GPS测量技术在工程中的应用

赵少锋

【摘要】GPS作为一种可以精确测量的技术，在当前的测量工程中得到了广泛的运用。本文主要介绍了在某河道整治工程中运用GPS进行静态控制测量的情况，并通过分析时比提出在测量过程中应该注意的地方。

【关键词】静态测量；GPS测量：工程应用

【中图分类号】TN911.7 【文献标识码】A 【文章编号】1672-5158（2013）04-0226-01

在GPS技术的应用上，由于一般静态测量时间相对较长，而动态测量定位的准确性和可靠性有时又难以保证，因此采用快速静态测量作为首级控制测量的作业方式，在首级网的基础上采用常规导线进行加密。

一、测区概况

某河道为了预防血吸虫从而进行河道利民整治。为了满足工程设计、施工建设和防洪、防血吸虫等的需要，作为所有后继分项目实施的基础和前提，整个测区必须首先要提供准确的测量数据。只有这个测量数据准确了，后继的各项工作实施的质量才能得到保证。

整个测区交通十分便利，测区铁路横贯东西，南面为国道，便民河中部河道直通长江提水一站，在干旱时期通过该站向长江提水二站供水再通过干渠将长江水调入北山水库，以供应市城区的用水。另外测区内有大学桥头校区，引用水也来自老便民河，因此老便民河河道整治具有很重要的意义。

整个测区分两个部分，总长约9km，其中东部测区河道长约3km，西部测区长约6km，测量宽度为河道中心线两边各150m总面积约2.7km²。测区内河道系感潮河道，河道内水位随长江潮水位的涨落而高低起伏，河道内的淤泥滩地在落潮时会暴露出水面，而在涨潮时才会淹没下去，水深约在2米左右，也有3-4米深的，最浅处已经见到河底。由于测量时间在10月，且河道已多年没整治，河堤两岸长满了树木，枝叶繁茂，通视条件很差，这给测量工作带来了很大不便。

二、测区内已有资料

经对收集的1：10000地形图进行研究，发现测区内有两个控制点分别是I宁无14和I宁无13基，分别位于测区内的A镇和B镇。故将这两两个点作为本次GPS控制测量的引据点。

三、GPS静态测量控制网的建立

3.1 GPS测量坐标系的确定

GPS测量采用世界大地坐标系WGS1984，实际成果经过坐标转换成为北京54坐标系。根据两条河道所处的地理位置，GPS初始参数设定为假北为0，假东为500km，纬度原点为O（N北纬），中央子午线117（E东经），比例因子为1，长半轴a=6378245，扁率α=1/298.3，水平和垂直平差为O，坐标几何设定为网格。

3.2 GPS网的布设方法

控制网的建立主要是满足河堤地形测量的需要。由于测区为一狭长地带，考虑到地形测量及以后工作的需要，由东向西将控制网而设成三角形锁，使得每一条基线都能得到一定的检核。用3台套GPS接收机采用边连式构网，以保证传递精度。同时考虑到常规导线测量，所布设的GPS点均两两对应，互相通视。

3.3 选点原则

在选点前我们对收集到的1：10000地形图进行了研究，进行了图上设计，确定了大致方案然后到现场踏勘。所选的点位一般视野都比较开阔，周围没有较高的障碍物，也避开了高压线、变电站等设施，同时考虑到点位的长期保存和交通便利情况，以及满足常规方法进行加密时的通视条件，最终确定了如图1所示的GPS控制网布设方案。

在整个网中，各条基线最长边为为3.94km，最短边为为1km，满足GPS测量规范中E级要求的0.2-5km，因此网型布设较为适中。

四、GPS外业数据采集

GPS数据采集采用快速静态定位法，使用3台瑞士产LEICA GPS1200接收机（平面精度指标为静态5mm+O.5ppm，动态lOmm+0.5ppm）进行同步观测，每时段观测约30分钟，同步接收卫星有效数不少于5颗，卫星高度角大于15。，数据采样间隔为15秒，卫星几何图形强度因子PDOP值小于5，接收机与卫星间的图形强度良好。观测时严格按照规程操作。在每次架设仪器时均量测了天线高。

五、GPS网基线向量解算及平差

GPS数据采集后进行的数据处理一般分三个步骤：基线解算、闭合差检验、网平差解算等。本次解算中主要采用LEICA公司随机软件包LGO进行数据的导入、基线向量解算，基线向量解算时采用双差固定解。在检查基线向量解算成果合格后就可以利用平差软件LGO进行平差计算了，否则还要剔除无效卫星信息重新进行向量解算。在进行网平差时，首先进行三维无约束平差，以对GPS网内符合精度进行检验和评估。在进行二维平差时，利用已知控制点的坐标计算出北京54坐标系的坐标。经过平差后对所观测的7个同步环进行精度统计，其中闭合差统计见表一，相对闭合差统计见表二。

从表一、表二中可以看出本次GPS测量的精度完全达到规范要求，说明控制点观测成果可靠，完全能够满足本次地形测量的要求，并为提供高精度测量成果打下了基础。

同时为了对GPS观测成果进行检核，我们还在导线控制测量时对相邻两个点进行边长测量，在进行温度、气压等改正后实测的边长与利用GPS测定的边长较差均≤O.1cm。

但在具体解算过程中发现天线高数据输入时的正确与否对点位误差有一定的影响，但对坐标的影响不大。

六、结束语

由于采用了精度高、速度快、质量可靠的GPS进行测量，所以比我们预想的工期提前完成外业测量计划，也减轻了内业资料整理的工作量，及时地向甲方提供了较为准确的数据成果资料，我们相信G Ps同样会以其高精度、高效率的绝对优势在工程测量、地籍测量、遥感测量等其他领域中得到广泛应用。