水利工程中GPS静态测量探讨.docVIP

精品论文 参考文献 水利工程中GPS静态测量探讨 周明明 夏威 　　长江三峡勘测设计研究有限公司 430074 　　摘要：用GPS静态测量方法在水利工程施工阶段为闸门、渠道、堤坝建立施工控制网，是GPS在水利工程测量中应用的基础阶段。本文重点分析了水利工程中GPS静态测量技术应用与应用中注意的问题。 　　关键词：水利工程；GPS静态测量；导流洞 　　一、GPS静态测量 　　GPS定位的基本原理是以GPS卫星至用户接收机天线之间的距离（或距离差）为观测量，根据已知卫星瞬时坐标，利用空间距离后方交会，确定用户接收机天线所对应观测站的位置。 　　GPS静态定位指接收机在定位过程中位置静止不动，包含绝对定位和相对定位两种方式。无论是静态绝对定位还是静态相对定位，所依据的观测量都是卫星到观测站的伪距，根据观测量不同，静态定位又可分为测码伪距静态定位和测相伪距静态定位。基于载波相位测量的静态相对定位，是目前精度最高的一种方式。 　　二、水利工程中GPS静态测量技术 　　静态GPS网布设形式主要有：点连式、边连式、混合式。水利工程中主要以边连式网型设计布网，使用仪器以双频机型为主，当然单频静态机型也适用于下述方法。 　　（一）似矩形边连式线路控制测量 　　渠线控制测量时，尤其在隧洞较多的山区，线路控制测量一直是水利测量工作者的课题，控制测量精度直接影响勘测精度和施工质量。如图1，A、B两点为隧洞进出口点，此时按边连式布网。使用4台套仪器观测，观测3个时段。在引洮一期工程中，当时使用的只是单频静态机，在线路隧洞控制测量中与以往全站仪翻山越岭测导线网的效率真是不可同日而语。经全站仪导线网抽检，完全满足三等施工控制网精度要求。 　　 　　图1似矩形GPS网 　　（二）单基准站似中点多边形快速静态测量 　　灌区控制测量中，当仅有3台套仪器，采用常规边连式静态测量效率太低，采用动态RTK测量精度又达不到要求。这时快速静态测量又可满足控制网精度又可提高效率，但其网型零乱令水利测量工作者不太喜欢，下面介绍一种测量人很熟悉的网型——中点多边形。 　　如图2，在已知点A上安置基准站，布设多层中点多边形网，两个流动站进行同步观测(图中连线的边)，将测区内其它已知点纳入网中(图中B、C、D)。图中连线两点同步观测与基准站构成同步环，相邻两基线构成异步环，整个网型似中点多边形。图中所示4个已知，11个未知点，使用双频机按E级观测，每个时段观测10min，共7个时段。双基准站似无定向三角锁快速静态测量在长线路控制测量时，尤其是当线路上已知点稀少，仅有已知点边长都在lO～20km，此时按无定向三角锁的网型布设快速静态GPS网效果很好。 　　如图3所示，在A、B两已知点上安置基准站，边长在1520km之间，两个流动站垂直于AB方向平行前进，进行同步观测(图中连线的边)，每两点与基准站构成四边形同步环，整个网型似无定向三角锁。 　　 　　三、GPS静态测量在水利工程中的应用 　　（一）导流洞工程平面控制测量 　　隧洞控制测量分为高程控制测量和平面控制测量。它们的误差会对隧洞贯通产生竖向、横向和纵向误差。由于高程控制误差对竖向误差影响规律相对简单，纵向误差并不直接影响隧洞贯通。因此，隧洞平面控制测量对隧洞贯通起决定性作用。隧洞控制测量可分为洞外、洞口和洞内控制测量。洞外控制测量一般采用GPS结合大地测量???法，洞内控制测量采用传统光电测距导线方法。一般洞内基本控制网可布设成单导线、双导线、主副导线和导线网等各种形式。洞内基本控制网布设时，一定要使基本导线网具有足够检核条件。不仅要有精度检核条件，还应有可靠性检核条件，并注意减弱诸如旁折光之类的系统误差影响。洞内基本导线网的网形通常为线形交叉导线网。在直道处可布设成对称交叉导线网；在弯道处应布设成单侧交叉导线网。采用高精度施工测量控制网作为首级控制，使工程施工处于科学合理的测量精度控制之下。选取合适的归算高程面及投影带，综合考虑地球曲率变化对隧洞贯通误差的影响，确保不出现轴线纠偏和贯通面误差超限处理等现象。平面控制测量的实施一般如下步骤：首先按选点原则选取控制点；其次是布网方案的确定；再次实施观测；最后对观测数据进行平差计算，求得观测成果。 　　（二）渠道测量 　　渠道测量要把建筑物的中心线位置和特征高程按一定标准实测出来，为渠道设计提供充分测量资料。渠道及其配套建筑物平面位置的测定主要是为了绘制渠道设计导线图，应当把其位置都精确的在渠道设计导线图中标出来。这项工作主要使用GPS完成，主要测出渠道拐角和拐点、始点、终点及其配套建筑物中心位置点的坐标，并在图纸上用适当比例和图例明确出来。 　　四、GPS静态测量在水利工程中的应用要点 　　（一）布设GPS网时起算点的选取与分布 　　若要求所布设GPS网的成果与旧成果吻合最好，