GPS協(xié)同全站儀在印尼工程測量中的應(yīng)用

摘 要：在印尼從事工程測量工作時(shí)需要注意UTM投影的特點(diǎn)，并對(duì)各種軟件內(nèi)的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。因地處赤道，在熱帶雨林內(nèi)碎部點(diǎn)測量時(shí)GPS-RTK技術(shù)協(xié)同全站儀可有效地降低測量誤差，提高作業(yè)效率。

關(guān)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(yè)進(jìn)軍印尼市場，我國工程技術(shù)人員赴印尼從事工程測量業(yè)務(wù)的機(jī)會(huì)將增多。文章以印尼南蘇門答臘島某煤礦的測繪經(jīng)驗(yàn)淺談如何在該地區(qū)更加有效地開展工程測量工作。

1 工程實(shí)例

1.1 工程概要

蘇門答臘島地處赤道南側(cè)，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(fēng)力小、濕度大的特征。島上的植被異常茂盛，而且當(dāng)?shù)鼐用翊蠖嘁苑N植橡膠樹為生，因此作業(yè)區(qū)域大部分在原始森林里。當(dāng)?shù)氐耐恋貧w個(gè)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(chuàng)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(yīng)遵守伊斯蘭教的習(xí)俗，以利于團(tuán)結(jié)當(dāng)?shù)鼐用窈凸と耍岣吖ぷ餍省?/p>

1.2 UTM投影的應(yīng)用

印尼當(dāng)?shù)刈鴺?biāo)系采用UTM（通用橫軸墨卡托）投影，而我國國家基準(zhǔn)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(nèi)各項(xiàng)參數(shù)的修正。目前有100多個(gè)國家和地區(qū)大地控制測量多采用UTM投影，我國的衛(wèi)星影像資料也常采用此投影。UTM投影是設(shè)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(jīng)線上沒有變形，而中央經(jīng)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(jīng)線投影為直線而且為投影的對(duì)稱軸，中央經(jīng)線的比例因子取0.9996是為了保證距離中央經(jīng)線左右約300km處有兩條不失真的標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)線，這樣就減少了邊緣地區(qū)的長度變形，尤其在低緯度地區(qū)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(diǎn)：

（1）UTM投影是對(duì)高斯-克呂格投影的改進(jìn)，投影變形更小。

（2）UTM投影變形規(guī)律比高斯-克呂格投影變形要復(fù)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(jīng)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(jīng)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(jìn)行分帶處理，但是UTM投影采用經(jīng)差6°自西向東分帶，起始第一帶是西經(jīng)180°到174°，而高斯-克呂格投影采用經(jīng)差6°或（3°）自西向東分帶，起始地一帶是東經(jīng)0°到東經(jīng)6°，所以UTM投影6度分帶的帶號(hào)比高斯-克呂格投影的帶號(hào)大30°。

（4）UTM投影中南北半球坐標(biāo)賦值不一樣，在北半球中每個(gè)投影帶上中央經(jīng)線都賦予橫坐標(biāo)Y值為500000m，在赤道上標(biāo)記X值都為0；而在南半球中每個(gè)投影帶上中央經(jīng)線與北半球一樣都賦予橫坐標(biāo)值為500000m，而赤道上的標(biāo)記坐標(biāo)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(jīng)線以東為+，中央經(jīng)線以西為-）

XUTM=X

南半球中：

YUTM=500000±Y（中央經(jīng)線以東為+，中央經(jīng)線以西為-）

XUTM=10000000-X

（5）UTM坐標(biāo)與高斯-克呂格坐標(biāo)可以近似轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換公式為：

XUTM=0.9996×XG

YUTM=0.9996×YG

1.3 首級(jí)控制網(wǎng)的布設(shè)

熱帶雨林中控制網(wǎng)的設(shè)計(jì)受到植被、交通等因素的限制比較大。該測區(qū)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(qū)內(nèi)的石油鉆井所開辟出的少許空曠地帶進(jìn)行埋點(diǎn)觀測。因該地區(qū)常年多雨、土質(zhì)松軟，埋設(shè)控制點(diǎn)時(shí)點(diǎn)位盡量選擇在高處并且按國內(nèi)規(guī)范的埋深要求再多挖0.5米，保證點(diǎn)位經(jīng)得起雨水常年的浸泡。

首級(jí)控制網(wǎng)的靜態(tài)觀測方案按照E級(jí)控制網(wǎng)要求布設(shè)，采用儀器為ASHTECH Z-MAX雙頻GPS接收機(jī)。GPS網(wǎng)型按照邊連式設(shè)計(jì)，每一個(gè)觀測時(shí)段為1個(gè)小時(shí)，對(duì)于部分多路徑影響較大的控制點(diǎn)適當(dāng)延長了觀測時(shí)間。內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理采用了隨機(jī)軟件ASHTECH SOLUTION2.6。數(shù)據(jù)解算之前，需要在軟件內(nèi)新建坐標(biāo)系統(tǒng)，按照收集到的當(dāng)?shù)刈鴺?biāo)系統(tǒng)信息完成解算之前的準(zhǔn)備工作。之后按照常規(guī)的解算順序進(jìn)行三維無約束解算及UTM投影坐標(biāo)系下的二維約束平差。

1.4 圖根控制測量

圖根控制測量點(diǎn)采用GPS-RTK技術(shù)進(jìn)行布設(shè)。首先按照測區(qū)特點(diǎn)，在所有可能接收到GPS電臺(tái)信號(hào)并能解算出固定解的地塊布設(shè)成對(duì)的圖根點(diǎn)，并且保證點(diǎn)位之間通視。測區(qū)內(nèi)只有少量的石油鉆井所清理出的空地及稀疏的橡膠林內(nèi)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(shí)進(jìn)行，與全站儀協(xié)同配合，盡可能的避免支導(dǎo)線的測站數(shù)超限導(dǎo)致地形圖精度的降低。

1.5 碎部點(diǎn)測量

GPS-RTK技術(shù)協(xié)同全站儀完成碎部點(diǎn)測量工作。因工期較緊，且當(dāng)?shù)氐耐恋貧w個(gè)人所有，征地工作進(jìn)展較為緩慢。為了早日完成煤礦的設(shè)計(jì)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(jié)合現(xiàn)場實(shí)際情況，我們隨時(shí)有一臺(tái)GPS流動(dòng)站跟隨全站儀測量小組在有信號(hào)的地方留設(shè)圖根控制點(diǎn)。全站儀架設(shè)在這些圖根點(diǎn)上并往各方向清理出來的觀測通道采集地面坐標(biāo)。

在印尼農(nóng)村勞動(dòng)力過剩，立棱鏡及砍伐障礙物的人員可以從當(dāng)?shù)毓陀谩＿@不僅可以節(jié)省成本還能保證在蟲蛇出沒的熱帶雨林里的作業(yè)安全。印尼常年多雨，尤其在雨季測繪時(shí)需要時(shí)刻關(guān)心離儀器最近的躲雨地點(diǎn)，以防突如其來的暴雨使儀器的零部件失靈。

2 結(jié)束語

國外工程項(xiàng)目測繪時(shí)需特別注意當(dāng)?shù)夭捎玫臋E球基準(zhǔn)及投影類型，通過設(shè)置GPS靜態(tài)解算軟件及GPS-RTK手簿，計(jì)算出當(dāng)?shù)刈鴺?biāo)系下的控制點(diǎn)坐標(biāo)。

結(jié)合本次項(xiàng)目，在赤道附近的熱帶雨林里測繪時(shí)GPS-RTK技術(shù)結(jié)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(fā)達(dá)，溝壑縱橫交錯(cuò)，植被茂盛，抬頭不見天日，有的地段當(dāng)?shù)厝硕即绮诫y行。因此全站儀基于GPS布設(shè)的圖根點(diǎn)上采用支導(dǎo)線的形式“掘進(jìn)”雨林內(nèi)，再進(jìn)行碎步點(diǎn)測量可有效降低測量誤差，滿足工程需要。

參考文獻(xiàn)

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