GPS在內河航道工程測量的應用

張國強

(河北省衡水市桃城區公路管理站)

1 測量控制點的選取和三角網布設的原則

(1)每20 km 航道里程以內布設一對GPS 控制點，每對間距約為300 m，為便于用常規方法進行加密控制或直接為測圖服務，要求每對點之間能夠相互通視。

(2)在航道管理分界處、界河起點、大中型橋梁一端、城鎮段、河口段、重要建筑物等地方適當加密點位。

(3)GPS 控制點應盡量遠離高壓輸電線路和大功率無線電發射源(如電視臺、微波站)，以減少對GPS 信號的干擾。

(4)點位附近不應有大面積水域或強烈信號干擾接受的物體，以免造成信號衰減。

(5)點位目標顯著，在地平仰角15°以上的視野內不易有障礙物，以減少信號遮擋。

(6)GPS 點位的選取應方便交通、使用和保存且點位基礎堅實穩固。

(7)為便于全網整體觀測、整體平差，提高精度，GPS 控制網采取邊連式和點連式兩種方法混合構網方式。

2 觀測要求

GPS 觀測使用3 臺雙頻接收機，儀器標稱精度為±(5 mm+10－6D)，觀測應滿足下列要求:

(1)衛星高度角不小于15°;(2)觀測時間不小于30 min;(3)采樣時間間隔為15 s;(4)觀測衛星不少于4 顆，衛星分布象限不少于2 個;(5)觀測時點位幾何圖形強度因子(PDOP)不大于8;(6)平均重復設站數大于1.8。

3 觀測方法

在GPS 觀測前，應首先根據測區中心的概略經緯度和高程及較新的星歷進行預報，由于存在有衛星數少于4 顆的觀測時間或圖形強度因子PDOP 極大的情況，應根據預報選擇最有利的觀測時間，提高作業效率。

野外作業時，應根據接收機的臺數、天氣、交通車輛及GPS 圖形編制每天的觀測計劃，并依照實際作業的進展情況對觀測計劃進行必要的調整。觀測計劃是順利高效完成GPS 控制的重要保證。

按觀測計劃各組人員需按時到達指定的點位并做好儀器安置和開機的準備工作，開機后應認真量取儀器高并記錄在測量手簿上，GPS 接收機開始記錄數據后，應時刻注意接收機的工作狀態，包括PDOP、信噪比、接收信號的類型和數量、存儲容量、電池余量等，發現異常及時處理。在觀測過程中，觀測者不得離開測站，應防止人及其他物體震動、碰動天線或遮擋衛星信號。儀器工作正常后，應及時填寫GPS 測量手簿中各項內容。每日觀測結束后，應及時將數據轉存或備份，確保觀測數據不丟失。

4 數據處理

GPS 網數據處理分為基線解算和網平差兩個階段。各階段數據處理軟件可采用隨機軟件或經正式鑒定的軟件，對于高精度的GPS 網成果處理也可選用國際著名的GAMIT/GLOBK、BERNESE、GIPSY、GFZ 等軟件。

對于兩臺級以上接收機同步觀測值進行獨立基線向量(坐標差)的平差計算叫基線解算。它的基本內容是:

(1)數據傳輸;

(2)數據分流;

(3)統一數據文件格式;

(4)衛星軌道的標準化;

(5)探測周跳、修復載波相位觀測值;

(6)對觀測值進行必要改正。

基線向量的解算一般采用多站、多時段自動處理的方法進行，具體處理中應注意以下幾個問題:

①基線解算一般采用雙差相位觀測值，基線大于30 km，可采用三差相位觀測值。

②衛星廣播星歷坐標值，可作基線解的起算數據。

③基線解算中所需的起算點坐標，應按以下優先順序采用:

a 國家GPSA、B 級網控制點或其他高等級GPS 網控制點的已有WGS－84 系坐標。

b 國家或城市較高等級控制點轉換到WGS－84 系后的坐標系。

c 不少于觀測30 min 的單點定位結果的平差值提供的WGS－84 系坐標。

④在采用多臺接收機同步觀測的一個同步時段中，可采用單基線模式解算。

⑤同一級別的GPS 網，根據基線長度不同，可采用不同的數據處理模型。

⑥對于所有同步觀測時間短于30min 的快速定位基線，必須采用合格的雙差固定解作為基線解算的最終結果。

5 結束語

通過以上的探討我們不難看出，GPS 在未來航道測量作業中擁有具大的前景，其定位速度快、費用低、方法靈活多樣和操作簡便等特點，能夠滿足水運工程規劃、設計、施工、驗收和船舶安全航行的需要同時，還能夠定期和不定期地對現行航道進行常規性的維護測量。通過GPS 現代先進的測繪技術的設備，再配合先進數字測深儀同時進行測量，從而大大提高了航道測量的周期和精度。

［1］劉大杰，等.實用測量數據處理方法［M］.北京:測繪出版社，2000.

［2］趙俊生.GPS 在城市控制測量應用中的研究［J］.測繪通報，2000.

［3］李征航，黃勁松.GPS 測量與數據處理［M］.武漢大學，2005.