GPS在大连市西部通道工程中的应用

2012-03-23 02:13毕仁勇
城市建设理论研究 2012年4期
关键词:流动站精度观测

摘要:本文主要讨论了GPS技术在大连市西部通道工程中的应用。包括起算数据的选择,观测中所采用的指标以及成果处理等问题。

关键词:GPS技术静态测量动态测量特点 应用

Abstract: this paper mainly discussed the GPS technology in dalian west channel engineering application. Including the date the choice of data, observation of the index and achievements processing.

Keywords: GPS technology the static measurement dynamic measurement features application

中图分类号: P228.4 文献标识码:A文章编号:

1.引言

GPS (Global Positioning System)即全球定位系统的简称,而其中文简称为“球位系”。它是20世纪70年代由美国陆海空三军联合研制的新一代空间卫星导航定位系统 ,这个系统利用卫星,在全球范围内实时进行定位、导航。目前,该技术已广泛应用于地形测量、航空摄影测量、地籍测量、工程测量等各个领域。

GPS技术是当今社会发展最快的技术之一,GPS定位技术以其速度快,精度高,全天候不受通视条件限制、费用省、操作简单等优良特性被广泛应用于工程测量中。时至今日,可以说GPS定位技术已完全取代了用常规测角、测距手段建立大地控制网。特别是在城市控制网方面正逐步取代传统的测量方法。本文以大连市西部通道整体测量为例,简要介绍GPS定位技术在市政工程测量中的应用。

GPS网布设的原则及方式

GPS城市网的布设应依据《全球定位系统城市测量技术规程》(CJJ73-97)视其使用目的和精度要求,即所需精度和密度,以节约经费、方便实用为原则,进行优化设计。一般情况下,应通过独立观测边构成几何图形,且边数应不超过3条,即构成若干独立的同步或异步闭合环。布网时要考虑到有一定的重复基线,采用边链接方式以便提高网精度及可靠性。

3.工程概况

大连西部通道建設项目位于大连市西部地区,西部通道北起大连周水子国际机场,向南经红港路、华林路至教养院,在石门山开凿1.5公里的隧道,跨红旗中路魏台桥,沿马栏河畔经红凌路、西南路、五一路、中山路、高尔基路,终点至胜利路,全长约10公里,按双向四排道规划设计,为南北主干道,对沟通大连城区西部现有道路,改善城市路网结构,促进城市道路畅通具有重要意义。建成通车后,将大大缓解大连西部的交通压力,促进区域经济快速发展。

4.GPS静态测量在本工程中的应用

4.1.本次测量坐标系选用大连城建坐标系,及WGS-84坐标系。

4.2.技术指标及精度

参照《全球定位系统城市测量技术规程》,结合实际经验,执行如下技术指标。

(1)测站点开阔:卫星高度角≥15°;

(2)有效观测卫星总数≥4;

(3)卫星图形强度(PDOP)≤5;

(4)时段长度(min)50—100;

(5)数据采样间隔(s)10;

4.3.本次所布控制网,北起石家沟山和沙河口山,并以该两点作为起算点,分别布设S007、S009、S011、 C010、C014.线路如图所示:

4.4.关键环节的把握

本线路所有平面控制点均按四等GPS点观测值表进行施测,采用边连式进行数据采集。观测时段长度除要考虑规范要求外,还充分考虑到点位的净空条件、卫星状况、基线长度、使用仪器性能等因素,酌情决定是否做适当的延长。

5.内业处理及精度评定

5.1.内业处理使用ASHTECH SOLUTIONS 2.6对观测数据进行处理解算。首先在WGS-84坐标系下进行三维自由网平差,然后在此基础上进行城建坐标系的二维约束平差。

6.GPS动态测量的应用

使用GPS进行动态定位时,GPS分为参考站(基准站)和流动站两种,一般参考站为一台GPS加发射电台,流动站至少一台GPS,也可安排两台(或更多台GPS),通常称为“1+1”或“1+2”。参考站的作用是把GPS观测值和所设站的已知坐标数据通过数据链发送给流动站,流动站的作用一是采集GPS观测的数据;二是在采集数据的同时接收数据链发送来的参考站数据,在流动站形成差分观测值后实时定出流动站的三维坐标。一般来说,流动站可处于静止状态,也可以处于运动状态,可在一个已知点上初始化后再进行动态作业,也可以在运动状态下进行初始化,并在动态条件下解求出整周模糊度。求出整周模糊度后,则每个历元都可进行实时定位,但必须保证始终锁住4颗或4颗以上的卫星。至于整周模糊度的解算方法种类很多,这也是目前许多学者研究的课题之一。

使用RTK作业有如下优点:

1)、 RTK作业自动化、集成化程度高,测绘功能强大。RTK可胜任各种测绘内、外业。流动站利用内装式软件控制系统,无需人工干预便可自动实现多种测绘功能,使辅助测量工作极大减少,减少人为误差,保证了作业精度。

2)、降低了作业条件要求。RTK技术不要求两点间满足光学通视,只要求满足“电磁波通视”和对天基本通视,因此,和传统测量相比,RTK技术受通视条件、能见度、气候、季节等因素的影响和限制较小,在传统测量看来由于地形复杂、地物障碍而造成的难通视地区,只要满足RTK的基本工作条件,它也能轻松地进行快速的高精度定位作业。

3)、定位精度高,数据安全可靠,没有误差积累。不同于全站仪等仪器,全站仪在多次搬站后,都存在误差累积的状况,搬的越多,累积越大,而RTK则没有,只要满足RTK的基本工作条件,在一定的作业半径范围内,RTK的平面精度和高程精度都能达到厘米级。

4)、作业效率高。在一般的地形地势下,高质量的RTK设站一次即可测完10km半径左右的测区,大大减少了传统测量所需的控制点数量和测量仪器的“搬站”次数,仅需一人操作,在一般的电磁波环境下几秒钟即得一点坐标,作业速度快,劳动强度低,节省了外业费用,提高了测量效率。

5)、操作简便、数据处理能力强。RTK的基准站无需任何设置,移动站就可以边走边获得测量结果坐标或进行坐标放样。数据输入、存储、处理、转换和输出能力强,能方便快捷地与计算机、其它测量仪器通信。

本次工程采用“1+1”动态测量模式进行工程碎部测量,包括现有地形补测、道路的原地面纵断高程及横断高程测量、红旗高架桥及西南桥桥梁桩位原地面高程测量、石门山隧道纵断面原地面高程、道路中线放样、动迁线放样等。测量精度达到规范及工程要求。

结束语

通过实践我们可以知道,利用GPS技术在工程中的应用,既保证了作业精度,也提高了作业效率,缩短了施工工期,同时也取得了良好的经济效益和社会效益。GPS技术在未来的测量工作中必将得到更广泛的应用。

参考文献:

1《GPS测量原理及应用》 编著徐绍铨等武汉测绘科技大学出版社

2赖荣坚,张奋程,林次颖;浅论GPS的全球定位原理[J];华南师范大学学报(自然科学版);1992年02期

3陈俊勇,胡建国;GPS技术的新进展[J];测绘工程;1996年02期

4施一民;沪杭高速公路GPS线路控制网的测设[J];测绘工程;1996年02期

5邹小军,江新清;GPS在地籍测量控制网中的应用[J];电力勘测;1996年01期

6朱宏军;王伟;郑洪达 GPS-RTK 的优点及应注意的问题 [期刊论文] -黑龙江水利科技2006(4)

7谢世杰;奚有根 RTK的特点与误差分析 [期刊论文] -测绘工程2002(02)

作者简介:毕仁勇 就职于大连市市政设计研究院有限责任公司

注:文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。

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