水文監(jiān)測井測量方案培訓(xùn)講學(xué)

1、精品文檔1、概述我公司受公司委托承接了國家地下水監(jiān)測工程淄博市監(jiān)測井的測量工作, 我公司主要的任務(wù)是完成新建、 改建監(jiān)測井的固定水準點、 井口的高程及經(jīng)緯度。淄博市共新建、改建監(jiān)測井 47 口，分布于淄博市的五區(qū)三縣。1.1測區(qū)概況淄博市市域地理坐標為北緯 3556- 3718，東經(jīng) 1173215118 31之00間，地處魯北平原與魯中山地的交接地帶，南依泰沂山麓，北瀕九曲黃河。市域形態(tài)南北狹長，南北最大縱距151公里，東西最大橫距87公里。地理位置適中， 交通發(fā)達， 是溝通中原地區(qū)和山東半島的咽喉要道，是山東省重要的交通樞紐城市。淄博市是一座獨具特色的組群式城市，現(xiàn)下轄張店區(qū)、淄川區(qū)、博山

2、區(qū)、周村區(qū)、臨淄區(qū)五個市轄區(qū)和桓臺、高青、沂源三個縣以及1個國家級高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)和1個省級文昌湖旅游度假區(qū)。五個市轄區(qū)呈“T字”狀分布，東西南北城區(qū)距中心城區(qū)分別為20公里左右，城鄉(xiāng)交錯，布局舒展，形成組群式城市。1.2采用的基準、系統(tǒng)平面坐標系統(tǒng)高程系統(tǒng)備注WGS841985 國家高程基準2、項目的實施精品文檔為更好地完成此項任務(wù)，我公司對技術(shù)人員進行了優(yōu)化調(diào)整，技術(shù)裝備使用具有國內(nèi)先進或領(lǐng)先水平的軟硬件設(shè)備，優(yōu)化生產(chǎn)工藝流程，加強各工序監(jiān)控點的監(jiān)測和控制，在各工序的作業(yè)過程中嚴格執(zhí)行了規(guī)范的技術(shù)要求和標準，保證了該工程按設(shè)計要求順利完成。2.1作業(yè)依據(jù)、技術(shù)規(guī)范1）全球定位系統(tǒng)（ GP

3、S）測量規(guī)范（GB/T18314-2009）;2）全球定位系統(tǒng)實施動態(tài)測量（ RTK）技術(shù)規(guī)范（CH/T2009-2010）;3）國家三、四等水準測量規(guī)范 （GB/T 12898-2009 ）;（4） 地下水監(jiān)測井建設(shè)規(guī)范（DZ/T 0270-2014 ）;（5）水利水電工程施工測量規(guī)范 （SL197-2013）。2.2項目實施所使用的主要硬件設(shè)備（ 1）南方雙頻 GPS 接收機 S82 兩臺（套）。（ 2）水準儀 1 臺（ 2級）。（ 3）聯(lián)想筆記本電腦2 臺。（ 4）南方 CASS9.0 地形成圖軟件 1 套。2.3作業(yè)時間及工作量計劃預(yù)計 2014 年 3 月 27 日開始進場測量，于2

4、013 年 4 月 4 日結(jié)束外業(yè)工作。預(yù)計測量水準點個，完成監(jiān)測站固定水準點、井口高程及經(jīng)緯度測量各 47 個。2.4作業(yè)流程GPS 高程擬合是一項精確度要求很高的工作，因此要制定詳細的作業(yè)流程，本項目的作業(yè)流程如下：精品文檔測量準備 - 野外測量 - 內(nèi)業(yè)計算 -測量總結(jié)2.5 測量準備測量準備工作包括編制測量方案及各級水準點資料的收集及儀器設(shè)備準備。水準點、井口平面位置擬采用GPS 實施動態(tài)測量（RTK ）方式，基準站采用 SDCORS 技術(shù)（是山東省衛(wèi)星定位連續(xù)運行綜合應(yīng)用服務(wù)系統(tǒng)的英文縮寫）。使用經(jīng)緯度表示，精確到0.01 秒。水準測量采用GPS 測量，測量已知水準點、測站固定水準點

5、、井口的大地高，利用已知點的正常高（1985 國家高程基準） ，計算測區(qū)的高程擬合參數(shù)，求取測站固定水準點、井口的正常高。如監(jiān)測井位于房內(nèi)，使用水準儀引測井口高程。整個測區(qū)既有平原，也有山地，最大高差達一千米以上，擬采用分區(qū)擬合的方式求取正常高。測區(qū)已有的水準點資料有：國家 、 、 等水準點，國家 B、 C 級GPS（三等水準）點， 2014 年淄博市水文局委托測繪單位測繪的水文站三、四等水準點。準備的測繪設(shè)備有雙頻式 GPS 接收機、水準儀、三角架、對中器、鋼卷尺等。2.6 野外測量野外測量采用GPS 實時動態(tài)測量 （ RTK ）方式，基準站采用SDCORS精品文檔技術(shù)（是山東省衛(wèi)星定位連續(xù)

6、運行綜合應(yīng)用服務(wù)系統(tǒng)的英文縮寫） 。平面坐標采用 WGS84 坐標 ,高程采用 GPS 測量的大地高經(jīng)過高程擬合后得到，經(jīng)過擬合后的高程精度可以達到四等水準要求。1）CORS 工作原理CORS 是在一定的區(qū)域范圍內(nèi)，均勻的設(shè)置多個永久性的可以連續(xù)運行的 GPS 參考站， 形成一個參考站網(wǎng)，并建立各種的網(wǎng)絡(luò)誤差模型，各個參考站之間按照設(shè)定的采樣率進行連續(xù)觀測，利用通訊數(shù)據(jù)系統(tǒng)，將適時的觀測數(shù)據(jù)輸送給系統(tǒng)的控制中心，然后由系統(tǒng)控制中心對各個站的數(shù)據(jù)進行質(zhì)量分析和處理，對整個的數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一的解算，通過估算得出網(wǎng)內(nèi)各種系統(tǒng)出現(xiàn)的誤差，從而獲得本區(qū)域內(nèi)的誤差改正模型。再把改正過的 GPS 數(shù)據(jù)發(fā)送給用戶

7、，而用戶只需要一臺GPS 接收機就可以收到，從而可以在事后或者實時得到可靠的定位結(jié)果。CORS 有多種網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)，例如綜合誤差內(nèi)插法技術(shù)、主輔站技術(shù)、區(qū)域改正參數(shù)技術(shù)、虛擬參考值技術(shù)等。（ 2）使用 CORS 站優(yōu)勢使用 CORS 有著非常明顯的優(yōu)勢：可以為測繪工作提供一個統(tǒng)一的基準，從而解決不同地形之間的坐標系統(tǒng)差異問題；CORS 采用的是連續(xù)基站，在測量時很便于觀測，使用方便，可以有效的提高工作的效率；用戶可以實現(xiàn)單機作業(yè)， 不再需要架設(shè)參考站， 大大的降低了相關(guān)的費用；可以有效拓寬 GPS 的服務(wù)范圍，并且大大提高精度的可靠性； CORS 的數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)比較完善，通過消除或者消弱各種

8、系統(tǒng)誤差的方式，可以獲得可靠性高和高精度的定位結(jié)果；通過固定可靠數(shù)據(jù)鏈的通觀測時量取 兩次天線高， 兩次量精品文檔訊方式，可以在一定程度上減少噪聲的干擾；可以提供遠程互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)，使數(shù)據(jù)可以共享。（3） GPS 實時動態(tài)測量（RTK ）的特點實時動態(tài)(Real Time Kinematic-RTK)定位技術(shù)，是 GPS 測量技術(shù)與數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，是 GPS 測量技術(shù)發(fā)展中的一個新的突破。采用 RTK 定位技術(shù)，利用現(xiàn)代化無線電通信技書術(shù)隨時將基準站的觀測數(shù)據(jù)傳送給流動站，加上快速解算模糊度的技術(shù)， 便產(chǎn)生了實時動態(tài)定位模式,實時計算定位結(jié)果。 通過實時定位結(jié)果，便可監(jiān)測觀測成果和解算結(jié)

9、果的收斂情況，從而能實時地判定解算結(jié)果是否成功，以減少冗余觀測，縮短觀測時間。此外，由于實時動態(tài)測量具有實時，因而克服了GPS 測量的局限性，不僅可以進行各種控制測量工作，而且可以進行施工放樣。RTK 實時動態(tài)測量的基本過程是： 基準站數(shù)據(jù)調(diào)制發(fā)射接收流動接收機解調(diào)電子手薄，構(gòu)成一條無線數(shù)據(jù)鏈?；鶞收窘邮諜C隨時將觀測數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)鏈傳送給流動站，與流動站接收機的觀測數(shù)據(jù)匯集于電子手薄并進入數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，實時地提供測點坐標。（4） GPS 野外測量GPS 測量需要采集的數(shù)據(jù)為已知水準點、測站固定水準點、監(jiān)測井井口的平面及大地高程。在水準點上架設(shè)三角架，利用對中器固定接收機機頭，嚴格對中、整平后開始

10、觀測。 天線高是指觀測時天線平均相位中心至測站中心標志面的高度，分為上、下兩段：上段是指相位中心至天線底面的高度，這是常數(shù) hc ，由廠家給出；下段是從天線底面至測站中心標志面的高度，由觀測員在現(xiàn)場采用傾斜測量方法直接量取。高之差不大于 3mm，取平均值作為最后天線高，精確到0.001 米。觀測開始前應(yīng)對儀器初始化，在固定解的狀態(tài)下測量，每次觀測歷元數(shù)不少于 20 個，采樣間隔 2-5 秒，每次觀測的大地高較差應(yīng)不大于 4 厘米，取平均值作為最終值。RTK衛(wèi)星的狀態(tài)應(yīng)符合下表的要求。當固定水準點周圍觀測環(huán)境不能滿足觀測要求時，應(yīng)在離水準點不遠的開闊處設(shè)置臨時點， 獲取臨時點的高程， 然后使用水

11、準儀按四等標準引測到固定水準點上。（ 5）內(nèi)業(yè)計算GPS 高程擬合參數(shù)計算采用專用軟件計算，由于測區(qū)范圍較大、高差變化較大，因此計算時劃分區(qū)域分別計算擬合參數(shù)。GPS 高程擬合的方法有二次多項式擬合、多面函數(shù)擬合等。不同的地勢所采用的方法不同，擬合后的精度也不同。采用不同的方法擬合后作比較，選擇最佳的方法作為最終參數(shù)。計算出擬合參數(shù)后，導(dǎo)入 GPS 原始觀測數(shù)據(jù)， 計算出所有數(shù)據(jù)的擬合高程，然后進行GPS 高程精度評定。為了能客觀地評定GPS水準計算的精度，在布設(shè)幾何水準聯(lián)測點時，適當多聯(lián)測幾個GPS點，精品文檔精品文檔其點位也應(yīng)均勻地分布全網(wǎng)，以作外部檢核用。內(nèi)符合精度根據(jù)參與擬合計算已知點

12、的值i 與擬合值i ，用求擬合殘差 Vi ，按下式計算 GPS水準擬合計算的內(nèi)符合精度:VVn - 1(2.8)式中 n 為 V 的個數(shù)。外符合精度根據(jù)核檢點與擬合值之差i ，按下式計算 GPS水準的外符合精度M:MVVn - 1(2.9)其中 n 為檢核點數(shù)。GPS 水準精度評定根據(jù)檢核點至已知點的距離 L（單位：公里），按下表計算檢核點擬合殘差的限值，以此來評定 GPS水準所能達到的精度。用 GPS水準求出的 GPS間的正常高程差，在已知點間組成附合或閉合高程導(dǎo)線，按計算的閉合差 W與表 2-1 中允許殘差比較，來衡量 GPS水準達到的精度。表 2-1GPS 水準限差等級允許殘差（ mm）

13、三等幾何水準測量12L四等幾何水準測量20L普通幾何水準測量30L4，質(zhì)量控制高程的誤差來源正如其他測量工作一樣，GPS高程測量同樣不可避免地會受到測量誤差的干擾。GPS高程的誤差來源分為三個方面： GPS大地高的測量誤差、水準聯(lián)測的誤差和GPS高程轉(zhuǎn)換過程中的誤差。(1)GPS 大地高的測量誤差影響 GPS大地高精度的因素有很多，主要來源于GPS衛(wèi)星、衛(wèi)星信號的傳播過程和地面接收設(shè)備，還有與地球整體運動有關(guān)的地球潮汐、負荷潮及相對論效應(yīng)等的影響。水準聯(lián)測的誤差用于擬合的已知水準點的精度，直接影響到擬合結(jié)果的精度。因此，外業(yè)水準聯(lián)測的精度和可靠性是影響 GPS高程擬合的關(guān)鍵因素之一。在進行水準

14、聯(lián)測時，聯(lián)測的水準點能表現(xiàn)測區(qū)的地形變化情況，并且各水準點要盡量均勻分布，如果條件允許，盡量進行高等級的水準聯(lián)測，以減少水準聯(lián)測帶來的誤差。(3)GPS 高程轉(zhuǎn)換過程中的誤差雖然，GPS高程轉(zhuǎn)換技術(shù)發(fā)展到今天已經(jīng)有了很大的發(fā)展，但目前為止還沒有一種通用的模型，由于選擇使用不恰當?shù)哪Ｐ投鴰淼恼`差稱為模型誤差腳。某一區(qū)域的 GPS高程擬合結(jié)果的精度與轉(zhuǎn)換方法的選擇有很大的關(guān)系。GPS高程轉(zhuǎn)換結(jié)果的精度與測區(qū)的地形、選擇的轉(zhuǎn)換模型、選擇已知點的數(shù)量以及已知點的分布有很大的關(guān)系。所選的高程轉(zhuǎn)換模型是要能擬合出整個區(qū)域的最佳的似大地水準面或高程異常面，由于我們通常選用的數(shù)學(xué)模型屬于單一曲面，然而，大地

15、水準面根據(jù)各地的重力特征而產(chǎn)生復(fù)雜微妙的變化，因此，我們擬合出的似大地水準面很難和實際的似大地水準面或高程異常面一致。精品文檔精品文檔削弱或消除誤差的方法上述的各項誤差對GPS高程的影響是不容忽視的。必需對其影響進行削弱、消除。其中采用的主要的方法有以下幾方面。提高大地高測定的精度提高局部 GPS網(wǎng)基線解算的起算點坐標的精度研究表明，當起算點坐標有10m誤差時，對其他GPS點的高程會產(chǎn)生10mm的誤差。因此，應(yīng)盡量采用國家 A、 B 級 GPS網(wǎng)點為局部 GPS網(wǎng)的起算點。改善 GPS星歷的精度有關(guān)文獻分析表明，用精密星歷比用廣播星歷可提高精度34%。美國實施 SA政策后，我們應(yīng)建立自己的測軌

16、系統(tǒng)。選用雙頻 GPS接收機。觀測時應(yīng)選擇最佳的衛(wèi)星分布減弱多路徑誤差和對流層延遲誤差大于 10km的 GPS網(wǎng)點應(yīng)實測氣象參數(shù)實踐表明，當邊長大于10km，兩端點氣壓為7mbar，氣溫差為 2相對濕度為4%，此時用實測氣象參數(shù)與取平均氣象參數(shù)對基線處理的邊長僅產(chǎn)生1mm誤差，對大地高差產(chǎn)生0.1m 誤差。提高聯(lián)測幾何水準的精度據(jù)分析，采用四等幾何水準聯(lián)測的誤差，約占GPS水準總誤差的 30%。因此，盡量采用三等幾何水準來聯(lián)測 GPS點。對有特殊應(yīng)用的GPS網(wǎng)，用二等精密水準來聯(lián)測，以利有效地提高GPS水準的精度。提高轉(zhuǎn)換參數(shù)的精度提高轉(zhuǎn)換參數(shù)精度的方法是利用我國已有的VLBI 和 SLR站的地心坐標轉(zhuǎn)換參數(shù)， 或利用國家A、B 級 GPS網(wǎng)點來推算轉(zhuǎn)換參數(shù)。但這一項誤差在GPS水準中是次要的。提高擬合計算的精度提高擬合計算的精度辦法有：根據(jù)測區(qū)似大地水準面變化情況，合理地布設(shè)已知點，并選定足夠的已知點。根據(jù)不同測區(qū)，選