上海某給水管線控制測量探討

1、    上海某給水管線控制測量探討    喬忠摘 要：針對上海某輸水管線gps網復測工作，對數(shù)據(jù)處理過程進行了較為詳細的闡述，包括起算點兼容性的分析、gps網平差計算、光電測距的改化計算、點位穩(wěn)定性分析等；并且在數(shù)據(jù)處理的基礎上進行了一些總結，提出了一些建議。關鍵詞：gps控制網 數(shù)據(jù)分析 平差：tu19 ：a ：1672-3791（2018）08（a）-0069-02上海某輸水管線的設計由規(guī)劃輸水泵站接出2根5500原水管，全長4.3km?？紤]到路線較短，gps控制網不采用分級布設，經實地踏勘，在本工程的起訖工作井布設兩點平面控制點，作為校核使用，中間

2、盾構工作井布設一點平面控制點。但由于南段區(qū)間的距離較大，中間大多數(shù)為尖頂?shù)?3層房屋，并有高密的行樹穿插其間，直接通視選點相當困難，故在中間各加設選一點，由9點組成本工程的首級平面控制網（見圖1）。筆者單位承擔某輸水管線第三方測量工作。2014年12月對工程的平面和高程控制網進行了首次測量，2015年3月按照周期規(guī)定又進行了控制網的第一次復測工作。復測采用9臺儀器同步觀測4個h，共1個時段，采用間隔為20s，基線解算及網平差采用balnet軟件。由于本次復測中cx06點的gps接收數(shù)據(jù)異常，無法參與計算。為了增強結果的可靠性，又對所有通視的點進行全站儀測邊測角的檢核。1 已知點兼容性分析gps

3、約束平差是通過固定聯(lián)測的城市已有已知點的坐標來實現(xiàn)的，那么這些已知點必須是兼容的，否則會損害gps原有的精度。雖然這是復測工作，控制點應該在初測時已經經過分析，但是按照作業(yè)的規(guī)范以及作業(yè)的嚴密性這一項工作不能省略，特別是為了控制網的成果與過江管工程一致除了城市二等控制點g2101、jy2、gj15作為起算點外，還增加了過江管工程原有點cx01為起算點，那么cx01的穩(wěn)定性一定要進行分析。已知點兼容性分析采用尺度參數(shù)分析法。尺度參數(shù)是反應已有控制點與gps網的比例關系，在約束平差時當選取的幾個已知控制點精度不高或相互不一致時，會使約束平差的精度大大降低，這就會必然反應在尺度參數(shù)上。分析時將已知點

4、兩兩分組，分別進行約束平差計算尺度參數(shù)。如果尺度參數(shù)呈現(xiàn)一致性則說明已知點符合較好，反之則表明已知點間存在粗差。根據(jù)尺度分析法，把4個已知點g2101、jy2、gj15、cx01兩兩組成6組進行約束平差。平差時一定要固定一點的準確三維坐標，否則無法正確反映尺度參數(shù)，但是由于4個已知點只有一個具有準確高程，所以首先進行無約束平差求得大地高差，通過一點的準確高程進而求得其他點較準確的高程。計算得出尺度參數(shù)最大為8.226個ppm，最小僅為-0.054ppm。根據(jù)經驗，上海城市二等點與gps的尺度差異一般在百萬分之幾（即110個ppm之間），所以判斷4個控制點間符合度較好，所以和初測時相同采用固定g

5、2101、jy2、gj15、cx014個點進行約束平差。2 平差計算gps平面控制網采集的數(shù)據(jù)，采用我院編制的balnet基線解算軟件和網平差軟件進行數(shù)據(jù)處理，首先進行基線解算，然后選擇合理基線進行網平差計算。網平差時，首先對整個gps控制網在wgs84坐標系中進行無約束平差，然后固定起算點坐標進行約束平差，約束平差時采用54橢球，中央子午線選擇上海獨立網中央子午線，投影面高程為5m。平差后最弱閉合環(huán)相對誤差為6.04ppm；最弱點點位中誤差為0.41cm；最弱邊相對中誤差為4.30ppm?？梢姶舜纹讲钣嬎憔容^好，完全符合技術設計的要求。3 全站儀測角測邊檢核數(shù)據(jù)處理眾所周知，光電測距所采集

6、的邊長投影到高斯平面是有長度變形的。而長度變形受兩方面的影響：一方面是從地面邊長投影到橢球面的長度變形s1，它與該邊長s的橢球面hm高程有關：即s1/s=hm/r，r為地球半徑（一般取6370km），一般來講該項改正為負值。另一方面是從橢球面投影到高斯面的改正s2，它與距中央子午線的距離ym有關（ym兩端點相對于中央子午線投影而成的縱坐標軸的橫坐標的平均值）：s2/s=ym2/（2r2），該項改正為正值。由于本工程所在的測區(qū)的橫坐標較大，一般在20多公里，所以高斯投影的改正必須考慮。對復測采集的邊長進行兩差改正，如表1所示。對經過兩差改正后的距離與gps平差后的平面距離進行比較，以及實測的角度

7、與gps平差后反算的角度進行比較。結果表明，可見邊長檢核最大差異為12.72mm此邊為最長邊，最差相對精度為1/181472；角度最大差值為4.1；完全符合技術設計要求，可見此次gps成果與全站儀成果符合性較好，也證明了此次成果的可靠性。4 點位穩(wěn)定性分析每次復測結束后，應根據(jù)復測結果進行平面控制點的穩(wěn)定性分析，分析判別方法如下。（1）根據(jù)gb50308-2008城市軌道交通工程測量規(guī)范中的規(guī)定，原測gps網和復測網的網中的最弱點的點位中誤差均應達到：mp±12mm。（2）兩次網的點位坐標變動允許值估算式中mp1、mp2分別為原測網與復測網的最弱點點位中誤差，均取其最大值±

8、12mm，則可知：（3）兩次網中同一點位較差為：式中，p1、p1為原測網中某點的坐標，p2、p2為復測網中某點的坐標。因此，對于網中任一點，如果兩次點位坐標的較差大于3.4cm，則可認為該點位有變動，應對坐標值進行修正。對比初測成果與復測成果，cx05點位的坐標變化值cm，超出了3.4cm的限差，而其他點位較差都很小，加上前面的分析表明此次成果是可靠的，所以判斷cx05號點發(fā)生了位移。5 結語本文針對上海某輸水管線gps網復測工作，對數(shù)據(jù)處理過程進行了較為詳細的闡述，對結果進行了較為嚴密的分析，現(xiàn)對此次控制網復測數(shù)據(jù)處理得出的總結及建議闡述如下。（1）gps控制網平差前必須要進行已知點兼容性的分析以保證成果的準確性。（2）由于本工程所在區(qū)域離中央子午線較遠，光電測距后的邊長一定要進行兩差改正，否則將不滿足檢測精度要求。比如，本工程中邊cx04cx05，如果不進行改正，其與gps成果的邊長差距將為24.52mm，這將達不到設計中要求的1/10000的檢測精度。（3）實際工程中對實測邊長進行兩差改正較為麻煩，建議在今后類似工程建立坐標系時可以適當降低投影面高程，