王志武,鄭永海

(1.河南省煤田地質(zhì)局一隊(duì),河南 新鄭 451100;2.河南中煤測繪公司,河南 鄭州 450052)

0 引 言

為加快鄭州市城市化進(jìn)程,擴(kuò)大城市規(guī)模,把鄭州建設(shè)成為國家區(qū)域性中心城市,河南目前正在實(shí)施“中心城市群”帶動(dòng)戰(zhàn)略,要在鄭東新區(qū)已經(jīng)基本成形的基礎(chǔ)上加快推進(jìn)“大鄭東新區(qū)”建設(shè)[1]。城市要建設(shè),測繪需先行,本文重點(diǎn)討論大鄭東新區(qū)某開發(fā)區(qū)區(qū)域控制測量,控制面積100 km2,控制點(diǎn)數(shù)23個(gè),控制網(wǎng)等級(jí)三等。

常規(guī)控制測量如三角測量、導(dǎo)線測量,要求點(diǎn)間通視,費(fèi)工費(fèi)時(shí),而且精度不均勻[2]。GPS測量無需點(diǎn)間通視且能夠高精度地進(jìn)行各種控制測量。區(qū)域GPS控制網(wǎng)的特點(diǎn)是控制區(qū)域有限(或一個(gè)市或一個(gè)地區(qū)),邊長短(一般從幾百米到20 km),觀測時(shí)間短(靜態(tài)定位的幾十分鐘至一、兩個(gè)小時(shí))。就其作用[3]而言分為:

(1)建立新的地面控制網(wǎng);

(2)檢核和改善已有地面網(wǎng);

(3)對(duì)已有的地面網(wǎng)進(jìn)行加密;

(4)擬合區(qū)域大地水準(zhǔn)面。

1 GPS用于建立區(qū)域控制網(wǎng)

1.1 技術(shù)依據(jù)[4]

(1)CJJ8-99《城市測量規(guī)范》;

(2)GB/T18314-200l《全球定位系統(tǒng)GPS測量規(guī)范》;

(3)CJJ73-97《全球定位系統(tǒng)城市測量技術(shù)規(guī)程》。

1.2 平面和高程系統(tǒng)

平面系統(tǒng):鄭州地方坐標(biāo)系。平差計(jì)算時(shí)同時(shí)提交2000國家大地坐標(biāo)系,1980西安坐標(biāo)系、1954北京坐標(biāo)系和鄭州地方坐標(biāo)系成果,使用時(shí)采用地方坐標(biāo)系成果[5]。

高程系統(tǒng):1985國家高程基準(zhǔn)。

1.3 GPS測量儀器設(shè)備

本測區(qū)GPS控制網(wǎng)的觀測均使用經(jīng)檢驗(yàn)合格的四臺(tái)套Trimble 5700 GPS雙頻接收機(jī),其標(biāo)稱精度為靜態(tài)平面5mm+0.5 ppm,高程5mm+1 ppm;動(dòng)態(tài)平面10mm+1 ppm,高程20mm+2 ppm,經(jīng)檢測,其精度均優(yōu)于標(biāo)稱指標(biāo)。

內(nèi)業(yè)處理采用TGO1.5GPS數(shù)據(jù)后處理軟件和POWERAKJ4.0GPS網(wǎng)平差軟件。

1.4 GPS網(wǎng)的建立及觀測

控制網(wǎng)的布設(shè):點(diǎn)間距2～3 km,按優(yōu)化設(shè)計(jì)方案布網(wǎng)。

GPS網(wǎng)的選點(diǎn)與埋石:GPS點(diǎn)兼作水準(zhǔn)標(biāo)志,RTK基準(zhǔn)站設(shè)具有強(qiáng)制對(duì)中裝置的中心標(biāo)志[6]。GPS網(wǎng)的作業(yè)中嚴(yán)格遵守了以下的基本技術(shù)要求:

嚴(yán)格規(guī)定開關(guān)機(jī)時(shí)間并逐項(xiàng)填寫了測量手簿

最少有效觀測衛(wèi)星數(shù)＞4

衛(wèi)星高度角＞15°

平均重復(fù)設(shè)站數(shù)＞1.6

時(shí)段長度＞60min

數(shù)據(jù)采樣間隔15 s。

嚴(yán)格對(duì)中、整平,對(duì)中誤差小于1mm。

通訊聯(lián)系時(shí),通訊設(shè)備應(yīng)低于接收機(jī)天線,并盡可能與測站保持5 m以上的距離。

1.5 基線解算和基線檢核

GPS接收機(jī)采集記錄是GPS接收機(jī)天線至衛(wèi)星偽距,載波相位和衛(wèi)星、星歷等數(shù)據(jù)。GPS數(shù)據(jù)處理要從原始的觀測值出發(fā)直到最終的測量定位成果,基線數(shù)據(jù)處理過程分為數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)預(yù)處理、基線解算、基線檢核等過程[7,8]。

本區(qū)域控制網(wǎng)有 52個(gè)同步環(huán),環(huán)全長平均值為7939.512 m,58個(gè)異步環(huán),環(huán)全長平均值為7581.089 m;復(fù)測基線13條,平均邊長為2239.824 m。同步環(huán)采用基線的坐標(biāo)分量相對(duì)閉合差和全長相對(duì)閉合差來檢查基線質(zhì)量,異步環(huán)和復(fù)測基線則采用分量及全長閉合差來檢核基線質(zhì)量。根據(jù)實(shí)測基線解算結(jié)果,對(duì)控制網(wǎng)同步環(huán)、異步環(huán)及復(fù)測基線的全長相對(duì)精度進(jìn)行了統(tǒng)計(jì),其詳細(xì)情況見表1～表5。

表1 控制網(wǎng)同步環(huán)質(zhì)量統(tǒng)計(jì)

表2 控制網(wǎng)異步環(huán)質(zhì)量統(tǒng)計(jì)

表3 控制網(wǎng)異步環(huán)質(zhì)量統(tǒng)計(jì)

表4 控制網(wǎng)復(fù)測基線質(zhì)量統(tǒng)計(jì)

表5 控制網(wǎng)三維無約束平差精度統(tǒng)計(jì)

從表1～表5統(tǒng)計(jì)可以看出所有基線均獲得高質(zhì)量的解,而且內(nèi)符合程度較好,不含明顯粗差。

1.6 GPS網(wǎng)的平差計(jì)算

三維無約束平差,平差后GPS點(diǎn)位精度見表6。

表6平差結(jié)果表明:所選獨(dú)立基線構(gòu)成的GPS網(wǎng)具有較高的內(nèi)部符合精度,觀測值不含粗差,基線向量解所確定的協(xié)方差陣相互之間的比例關(guān)系合理。GPS三維無約束成果為控制區(qū)提供了可靠WGS-84坐標(biāo)基準(zhǔn),從而為控制區(qū)RTK參數(shù)的求定奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

二維約束平差,二維約束平差精度見表7。

表6 平差后GPS點(diǎn)位精度統(tǒng)計(jì)

表7 二維約束平差精度統(tǒng)計(jì)

從表7可看出:約束平差后各平面點(diǎn)點(diǎn)位中誤差均在1cm以下,距離相對(duì)中誤差遠(yuǎn)低于城市三等GPS網(wǎng)規(guī)定的1/80000,可見本次實(shí)測的控制區(qū)三等GPS網(wǎng)的精度很高。

1.7 利用GPS技術(shù)進(jìn)行高等級(jí)控制網(wǎng)的測量應(yīng)注意的問題

觀測前應(yīng)做好觀測計(jì)劃,尤其是高等級(jí)網(wǎng)的布設(shè)、路線選取、車輛調(diào)動(dòng)等都直接影響觀測效率。

網(wǎng)中必須有足夠的同步環(huán)觀測才能保證網(wǎng)的精度,為保證控制網(wǎng)的等級(jí),應(yīng)避免過短邊的出現(xiàn)。

GPS網(wǎng)平差時(shí),在網(wǎng)中已知高程點(diǎn)越多,高程擬合的精度越好,網(wǎng)形布設(shè)越均勻,精度越高。因此GPS控制網(wǎng)的網(wǎng)形對(duì)GPS控制點(diǎn)點(diǎn)位及高程精度有直接影響。

2 結(jié) 語

GPS測量技術(shù)在大鄭東新區(qū)某區(qū)域控制測量中的應(yīng)用,證明了以下結(jié)論:

采用GPS技術(shù)進(jìn)行高等級(jí)控制網(wǎng)的測量具有高精度、全天候、高效率、多功能、操作簡便等優(yōu)點(diǎn)。

GPS新技術(shù)用于超大城區(qū)控制在資金和時(shí)間上有明顯優(yōu)勢(shì),用較短的作業(yè)時(shí)間達(dá)到了預(yù)期的目的,為保證按時(shí)完成其它測繪工程打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

用較少的投入取得了控制面積100 km2的測繪成果。根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn),若用常規(guī)的測量手段,則經(jīng)費(fèi)和人力的投入將是本測繪手段的5～10倍。

用高精度儀器設(shè)備保證了后工序各項(xiàng)成果的數(shù)學(xué)精度,該項(xiàng)目已順利通過驗(yàn)收,全部成果質(zhì)量被評(píng)為優(yōu)。

[1]劉紹堂.RTK在鄭州東新區(qū)建設(shè)用地勘測定界測量中的應(yīng)用[J].北京測繪,2005,22(3):55-56.

[2]劉紹堂,肖海紅,趙站楊.GPS打樁定位系統(tǒng)在杭州灣跨海大橋施工中的應(yīng)用[J].西南科技大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2005,27(4):42-45.

[3]施鳳翔.利用GPS技術(shù)建立控制測量新模式的探討[J].測繪標(biāo)準(zhǔn)化,2005,21(1):40-42.

[4]劉紹堂,趙站楊.全站儀在杭州灣跨海大橋箱梁樁基定位中的應(yīng)用[J].水利與建筑工程學(xué)報(bào),2006,4(1):24-26.

[5]劉紹堂,李微曉,趙站楊,等.杭州灣跨海大橋箱梁施工控制加密技術(shù)[J].施工技術(shù),2008,32(7):15-17.

[6]劉紹堂,趙讓乾,許成功.某煤田地質(zhì)勘探區(qū)大比例尺測圖GPS測量技術(shù)[J].地質(zhì)裝備,2008,9(5):29-31.

[7]李曠建,李春紅.GPS在建立和改造城市控制網(wǎng)中應(yīng)用的若干問題[J].城市勘測,2005,(1):25-27.

[8]LIU Shaotang,Hu Lixin.Application of beidou navigation satellitesystem in logistics and transportation[C]//Proceedings of 2008 International Conference of Chinese Logistics and Transportation Professionals(ICCLTP 2008).Chengdu:Southeast Jiaotong University,2008:137-139.