GPS控制網(wǎng)的常規(guī)復測

黃遠方

摘要 本文主要介紹缺少通視條件的長距離GPS網(wǎng)的復測和加密的方法。

關(guān)鍵詞 復測;導線節(jié)點環(huán);擬穩(wěn)點;精度

中圖分類號 TV522 文獻標識碼 A 文章編號 1674-6708(2009)10-0063-02

0 引言

隨著全球定位系統(tǒng)(GPS)測量技術(shù)的發(fā)展,大部分工程的勘測設(shè)計階段的控制網(wǎng)都是用GPS定位技術(shù)測設(shè)的。GPS網(wǎng)的共同特點是網(wǎng)點之間的距離都很長,點與點之間不要求通視。雖然規(guī)范規(guī)定為便于施工應用每點應有一個以上的通視方向,但勘測設(shè)計階段與施工階段一般間隔時間較長,而城鄉(xiāng)建設(shè)日新月異,原有的通視條件經(jīng)常會遭到破壞。大部分施工單位不具備與設(shè)計單位同樣的儀器設(shè)備,要對勘測設(shè)計規(guī)劃階段的GPS控制網(wǎng)復測就只能用全站儀等常規(guī)儀器進行。而按常規(guī)方法測量長距離、缺少通視條件的GPS網(wǎng),如何保證精度則是一個全新的課題。本文所述的吳家渡電航工程控制網(wǎng)的復測和建立施工控制網(wǎng)的方法對類似的GPS網(wǎng)的常規(guī)復測具有普遍參考意義。

1 工程概述

吳家渡電航工程位于四川省三臺縣,是長江二級支流涪江中、下游干流梯級開發(fā)中的第18個梯級,是以發(fā)電為主兼有改善航運條件作用的綜合性水利樞紐工程。該工程規(guī)劃勘測設(shè)計階段布設(shè)的GPS控制網(wǎng)是于2002年6月布設(shè)的,控制網(wǎng)等級為國家四等,2005年11月工程開工前進行了復測。

2 踏勘、選點布網(wǎng)

2.1 踏勘情況

GPS網(wǎng)點之間的距離都較長,最短邊也在1 100m以上,最長邊有1 936m,遠遠超過常規(guī)邊角網(wǎng)和導線網(wǎng)的測距邊長技術(shù)要求。測區(qū)環(huán)境具體情況如下:

Ⅳ-05、Ⅳ-07和Ⅳ-09在涪江的右岸,Ⅳ-08、Ⅳ-10和Ⅳ-11在涪江的左岸。Ⅳ-05設(shè)在老防洪堤上,Ⅳ-07和Ⅳ-09設(shè)在綿三公路邊,Ⅳ-08和Ⅳ-10設(shè)在機耕道邊上,Ⅳ-11設(shè)在小山頭上。從點位所在地的情況來看Ⅳ-05、Ⅳ-07、Ⅳ-09和Ⅳ-11比較穩(wěn)定,Ⅳ-08和Ⅳ-10移位的可能性較大。由于時間已達3年半,地形地物都發(fā)生了很大的改變,樹木已經(jīng)長高,甚至大多數(shù)點位之間還建了房屋。經(jīng)砍伐障礙樹木和清除障礙雜物后也只有Ⅳ-09和Ⅳ-11之間一條邊可以通視。

2.2 選點布網(wǎng)的基本原則和方法

1)由于通視條件差,根據(jù)儀器設(shè)備條件和現(xiàn)場情況,只能采取導線布網(wǎng)聯(lián)測,規(guī)范要求復測精度不低于原控制網(wǎng)的精度,布網(wǎng)等級同原GPS控制網(wǎng)一致按國家四等進行布設(shè)。

2)由于原控制網(wǎng)各相鄰點位之間最短的距離也達1110m,已超出四等導線的技術(shù)要求,所以要在中間增加導線控制點。在增加中間控制點盡可能的按直伸等邊形式布置,以減少導線網(wǎng)的總長和盡量避免在觀測時進行儀器調(diào)焦。

3)增加導線控制點時充分考慮到施工的需要,組成的導線網(wǎng)即作為施工首級控制網(wǎng),并且可以直接用首級網(wǎng)點作為施工測量測站點,將GPS網(wǎng)的復測和施工控制網(wǎng)的建立合二為一,避免二次加密建立施工控制網(wǎng)點而降低控制點位精度。為保證泄洪沖沙閘、船閘、電站主副廠房等關(guān)鍵部位的網(wǎng)點相對精度,對該部位的網(wǎng)點增加角度測量組成大地四邊形。

4)由于測區(qū)范圍廣,導線總長會較長,為保證測量精度、減小點位中誤差,采用導線節(jié)點環(huán)的形式組成導線網(wǎng)(見圖1)。由導線節(jié)點環(huán)組成的導線網(wǎng)相對于一般的閉合(附合)導線網(wǎng)而言,由于增加了閉合條件,網(wǎng)形強度特別是橫向強度得到了加強;點位誤差在縱橫兩個方向都會比較接近,誤差橢圓接近于圓;最弱點的點位精度能得到明顯提高。

圖1 控制網(wǎng)布置示意圖

3 施測方法和執(zhí)行的規(guī)范

施工平面、高程控制網(wǎng)復測嚴格執(zhí)行《水利水電工程測量規(guī)范》(DL/T5173-2003)。

平面控制網(wǎng)復測按國家四等閉合導線施測,其測角、測邊采用拓普康GTS-332型全站儀測定。GTS-332型全站儀的測角標稱精度為±2″,測距標稱精度為±(2mm+2ppm),檢定標稱精度為±(0.54mm+0.07ppm),完全滿足四等導線網(wǎng)的測量要求。水平角觀測方面,當觀測方向為2個時,采用左右角觀測法,觀測方向超過2個時采用方向觀測法,觀測6測回;邊長對向觀測斜距3測回;垂直角采用中絲法對向觀測3測回。

為減少對中誤差,儀器和棱鏡的架設(shè)采取三聯(lián)腳架法。為減少目標照準誤差,前后覘點棱鏡上都使用覘牌。同時觀測采取兩次照準各讀一次數(shù)的方法以減小照準誤差。

4 測量成果的計算和觀測精度的評定

測量成果平差計算時以IV-09—IV-11為起算邊,IV-09為起算點進行坐標推算。由于該控制網(wǎng)的導線總長較長,從IV-09—IV-11一端推算的坐標因誤差累積,其點位誤差和點間相對誤差都會較大,無法滿足規(guī)范要求。為了減少誤差累積,便于與已有成果進行比較,結(jié)合點位的穩(wěn)定情況,所以在計算時將IV-05(或IV-07)作為擬穩(wěn)點。考慮到以IV-05作為擬穩(wěn)點的成果對控制泄洪沖沙閘、船閘、主副廠房等關(guān)鍵部位更有利,最終成果取以IV-05作為擬穩(wěn)點的平差計算成果。

閉合導線環(huán)平均邊長606.1m,測角中誤差±0.95″,測距中誤差±1.31mm,最大邊長相對閉合差1/13萬,最大方位角閉合差+2.6″,最大點位中誤差±6mm,點位間最大中誤差±8mm。各項精度指標均符合《水利水電工程測量規(guī)范》限差要求。

5 結(jié)論

吳家渡電航工程的GPS網(wǎng)原有的通視條件遭到破壞,采用一般測量手段進行復測和加密很難滿足精度要求。測量技術(shù)人員在復測中另辟蹊徑采用導線節(jié)點環(huán)布網(wǎng)將復測和建立施工控制網(wǎng)合二為一,并且采用擬穩(wěn)點平差計算的方法,有效地解決了這一難題。