應(yīng)用GPS技術(shù)的西寧某公路測量實施探討

1、應(yīng)用GPS技術(shù)的西寧某公路測量實施探討摘要:本文基于筆者多年從事工程測量的相關(guān)工作經(jīng)驗，以GPS在公路沉降測量中的應(yīng)用為研究對象，論文首先概述了該工程的現(xiàn)狀，進而探討了GPS測量的實施步驟，在此基礎(chǔ)上，進行了精度分析，全文是筆者長期工作實踐基礎(chǔ)上的理論升華，相信對同行能有所裨益。關(guān)鍵詞:GPS公路控制測量精度1工程概述西寧某高速公路全線采用雙向四車道全封閉高速公路標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，設(shè)計行車時速100公里/小時120公里/小時。本人選取其中10km作為GPS沉降變形監(jiān)測的工程項目，所處地形為平原和丘陵連接地帶，設(shè)計路基寬度26m。路線設(shè)計為四車道該段有11個各種系統(tǒng)的平面控制點，經(jīng)過實地尋找，找出了5個

2、。在已找出的5個控制點中，國家測繪局系統(tǒng)一等點2個,二等點1個，城市測量系統(tǒng)點2個,這些平面控制點分屬不同測量系統(tǒng)，且等級不同。2010年9月，本人對其中10km路段進行了測定，采用了GPS技術(shù)進行高程測量,并與用二等水準(zhǔn)測量的高程數(shù)據(jù)進行比較和分析，在測量過程中有意識對GPS的高程進行了檢驗。2工程實施過程觀測使用AshtechZ-X雙頻GPS接收機5臺,二等水準(zhǔn)采用NAZ+GPM3型水準(zhǔn)儀。并對兩種方法測量的成果進行分析，同時用全站儀檢驗了GPS點的坐標(biāo)。（2）GPS網(wǎng)采用靜態(tài)模式觀測，網(wǎng)形采用邊連式。觀測時最少衛(wèi)星數(shù)5顆，存儲的限差：水平為5mm,垂直為Omm;水準(zhǔn)測量參照二等水準(zhǔn)的精度

3、指標(biāo)。在測區(qū)內(nèi)10km范圍內(nèi)有GPS基準(zhǔn)點7個，布設(shè)14個變形監(jiān)測點，每個點監(jiān)測1h2h。3精度分析3.1公路GPS變形監(jiān)測網(wǎng)的精度分析下面結(jié)合某高速公路的其中10km路段的變形監(jiān)測網(wǎng)，對GPS基準(zhǔn)網(wǎng)和監(jiān)測網(wǎng)的精度進行分析，該路段沉降變形監(jiān)測網(wǎng)，由7個基準(zhǔn)點（JZ03、JZ06、JZ08、JZ09、JZ10、JZ18和JZ21）組成了GPS基準(zhǔn)網(wǎng);由14個監(jiān)測點（BJ01、BJ02、BJ04、BJ05、BJ07、BJ11、BJ12、BJ13、BJ14、BJ15、BJ16、BJ17、BJ19、BJ20）組成了GPS監(jiān)測網(wǎng)。通過長時間的精密水準(zhǔn)觀測和基準(zhǔn)分析，認定JGO3點是穩(wěn)定的，把JZO3作為

4、基準(zhǔn)起算點，解算整個GPS網(wǎng),GPS沉降變形監(jiān)測網(wǎng)采用邊連接形式布設(shè)。表1給出了GPS基準(zhǔn)網(wǎng)基線解算的邊長中誤差。從表1中可以看出,GPS基準(zhǔn)網(wǎng)的基線解算精度達到了毫米級。最大的基線邊長中誤差為5.7mm,最小的基線邊長中誤差為O.lmm。GPS基準(zhǔn)網(wǎng)是在WGS-84坐標(biāo)系下進行整體平差。平差時，固定具有精密WGS-84坐標(biāo)的JG03點,以提高整個基準(zhǔn)網(wǎng)的位置精度。平差后獲得其它基準(zhǔn)點在WGS-84坐標(biāo)系下的空間直角坐標(biāo)、大地坐標(biāo)和高斯平面直角坐標(biāo)及相關(guān)精度信息。監(jiān)測網(wǎng)的平差也在WGS-84坐標(biāo)系下進行。經(jīng)過平差后獲得監(jiān)測點在WGS-84坐標(biāo)系下的空間直角坐標(biāo)、大地坐標(biāo)及相關(guān)的精度信息然后固定

5、JGO3點和方向，在WGS-84坐標(biāo)系的高斯平面上進行平差。平差后獲得變形監(jiān)測點的高斯平面直角坐標(biāo)、監(jiān)測點間的平面邊長及其相關(guān)信息。從GPS基準(zhǔn)點和變形監(jiān)測點的中誤差統(tǒng)計可以發(fā)現(xiàn)，高程分量的精度雖然不如南北和東西方向分量的精度，但也沒有超過6mm的，除了個別點因為周圍觀測條件的影響（特別是多路徑效應(yīng)的影響）以及城區(qū)觀測環(huán)境的因素外，大多數(shù)都在4mm左右,是可以滿足沉降變形監(jiān)測的需要。當(dāng)然，如果在觀測過程中，采取更多的措施，比如，采集數(shù)據(jù)前,精確檢驗每個天線的相位中心位置，特別是垂直方向的差值；觀測時段增加到10h以上，同時擁有更多的同步觀測站點等，精度會更高，也是值得進一步考慮的（表2）。3.

6、2沉降監(jiān)測及與精密水準(zhǔn)的一致性分析比較GPS與全站儀2種方法的測量結(jié)果可以看出：在2種方法下測得的同一坐標(biāo)之差的最大值分別為：Xmax=4.0mm,Ymax=5.0mm。因此,GPS測量成果是精確可靠的，從下面定位精度一致性檢驗結(jié)果來看,GPS技術(shù)測量的點位精度可達毫米級，與全站儀測定結(jié)果符合得較好，可以較好地滿足公路變形監(jiān)測的精度要求。使用GPS測出變形監(jiān)測點的高程然后將GPS高程與水準(zhǔn)高程進行比較，其比較結(jié)果具有很高的參考價值據(jù)。計算得出,GPS高程與水準(zhǔn)高程最大差值不超過5mm。GPS高程能滿足公路變形監(jiān)測的精度要求。GPS的數(shù)據(jù)處理結(jié)果表明，在水平方向上的監(jiān)測精度能達到毫米級，在豎直方

7、向上的精也能達到毫米級。完全符合公路沉降變形監(jiān)測的精度要求。下面表格中的數(shù)據(jù)是從工程實例中抽取具有代表性的公路GPS沉降變形監(jiān)測點，并以此數(shù)據(jù)為例，對數(shù)據(jù)進行分析。表3中僅列出了五個觀測周期的數(shù)據(jù)進行分析，從中可以看出，不同周期的數(shù)據(jù)有所變化，相鄰觀測周期之間的高程變化不大，到了監(jiān)測后期變化甚小，趨于平穩(wěn)狀態(tài)。也就是說，在公路剛剛進入運營階段，是最容易發(fā)生沉降變形的，因此，剛剛投入使用的公路，前期的維護和保養(yǎng)是相當(dāng)關(guān)鍵的。在此基礎(chǔ)上，筆者選擇工程中的部分變形監(jiān)測點，繪制在公路使用過程中的高程變化趨勢圖。由于選取的變形監(jiān)測點是隨機的，因此，該圖形可以代表該高速公路的其中10km路段的整體變化情況

8、，可以清楚的看到，在公路使用前期，監(jiān)測點隨時間呈下沉趨勢，而且下沉比較明顯。到了沉降監(jiān)測后期，由于前期在沉降變形過程中，對公路進行了科學(xué)的維護和保養(yǎng)，路面結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，強度較高,在后期的運營過程中，高程變化很小，相鄰觀測周期之間的高差趨于零。也就是說，通過工程實踐,可以認定鐵朝高速公路是穩(wěn)定的。參考文獻宋宜容，陳廣峰.GPS應(yīng)用于建筑物變形觀測的探討與展望J.測繪通報,2008(6).王繼衛(wèi)，徐學(xué)輝,劉茂華.GPS在變形觀測中的應(yīng)用J.江西測繪,2006(4).付宏平.GPS技術(shù)在山體滑坡變形監(jiān)測中的應(yīng)用J.山西建筑,2008(24).馬艷艷.全球定位系統(tǒng)(GPS技術(shù)在水利工程中的應(yīng)用J.山東水利,2009(Z2).邱斌,朱建軍，賀躍光.GPS在大地及工程變形觀測中的應(yīng)用J.礦冶工程,2002(2).王顯奇，郭