GPS測量技術在工程中的應用

趙少鋒

【摘要】GPS作為一種可以精確測量的技術，在當前的測量工程中得到了廣泛的運用。本文主要介紹了在某河道整治工程中運用GPS進行靜態控制測量的情況，并通過分析時比提出在測量過程中應該注意的地方。

【關鍵詞】靜態測量；GPS測量：工程應用

【中圖分類號】TN911.7 【文獻標識碼】A 【文章編號】1672-5158（2013）04-0226-01

在GPS技術的應用上，由于一般靜態測量時間相對較長，而動態測量定位的準確性和可靠性有時又難以保證，因此采用快速靜態測量作為首級控制測量的作業方式，在首級網的基礎上采用常規導線進行加密。

一、測區概況

某河道為了預防血吸蟲從而進行河道利民整治。為了滿足工程設計、施工建設和防洪、防血吸蟲等的需要，作為所有后繼分項目實施的基礎和前提，整個測區必須首先要提供準確的測量數據。只有這個測量數據準確了，后繼的各項工作實施的質量才能得到保證。

整個測區交通十分便利，測區鐵路橫貫東西，南面為國道，便民河中部河道直通長江提水一站，在干旱時期通過該站向長江提水二站供水再通過干渠將長江水調入北山水庫，以供應市城區的用水。另外測區內有大學橋頭校區，引用水也來自老便民河，因此老便民河河道整治具有很重要的意義。

整個測區分兩個部分，總長約9km，其中東部測區河道長約3km，西部測區長約6km，測量寬度為河道中心線兩邊各150m總面積約2.7km²。測區內河道系感潮河道，河道內水位隨長江潮水位的漲落而高低起伏，河道內的淤泥灘地在落潮時會暴露出水面，而在漲潮時才會淹沒下去，水深約在2米左右，也有3-4米深的，最淺處已經見到河底。由于測量時間在10月，且河道已多年沒整治，河堤兩岸長滿了樹木，枝葉繁茂，通視條件很差，這給測量工作帶來了很大不便。

二、測區內已有資料

經對收集的1：10000地形圖進行研究，發現測區內有兩個控制點分別是I寧無14和I寧無13基，分別位于測區內的A鎮和B鎮。故將這兩兩個點作為本次GPS控制測量的引據點。

三、GPS靜態測量控制網的建立

3.1 GPS測量坐標系的確定

GPS測量采用世界大地坐標系WGS1984，實際成果經過坐標轉換成為北京54坐標系。根據兩條河道所處的地理位置，GPS初始參數設定為假北為0，假東為500km，緯度原點為O（N北緯），中央子午線117（E東經），比例因子為1，長半軸a=6378245，扁率α=1/298.3，水平和垂直平差為O，坐標幾何設定為網格。

3.2 GPS網的布設方法

控制網的建立主要是滿足河堤地形測量的需要。由于測區為一狹長地帶，考慮到地形測量及以后工作的需要，由東向西將控制網而設成三角形鎖，使得每一條基線都能得到一定的檢核。用3臺套GPS接收機采用邊連式構網，以保證傳遞精度。同時考慮到常規導線測量，所布設的GPS點均兩兩對應，互相通視。

3.3 選點原則

在選點前我們對收集到的1：10000地形圖進行了研究，進行了圖上設計，確定了大致方案然后到現場踏勘。所選的點位一般視野都比較開闊，周圍沒有較高的障礙物，也避開了高壓線、變電站等設施，同時考慮到點位的長期保存和交通便利情況，以及滿足常規方法進行加密時的通視條件，最終確定了如圖1所示的GPS控制網布設方案。

在整個網中，各條基線最長邊為為3.94km，最短邊為為1km，滿足GPS測量規范中E級要求的0.2-5km，因此網型布設較為適中。

四、GPS外業數據采集

GPS數據采集采用快速靜態定位法，使用3臺瑞士產LEICA GPS1200接收機（平面精度指標為靜態5mm+O.5ppm，動態lOmm+0.5ppm）進行同步觀測，每時段觀測約30分鐘，同步接收衛星有效數不少于5顆，衛星高度角大于15。，數據采樣間隔為15秒，衛星幾何圖形強度因子PDOP值小于5，接收機與衛星間的圖形強度良好。觀測時嚴格按照規程操作。在每次架設儀器時均量測了天線高。

五、GPS網基線向量解算及平差

GPS數據采集后進行的數據處理一般分三個步驟：基線解算、閉合差檢驗、網平差解算等。本次解算中主要采用LEICA公司隨機軟件包LGO進行數據的導入、基線向量解算，基線向量解算時采用雙差固定解。在檢查基線向量解算成果合格后就可以利用平差軟件LGO進行平差計算了，否則還要剔除無效衛星信息重新進行向量解算。在進行網平差時，首先進行三維無約束平差，以對GPS網內符合精度進行檢驗和評估。在進行二維平差時，利用已知控制點的坐標計算出北京54坐標系的坐標。經過平差后對所觀測的7個同步環進行精度統計，其中閉合差統計見表一，相對閉合差統計見表二。

從表一、表二中可以看出本次GPS測量的精度完全達到規范要求，說明控制點觀測成果可靠，完全能夠滿足本次地形測量的要求，并為提供高精度測量成果打下了基礎。

同時為了對GPS觀測成果進行檢核，我們還在導線控制測量時對相鄰兩個點進行邊長測量，在進行溫度、氣壓等改正后實測的邊長與利用GPS測定的邊長較差均≤O.1cm。

但在具體解算過程中發現天線高數據輸入時的正確與否對點位誤差有一定的影響，但對坐標的影響不大。

六、結束語

由于采用了精度高、速度快、質量可靠的GPS進行測量，所以比我們預想的工期提前完成外業測量計劃，也減輕了內業資料整理的工作量，及時地向甲方提供了較為準確的數據成果資料，我們相信G Ps同樣會以其高精度、高效率的絕對優勢在工程測量、地籍測量、遙感測量等其他領域中得到廣泛應用。