[12-11 16:59:19] 来源：http://www.tmgc8.com 工程技术 阅读：3910次
摘 要:本文基于笔者多年从事GPS测量的工作经验,以山地城市GPS地形测量为工程背景,研究探讨了基于GPS的山地城市地形测量方法,分析了山地城市地形测量的整个技术流程,全文是笔者长期工作实践基础上的理论升华,相信对从事相关工作的同行有着重要的参考价值和借鉴意义
关键词:GPS 地形测量 控制测量 精度
中图分类号:TB22 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2011)01(b)-0029-01
GPS作为一种全新的测量手段,不仅具有精度高、速度快、通用性强、便于操作、全天候、无需通视等优点,还可同时提供平面和高程三维位置信息。
某山地城市1∶1000带状土地勘测定界工程,测区山高坡陡、森林茂密、灌木丛生,地形平均坡度达20°～35°,通行通视非常困难,给常规控制测量带来了很大难度,为了确保工期、保证质量,我们采用了GPS控制测量方法。
1 GPS控制网的布设
本工程是山地城市公路带状土地勘测定界,为了满足征收土地,实地界定土地使用范围,测定界址点位置的需要,GPS网点自然紧随公路而布设,点位要求顾及公路用地范围且基本分布均匀,各测点要求至少能与一个相邻GPS点通视。本次共布设17个E级GPS点,联测已知点3个(如图1),平均基线270m。网中联测的3个已知点为业主提供的D级GPS点,其高程为1956年黄海高程系。
2 GPS控制网的外业观测
2.1 仪器装备
采用3台南方9600北极星单频接收机进行观测,其静态定位测量精度为±(5mm+1ppm.D)。
2.2 观测的技术指标
(1)有效观测卫星数不小于4颗;(2)观测时段大于60min;(3)时段中任一卫星的有效观测时间大于20min;(4)卫星高度截止角大于15°;(5)卫星几何图形因子GDOP值小于6;(6)精度因子PDOP值小于6;(7)数据采集间隔为15s;(8)数据采集方式为L1采集。
2.3 观测时间选择
根据卫星星历预报,当时当地上午09:20以前能接收到4颗以上健康卫星信号,且图象强度因子(PDOP)值都小于6。为了保证在最佳时间内观测,每天安排在5:30～9:30这段时间进行作业,以确保GPS网的精度。
3 数据处理及检核
将外业当天采集的数据传输到计算机中,然后对其进行基线向量处理,以确保外业数据的质量,同时也是对外业数据质量的检验。数据处理采用随机的GPS数据处理软件进行,根据自动处理输出的基线向量指标,即可知道基线的解算情况。作业过程中,有一天发现同步环4～5～6闭合差超限,经认真分析,发现是点位置选择不当所致,4号点选在5号点山脊的北面,6号点选在5号点山脊的南面,致使同步环上各测点观测到的卫星不同步,需要调整个别点位,这是山地城市GPS作业中值得注意的。
为了提高基线向量的解算精度,可以采取以下措施。
(1)增大高度截止角。
系统默认的高度截止角为15°,增大高度截止角对求解整周未知数与提高成果精度有益,因为所有相应的噪声随卫星高度截止角增大而降低,但这时要有较多的卫星参与计算,且以GDOP值良好为前提。
(2)改变历元间隔。
由子GPS机本身和外界干扰产生的整周跳变,如卫星信号被树叶阻断,使基准信号和卫星信号混频以产生差频信号。这时,改变历元间隔,可以提高基线向量的解算精度。但改变历元间隔数值越大,需要的观测时间就相对越长。
(3)剔除个别含有粗差的基线,找出原因,采取有效措施进行重测,以确保整体质量。
4 GPS控制网平差和成果评价
采用GPS随机软件进行网平差,首先采用WGS-84大地坐标系进行三维自由网平差,在GPS网自由平差内部符合精度要求后,进行约束网平差计算,最后将各GPS点的WGS-84坐标转化为1954年北京37带大地坐标(采用的坐标系是1954还是1980的坐标系再确认一下)。网平差计算时使用Ⅲ－10,某学校为起算依据,进行三维约束平差,利用无名岭的成果作为检核。平差后,最弱点5号的点位中误差为±7mm,最弱势相对精度为1∶285000,无名岭的己知成果与本次平差成果比较δX=0.010,δy =0.01,这说明采用GPS定位技术可以建成高精度的控制网。
GPS高程测量是利用2个四等水准点Ⅲ－10,某矿施测GPS水准,相当于四等电磁波测距三角高程,经WGS-84坐标系三维无约束平差,可以获得供高程拟合计算的大地高,由于GPS水准网布设成带状,采用数学3次播值样条函数模式拟合,拟合出各GPS点的正常高，拟合后最弱点高程中误差为±0.017m其精度达到四等电磁波测距三角高程精度要求。www.tmgc8.com
GPS控制网采用日本拓普康701全站仪按I级导线精度进行外业检测,其统计结果如表1。
从外业检测数据可看出,GPS控制网精度高,成果可靠,足以满足山地城市地形测量的要求。
5 结论与体会
(1)GPS控制网在山地城市控制测量中具有布网灵活方便、作业效率高,能减少砍伐树木,对保护生态环境具有积极意义。(2)对山地城市选点要避免同步环中一个点在山脊一边,另一个点在山脊另一边;或一个在狭窄的山沟里,另一个在山头上,选点还要避免选在大树下、坡度大的山脊山坡上、陡坎下面,以免影响GPS测量精度。(3)观测时间的正常选择,对提高GPS测量精度有着决定性的影响。
参考文献
[1] 黄哓忠.GPS在城市控制测量应用中的几点体会[J].科技创新导报,2006(6).
[2] 宋良学,周开元.中小城市首级GPS控制网布测方案的选择[J].科技资讯, 2005(2).
