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        高速公路水準(zhǔn)測(cè)量應(yīng)用與精度分析研究

        2017-11-28 14:17:07陳強(qiáng)肖遠(yuǎn)煥
        科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào) 2017年28期
        關(guān)鍵詞:變形監(jiān)測(cè)沉降公路

        陳強(qiáng)++肖遠(yuǎn)煥

        摘 要:本文基于筆者多年從事高速公路測(cè)量的相關(guān)工作經(jīng)驗(yàn),以面向高速公路沉降變形監(jiān)測(cè)的水準(zhǔn)測(cè)量技術(shù)為研究對(duì)象,探討了在某高速公路沉降變形監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用思路,全文是筆者長(zhǎng)期實(shí)踐基礎(chǔ)上的理論升華,相信對(duì)從事相關(guān)工作的同行能有所裨益。

        關(guān)鍵詞:GPS 沉降 變形監(jiān)測(cè) 公路

        中圖分類(lèi)號(hào):TB22 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1674-098X(2017)10(a)-0018-02

        1 工程概述

        某高速公路全線采用雙向四車(chē)道全封閉高速公路標(biāo)準(zhǔn)建設(shè),設(shè)計(jì)行車(chē)時(shí)速100~120km/h。筆者選取其中10km作為GPS沉降變形監(jiān)測(cè)的工程項(xiàng)目,所處地形為平原和丘陵連接地帶,設(shè)計(jì)路基寬度26m。路線設(shè)計(jì)為四車(chē)道,該段有11個(gè)各種系統(tǒng)的平面控制點(diǎn),經(jīng)過(guò)實(shí)地尋找,找出了5個(gè)。

        在已找出的5個(gè)控制點(diǎn)中,國(guó)家測(cè)繪局系統(tǒng)一等點(diǎn)2個(gè),二等點(diǎn)1個(gè),城市測(cè)量系統(tǒng)點(diǎn)2個(gè),這些平面控制點(diǎn)分屬不同測(cè)量系統(tǒng),且等級(jí)不同。

        2010年9月,筆者對(duì)其中10km路段進(jìn)行了測(cè)定,采用了 GPS技術(shù)進(jìn)行高程測(cè)量,并與用二等水準(zhǔn)測(cè)量的高程數(shù)據(jù)進(jìn)行比較和分析,在測(cè)量過(guò)程中有意識(shí)對(duì)GPS的高程進(jìn)行了檢驗(yàn)。

        2 工程實(shí)施過(guò)程

        (1)觀測(cè)使用AshtechZ-X雙頻GPS接收機(jī)5臺(tái),二等水準(zhǔn)采用NAZ+GPM3型水準(zhǔn)儀。并對(duì)兩種方法測(cè)量的成果進(jìn)行分析,同時(shí)用全站儀檢驗(yàn)了GPS點(diǎn)的坐標(biāo)。

        (2)GPS網(wǎng)采用靜態(tài)模式觀測(cè),網(wǎng)形采用邊連式。觀測(cè)時(shí)最少衛(wèi)星數(shù)5顆,存儲(chǔ)的限差:水平為±5mm,垂直為±10mm;水準(zhǔn)測(cè)量參照二等水準(zhǔn)的精度指標(biāo)。

        (3)在測(cè)區(qū)內(nèi)l0km范圍內(nèi)有GPS基準(zhǔn)點(diǎn)7個(gè),布設(shè)14個(gè)變形監(jiān)測(cè)點(diǎn),每個(gè)點(diǎn)監(jiān)測(cè)1~2h。

        3 精度分析

        3.1 測(cè)區(qū)GPS沉降變形監(jiān)測(cè)網(wǎng)的精度分析

        下面結(jié)合某高速公路的其中10km路段的變形監(jiān)測(cè)網(wǎng),對(duì)GPS基準(zhǔn)網(wǎng)和監(jiān)測(cè)網(wǎng)的精度進(jìn)行分析,該路段沉降變形監(jiān)測(cè)網(wǎng),由7個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)(JZ03、JZ06、JZ08、JZ09、JZ10、JZ18和JZ21)組成了GPS基準(zhǔn)網(wǎng);由14個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)(BJ01、BJ02、BJ04、BJ05、BJ07、BJ11、BJ12、BJ13、BJ14、BJ15、BJ16、BJ17、BJ19、BJ20)組成了GPS監(jiān)測(cè)網(wǎng)。通過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的精密水準(zhǔn)觀測(cè)和基準(zhǔn)分析,認(rèn)定JGO3點(diǎn)是穩(wěn)定的,把JZO3作為基準(zhǔn)起算點(diǎn),解算整個(gè)GPS網(wǎng),GPS沉降變形監(jiān)測(cè)網(wǎng)采用邊連接形式布設(shè),見(jiàn)圖1。

        表1給出了GPS基準(zhǔn)網(wǎng)基線解算的邊長(zhǎng)中誤差。從表1中可以看出,GPS基準(zhǔn)網(wǎng)的基線解算精度達(dá)到了毫米級(jí)。最大的基線邊長(zhǎng)中誤差為5.7mm,最小的基線邊長(zhǎng)中誤差為0.lmm。GPS基準(zhǔn)網(wǎng)是在WGS-84坐標(biāo)系下進(jìn)行整體平差。平差時(shí),固定具有精密WGS-84坐標(biāo)的JG03點(diǎn),以提高整個(gè)基準(zhǔn)網(wǎng)的位置精度。平差后獲得其他基準(zhǔn)點(diǎn)在WGS-84坐標(biāo)系下的空間直角坐標(biāo)、大地坐標(biāo)和高斯平面直角坐標(biāo)及相關(guān)精度信息。監(jiān)測(cè)網(wǎng)的平差也在WGS-84坐標(biāo)系下進(jìn)行。經(jīng)過(guò)平差后獲得監(jiān)測(cè)點(diǎn)在WGS-84坐標(biāo)系下的空間直角坐標(biāo)、大地坐標(biāo)及相關(guān)的精度信息;然后固定JGO3點(diǎn)和方向,在WGS-84坐標(biāo)系的高斯平面上進(jìn)行平差。平差后獲得變形監(jiān)測(cè)點(diǎn)的高斯平面直角坐標(biāo)、監(jiān)測(cè)點(diǎn)間的平面邊長(zhǎng)及其相關(guān)信息。

        從GPS基準(zhǔn)點(diǎn)和變形監(jiān)測(cè)點(diǎn)的中誤差統(tǒng)計(jì)可以發(fā)現(xiàn)(見(jiàn)表2),高程分量的精度雖然不如南北和東西方向分量的精度,但也沒(méi)有超過(guò)6mm的,除了個(gè)別點(diǎn)因?yàn)橹車(chē)^測(cè)條件的影響(特別是多路徑效應(yīng)的影響)以及城區(qū)觀測(cè)環(huán)境的因素外,大多數(shù)都在4mm左右,是可以滿(mǎn)足沉降變形監(jiān)測(cè)的需要。當(dāng)然,如果在觀測(cè)過(guò)程中,采取更多的措施,比如,采集數(shù)據(jù)前,精確檢驗(yàn)每個(gè)天線的相位中心位置,特別是垂直方向的差值;觀測(cè)時(shí)段增加到10h以上,同時(shí)擁有更多的同步觀測(cè)站點(diǎn)等,精度會(huì)更高,也是值得進(jìn)一步考慮的。

        3.2 沉降監(jiān)測(cè)及與精密水準(zhǔn)的一致性分析

        通過(guò)表3比較GPS與全站儀2種方法的測(cè)量結(jié)果可以看出:在2種方法下測(cè)得的同一坐標(biāo)之差的最大值分別為:△Xmax=4.0mm,△Ymax=5.0mm。

        因此,GPS測(cè)量成果是精確可靠的,從下面定位精度一致性檢驗(yàn)結(jié)果來(lái)看,GPS技術(shù)測(cè)量的點(diǎn)位精度可達(dá)毫米級(jí),與全站儀測(cè)定結(jié)果符合得較好,可以較好地滿(mǎn)足公路變形監(jiān)測(cè)的精度要求。

        使用GPS測(cè)出變形監(jiān)測(cè)點(diǎn)的高程,然后將GPS高程與水準(zhǔn)高程進(jìn)行比較,其比較結(jié)果具有很高的參考價(jià)值,表4是工程中的一部分?jǐn)?shù)據(jù)。

        可以看出,GPS高程與水準(zhǔn)高程最大差值不超過(guò)5mm。GPS高程能滿(mǎn)足公路變形監(jiān)測(cè)的精度要求。GPS的數(shù)據(jù)處理結(jié)果表明,在水平方向上的監(jiān)測(cè)精度能達(dá)到毫米級(jí),在豎直方向上的精度也能達(dá)到毫米級(jí)。完全符合公路沉降變形監(jiān)測(cè)的精度要求。下面表格中的數(shù)據(jù)是從工程實(shí)例中抽取具有代表性的公路GPS沉降變形監(jiān)測(cè)點(diǎn),并以此數(shù)據(jù)為例,對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

        對(duì)五個(gè)觀測(cè)周期的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,結(jié)果顯示不同周期的數(shù)據(jù)有所變化,相鄰觀測(cè)周期之間的高程變化不大,到了監(jiān)測(cè)后期變化甚小,趨于平穩(wěn)狀態(tài)。也就是說(shuō),在公路剛剛進(jìn)入運(yùn)營(yíng)階段,是最容易發(fā)生沉降變形的,因此,剛剛投入使用的公路,前期的維護(hù)和保養(yǎng)是相當(dāng)關(guān)鍵的。

        參考文獻(xiàn)

        [1] 邱斌,朱建軍,賀躍光.GPS在大地及工程變形觀測(cè)中的應(yīng)用[J].礦冶工程,2002(2):16-19.

        [2] 王顯奇,郭雙仁,胡賽花,等.GPS在冷水江滑坡變形觀測(cè)中的應(yīng)用研究[J].國(guó)土資源導(dǎo)刊,2009(3):70-73.

        [3] 張華海,王愛(ài)生.GPS變形監(jiān)測(cè)網(wǎng)的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)處理[J].測(cè)繪學(xué)院學(xué)報(bào),1999(1):13-16.endprint

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