GPS技術(shù)在四川安縣災(zāi)后恢復(fù)重建中的應(yīng)用①

摘 要:本文通過在四川安縣災(zāi)后的數(shù)字化測圖過程中采用GPS技術(shù)的具體實例，說明了應(yīng)用GPS技術(shù)不僅可以滿足測量規(guī)范中的相應(yīng)精度要求，而且可以大幅度提高作業(yè)效率，尤其是在交通不便和通視困難的地區(qū)優(yōu)勢更加明顯，及時的保證了災(zāi)后重建中規(guī)劃部門對現(xiàn)勢性強的地形圖的要求。

關(guān)鍵詞:GPS數(shù)字測圖像控點聯(lián)測

中圖分類號:P228文獻標(biāo)識碼:A文章編號:1674-098X(2011)05(a)-0104-02

1 引言

2008年的5·12特大地震使綿陽市安縣成為地震的重災(zāi)區(qū)，在災(zāi)后恢復(fù)重建的對口支援中，我院負(fù)責(zé)安縣的災(zāi)后數(shù)字化地形圖測繪工作。由于地震使安縣的17個鄉(xiāng)鎮(zhèn)受到了不同程度的毀壞，人民的生產(chǎn)生活受到了極大影響，我院的各個部門都參與到了安縣的災(zāi)后重建過程中，針對災(zāi)后規(guī)劃、建筑、市政各部門急需現(xiàn)實性強的數(shù)字地圖，我院決定采用低空數(shù)碼航空攝影測量技術(shù)測制安縣的各個鄉(xiāng)鎮(zhèn)地形圖，應(yīng)用GPS技術(shù)建立安縣地方坐標(biāo)系和像控點聯(lián)測以及圖根導(dǎo)線加密。

2 GPS技術(shù)在安縣災(zāi)后重建中的具體應(yīng)用

2.1 首級控制網(wǎng)的布設(shè)

由于任務(wù)緊急，首先在安縣主城區(qū)布設(shè)了控制面積為30km2的四等主網(wǎng)。由16個點組成，邊長不超過3km，通過靜態(tài)測量的方式觀測主網(wǎng)點。在其他需要測圖的鄉(xiāng)、鎮(zhèn)政府駐地，測圖面積大于1km2(含)的，每個鄉(xiāng)鎮(zhèn)駐地布測3～5座GPS四等網(wǎng)點;測圖面積小于1km2的，直接布設(shè)一、二級導(dǎo)線點(如圖1）。

GPS觀測使用7臺ASHTECH單頻接收機，其標(biāo)稱精度5mm+5ppm，觀測前應(yīng)進行天線相位中心穩(wěn)定性檢驗與光學(xué)對點器檢驗。并使用拓普康全站儀實測了其中的兩條邊長，其測距標(biāo)稱精度為2mm+2ppm，觀測時應(yīng)測量氣溫與氣壓，進行氣象改正，最后與經(jīng)GPS觀測后反算的邊長進行比較。

在外業(yè)工作結(jié)束后，基線解算采用ASHTECH接收機隨機軟件SOLUTION2.6進行解算，所有限差均應(yīng)滿足《全球定位系統(tǒng)(GPS)測量規(guī)范》第9.2.2、9.2.3、9.2.4條的規(guī)定要求。不合格基線應(yīng)重測。采用四等水準(zhǔn)量作為安縣主城區(qū)的基本高程控制，并聯(lián)測其中的六個控制點。對主網(wǎng)中的其他控制點高程采用GPS高程擬合的方法求得。六個點進行了四等水準(zhǔn)測量，對其余點的高程值采用GPS擬合的方法求得。

2.2 加密圖根網(wǎng)的布設(shè)

在首級控制網(wǎng)觀測并解算合格后，為了滿足城市施工放線的需要，采用快速靜態(tài)測量模式進行了加密，根據(jù)當(dāng)?shù)氐膶嶋H情況，花荄鎮(zhèn)由于原有圖根控制點較多，且點位保存完好，故僅在城市中心區(qū)新布設(shè)七個點，其他控制點采用原來的標(biāo)石，重新進行觀測。界牌鎮(zhèn)新布設(shè)17個圖根點。觀測過程中采用單基準(zhǔn)站，雙流動站的模式進行測量。觀測結(jié)束后的數(shù)據(jù)導(dǎo)入到安縣主網(wǎng)的控制文件中，進行整體平差，保證了精度以及成果的一致性。

2.3 像控點聯(lián)測

安縣測區(qū)范圍內(nèi)地形復(fù)雜，部分地區(qū)還是植被茂密的丘陵地區(qū)，只有采用高精度抗干擾性強的GPS接收機才能快速可靠的獲得像控點坐標(biāo)。為保證精度要求，具體做法如下:我們采用雙參考站，4臺流動站作業(yè)并且采取快速靜態(tài)測量模式，為了保證基準(zhǔn)站高程精度的可靠，分別將2臺基準(zhǔn)站接收機架設(shè)在經(jīng)四等水準(zhǔn)聯(lián)測的控制點上，保證4臺流動站至少在一個基準(zhǔn)站的控制范圍內(nèi)。架設(shè)好基準(zhǔn)站后，做好GPS接收機、電臺及電池等地連線工作，輸入作為基準(zhǔn)站的控制點坐標(biāo)并準(zhǔn)確量取儀器高后，啟動基準(zhǔn)站設(shè)備進入工作狀態(tài)，此時移動站可開始工作。

像控點由一人刺點，并用靜態(tài)接收機聯(lián)測其3維坐標(biāo)，另一人到現(xiàn)場檢查無誤后，然后取其值作為該像控點的最后坐標(biāo)值。

3 GPS控制網(wǎng)平差及精度評定

GPS控制網(wǎng)平差包括三維無約束平差和二維約束平差，平差數(shù)據(jù)采用基線向量的雙差固定解進行，網(wǎng)平差和坐標(biāo)轉(zhuǎn)換均采用ASHTECH的SOLUTION2.6軟件。由于此次地震使安縣周圍的國家控制點僅剩三道拐一個，因此，本項目只能以三道拐點的平面坐標(biāo)作為起算，組成一個圍繞安縣主城區(qū)的GPS-D級控制網(wǎng)。首先進行在WGS84坐標(biāo)系下的無約束平差，以檢定基線向量網(wǎng)自身的內(nèi)符合精度及其系統(tǒng)誤差和粗差。經(jīng)三維無約束平差計算向量網(wǎng)中最弱邊相對中誤差為:GP15—GP02 1/260316。經(jīng)統(tǒng)計所有基線向量改正數(shù)的絕對值均滿足規(guī)范中的限差要求。三維無約束平差計算通過后，再以三道拐點的坐標(biāo)進行約束，得到各控制點在安縣獨立坐標(biāo)系下的坐標(biāo)。經(jīng)二維約束平差計算后，GPS網(wǎng)最弱邊相對中誤差為:GP01-GP04 1/145024。最弱點點位中誤差為:GP08∶0.28cm。

為了檢驗快速靜態(tài)測量的精度，在量測像控點坐標(biāo)的期間復(fù)測了幾個GPS-D級網(wǎng)點的坐標(biāo)。根據(jù)《城市測量規(guī)范》中對像控點的點位中誤差要求為不得大于圖上0.1mm，高程中誤差不大于測圖基本等高距的1/10。量測的D級點的坐標(biāo)差值最大的僅為DX=6cm，DY=4cm，因此，采用快速靜態(tài)測量方法量測像控點坐標(biāo)的方法是完全可以的。精度分析見表1、2。

GPS高程擬合法得到的高程與后來經(jīng)四等水準(zhǔn)測量測得的高程大部分都比較接近，如表3。

4 結(jié)語

此次安縣所急需為城市和鄉(xiāng)、鎮(zhèn)重建規(guī)劃使用的基礎(chǔ)控制點成果和大比例尺地形圖成果資料經(jīng)過我院各部門的協(xié)同作業(yè)，終于在重建規(guī)劃之前圓滿的完成了任務(wù)，并且達(dá)到了《城市測量規(guī)范》中相應(yīng)的對于控制測量和地形圖的精度要求。說明采用GPS技術(shù)建立各種等級的控制網(wǎng)是完全滿足精度要求的，而大面積的大比例尺成圖采取航測成圖也是可行的。

這次在安縣的測繪任務(wù)盡管時間緊，任務(wù)重，而且當(dāng)?shù)貧夂蜓谉幔⑶易鳂I(yè)過程中時有余震發(fā)生，但我們參加該項目的每個同志都清楚自己所肩負(fù)的責(zé)任和使命，把對災(zāi)區(qū)人民的熾熱愛心融入到我們的日常工作中，最終向災(zāi)區(qū)人民，遼寧人民交了一份滿意的答卷。

參考文獻

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