宮 俊

( 黑龍江省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，哈爾濱150080)

0 引 言

黑龍江省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院測(cè)繪處承擔(dān)了江北“超級(jí)堤”暨景觀大道征地測(cè)量，從中我們探索出一套手持GPS 接收機(jī)應(yīng)用于江北“超級(jí)堤”征地調(diào)查的程序和方法，解決了手持GPS 與基準(zhǔn)站間設(shè)置、手持GPS 數(shù)據(jù)采集精度及用于江北“超級(jí)堤”征地調(diào)查可行性等一系列問題，為征地調(diào)查提供了新的技術(shù)途徑與方法。

手持GPS 可以定位出我們通常用到的同一位置的WGS－84 坐標(biāo)，54 大地坐標(biāo)及直角坐標(biāo)，80 大地坐標(biāo)及直角坐標(biāo)，2000 大地坐標(biāo)及直角坐標(biāo)的數(shù)值，這對(duì)于當(dāng)時(shí)所用的圖件有直接關(guān)系?？梢噪S時(shí)看到我們所處的位置。

1 應(yīng)用范圍與方式

1.1 應(yīng)用范圍

探險(xiǎn)家500 手持GPS 接收機(jī)內(nèi)置全國(guó)地圖，14 通道True Fix快速定位技術(shù)，高靈敏度平板天線，精度:3 m Rms，高速USB 通訊接口，可傳輸文件。在這樣的精度條件下要進(jìn)行的定位和導(dǎo)航工作均可采用手持GPS 接收機(jī)來完成，在水利勘測(cè)工作中，可以利用手持GPS 接收機(jī)來完成以下5 項(xiàng)工作:

1.1.1 找控制點(diǎn)

包括控制測(cè)量階段尋找起算平面控制點(diǎn)和有概略坐標(biāo)的水準(zhǔn)點(diǎn)，在地形圖測(cè)量或放樣過程中尋找設(shè)站和定向控制點(diǎn)。

1.1.2 測(cè)區(qū)踏勘

根據(jù)可研階段設(shè)計(jì)人員落在圖上的范圍線，即可確定1∶2000 帶狀地形圖測(cè)量的測(cè)區(qū)范圍。

1.1.3 線路踏勘和調(diào)查

在水利工程的預(yù)可研、可研設(shè)計(jì)階段，將設(shè)計(jì)線路按一定間隔計(jì)算逐樁坐標(biāo)編輯成航線輸入手持GPS 接收機(jī)，引導(dǎo)勘測(cè)人員進(jìn)行線路踏勘和調(diào)查。

1.1.4 指導(dǎo)GPS 控制網(wǎng)布點(diǎn)

由于無人區(qū)內(nèi)無明顯參照物，很容易迷失方向，將擬布設(shè)的GPS 控制點(diǎn)概略坐標(biāo)輸入手持GPS，引導(dǎo)車輛朝點(diǎn)位方向行駛，并快速到達(dá)點(diǎn)位，保證每5 km ～10 km布設(shè)一對(duì)GPS點(diǎn)。

1.1.5 點(diǎn)位測(cè)量

測(cè)量精度要求不太高的目標(biāo)點(diǎn)位，如不良地質(zhì)地段、采空區(qū)、礦區(qū)等。

1.2 手持GPS 接收機(jī)的應(yīng)用方式

應(yīng)用方式包括3個(gè)方面:

1.2.1 導(dǎo)航

引導(dǎo)車輛，顯示距點(diǎn)位的距離，汽車或人行駛速度，也顯示應(yīng)前進(jìn)的方向。

1.2.2 放樣切換至坐標(biāo)畫面，屏幕上顯示坐標(biāo)及高程，最小顯示單位為m( 即最小刻劃為m) 。

1.2.3 測(cè)量( 采集) 坐標(biāo)

在待測(cè)點(diǎn)位上放置5 ～10 min，記錄該點(diǎn)的坐標(biāo)，并用記錄本記錄下高程值。

2 坐標(biāo)系統(tǒng)參數(shù)計(jì)算

2.1 不同坐標(biāo)參數(shù)

不同坐標(biāo)系參數(shù)見表1。

表1 不同坐標(biāo)系參數(shù)表

表1 中A 為大地坐標(biāo)系對(duì)應(yīng)橢球之長(zhǎng)半軸，F(xiàn) 為對(duì)應(yīng)橢球之扁率。通常在國(guó)家坐標(biāo)系的基礎(chǔ)上保持橢球中心、軸向和扁率不變通過延長(zhǎng)長(zhǎng)半軸A 來確定，在實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)特別注意這種變化。

2.2 轉(zhuǎn)換坐標(biāo)系數(shù)參數(shù)計(jì)算

將WGS－84 坐標(biāo)系的X、Y、Z 及A、F 值，減去國(guó)家坐標(biāo)系的對(duì)應(yīng)值，即可求出DX、DY、DZ、DA、DF 共5個(gè)坐標(biāo)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換參數(shù)。一個(gè)控制點(diǎn)可求出1 組DX、DY、DZ、DA、DF 值，利用多個(gè)控制點(diǎn)則取DX、DY、DZ、DA、DF 的算術(shù)平均值。一旦需轉(zhuǎn)換的兩個(gè)坐標(biāo)系統(tǒng)確定以后，DA、DF 是常值，不同測(cè)區(qū)的DX、DY、DZ 可能不同。

2.3 參數(shù)計(jì)算驗(yàn)證

參數(shù)計(jì)算出來之后必須對(duì)其進(jìn)行驗(yàn)證。DX、DY、DZ、DA、DF 共5個(gè)轉(zhuǎn)換參數(shù)求出后，必須按提示分別輸入手持GPS 接收機(jī)后，拿到實(shí)地檢測(cè)，驗(yàn)證這5個(gè)參數(shù)是否正確。驗(yàn)證的方法是在野外選定5個(gè)以上控制點(diǎn)進(jìn)行實(shí)測(cè)，將實(shí)測(cè)值與理論值進(jìn)行比較，如果最大誤差≤15 m，平均誤差≤10 m，則計(jì)算出的參數(shù)可以使用，否則要重新計(jì)算或查找出出現(xiàn)問題的原因。

3 應(yīng) 用

在《哈爾濱市區(qū)松花江北岸“超級(jí)堤”暨景觀大道工程可研工程測(cè)量》中，筆者應(yīng)用了MAGELLAN 公司生產(chǎn)的eXplorist500( 探險(xiǎn)家) 手持GPS 接收機(jī)，施測(cè)“超級(jí)堤”段征地測(cè)量數(shù)據(jù)，取得了良好的應(yīng)用效果，操作過程如下:

3.1 設(shè)定

·按“功能菜單健”;

·用上下鍵進(jìn)入“系統(tǒng)設(shè)置”的功能選項(xiàng);

·再點(diǎn)擊“地圖單位”

·按下輸入鍵進(jìn)入“自定義坐標(biāo)系”出現(xiàn)“投影”。

·設(shè)定橫向墨托卡

·設(shè)定原點(diǎn)緯度為0，原點(diǎn)經(jīng)度為126°。投影比例1，原點(diǎn)向東偏差500000，向北偏差0 ，通用單位米1。

·在地圖單位中參考橢球設(shè)定為“user”;選擇“用戶”點(diǎn)擊在出現(xiàn)的“自定義基準(zhǔn)”頁面中，北京坐標(biāo)設(shè)定Da =－108，DF=0.0000005;西安坐標(biāo)設(shè)定Da =3，DF =0.0000003。DX、DY、DZ 3個(gè)參數(shù)因地區(qū)而異，必須求定后輸入。( WGS84坐標(biāo)5 參數(shù)均為0) 。

3.2 存點(diǎn)

把設(shè)計(jì)坐標(biāo)輸入手持GPS，輸入前應(yīng)先去掉帶好，如坐標(biāo)為X=2562505，Y =38430152，按順序輸入應(yīng)先輸入Y 值0430152，再輸入X 值2562505。輸入方法為:

3.2.1 方法1

在存點(diǎn)功能上輸入:

·按功能菜單健，選擇“我的興趣點(diǎn)”中，選擇一個(gè)點(diǎn)點(diǎn)擊，

·用上下鍵將光標(biāo)移動(dòng)到“編輯興趣點(diǎn)”的功能選項(xiàng);

·用上下鍵選定點(diǎn)號(hào)，坐標(biāo)等一次輸入;

·保存

3.2.2 方法2

在航點(diǎn)頁面按項(xiàng)目( 航線) 輸入坐標(biāo):·按翻頁鍵直到顯示“功能菜單頁面”;·用上下鍵將光標(biāo)移動(dòng)到要編輯的區(qū)域，按下輸入鍵后就可以進(jìn)行編輯，依次輸入Y 坐標(biāo)、X 坐標(biāo)。

3.3 放樣( 進(jìn)入點(diǎn)位)

進(jìn)入勘測(cè)區(qū)域后，打開GPS，進(jìn)行如下操作:

·按翻頁鍵直到顯示“功能菜單頁面”;

·用上下鍵將光標(biāo)移動(dòng)到“航點(diǎn)”的功能選項(xiàng);

·按輸入鍵進(jìn)入“航點(diǎn)頁面”;

·用上下鍵進(jìn)入“最近點(diǎn)”可知最近點(diǎn)的距離和方位或直接進(jìn)入指定點(diǎn)號(hào)，頁面即時(shí)顯示距離和方位。

3.4 測(cè)量( 采集) 坐標(biāo)

進(jìn)入存點(diǎn)頁面，在待測(cè)點(diǎn)位上放置5 ～10 min，輸入點(diǎn)號(hào)，按確定保存該點(diǎn)的坐標(biāo)和高程值。

3.5 外業(yè)回來后，用手工將記錄下的三維數(shù)據(jù)，展繪于1/10 000圖上，并標(biāo)注征地范圍，檢核與圖上相對(duì)地物吻合。

4 注意事項(xiàng)及結(jié)論

1) 在1∶10 000或更小比例尺的勘察項(xiàng)目完全可以用手持式GPS 絕對(duì)定位方法施測(cè)點(diǎn)位。但首先坐標(biāo)、高程要注意檢核已知點(diǎn)。該方法操作簡(jiǎn)單，使用方便。

2) 手持GPS 的單點(diǎn)定位時(shí)間應(yīng)≥4 ～5 min。

3) 應(yīng)定期或不定期到已知點(diǎn)上檢測(cè)儀器。

4) 缺點(diǎn)是每次下載數(shù)據(jù)都要手工記錄三維數(shù)據(jù)，比較麻煩。

5) 平坦地區(qū)的定位精度較高，隱蔽地區(qū)的定位精度較低，實(shí)際應(yīng)用應(yīng)十分注意。

6) 參數(shù)計(jì)算是定位的關(guān)鍵，因此公共點(diǎn)的選擇必須要有代表性。高程異常、公共點(diǎn)的圖形強(qiáng)度、坐標(biāo)精度等因素對(duì)轉(zhuǎn)換參數(shù)都有較大影響。

7) 在首級(jí)GPS 控制測(cè)量做好時(shí)，應(yīng)充分發(fā)揮靜態(tài)相對(duì)定位的優(yōu)勢(shì)，將其解算的轉(zhuǎn)換參數(shù)和GPS－84 平差成果應(yīng)用于手持GPS 中，以提高定位精度。

［1］孔祥元，等. 大地測(cè)量學(xué)基礎(chǔ)［M］. 武漢: 武漢大學(xué)出版社，2001.

［2］李征航，等. GPS 測(cè)量與數(shù)據(jù)處理［M］. 武漢: 武漢大學(xué)出版社，2005.