gps在跨海二等水準(zhǔn)測量中的探討

最新【精品】范文 參考文獻(xiàn) 專業(yè)論文GPS在跨海二等水準(zhǔn)測量中的探討GPS在跨海二等水準(zhǔn)測量中的探討 摘要:結(jié)合溫州大門大橋工程首級控制網(wǎng)，鑒于跨海距離較長的實(shí)際情況，GPS高差擬合精度能否滿足大橋施工最終合攏的要求，沒有很大的把握，為此，對東西岸的高差重新進(jìn)行跨海水準(zhǔn)測量。最終，由于技術(shù)路線選擇合理，溫州市大門大橋跨海水準(zhǔn)測量工作得以圓滿完成?，F(xiàn)將工程中跨海水準(zhǔn)測量技術(shù)進(jìn)行總結(jié)和分析,得出一些結(jié)論。 關(guān)鍵詞：測量；高程； GPS；二等跨海水準(zhǔn)測量 中圖分類號： P224.1文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： 引言：近年來，隨著GPS測量技術(shù)的發(fā)展，工程測量的作業(yè)方法更是發(fā)生了歷史性的變革。利用GPS測高技術(shù)進(jìn)行高程控制測量，已廣泛應(yīng)用于測量的生產(chǎn)實(shí)踐，并取得了很好的經(jīng)濟(jì)效益。GPS測量通過接收衛(wèi)星發(fā)射的信號并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。從而求定測量點(diǎn)的空間位置，它具有精度高、全能性、全球性、全天候、連續(xù)性、實(shí)時(shí)性等特點(diǎn)。被廣泛應(yīng)用到測繪行業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域。到目前為止，GPS技術(shù)在高程控制測量方面還處于初步探索階段，生產(chǎn)實(shí)踐中又急需此項(xiàng)技術(shù)以解決GPS高程應(yīng)用問題。本文分析溫州大門大橋建立的首級工程控制網(wǎng)以及跨海水準(zhǔn)測量技術(shù)，對GPS代替跨河水準(zhǔn)高差進(jìn)行了有益的探索，希望對測繪同行有所參考。 大門大橋?yàn)檎憬≈攸c(diǎn)工程項(xiàng)目，該工程起點(diǎn)位于樂清市翁?鎮(zhèn)，接翁?地方公路，路線向東跨越沙頭水道，終點(diǎn)為小門島最西南端。路線全長約9.32KM，其中大門大橋長約6.1KM，主橋采用(135+316+135)米斜拉橋，引橋主橋采用50米跨箱梁。由于工程的跨海距離較長，對于GPS高差擬合精度是否能滿足大橋施工最終合攏的要求，沒有很大的把握，這些都給二等水準(zhǔn)測量帶來了極大的不便和挑戰(zhàn)。因此決定在適宜地段進(jìn)行二等水準(zhǔn)跨海測量,同時(shí)利用GPS定位技術(shù)施測二等水準(zhǔn)跨海段大地高高差。 1 GPS 水準(zhǔn)測量的原理及方法 GPS水準(zhǔn)測量就是在小區(qū)域范圍GPS網(wǎng)中，用水準(zhǔn)測量的方法聯(lián)測網(wǎng)中若干GPS點(diǎn)的正常高，這些點(diǎn)可稱為公共點(diǎn)，然后根據(jù)公共點(diǎn)的大地高和正常高計(jì)算的各公共點(diǎn)的高程異常， 根據(jù)公共點(diǎn)的平面坐標(biāo)和高程異常用數(shù)值擬合計(jì)算方法，擬合出各GPS點(diǎn)的正常高。GPS測定的基線向量三維坐標(biāo)差，是以WGS-84全球地心直角坐標(biāo)系定義的，經(jīng)過坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換，可求得以橢球面為基準(zhǔn)的高程大地高，它無法直接提供正常高。我國采用的高程系統(tǒng)，是以似大地水準(zhǔn)面為基準(zhǔn)的正常高系統(tǒng)，水準(zhǔn)測量是提供該高程的主要技術(shù)。但如果能提供似大地水準(zhǔn)面與橢球面這兩個(gè)基準(zhǔn)面間差距，即高程異常，就能將大地高換算成正常高，使GPS測高也成為提供高程的一種技術(shù)，真正達(dá)到GPS三維測量的目的。GPS測定的大地高差，具有很高的精度，比相應(yīng)的經(jīng)緯度差僅低2-3倍，例如后者精度為lX10-6，則前者為2-3X10-6。因此由大地高轉(zhuǎn)換成正常高，其精度主要取決于高程異常1。 由上面分析可知，GPS 高程擬合的方法有加權(quán)平均、平面及二次曲面擬合、多面函數(shù)擬合及最小二乘推估法等。然而，對于跨河水準(zhǔn)測量來說，以上方法的實(shí)施都較為困難。因此，利用GPS水準(zhǔn)測量進(jìn)行跨河水準(zhǔn)測量，主要求取的是高程異常變化率，其主要的方法和原理是: 在跨河點(diǎn)連線兩端的延長線上各布設(shè)兩個(gè)非跨河點(diǎn)，根據(jù)GPS數(shù)據(jù)求得的WGS-84大地高差與水準(zhǔn)正常高差求出河兩岸的高程異常變化率，取兩岸高程異常變化率的中數(shù)作為跨河邊的高程異常變化率，進(jìn)而求出跨河邊的高差。某一邊的高程異常變化率的計(jì)算公式為: = (HG-H)/S I 式中：為高程異常變化率；HG為大地高差； H為正常高差；S為跨河邊長2。 2 應(yīng)用實(shí)例： 2.1 項(xiàng)目概況 大門大橋是國內(nèi)首座在設(shè)計(jì)時(shí)同步綜合考慮高壓輸電線路、大直徑輸水管線過橋方案的海上特大橋，大門大橋過橋管線設(shè)計(jì)采用橋面兩側(cè)“管線專用區(qū)域”的布置方案屬國內(nèi)首創(chuàng)，大門大橋管線過橋設(shè)計(jì)方案可敷設(shè)2DN1000的輸水管道和4回路220KV電纜的過橋管線規(guī)模國內(nèi)尚屬第一，建成后的大門大橋“身兼三職”，一橋具備通路、通水、通電三大功能。 2.2 跨海水準(zhǔn)測量技術(shù)難點(diǎn) 大門大橋?yàn)槎嗫缣卮髽?，為保證大橋施工的順利進(jìn)行，需建立首級平面及高程控制網(wǎng)。首級控制網(wǎng)的建立需要解決以下主要的技術(shù)問題: （1）海上測量會受到施工環(huán)境的制約和海洋氣候的影響。海上水域?qū)掗熆刂泣c(diǎn)只能布設(shè)在已施工完成的承臺上控制網(wǎng)的線形受到了制約解決方法是用GPS靜態(tài)分次加密。受海上風(fēng)、霧大氣折光等影響測量時(shí)應(yīng)輸入溫度、氣壓改正系數(shù)。海水的潮起潮落和波浪對基礎(chǔ)的沖擊會產(chǎn)生晃動測量時(shí)應(yīng)選擇適當(dāng)?shù)臅r(shí)機(jī)并對控制點(diǎn)進(jìn)行定期與不定期的復(fù)測5。 （2) 控制網(wǎng)等級的確定：大門大橋的特點(diǎn)是長度超過6KM，根據(jù)相關(guān)規(guī)定，確定大門大橋平面控制的等級為二等GPS控制測量，該高程控制網(wǎng)的等級為二等水準(zhǔn)及跨河水準(zhǔn)測量。 （3) 跨海水準(zhǔn)測量：由于大橋的跨度較長，采用一次性跨海水準(zhǔn)測量不符合國家一、二等水準(zhǔn)測量規(guī)范的要求，采用 GPS 跨河水準(zhǔn)測量又受地形條件的限制。 2.3 解決方案 首先，利用GPS擬合法，求解出大橋兩端控制點(diǎn)之間的高差，從而求出各控制點(diǎn)的高程，此高程只作為前期施工的高程依據(jù)；其次，隨著工程進(jìn)展，待橋墩建造高出水面一定高度后，因?yàn)榭绾＞嚯x短了，再利用高精度跨海水準(zhǔn)測量的方法進(jìn)行測量，布設(shè)高等級的高程點(diǎn)，以滿足工程施工的高程要求，最后，對東西兩岸的高差重新進(jìn)行跨河（跨海）水準(zhǔn)測量3。 大橋西岸，以國家一等水準(zhǔn)點(diǎn)為起算點(diǎn)，聯(lián)測各GPS點(diǎn)組成二等水準(zhǔn)閉合環(huán)，大橋東岸布設(shè)一個(gè)二等水準(zhǔn)閉合環(huán)?？绾D形的布設(shè)如下圖： 二等水準(zhǔn)線路圖 圖中KH1、KH2為118#優(yōu)先墩（橋頭）上岸邊點(diǎn)，KH3、KH4和KH5、KH6分別為110#和80#優(yōu)先墩上的點(diǎn)，KH7、KH8和KH9、KH10分別為47#、46#橋墩工作平臺上的點(diǎn)；水02和水07為原二等水準(zhǔn)點(diǎn)。因受大橋橋墩大小的影響（大橋橋墩頂部大小約為7m*3m）, KH3、KH4和KH5、KH6之間的長度只能布設(shè)為6.1m到6.2m之間，因此跨海測距三角高程近岸點(diǎn)均布設(shè)為6.1m到6.2m之間。 3 結(jié)論 通過本次利用GPS跨海水準(zhǔn)施測的高差,得出以下結(jié)論4: （1)路線短時(shí)，采用GPS大地高高差代替常規(guī)跨河水準(zhǔn)測量高差,精度高、成果可靠。 （2)對于跨海水準(zhǔn)作業(yè)，利用GPS大大提高了生產(chǎn)效率,工作人員不必來回奔波于兩岸。 （3)靠近水面，導(dǎo)致GPS測量多路徑效應(yīng)的影響，會使誤差變大。 （4）受海上風(fēng)、霧大氣折光等影響測量時(shí)應(yīng)輸入溫度、氣壓改正系數(shù)。海水的潮起潮落和波浪對基礎(chǔ)的沖擊會產(chǎn)生晃動測量時(shí)應(yīng)選擇適當(dāng)?shù)臅r(shí)機(jī)并對控制點(diǎn)進(jìn)行定期與不定期的復(fù)測5。 利用GPS測高技術(shù)進(jìn)行高程測量，已廣泛應(yīng)用于測量的生產(chǎn)實(shí)踐，并取得了很好的經(jīng)濟(jì)效益。例如，汕頭市GPS網(wǎng)126個(gè)點(diǎn)組成，控制面積1800平方公里，取9個(gè)GPS水準(zhǔn)點(diǎn)為已知，進(jìn)行高程異常擬合，求出的高程與另外10個(gè)已知水準(zhǔn)點(diǎn)高程進(jìn)行比較，互差不超過34mm1。特別是濱州市C級GPS控制網(wǎng)的建立和三等跨河水準(zhǔn)測量的實(shí)際情況,將GPS所測大地高差與三等水準(zhǔn)測量高差進(jìn)行比較和分析，得出一些結(jié)論，最后檢核絕大部分點(diǎn)的高程與已知高程之差均不超過限差，滿足了各種測量的需要。 這些實(shí)例說明GPS測高技術(shù)在某種程度上可以替代水準(zhǔn)測量已是現(xiàn)實(shí)。但是GPS測高的精度，取決于布網(wǎng)技術(shù)、GPS水準(zhǔn)點(diǎn)的布設(shè)、數(shù)量，計(jì)算高程異常的方法等等，而這些又與測區(qū)范圍、地形等多種環(huán)境信息相關(guān)?？傊@是一個(gè)值得進(jìn)一步研究的課題，而且是一個(gè)有前途的課題。 參考文獻(xiàn)： 1 陶本藻.GPS測高原理及其算法J.地礦測繪，1998第一期 2 Christopher J