王國(guó)舉

1 概述

隨著城市建設(shè)的不斷發(fā)展,城市的交通路網(wǎng)也隨之不斷完善,道路工程的勘測(cè)階段和施工階段的測(cè)量工作越來(lái)越復(fù)雜,工作量越來(lái)越大。在城市建設(shè)中由于房屋建筑影響通視,常規(guī)的測(cè)量方式已經(jīng)無(wú)法滿足快節(jié)奏的測(cè)量需求,GPS技術(shù)的出現(xiàn)很好的解決了這一問(wèn)題。

2 GPS技術(shù)原理

2.1 GPS系統(tǒng)的組成

GPS系統(tǒng)由空間部分、控制部分、用戶部分三部分組成?？臻g部分為距地面約12 000 mi的衛(wèi)星,衛(wèi)星上配備了時(shí)鐘和無(wú)線電設(shè)備,這些衛(wèi)星播發(fā)數(shù)據(jù)信息(星歷、歷書、時(shí)間、頻率的改正等)?？刂撇糠址植荚诘厍虻牡孛?監(jiān)控衛(wèi)星并向衛(wèi)星上傳數(shù)據(jù),以確保衛(wèi)星正常的發(fā)送數(shù)據(jù)。用戶部分由GPS接收機(jī)、數(shù)據(jù)處理軟件及相應(yīng)的用戶設(shè)備如計(jì)算機(jī)、氣象儀器等組成,其作用是接受GPS衛(wèi)星發(fā)出的信號(hào)并利用信號(hào)進(jìn)行導(dǎo)航定位等。

2.2 GPS技術(shù)原理及特點(diǎn)

GPS定位的基本原理是根據(jù)高速運(yùn)動(dòng)的衛(wèi)星瞬間位置作為已知的起算數(shù)據(jù),采用空間距離后方交會(huì)的方法,確定待測(cè)點(diǎn)的位置。

相對(duì)于常規(guī)的測(cè)量方式,GPS測(cè)量技術(shù)具有:測(cè)站之間無(wú)需通視;定位精度高;觀測(cè)時(shí)間短;提供三維坐標(biāo);操作簡(jiǎn)便,全天候作業(yè)等特點(diǎn)。

3 GPS在實(shí)際測(cè)量中的應(yīng)用(以TOPC ON G PS系列為例)

3.1 準(zhǔn)備工作

準(zhǔn)備工作主要包括GPS+設(shè)置、已知點(diǎn)數(shù)據(jù)的輸入等,這些都可在室內(nèi)完成。

1)運(yùn)行TOPSURV軟件。手簿開(kāi)機(jī)后啟動(dòng)TOPSURV軟件。2)新建作業(yè):新建作業(yè)輸入作業(yè)名稱、生成者、注釋等。3)選擇GPS測(cè)量參數(shù)集:在測(cè)量之前,必須選擇正確的參數(shù)集,每個(gè)GPS+設(shè)置都是一個(gè)工作條件的參數(shù)集。這些參數(shù)與測(cè)量使用的儀器有關(guān),可以根據(jù)使用的儀器型號(hào)設(shè)置,今后的作業(yè)中只需選擇設(shè)置好的參數(shù)集即可。4)其他設(shè)置:其他設(shè)置包括:坐標(biāo)系統(tǒng)設(shè)置、單位設(shè)置、顯示格式設(shè)置、儀器報(bào)警設(shè)置等。5)輸入已知數(shù)據(jù):在編輯作業(yè)/點(diǎn)界面下,設(shè)置坐標(biāo)類型為“地面”,輸入已知點(diǎn)名及相應(yīng)的地方坐標(biāo)。如果增加的點(diǎn)作為控制點(diǎn),將“控制點(diǎn)”框打勾。

如果已知點(diǎn)具有精確的 WGS84坐標(biāo),設(shè)置坐標(biāo)類型為“WGS84(維度/精度/橢球高)”,輸入已知點(diǎn)名及相應(yīng)的地方坐標(biāo)。

3.2 外業(yè)測(cè)量

3.2.1 作業(yè)步驟

假設(shè)測(cè)區(qū)內(nèi)有C01,C02,C03三點(diǎn)具有地方坐標(biāo),但不具有WGS84坐標(biāo),以基準(zhǔn)站架設(shè)在未知點(diǎn)為例。1)在測(cè)區(qū)中央選擇一個(gè)有一定高度且視野開(kāi)闊的未知點(diǎn),并將基站接收機(jī)架設(shè)在上面,對(duì)中整平,量取天線高。2)接收機(jī)、手簿都開(kāi)機(jī),將手簿連到基準(zhǔn)站接收機(jī)上,運(yùn)行TOPSURV軟件,并新建作業(yè),選擇正確的RTK參數(shù)集。3)進(jìn)入【設(shè)置GPS/坐標(biāo)系統(tǒng)】菜單項(xiàng),輸入點(diǎn)名(假設(shè)為 BASE)、天線高及測(cè)量方式,查看衛(wèi)星數(shù),如果超過(guò)4顆,點(diǎn)擊【自動(dòng)定位】。此時(shí)“WGS84(m)”框內(nèi)顯示基準(zhǔn)站與點(diǎn)的WGS84大地經(jīng)緯度與大地高,并不斷變化,同時(shí)【自動(dòng)定位】按鈕變?yōu)椤就Ｖ埂?。觀測(cè)至少 60 s后,點(diǎn)擊【停止】,設(shè)置基準(zhǔn)站成功。4)將流動(dòng)站接收機(jī)安裝到2 m對(duì)中桿上,架設(shè)在C01上。接收機(jī)開(kāi)機(jī)將手簿連到流動(dòng)站,進(jìn)入已建好的作業(yè)中,并進(jìn)入“測(cè)量/點(diǎn)測(cè)量”。5)輸入點(diǎn)名(建議為C01-84,以與作為地方點(diǎn)輸入的C01區(qū)別),輸入天線高,選擇“垂高”測(cè)高方式。當(dāng)解的類型顯示為“Fixed”時(shí),且指示位置精度符合要求,點(diǎn)擊【采用】,完成點(diǎn)測(cè)量,采集得到C01-84。6)同理,流動(dòng)站先后架設(shè)在C02,C03上,進(jìn)行點(diǎn)測(cè)量,采集得到C02-84,C03-84。

3.2.2 地方坐標(biāo)轉(zhuǎn)換

當(dāng)三個(gè)控制點(diǎn)都作為轉(zhuǎn)換點(diǎn)增加完成后,進(jìn)行參數(shù)轉(zhuǎn)換,注意高程及平面殘差一般不應(yīng)超過(guò)2 cm。

坐標(biāo)轉(zhuǎn)換完成后,【配置/坐標(biāo)系統(tǒng)】在“投影”一欄,將不再顯示為“無(wú)”,而顯示為“坐標(biāo)轉(zhuǎn)換”。

3.3 點(diǎn)測(cè)量、點(diǎn)放樣

3.3.1 點(diǎn)測(cè)量

流動(dòng)站接收機(jī)安裝到2 m對(duì)中桿上,架設(shè)在待測(cè)點(diǎn)上。接收機(jī)開(kāi)機(jī)將手簿連到流動(dòng)站,進(jìn)入已建好的作業(yè)中,并進(jìn)入“測(cè)量/點(diǎn)測(cè)量”。

輸入點(diǎn)名,輸入天線高,選擇“垂高”測(cè)高方式。當(dāng)解的類型顯示為“Fixed”時(shí),且指示位置精度符合要求,點(diǎn)擊【采用】完成點(diǎn)測(cè)量。

3.3.2 點(diǎn)放樣

進(jìn)行點(diǎn)放樣,首先在“點(diǎn)放樣”界面中點(diǎn)擊點(diǎn)列表圖標(biāo)進(jìn)入“點(diǎn)”界面調(diào)入欲放樣的設(shè)計(jì)點(diǎn),并輸入正確的天線高及測(cè)量方式,當(dāng)解的類型顯示為“Fixed”時(shí),且指示位置精度符合要求,點(diǎn)擊【儲(chǔ)存】保存放樣點(diǎn)。

3.3.3 道路放樣

道路放樣可以看作無(wú)數(shù)個(gè)點(diǎn)放樣組成,道路放樣前首先對(duì)道路數(shù)據(jù)進(jìn)行編輯,輸入道路起點(diǎn)坐標(biāo)樁號(hào)、終點(diǎn)坐標(biāo)、轉(zhuǎn)折點(diǎn)、圓弧等,軟件將自動(dòng)生成道路方向及樁號(hào)。設(shè)置放線樁號(hào)間距依次放樣線上各點(diǎn),也可直接輸入樁號(hào)放樣特定的點(diǎn)。

3.4 方案比較

假設(shè)測(cè)區(qū)內(nèi)有C01,C02,C03三點(diǎn)具有地方坐標(biāo),但不具有WGS84坐標(biāo),有兩種方案:一種為上述基準(zhǔn)站架設(shè)在未知點(diǎn)測(cè)量;另一種為基準(zhǔn)站架設(shè)在已知點(diǎn),流動(dòng)站分別在其他控制點(diǎn)上進(jìn)行點(diǎn)測(cè)量。第一種方案中基準(zhǔn)站可以架設(shè)在測(cè)區(qū)中央一定高度且視野開(kāi)闊的理想點(diǎn)位上?；炯艿脑礁?電臺(tái)信號(hào)的傳輸距離越遠(yuǎn),信號(hào)質(zhì)量也越好;視野開(kāi)闊保證能接收到更多且信號(hào)更好的衛(wèi)星;基站架設(shè)在測(cè)區(qū)中央能更好的覆蓋整個(gè)測(cè)區(qū),減少基站的架設(shè)次數(shù)。

4 結(jié)語(yǔ)

由于采用了GPS測(cè)量技術(shù),常規(guī)測(cè)量預(yù)計(jì)需一周完成的工作量,在2 d內(nèi)完成,大大縮短了前期勘測(cè)的時(shí)間。GPS測(cè)量技術(shù)在工程勘測(cè)和施工中的應(yīng)用,大大提高了測(cè)量精度和測(cè)量效率。GPS測(cè)量技術(shù)已經(jīng)大規(guī)模應(yīng)用于工程建設(shè),以適應(yīng)工程快節(jié)奏化的要求。

[1]李貴文.GPS在公路工程控制測(cè)量中的應(yīng)用[J].山西建筑,2008,34(10):354-355.