)網(wǎng)型，使得已知控制點(diǎn)控制范圍大，異步環(huán)、同步環(huán)總環(huán)長(zhǎng)變長(zhǎng)，基線邊長(zhǎng)變長(zhǎng)讓，雖然處理結(jié)果過(guò)符合規(guī)范和平差的限差要求，但增加了最弱邊相對(duì)中誤差和點(diǎn)位中誤差，降低了平差后的坐標(biāo)和點(diǎn)位精度。最強(qiáng)邊相對(duì)誤差為1：1405618，最弱邊相對(duì)誤差1：25442，最強(qiáng)點(diǎn)點(diǎn)位精度2.2887（mm），最弱點(diǎn)點(diǎn)位精度32.1761（mm），數(shù)據(jù)分布均勻度差，平差精度低。

所以由平差成果看出，各項(xiàng)指標(biāo)都滿足E級(jí)網(wǎng)的技術(shù)要求，說(shuō)明了本次公路改建工程施工平面控制網(wǎng)布設(shè)方法可行，其成果可以作為后繼各項(xiàng)測(cè)繪工作的基礎(chǔ)。通過(guò)對(duì)比方案一的平差精度最高、質(zhì)量最好，所以將其平差解算成果作為最終成果。

3.結(jié)語(yǔ)

GPS靜態(tài)采集的點(diǎn)的坐標(biāo)數(shù)據(jù)，將采集來(lái)的數(shù)據(jù)導(dǎo)入GNSS數(shù)據(jù)處理軟件，由于所測(cè)的點(diǎn)都分布在道路的兩側(cè)并成帶狀分布，開始直接導(dǎo)入采集來(lái)的數(shù)據(jù)，輸入已知控制點(diǎn)坐標(biāo)進(jìn)行建網(wǎng)平差計(jì)算的話，得到的網(wǎng)型不穩(wěn)定，數(shù)據(jù)偏差過(guò)大，影響數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。后來(lái)?yè)Q了一種方式建網(wǎng)，先在要求的點(diǎn)位中挑選兩個(gè)分布在網(wǎng)型中心樞紐位置的點(diǎn)，與已知高等級(jí)控制點(diǎn)進(jìn)行首級(jí)控制網(wǎng)建設(shè)，算出這兩點(diǎn)的坐標(biāo)數(shù)據(jù)，在將這兩個(gè)點(diǎn)當(dāng)成控制點(diǎn)一起代入網(wǎng)型中進(jìn)行加密網(wǎng)平差計(jì)算，提高了網(wǎng)型的穩(wěn)定性，降低了誤差，以保證平差結(jié)果的準(zhǔn)確性，解決了建網(wǎng)平差的問(wèn)題。

參考文獻(xiàn)

[1]徐紹栓，張華海，楊志強(qiáng)等.GPS測(cè)量原理及應(yīng)用.武漢：武漢大學(xué)出版社，2011.

[2]孔祥元，梅是義.控制測(cè)量學(xué)（上冊(cè)）.第2版.武漢：武漢大學(xué)出版社，2002.

[3]孔祥元，郭際明，劉宗泉.大地測(cè)量學(xué)基礎(chǔ).武漢：武漢大學(xué)出版社，2005.

[4]顏平.測(cè)量平差基礎(chǔ).北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社出版，2005.

[5]中華人民共和國(guó)交通部.JTG C10—2007.公路勘測(cè)規(guī)范.北京：人民交通出版社，2007.

[6]中華人民共和國(guó)交通部.JTG/T C10—2007.公路勘測(cè)細(xì)則.北京：人民交通出版社，2007.

[7]國(guó)家測(cè)繪局.GB/T18314-2001.全球定位系統(tǒng) GPS 測(cè)量規(guī)范.北京：中國(guó)測(cè)繪出版社，2001.

[8]Corbett S J，Cross P A.GPS Single Epoch Ambiguity Resolution [J].Survey Review，1995.

[9]Wolfgang Torge Geodesy.Second Edition Berlin. New York，1991.

[10]GUO jiming.Foundation of Geodesy.Wuhan University，2005.