張策韜

(福建省第一公路工程公司，福建 泉州 362000)

淺析漳永高速公路GPS控制測量

張策韜

(福建省第一公路工程公司，福建 泉州 362000)

隨著近年來GPS的普及，具有速度快、精度高、節(jié)省人力、不要求通視及全天候作業(yè)的GPS測量與傳統(tǒng)測量方法相比優(yōu)勢更加明顯，但GPS控制測量也有其需要注意的技術(shù)要點(diǎn)，結(jié)合漳永高速公路A3合同段前期的兩次控制測量,主要介紹GPS控制測量中的幾個注意事項(xiàng)。

高速公路；GPS；控制測量

1 控制測量概況及測量方法

(1)海峽西岸經(jīng)濟(jì)區(qū)高速公路網(wǎng)漳州至永安聯(lián)絡(luò)線漳州華安(玉蘭)至新圩段A3合同段全長7.373 km，設(shè)有3個隧道，3座大橋，2座小橋。本合同段項(xiàng)目屬福建中南部，山地主體有戴云山脈和薄平嶺的延伸部分組成，所穿越的地貌單元屬中低山-丘陵地貌，間夾山間盆地、河谷地貌，地形起伏變化大，全線交樁的導(dǎo)線點(diǎn)計(jì)25個，其中一個點(diǎn)位被破壞，其余完好，結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際情況，只選取其中離線路較近、方便以后施工放樣的17個導(dǎo)線點(diǎn)，加上我項(xiàng)目部在沿線加密的12個加密點(diǎn)：N1～N12，共計(jì)29個控制點(diǎn)，其中與二標(biāo)聯(lián)測Zi039、Zi040，與四標(biāo)聯(lián)測Zi304、ZD43。以A3標(biāo)頭尾兩個點(diǎn)Zi039、ZD43作為GPS控制網(wǎng)解算的固定點(diǎn)。

(2) 測量方法：采用GPS附合導(dǎo)線測量，沿線路前進(jìn)方向從起點(diǎn)Zi039測至終點(diǎn)ZD43，全線統(tǒng)一平差。本次控制測量共有5臺GPS接收機(jī)，均在使用之前已進(jìn)行了標(biāo)定，工欲善其事必先利其器，符合精度要求的儀器是進(jìn)行控制測量的先決條件，將5臺儀器置于前5個點(diǎn)，分別量取儀器高后，開機(jī)采用靜態(tài)模式，鎖定衛(wèi)星后，開始記錄起始時(shí)間，待同步觀測1 h后，記錄觀測終止時(shí)間，同時(shí)再量取一次儀器高。接著保持最后兩臺也就是第四、第五點(diǎn)上兩臺儀器不動，把置鏡于前三點(diǎn)的儀器搬至第六、七、八點(diǎn)同步靜態(tài)觀測一小時(shí)。完后用同樣的方法直至把所有的控制點(diǎn)測完。數(shù)據(jù)采集完成后，利用儀器配套的平差軟件進(jìn)行網(wǎng)平差。

2 控制測量前期找點(diǎn)及加密

(1) 前期可以利用地形圖在實(shí)地上找出2～3個控制點(diǎn)，本次有找到ZI039、ZI040、Zi041，并以這3個控制點(diǎn)為基準(zhǔn)點(diǎn)解算出整條線路的4參數(shù)，方便用來找尋其他剩余控制點(diǎn)，尤其是一些被植被覆蓋的控制點(diǎn)，及界定整條線路的征地紅線，方便在實(shí)地上標(biāo)注出主要結(jié)構(gòu)物的大概位置，以這3個點(diǎn)解算出的參數(shù)精度雖然不是很高，但用來尋找整條線路的其余控制點(diǎn)及前期一些簡單的測量綽綽有余，使得本次控制測量在設(shè)計(jì)院進(jìn)行交樁時(shí)我們早已熟悉并找到了各個控制點(diǎn)，為后續(xù)工作節(jié)省了2～3 d的時(shí)間，大大提高了工作效率。

(2)本項(xiàng)目由于線路過長，地形起伏大，設(shè)計(jì)院交付的控制點(diǎn)基本位于方便交通的鄉(xiāng)村小路旁，很多實(shí)用性不大，故本次控制測量舍棄了一部分已知控制點(diǎn)，并根據(jù)實(shí)際情況對整條線路進(jìn)行了控制點(diǎn)加密，在進(jìn)行加密點(diǎn)選點(diǎn)時(shí)嚴(yán)格遵照以下原則：①加密點(diǎn)選在土質(zhì)堅(jiān)硬、穩(wěn)定的地方，以便于保存點(diǎn)的標(biāo)志和安置儀器。②加密點(diǎn)選在地勢較高，視野開闊的地方，以助于進(jìn)行碎部測量或加密以及施工放樣。③與已知導(dǎo)線點(diǎn)組合的導(dǎo)線各邊長度應(yīng)按規(guī)范規(guī)定盡量接近平均邊長，且不同導(dǎo)線各邊長不應(yīng)相差過大。加密點(diǎn)的數(shù)量要足夠，以便控制整個測區(qū)。④相鄰導(dǎo)線間要通視。⑤所選的導(dǎo)線間必須滿足超越(或遠(yuǎn)離)障礙物1.3 m以上。⑥加密點(diǎn)的位置應(yīng)沿路線布設(shè)，距路中心的位置大于50 m且小于300 m，同時(shí)應(yīng)便于測角、測距、及地形測量和定線放樣。⑦在橋梁和隧道處，應(yīng)考慮橋隧布設(shè)控制網(wǎng)的要求，在大型構(gòu)造物的兩側(cè)應(yīng)分別布設(shè)一對平面控制點(diǎn)。根據(jù)以上原則，本次控制測量共加密了12個控制點(diǎn)。至此本次控制測量的前期準(zhǔn)備工作已基本完成。

3 兩次控制測量的對比

(1)本項(xiàng)目在前期準(zhǔn)備工作都完備后于2012年10月7號至9號進(jìn)行了第一次導(dǎo)線測量，但在10號進(jìn)行導(dǎo)線解算時(shí)發(fā)現(xiàn)無法得到高精度的固定解，于是重新審視本次控制測量發(fā)現(xiàn)如下問題：①有幾個已知點(diǎn)在埋設(shè)時(shí)位于視野比較開闊的田埂上，但到控制測量時(shí)很多甘蔗已經(jīng)長成，信號遮擋嚴(yán)重。②有幾個加密點(diǎn)雖然位置和視野非常不錯，但離高壓線不夠遠(yuǎn)。③跨1.5 km長的光洋隧道和大南坑隧道的進(jìn)出口的幾個控制點(diǎn)跨度比較大，在站點(diǎn)上觀測1 h，時(shí)間不夠長。④個別相鄰導(dǎo)線邊之間的夾角偏大。⑤9號下午陰天，云層較厚。⑥省道邊的控制點(diǎn)由于車流量大，重車多，點(diǎn)位對中后容易跑偏。⑦測量時(shí)間需要結(jié)合星歷來考慮，10月7號到9號剛好是10月份衛(wèi)星數(shù)量落在我們標(biāo)段這個經(jīng)度段是最少的，衛(wèi)星狀況不好是第一次導(dǎo)線控制測量不成功的關(guān)鍵原因。

(2)針對對2012年10月7號至9號進(jìn)行的控制測量出現(xiàn)的問題，第二次控制測量重點(diǎn)從以下幾個方面進(jìn)行了調(diào)整：①去掉了幾個在高壓線附近的加密點(diǎn)，避免因信號出現(xiàn)干擾而影響靜態(tài)數(shù)據(jù)采集。②對點(diǎn)位附近5 m內(nèi)的所有遮擋物進(jìn)行清除，避免數(shù)據(jù)采集時(shí)信號被遮擋。③對跨隧道的幾個導(dǎo)線邊長相對較長的導(dǎo)線采取增加觀測時(shí)間，由第一次的觀測1 h增加到觀測2 h。④舍棄其中一個控制點(diǎn)，利于整個控制網(wǎng)的網(wǎng)形。⑤盡量選擇晴朗的天氣，避免陰雨雷電天測量。⑥在省道邊的控制點(diǎn)上架設(shè)儀器時(shí)，用石頭壓住腳架，防止旁邊車輛通行時(shí)腳架偏移。⑦查看10月份的星歷預(yù)報(bào)，選出最適合測量的幾個日期，考慮到衛(wèi)星數(shù)量和衛(wèi)星質(zhì)量及天氣情況，最終確定10月14號到10月18每天的上午進(jìn)行導(dǎo)線復(fù)測，因下午相對衛(wèi)星條件不那么理想，為保證測量精度，所以決定只在上午進(jìn)行復(fù)測。

針對以上注意事項(xiàng)，最終在10月18號采集到所有靜態(tài)測量成果。

4 后期數(shù)據(jù)處理

10月19號對采集回來的數(shù)據(jù)進(jìn)行網(wǎng)平差處理，現(xiàn)在說說數(shù)據(jù)處理的流程：新建項(xiàng)目→導(dǎo)入數(shù)據(jù)→基線處理。這里重點(diǎn)介紹下對不合格基線的處理，處理不合格基線的方法：選中該基線，查看屬性區(qū)里的觀測數(shù)據(jù)圖，觀測數(shù)據(jù)圖上面顯示的是跟蹤衛(wèi)星的數(shù)據(jù)，通過看基線殘差圖衛(wèi)星的起伏周跳進(jìn)行衛(wèi)星數(shù)據(jù)的屏蔽，然后重解基線來提高基線的精度，殘差圖中圍繞中線起伏跳動小的衛(wèi)星信號好，反之則不好，可嘗試用鼠標(biāo)框選來屏蔽觀測數(shù)據(jù)圖上面那些起伏跳動大的衛(wèi)星數(shù)據(jù)然后重新解算，再看基線的精度。如要需要恢復(fù)則選中已屏蔽的數(shù)據(jù)再點(diǎn)鼠標(biāo)右鍵恢復(fù)就可以了。若還不合格則修改常用項(xiàng)里默認(rèn)的數(shù)據(jù)采樣間隔、截止角，一般在數(shù)據(jù)量足夠的情況下，采樣間隔大些比較好，再進(jìn)行不合格基線的重新處理。不合格基線的處理是個往復(fù)的過程，也是個需要耐心的過程，基線都處理合格后進(jìn)行網(wǎng)平差，最后進(jìn)行平差成果輸出。

5 結(jié) 語

第二次使用GPS導(dǎo)線復(fù)測平差結(jié)果為：最弱點(diǎn)平面中誤差4.9 mm≤50 mm，最弱相鄰點(diǎn)邊長中誤差1/29 481≤1/20 000。平面控制測量精度達(dá)到一級導(dǎo)線測量要求。結(jié)合這兩次GPS導(dǎo)線復(fù)測，給以后的工程控制測量提供了必要的參照。

[1] 王廣運(yùn).GPS衛(wèi)星定位的應(yīng)用與數(shù)據(jù)處理[M].測繪出版社，2003.

[2] 邱致和，王萬義.GPS原理與應(yīng)用[M].電子工業(yè)出版社，2002.

[3] 劉大杰．全球定位系統(tǒng)(GPS)的原理與數(shù)據(jù)處理[M]．上海：同濟(jì)大學(xué)出版社，2007.

U412.2

C

1008-3383(2017)09-0035-02

2017-06-09

張策韜(1983-)，男，工程師，研究方向：公路運(yùn)輸。