GPS協同全站儀在印尼工程測量中的應用

摘 要：在印尼從事工程測量工作時需要注意UTM投影的特點，并對各種軟件內的參數進行設置。因地處赤道，在熱帶雨林內碎部點測量時GPS-RTK技術協同全站儀可有效地降低測量誤差，提高作業效率。

關鍵詞：印尼；GPS；全站儀；熱帶雨林；UTM投影

引言

隨著中國煤電企業進軍印尼市場，我國工程技術人員赴印尼從事工程測量業務的機會將增多。文章以印尼南蘇門答臘島某煤礦的測繪經驗淺談如何在該地區更加有效地開展工程測量工作。

1 工程實例

1.1 工程概要

蘇門答臘島地處赤道南側，年平均溫度攝氏25-27度，屬于典型的熱帶雨林氣候，具有溫度高、降雨多、風力小、濕度大的特征。島上的植被異常茂盛，而且當地居民大多以種植橡膠樹為生，因此作業區域大部分在原始森林里。當地的土地歸個人所有，因此沒有完成征地工作的情況下，無法砍伐樹木為測繪工作創造有利條件。印尼是世界上人口最多的穆斯林國家，在公共場合應遵守伊斯蘭教的習俗，以利于團結當地居民和工人，提高工作效率。

1.2 UTM投影的應用

印尼當地坐標系采用UTM（通用橫軸墨卡托）投影，而我國國家基準采用高斯-克呂格投影（Gauss-Kruger），因此在國外工程中需注意GPS軟件內各項參數的修正。目前有100多個國家和地區大地控制測量多采用UTM投影，我國的衛星影像資料也常采用此投影。UTM投影是設想一橢圓柱切割地球于南緯80°和北緯84°的兩條等高圈，投影后兩條相隔的經線上沒有變形，而中央經線上長度變形比為0.9996.該投影和高斯-克呂格投影（Gauss-Kruger）一樣投影角度沒有變形、中央經線投影為直線而且為投影的對稱軸，中央經線的比例因子取0.9996是為了保證距離中央經線左右約300km處有兩條不失真的標準經線，這樣就減少了邊緣地區的長度變形，尤其在低緯度地區效果更為明顯。因此東南亞和非洲國家大部分都采用UTM投影。

UTM投影比高斯-克呂格投影具有以下特點：

（1）UTM投影是對高斯-克呂格投影的改進，投影變形更小。

（2）UTM投影變形規律比高斯-克呂格投影變形要復雜，它是割圓柱，長度不變形地方（m=1）在切割圓線上，距離中央經線約180km；高斯-克呂格投影是切圓柱，長度不變形地方（m=1）在中央經線上。

（3）UTM投影和高斯-克呂格投影一樣為了減少投影變形進行分帶處理，但是UTM投影采用經差6°自西向東分帶，起始第一帶是西經180°到174°，而高斯-克呂格投影采用經差6°或（3°）自西向東分帶，起始地一帶是東經0°到東經6°，所以UTM投影6度分帶的帶號比高斯-克呂格投影的帶號大30°。

（4）UTM投影中南北半球坐標賦值不一樣，在北半球中每個投影帶上中央經線都賦予橫坐標Y值為500000m，在赤道上標記X值都為0；而在南半球中每個投影帶上中央經線與北半球一樣都賦予橫坐標值為500000m，而赤道上的標記坐標X值為10000000 m，往南遞減。用公式表示為：

北半球中：

YUTM=500000±Y（中央經線以東為+，中央經線以西為-）

XUTM=X

南半球中：

YUTM=500000±Y（中央經線以東為+，中央經線以西為-）

XUTM=10000000-X

（5）UTM坐標與高斯-克呂格坐標可以近似轉換，轉換公式為：

XUTM=0.9996×XG

YUTM=0.9996×YG

1.3 首級控制網的布設

熱帶雨林中控制網的設計受到植被、交通等因素的限制比較大。該測區近有90%以上的地方被原始森林所覆蓋，只能選擇村莊和測區內的石油鉆井所開辟出的少許空曠地帶進行埋點觀測。因該地區常年多雨、土質松軟，埋設控制點時點位盡量選擇在高處并且按國內規范的埋深要求再多挖0.5米，保證點位經得起雨水常年的浸泡。

首級控制網的靜態觀測方案按照E級控制網要求布設，采用儀器為ASHTECH Z-MAX雙頻GPS接收機。GPS網型按照邊連式設計，每一個觀測時段為1個小時，對于部分多路徑影響較大的控制點適當延長了觀測時間。內業數據處理采用了隨機軟件ASHTECH SOLUTION2.6。數據解算之前，需要在軟件內新建坐標系統，按照收集到的當地坐標系統信息完成解算之前的準備工作。之后按照常規的解算順序進行三維無約束解算及UTM投影坐標系下的二維約束平差。

1.4 圖根控制測量

圖根控制測量點采用GPS-RTK技術進行布設。首先按照測區特點，在所有可能接收到GPS電臺信號并能解算出固定解的地塊布設成對的圖根點，并且保證點位之間通視。測區內只有少量的石油鉆井所清理出的空地及稀疏的橡膠林內能完成以上工作。之后，圖根控制測量隨著地形圖碎步測量工作同時進行，與全站儀協同配合，盡可能的避免支導線的測站數超限導致地形圖精度的降低。

1.5 碎部點測量

GPS-RTK技術協同全站儀完成碎部點測量工作。因工期較緊，且當地的土地歸個人所有，征地工作進展較為緩慢。為了早日完成煤礦的設計工作，我們在熱帶雨林中用人工砍伐出一條條觀測通道，利用全站儀獲取地形三維信息。結合現場實際情況，我們隨時有一臺GPS流動站跟隨全站儀測量小組在有信號的地方留設圖根控制點。全站儀架設在這些圖根點上并往各方向清理出來的觀測通道采集地面坐標。

在印尼農村勞動力過剩，立棱鏡及砍伐障礙物的人員可以從當地雇用。這不僅可以節省成本還能保證在蟲蛇出沒的熱帶雨林里的作業安全。印尼常年多雨，尤其在雨季測繪時需要時刻關心離儀器最近的躲雨地點，以防突如其來的暴雨使儀器的零部件失靈。

2 結束語

國外工程項目測繪時需特別注意當地采用的橢球基準及投影類型，通過設置GPS靜態解算軟件及GPS-RTK手簿，計算出當地坐標系下的控制點坐標。

結合本次項目，在赤道附近的熱帶雨林里測繪時GPS-RTK技術結合全站儀能夠保證地形圖的精度。熱帶雨林里雖地勢較為平坦，但水系發達，溝壑縱橫交錯，植被茂盛，抬頭不見天日，有的地段當地人都寸步難行。因此全站儀基于GPS布設的圖根點上采用支導線的形式“掘進”雨林內，再進行碎步點測量可有效降低測量誤差，滿足工程需要。

參考文獻

[1]陸永紅，李保杰，劉其軍.幾內亞558工程中UTM投影坐標系的建立[J].地礦測繪，2011，27：18-20.

[2]孟建國.通用墨卡托（投影）平面直角坐標系下的施工測量[J]. 鐵道勘察，2006，2：14-16.