GPS靜態(tài)控制測(cè)量及其在市政工程中的應(yīng)用分析

摘 要：在我國(guó)城市化建設(shè)進(jìn)程加快的推動(dòng)下，市政工程項(xiàng)目的種類和數(shù)量越來(lái)越多，為了確保市政工程施工的進(jìn)度和質(zhì)量，必須要進(jìn)行相應(yīng)大地控制網(wǎng)的布設(shè)。以GPS技術(shù)為基礎(chǔ)的靜態(tài)工程控制網(wǎng)，相較于傳統(tǒng)的測(cè)量技術(shù)精度更高，成本也更低，相應(yīng)的測(cè)繪工作效率也會(huì)得到顯著的提升。目前GPS靜態(tài)控制測(cè)量技術(shù)已經(jīng)得到了較為普遍的應(yīng)用。文章結(jié)合GPS靜態(tài)控制測(cè)量技術(shù)的特點(diǎn)，就其在市政工程中的應(yīng)用進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：GPS靜態(tài)控制測(cè)量；市政工程；應(yīng)用

1 GPS靜態(tài)控制測(cè)量概述

GPS衛(wèi)星和用戶接收機(jī)是GPS定位得以實(shí)現(xiàn)的設(shè)備基礎(chǔ)，將用戶接收機(jī)天線與衛(wèi)星之間的距離作為觀測(cè)量，根據(jù)GPS衛(wèi)星瞬時(shí)坐標(biāo)，確定用戶接收機(jī)天線對(duì)應(yīng)的觀測(cè)站位置。GPS靜態(tài)控制測(cè)量需要應(yīng)用到GPS靜態(tài)定位接收機(jī)，在進(jìn)行位置的確定時(shí)，設(shè)備的位置為靜態(tài)的，定位的方式由包括相對(duì)定位和絕對(duì)定位兩種。需要注意的是，兩種靜態(tài)定位的觀測(cè)量都是觀測(cè)站與GPS衛(wèi)星之間的偽距離。根據(jù)觀測(cè)量的不同，又可以將靜態(tài)定位劃分為測(cè)相偽距靜態(tài)定位和測(cè)碼偽距靜態(tài)定位兩種，一般來(lái)說(shuō)，載波相位測(cè)量的靜態(tài)相對(duì)定位可以保證較高的測(cè)量精度。

2 GPS靜態(tài)控制測(cè)量特點(diǎn)

2.1 GPS靜態(tài)控制測(cè)量的優(yōu)勢(shì)

現(xiàn)代信息社會(huì)對(duì)于測(cè)量工作提出了更高的要求，測(cè)量技術(shù)除了要確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和測(cè)量過(guò)程的質(zhì)量外，還需要具備便捷的特點(diǎn)。GPS靜態(tài)控制測(cè)量可以對(duì)測(cè)量區(qū)域內(nèi)，一定時(shí)間段內(nèi)的衛(wèi)星信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行獲取，之后通過(guò)GPS數(shù)據(jù)處理軟件的處理，便可以得到精度較高的測(cè)量結(jié)果，較之傳統(tǒng)的測(cè)量方法更為便捷，數(shù)據(jù)的質(zhì)量也可以得到保證。GPS、GIS以及RS的綜和應(yīng)用可以對(duì)土地資源的調(diào)查數(shù)據(jù)、地籍測(cè)量數(shù)據(jù)等進(jìn)行獲取，從而為土地統(tǒng)計(jì)、動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)等提供依據(jù)，在國(guó)土監(jiān)測(cè)中發(fā)揮了重要的作用，促進(jìn)了耕地資源的保護(hù)和土地資源的優(yōu)化配置。

2.2 GPS測(cè)量誤差及解決方式

GPS衛(wèi)星信號(hào)傳輸過(guò)程以及設(shè)備處理都有可能出現(xiàn)數(shù)據(jù)的誤差，同時(shí)，地球整體運(yùn)動(dòng)包括潮汐、相對(duì)論效應(yīng)以及負(fù)荷潮都會(huì)對(duì)GPS測(cè)量的精度產(chǎn)生影響。周跳是導(dǎo)致觀測(cè)值誤差的重要原因，對(duì)于周跳引起的數(shù)據(jù)誤差來(lái)說(shuō)，大于十周的較為容易消除。GPS觀測(cè)值誤差的消除和削弱的具體方式有四種。一是求差法，對(duì)不同的觀測(cè)值進(jìn)行相互求差，進(jìn)而減弱這些數(shù)據(jù)中存在的相同誤差的影響。二是回避法，即選擇測(cè)量精度較易保證的區(qū)域作為測(cè)區(qū)，避免容易產(chǎn)生誤差的環(huán)境，同時(shí)采取合適的觀測(cè)方法和觀測(cè)設(shè)備，解算軟件的專業(yè)性以及測(cè)量點(diǎn)的坐標(biāo)也會(huì)對(duì)測(cè)量精度產(chǎn)生影響，因而對(duì)于精度要求較高的工程需要提高起算點(diǎn)的精確度。三是誤差改正模型的建立。四是參數(shù)法，對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)的系統(tǒng)性偏差進(jìn)行求定。

3 在市政工程中的應(yīng)用分析

3.1 應(yīng)用概述

GPS靜態(tài)控制測(cè)量在市政工程的建設(shè)中發(fā)揮著重要的作用，市政管線建設(shè)、公共基礎(chǔ)設(shè)施以及大型工程中都需要確保較高的測(cè)量精度，從而促進(jìn)工程整體質(zhì)量的提升。我國(guó)疆域遼闊，不同的城市地質(zhì)條件、氣候環(huán)境以及建設(shè)水平都存在較大的差異，因而必須要結(jié)合實(shí)際采取合適的測(cè)量技術(shù)手段，在保證測(cè)量數(shù)據(jù)精確性的同時(shí)，盡可能降低測(cè)量的難度。測(cè)繪工作應(yīng)當(dāng)盡量減少對(duì)于原有建筑物的破壞，保證已有市政管線的完整性和使用性能。工程測(cè)繪的內(nèi)容包括四等水準(zhǔn)測(cè)量、地下管線竣工圖測(cè)繪、平面位置校驗(yàn)和測(cè)繪、管線縱斷面測(cè)量以及GPS控制網(wǎng)測(cè)量等。

3.2 工程平面控制

由于市政工程的覆蓋面較廣，因而，相關(guān)測(cè)繪的工作量也比較大。一些市政工程的測(cè)區(qū)總面積較大，且測(cè)量區(qū)域內(nèi)的道路不規(guī)則，鄉(xiāng)村道路以及城鎮(zhèn)主干道縱橫交錯(cuò)，整體呈現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)狀。為了確保GPS靜態(tài)控制測(cè)量工作的實(shí)效性，需要嚴(yán)格按照技術(shù)方案的要求以及相關(guān)工程的實(shí)際狀況進(jìn)行分級(jí)布網(wǎng)，即在測(cè)區(qū)內(nèi)原有的已知四等點(diǎn)的基礎(chǔ)上，構(gòu)建起可以覆蓋到整個(gè)測(cè)量區(qū)域的國(guó)家E級(jí)GPS靜態(tài)測(cè)量控制網(wǎng)，根據(jù)測(cè)區(qū)的面積、地形、建筑狀況等進(jìn)行GPS平面控制點(diǎn)的測(cè)繪，并通過(guò)區(qū)域內(nèi)已有的三等水準(zhǔn)點(diǎn)和之后布設(shè)的GPS點(diǎn)構(gòu)成的附合水準(zhǔn)路線來(lái)進(jìn)行測(cè)區(qū)高程控制測(cè)量。還需要對(duì)測(cè)區(qū)內(nèi)布設(shè)好的GPS定位測(cè)量點(diǎn)進(jìn)行擬合，可以采取連續(xù)運(yùn)行衛(wèi)星服務(wù)系統(tǒng)的RTK技術(shù)，進(jìn)行GPS點(diǎn)的檢查和擬合，并對(duì)測(cè)區(qū)內(nèi)所有圖根控制點(diǎn)進(jìn)行加密。

3.3 平面控制結(jié)算

在GPS控制網(wǎng)布設(shè)完畢后，還需要利用相應(yīng)的軟件對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和基線解算。市政工程GPS靜態(tài)控制測(cè)量中可以采用Compass基線解算軟件，該軟件的計(jì)算效率以及結(jié)果準(zhǔn)確性都得到了認(rèn)可，應(yīng)用較為廣泛。市政工程平面控制結(jié)算一般將與工程要求相符合的雙差固定解作為基線結(jié)算的最終成果，為了滿足不同的施工數(shù)據(jù)要求，一般將基線結(jié)算結(jié)果保存為統(tǒng)一的數(shù)據(jù)格式，并在平面控制數(shù)據(jù)處理軟件的支持下完成WGS-84坐標(biāo)系下的三維無(wú)約束平差。在進(jìn)行靜態(tài)控制測(cè)量和平面控制結(jié)算時(shí)，需要根據(jù)行業(yè)規(guī)范和工程的具體要求進(jìn)行參數(shù)的設(shè)定，為了確?；€解算結(jié)果的準(zhǔn)確性，還需要采取科學(xué)的計(jì)算方法對(duì)其進(jìn)行檢驗(yàn)，從而對(duì)基線數(shù)據(jù)的精度進(jìn)行判斷。根據(jù)檢驗(yàn)計(jì)算的結(jié)果對(duì)基線進(jìn)行處理，存在嚴(yán)重誤差的數(shù)據(jù)要進(jìn)行提出，解算合格的基線要繼續(xù)保留。一般的市政工程通過(guò)檢驗(yàn)的基線數(shù)量在150左右，平面控制點(diǎn)與圖根控制點(diǎn)的總和需要在100以上，以滿足市政工程測(cè)繪對(duì)于測(cè)量精度的要求。

3.4 高程控制

在正式進(jìn)行測(cè)繪工作之前需要對(duì)市政工程建設(shè)地進(jìn)行實(shí)地勘察，在GPS控制測(cè)量區(qū)域內(nèi)找出保存完整可以使用的三等水準(zhǔn)點(diǎn)，這些測(cè)量點(diǎn)可以作為該工程高程控制測(cè)量的起算基準(zhǔn)。根據(jù)市政工程的建設(shè)要求以及測(cè)量區(qū)域內(nèi)的實(shí)際路網(wǎng)和建筑建設(shè)狀況，布設(shè)三條四等水準(zhǔn)閉合路線較為合適，在這三條水準(zhǔn)閉合路線測(cè)量的中途還會(huì)經(jīng)過(guò)多個(gè)工程建設(shè)之初設(shè)置的，新的GPS點(diǎn)以及加密的新的GPS-RTK圖根控制點(diǎn)。如果工程測(cè)量區(qū)域內(nèi)的原有的可用的三等水準(zhǔn)點(diǎn)較少，無(wú)法滿足GPS水準(zhǔn)高程測(cè)量的需求，針對(duì)這種狀況，將GPS高程擬合計(jì)算的結(jié)果與四等水準(zhǔn)測(cè)量的結(jié)果進(jìn)行比較分析，再取GPS控制測(cè)量網(wǎng)中的幾個(gè)GPS點(diǎn)作為計(jì)算的起始點(diǎn)，并將這幾個(gè)點(diǎn)的四等水準(zhǔn)成果作為起算數(shù)據(jù)。再進(jìn)行二次曲面擬合高程，計(jì)算控制測(cè)量網(wǎng)的高程值，最大高程差值需要在3.0cm以下，高程誤差的算數(shù)平均值在1cm左右，在較為平坦的市政工程測(cè)量區(qū)域，當(dāng)GPS靜態(tài)控制測(cè)量網(wǎng)的覆蓋范圍在20km2以內(nèi)時(shí)，并且有五個(gè)分布較為均勻的水準(zhǔn)點(diǎn)，利用GPS在中原地區(qū)進(jìn)行高程擬合可以達(dá)到四等水準(zhǔn)精度。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，GPS靜態(tài)控制測(cè)量具有自動(dòng)收集記錄數(shù)據(jù)、不要求測(cè)量點(diǎn)通視和全天候觀測(cè)的優(yōu)勢(shì)，將其應(yīng)用于市政工程中可以有效提高建設(shè)的效率，還可以節(jié)約工程成本。在城市現(xiàn)代化進(jìn)程中，GPS靜態(tài)控制測(cè)量憑借優(yōu)異的使用性能和更為廣泛的適用范圍，將逐漸取代傳統(tǒng)控制測(cè)量，促進(jìn)城市測(cè)繪的發(fā)展。

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作者簡(jiǎn)介：劉虎虎（1982，09-），男，本科學(xué)歷，工程師，研究方向：控制測(cè)量。