隨著技術(shù)的發(fā)展與進(jìn)步，GPS在工程測(cè)量中應(yīng)用逐漸廣泛起來，本文首先介紹了GPS工程測(cè)量控制網(wǎng)的概念，隨后探討了1GPS工程測(cè)量控制網(wǎng)的工作原理。

　　《現(xiàn)代測(cè)量與實(shí)驗(yàn)室管理》講師科學(xué)刊物。主要報(bào)道國(guó)外新的講師基準(zhǔn)與標(biāo)準(zhǔn)的建立與改進(jìn)、國(guó)外新的檢定技術(shù)與裝置、國(guó)外新的測(cè)試技術(shù)與裝置、國(guó)外各講師專業(yè)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)、國(guó)外新研制的講師器具及設(shè)備。

　　文章論述了在工程測(cè)量中，GPS(G1oba1P0sitioningSystem)測(cè)量技術(shù)原理和應(yīng)用的合理性，對(duì)于大比例尺的測(cè)圖、工程設(shè)計(jì)和施工放樣，國(guó)家規(guī)定的6。帶、3。帶不能滿足其精度的需要的情況下采用自選的中央子午線、計(jì)算基準(zhǔn)面，建立大型工程的獨(dú)立平面控制網(wǎng)的理論支持，在實(shí)踐中也得到了廣泛的應(yīng)用，可以供類似的工程控制建網(wǎng)參考借鑒。

　　1GPS工程測(cè)量網(wǎng)的整體設(shè)計(jì)

　　GPS是一種高精度的連續(xù)定位系統(tǒng)，具有速度快、費(fèi)用低、操作簡(jiǎn)便等優(yōu)良特性而廣泛應(yīng)用于控制測(cè)量、工程測(cè)量、變形觀測(cè)中去，逐漸有取代常規(guī)測(cè)量的趨勢(shì)。

　　1.1GPS工程測(cè)量控制網(wǎng)的概述

　　一般將GPS工程測(cè)量網(wǎng)分為兩大類：1.全球或全國(guó)性高精度的GPS測(cè)量網(wǎng)，網(wǎng)內(nèi)相鄰點(diǎn)的距離在數(shù)千公里左右，用于大范圍測(cè)量控制框架和科研;2.區(qū)域性的GPS測(cè)量網(wǎng)，它包括城市或施工區(qū)域控制、變形監(jiān)測(cè)等，網(wǎng)內(nèi)相鄰點(diǎn)距離很近，主要作用服務(wù)于國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)。下面主要闡述后者。

　　以某水電站而言，在一個(gè)區(qū)域面積較小情況適合C、D、E級(jí)GPS測(cè)量網(wǎng)或者專為工程項(xiàng)目布設(shè)的工程GPS測(cè)量網(wǎng)，現(xiàn)階段水電工程建立首級(jí)控制網(wǎng)的手段基本被GPS技術(shù)所取代，GPS快速靜態(tài)測(cè)量用于平面控制測(cè)量與傳統(tǒng)的全站儀和典型靜態(tài)測(cè)量相比，不僅能夠顯著提高工作效率，而且所測(cè)成果精度能夠滿足設(shè)計(jì)要求。

　　1.2工程測(cè)量平面坐標(biāo)系的建立原理

　　(1)高斯投影長(zhǎng)度變形公式

　　高斯投影長(zhǎng)度變形公式地面上的邊長(zhǎng)歸化至平均海水面上，再投影至高斯平面，變形公式如式(2)：

　　(2)

　　其中：△S為地面長(zhǎng)度歸化的高斯投影面的總改正值;S為地面兩點(diǎn)間距離;△S1為地面長(zhǎng)度歸化至海平面的改正，△S2為海平面距離投影到高斯平面的改正;V1為地面長(zhǎng)度歸化至海平面的改正系數(shù)，V2為海平面距離投影到高斯平面的改正系數(shù);Hm為歸算邊高出海平面的平均高程，h為平均海水面與參考橢球體之問的高差;Rn為歸算邊方向平均海水面法截弧的曲率半徑，ym為歸算邊兩端點(diǎn)y坐標(biāo)的平均值：Rm為平均海水面的平均曲率半徑。

　　上面公式中的Rn和Rm相差很少，在計(jì)算時(shí)，為了簡(jiǎn)便，一般用地球平均半徑R代替，h一般也忽略不計(jì)，通常用下面的近似公式(3)：

　　(3)

　　人們無論從測(cè)圖、設(shè)計(jì)用圖到施工放樣，都希望邊長(zhǎng)改正△S改正值盡量的小，使實(shí)地實(shí)測(cè)距離與坐標(biāo)間反算距離、實(shí)測(cè)圖上的距離吻合。因此《城市測(cè)量規(guī)范》《公路勘測(cè)規(guī)范一JTGC10—2007》中，均明確規(guī)定，每公里的改正不大于2.5cm。

　　(2)工程測(cè)量平面坐標(biāo)系建立的方法

　　從上面的公式時(shí)，可以看出，當(dāng)測(cè)區(qū)平均高程Hm在1O0m以下，Y坐標(biāo)平均值在40km以下，高斯投影改正每公里小于2.5cm。能滿足相應(yīng)規(guī)范的要求。

　　每公里距離改正2.5cm，即為：

　　(4)

　　從公式中的△S1、△S2兩項(xiàng)改正，符號(hào)相反，故對(duì)以上要求，還可適當(dāng)放寬。然而，有一些測(cè)區(qū)，往往難以使。

　　為此，通過選擇某一獨(dú)立的平面坐標(biāo)系來解決，具體方法是：根據(jù)測(cè)區(qū)的具體情況，通過改變Hm和中央子午線的位置，進(jìn)而改變ym的值以抵消△S的影響。

　　1.3GPS測(cè)量技術(shù)原理及外業(yè)施測(cè)

　　在GPS測(cè)量中，衛(wèi)星主要被作為位置已知的空間觀測(cè)目標(biāo)，從而形成了不需要地面點(diǎn)的后方交會(huì)，每臺(tái)接收機(jī)都是一個(gè)獨(dú)立的控制點(diǎn)，經(jīng)過接受到的數(shù)據(jù)解算出點(diǎn)的經(jīng)緯坐標(biāo)(WGS一84)，在多臺(tái)接收機(jī)同時(shí)接收數(shù)據(jù)便形成了很多三角網(wǎng)形參與平差解算，自由網(wǎng)無約束平差解算出WGS一84坐標(biāo)，然后把己知的控制點(diǎn)進(jìn)行約束平差得到BJ一54坐標(biāo)。

　　考慮到測(cè)區(qū)的實(shí)際情況，選多于4臺(tái)GPS接收機(jī)為一套設(shè)備，以兩臺(tái)儀器為一組，成對(duì)布設(shè)GPS點(diǎn)。在組成良好網(wǎng)形的前提下，每一對(duì)GPS點(diǎn)必須通視良好，其間距一般500米左右，以便于以后作為全站儀導(dǎo)線點(diǎn)的起始點(diǎn)。

　　GPS聯(lián)測(cè)和高等級(jí)導(dǎo)線在各個(gè)單位均有各自不同軟件和方法平差解算，在此不在贅述。在做較長(zhǎng)距離導(dǎo)線時(shí)就會(huì)產(chǎn)生投影變形，投影變形處理與否將直接導(dǎo)致整個(gè)坐標(biāo)系統(tǒng)成敗。

　　2GPS測(cè)量技術(shù)與大地測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用及比較

　　某工程施工控制測(cè)量采用"分層布網(wǎng)•兩級(jí)控制"的原則即以該工程首級(jí)控制網(wǎng)點(diǎn)為已知點(diǎn)對(duì)分層布設(shè)的加密控制網(wǎng)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量。測(cè)量方法有常規(guī)大地測(cè)量技術(shù)和GPS靜態(tài)測(cè)量技術(shù)。對(duì)其中的兩次加密控制網(wǎng)(1、2)進(jìn)行了大地測(cè)量技術(shù)和GPS靜態(tài)測(cè)量技術(shù)測(cè)量以比較測(cè)量結(jié)果的可靠性，為工程施工控制測(cè)量采用GPS靜態(tài)測(cè)量技術(shù)提供依據(jù)。

　　2.1網(wǎng)形介紹.

　　施工加密控制網(wǎng)是以該工程首級(jí)控制網(wǎng)點(diǎn)作為已知起算點(diǎn)，根據(jù)施工進(jìn)度進(jìn)行加密以滿足施工測(cè)量放樣工作的需要。網(wǎng)1見圖1。其中"壩下""新壩上"為首級(jí)控制點(diǎn)，作為網(wǎng)1的已知起算點(diǎn)，EQ13～EQ18、EQ2O為加密控制點(diǎn)。網(wǎng)2見圖2。其已知起算點(diǎn)為"壩下""新壩上"，煙雨樓、左導(dǎo)墻、EQ07、EQ19、EQ21～EQ24為加密控制點(diǎn)。

　　2.2使用儀器、測(cè)量技術(shù)及結(jié)果　　(1)應(yīng)用大地測(cè)量技術(shù)

　　大地測(cè)量技術(shù)主要采用大地測(cè)量?jī)x器如經(jīng)緯儀、測(cè)距儀、干濕溫度計(jì)、氣壓計(jì)等對(duì)所布設(shè)的控制網(wǎng)進(jìn)行測(cè)量。該工程控制網(wǎng)采用測(cè)邊網(wǎng)，高程采用測(cè)距三角高程，使用WILDT2經(jīng)緯儀+DI2002測(cè)距儀按照觀測(cè)技術(shù)要求進(jìn)行施測(cè)。外業(yè)觀測(cè)數(shù)據(jù)經(jīng)數(shù)據(jù)處理并進(jìn)行平差計(jì)算其結(jié)果見表1、表2。

　　表1網(wǎng)l大地測(cè)量技術(shù)坐標(biāo)成果表(單位：m)

　　點(diǎn)名坐標(biāo)

　　XYH

　　EQ1319946.45149151.24368.O33

　　EQ1419989.41448863.69340.558

　　EQ1519991.96848594.68644.873

　　EQ162O162.29248733.O4627.259

　　EQ1720151.39148798.83037.687

　　EQ1820147.35048986.OOO49.456

　　EQ1920236.35449102.34076.484

　　EQ2020235.87449183.69O76.624

　　表2網(wǎng)2大地測(cè)量技術(shù)坐標(biāo)成果表(單位：m)

　　點(diǎn)名坐標(biāo)

　　XYH

　　左導(dǎo)墻20545.489448684.O207O.854

　　煙雨樓19974.67348373.25776.269

　　EQ0719924.14448719.81343.520

　　EQ1920236.349491O2.33676.480

　　EQ2119943.13549061.00959.412

　　EQ2219875.90748975.99277.3O7

　　EQ232O248.74548648.12O32.178

　　EQ2420159.30248747.91231.797

　　(2)應(yīng)用GPS靜態(tài)測(cè)量技術(shù)

　　GPS靜態(tài)測(cè)量技術(shù)就是根據(jù)制定的觀測(cè)方案，將幾臺(tái)GPS接收機(jī)安置在構(gòu)成同步環(huán)的待定點(diǎn)(未知點(diǎn))上同時(shí)接收衛(wèi)星信號(hào)，直至將所有環(huán)路觀測(cè)完畢。然后使用Trimble公司的GPSSurvey或武漢天任公司的PowerAdj2.0軟件進(jìn)行基線向量的解算和網(wǎng)平差。網(wǎng)1的觀測(cè)數(shù)據(jù)經(jīng)平差計(jì)算得到54北京坐標(biāo)系的坐標(biāo)，經(jīng)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換后得到某坐標(biāo)系的坐標(biāo)成果見表3。

　　表3網(wǎng)1GPS測(cè)量坐標(biāo)成果表(單位：m)

　　點(diǎn)名GPS坐標(biāo)

　　XGPSYGPSHGPS

　　EQ1319946.45549151.24868.O34

　　EQ1419989.41248863.69640.562

　　EQ1519991.96548594.68944.873

　　EQ162O162.28848733.O5027.259

　　EQ1720151.38748798.84037.693

　　EQ1820147.34848986.OO149.455

　　EQ1920236.34849102.34076.477

　　EQ2020235.87649183.69276.627

　　為檢驗(yàn)大地測(cè)量技術(shù)與GPS測(cè)量技術(shù)其起算點(diǎn)不同對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響，對(duì)網(wǎng)2的部分點(diǎn)用GPS靜態(tài)測(cè)量技術(shù)進(jìn)行檢測(cè)并更換網(wǎng)的起算數(shù)據(jù)組成網(wǎng)2′，見圖3。將54北京坐標(biāo)系的平差結(jié)果轉(zhuǎn)換為某坐標(biāo)系的結(jié)果見表4。

　　表4網(wǎng)2′GPS測(cè)量坐標(biāo)成果表(單位：m)

　　點(diǎn)名GPS坐標(biāo)

　　XGPSYGPSHGPS

　　ZBDD19688.71449184.43789.O58

　　壩下20523.77748187.172113.999

　　EQ0719924.15348719.81943.52O

　　EQ1920236.355491O2.34076.480

　　EQ2119943.14349061.01459.422

　　EQ2219875.91248975.99777.3O5

　　EQ2320248.74848648.12432.187

　　圖3GPS靜態(tài)測(cè)量技術(shù)

　　(3)GPS測(cè)量技術(shù)與大地測(cè)量技術(shù)結(jié)果比較

　　兩種結(jié)果的比較如表5和表6所示。

　　表5網(wǎng)1坐標(biāo)差值比較表(單位：mm)

　　點(diǎn)名X大地-XGPSY大地-YGPSH大地-HGPS

　　EQ13+6-5—1

　　EQ14+2-3—4

　　EQ15+3-3O

　　EQ16+4-4O

　　EQ17+4-10—6

　　EQ18+2-1+1

　　EQ19+6O+7

　　EQ20-2-2—3

　　表6網(wǎng)2與網(wǎng)2′坐標(biāo)差值比較表(單位：mm)

　　點(diǎn)名X大地-XGPSY大地-YGPSH大地-HGPS

　　EQ07-9-60

　　EQ19-6-40

　　EQ21-8-5-10

　　EQ22-5-5-2

　　EQ23-3-4-9

　　EQ24-5-6-7

　　由表5、表6可知：兩種測(cè)量方法的結(jié)果存在差值是由于兩種測(cè)量方法本身的測(cè)量誤差和坐標(biāo)轉(zhuǎn)換數(shù)學(xué)模型誤差以及在平差計(jì)算中觀測(cè)量權(quán)配置不合理引起的，其三維坐標(biāo)差值均小于±1O唧，可以滿足工程砼澆筑對(duì)加密施工控制網(wǎng)的精度要求。

　　3總結(jié)

　　(1)采用本方法建立的工程控制網(wǎng)，其長(zhǎng)度變形很小，可忽略不計(jì)。對(duì)于測(cè)圖、設(shè)計(jì)和施工放樣，都可以做到圖紙與實(shí)際對(duì)照，不必考慮投影改正。

　　(2)測(cè)區(qū)中心點(diǎn)A的坐標(biāo)與國(guó)家坐標(biāo)完全相同，其他各點(diǎn)由于旋轉(zhuǎn)和到中心A的距離差別，與國(guó)家坐標(biāo)有較小的差異。

　　(3)用該坐標(biāo)系統(tǒng)測(cè)出的大比例地形圖，可以通過相應(yīng)的數(shù)字化軟件縮小為1：1萬地形圖，插入國(guó)家l：l萬標(biāo)準(zhǔn)圖幅中，這時(shí)在測(cè)區(qū)的周邊與國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)1：1萬圖紙會(huì)出現(xiàn)不完全銜接，但這種不銜接在誤差允許的范圍內(nèi)，可以利用軟件進(jìn)行必要的修飾。采用工程坐標(biāo)系所成地形圖插入l：1萬地形圖中，進(jìn)行同等使用，設(shè)計(jì)的工程在不同比例的地形圖中坐標(biāo)一致，位置相同。這將對(duì)工程的設(shè)計(jì)、施

　　工放樣人員使用不同比例尺地形圖帶來許多方便。

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