水文監(jiān)測(cè)井測(cè)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(guó)家地下水監(jiān)測(cè)工程淄博市監(jiān)測(cè)井的測(cè)量工作, 我公司主要的任務(wù)是完成新建、 改建監(jiān)測(cè)井的固定水準(zhǔn)點(diǎn)、 井口的高程及經(jīng)緯度。淄博市共新建、改建監(jiān)測(cè)井 47 口，分布于淄博市的五區(qū)三縣。1.1測(cè)區(qū)概況淄博市市域地理坐標(biāo)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(zhǎng)，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(dá)， 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(dú)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(gè)市轄區(qū)和桓臺(tái)、高青、沂源三個(gè)縣以及1個(gè)國(guó)家級(jí)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開(kāi)發(fā)區(qū)和1個(gè)省級(jí)文昌湖旅游度假區(qū)。五個(gè)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(cuò)，布局舒展，形成組群式城市。1.2采用的基準(zhǔn)、系統(tǒng)平面坐標(biāo)系統(tǒng)高程系統(tǒng)備注WGS841985 國(guó)家高程基準(zhǔn)2、項(xiàng)目的實(shí)施精品文檔為更好地完成此項(xiàng)任務(wù)，我公司對(duì)技術(shù)人員進(jìn)行了優(yōu)化調(diào)整，技術(shù)裝備使用具有國(guó)內(nèi)先進(jìn)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(qiáng)各工序監(jiān)控點(diǎn)的監(jiān)測(cè)和控制，在各工序的作業(yè)過(guò)程中嚴(yán)格執(zhí)行了規(guī)范的技術(shù)要求和標(biāo)準(zhǔn)，保證了該工程按設(shè)計(jì)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(cè)量規(guī)范（GB/T18314-2009）;2）全球定位系統(tǒng)實(shí)施動(dòng)態(tài)測(cè)量（ RTK）技術(shù)規(guī)范（CH/T2009-2010）;3）國(guó)家三、四等水準(zhǔn)測(cè)量規(guī)范 （GB/T 12898-2009 ）;（4） 地下水監(jiān)測(cè)井建設(shè)規(guī)范（DZ/T 0270-2014 ）;（5）水利水電工程施工測(cè)量規(guī)范 （SL197-2013）。2.2項(xiàng)目實(shí)施所使用的主要硬件設(shè)備（ 1）南方雙頻 GPS 接收機(jī) S82 兩臺(tái)（套）。（ 2）水準(zhǔn)儀 1 臺(tái)（ 2級(jí)）。（ 3）聯(lián)想筆記本電腦2 臺(tái)。（ 4）南方 CASS9.0 地形成圖軟件 1 套。2.3作業(yè)時(shí)間及工作量計(jì)劃預(yù)計(jì) 2014 年 3 月 27 日開(kāi)始進(jìn)場(chǎng)測(cè)量，于2

4、013 年 4 月 4 日結(jié)束外業(yè)工作。預(yù)計(jì)測(cè)量水準(zhǔn)點(diǎn)個(gè)，完成監(jiān)測(cè)站固定水準(zhǔn)點(diǎn)、井口高程及經(jīng)緯度測(cè)量各 47 個(gè)。2.4作業(yè)流程GPS 高程擬合是一項(xiàng)精確度要求很高的工作，因此要制定詳細(xì)的作業(yè)流程，本項(xiàng)目的作業(yè)流程如下：精品文檔測(cè)量準(zhǔn)備 - 野外測(cè)量 - 內(nèi)業(yè)計(jì)算 -測(cè)量總結(jié)2.5 測(cè)量準(zhǔn)備測(cè)量準(zhǔn)備工作包括編制測(cè)量方案及各級(jí)水準(zhǔn)點(diǎn)資料的收集及儀器設(shè)備準(zhǔn)備。水準(zhǔn)點(diǎn)、井口平面位置擬采用GPS 實(shí)施動(dòng)態(tài)測(cè)量（RTK ）方式，基準(zhǔn)站采用 SDCORS 技術(shù)（是山東省衛(wèi)星定位連續(xù)運(yùn)行綜合應(yīng)用服務(wù)系統(tǒng)的英文縮寫(xiě)）。使用經(jīng)緯度表示，精確到0.01 秒。水準(zhǔn)測(cè)量采用GPS 測(cè)量，測(cè)量已知水準(zhǔn)點(diǎn)、測(cè)站固定水準(zhǔn)點(diǎn)

5、、井口的大地高，利用已知點(diǎn)的正常高（1985 國(guó)家高程基準(zhǔn)） ，計(jì)算測(cè)區(qū)的高程擬合參數(shù)，求取測(cè)站固定水準(zhǔn)點(diǎn)、井口的正常高。如監(jiān)測(cè)井位于房?jī)?nèi)，使用水準(zhǔn)儀引測(cè)井口高程。整個(gè)測(cè)區(qū)既有平原，也有山地，最大高差達(dá)一千米以上，擬采用分區(qū)擬合的方式求取正常高。測(cè)區(qū)已有的水準(zhǔn)點(diǎn)資料有：國(guó)家 、 、 等水準(zhǔn)點(diǎn)，國(guó)家 B、 C 級(jí)GPS（三等水準(zhǔn)）點(diǎn)， 2014 年淄博市水文局委托測(cè)繪單位測(cè)繪的水文站三、四等水準(zhǔn)點(diǎn)。準(zhǔn)備的測(cè)繪設(shè)備有雙頻式 GPS 接收機(jī)、水準(zhǔn)儀、三角架、對(duì)中器、鋼卷尺等。2.6 野外測(cè)量野外測(cè)量采用GPS 實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量 （ RTK ）方式，基準(zhǔn)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(yùn)行綜合應(yīng)用服務(wù)系統(tǒng)的英文縮寫(xiě)） 。平面坐標(biāo)采用 WGS84 坐標(biāo) ,高程采用 GPS 測(cè)量的大地高經(jīng)過(guò)高程擬合后得到，經(jīng)過(guò)擬合后的高程精度可以達(dá)到四等水準(zhǔn)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(gè)永久性的可以連續(xù)運(yùn)行的 GPS 參考站， 形成一個(gè)參考站網(wǎng)，并建立各種的網(wǎng)絡(luò)誤差模型，各個(gè)參考站之間按照設(shè)定的采樣率進(jìn)行連續(xù)觀測(cè)，利用通訊數(shù)據(jù)系統(tǒng)，將適時(shí)的觀測(cè)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(duì)各個(gè)站的數(shù)據(jù)進(jìn)行質(zhì)量分析和處理，對(duì)整個(gè)的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一的解算，通過(guò)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(guò)的 GPS 數(shù)據(jù)發(fā)送給用戶(hù)

7、，而用戶(hù)只需要一臺(tái)GPS 接收機(jī)就可以收到，從而可以在事后或者實(shí)時(shí)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(shì)使用 CORS 有著非常明顯的優(yōu)勢(shì)：可以為測(cè)繪工作提供一個(gè)統(tǒng)一的基準(zhǔn)，從而解決不同地形之間的坐標(biāo)系統(tǒng)差異問(wèn)題；CORS 采用的是連續(xù)基站，在測(cè)量時(shí)很便于觀測(cè)，使用方便，可以有效的提高工作的效率；用戶(hù)可以實(shí)現(xiàn)單機(jī)作業(yè)， 不再需要架設(shè)參考站， 大大的降低了相關(guān)的費(fèi)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(guò)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(guò)固定可靠數(shù)據(jù)鏈的通觀測(cè)時(shí)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(yuǎn)程互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)，使數(shù)據(jù)可以共享。（3） GPS 實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量（RTK ）的特點(diǎn)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)(Real Time Kinematic-RTK)定位技術(shù)，是 GPS 測(cè)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(cè)量技術(shù)發(fā)展中的一個(gè)新的突破。采用 RTK 定位技術(shù)，利用現(xiàn)代化無(wú)線電通信技書(shū)術(shù)隨時(shí)將基準(zhǔn)站的觀測(cè)數(shù)據(jù)傳送給流動(dòng)站，加上快速解算模糊度的技術(shù)， 便產(chǎn)生了實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位模式,實(shí)時(shí)計(jì)算定位結(jié)果。 通過(guò)實(shí)時(shí)定位結(jié)果，便可監(jiān)測(cè)觀測(cè)成果和解算結(jié)

9、果的收斂情況，從而能實(shí)時(shí)地判定解算結(jié)果是否成功，以減少冗余觀測(cè)，縮短觀測(cè)時(shí)間。此外，由于實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量具有實(shí)時(shí)，因而克服了GPS 測(cè)量的局限性，不僅可以進(jìn)行各種控制測(cè)量工作，而且可以進(jìn)行施工放樣。RTK 實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量的基本過(guò)程是： 基準(zhǔn)站數(shù)據(jù)調(diào)制發(fā)射接收流動(dòng)接收機(jī)解調(diào)電子手薄，構(gòu)成一條無(wú)線數(shù)據(jù)鏈?；鶞?zhǔn)站接收機(jī)隨時(shí)將觀測(cè)數(shù)據(jù)通過(guò)數(shù)據(jù)鏈傳送給流動(dòng)站，與流動(dòng)站接收機(jī)的觀測(cè)數(shù)據(jù)匯集于電子手薄并進(jìn)入數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，實(shí)時(shí)地提供測(cè)點(diǎn)坐標(biāo)。（4） GPS 野外測(cè)量GPS 測(cè)量需要采集的數(shù)據(jù)為已知水準(zhǔn)點(diǎn)、測(cè)站固定水準(zhǔn)點(diǎn)、監(jiān)測(cè)井井口的平面及大地高程。在水準(zhǔn)點(diǎn)上架設(shè)三角架，利用對(duì)中器固定接收機(jī)機(jī)頭，嚴(yán)格對(duì)中、整平后開(kāi)始

10、觀測(cè)。 天線高是指觀測(cè)時(shí)天線平均相位中心至測(cè)站中心標(biāo)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(cè)站中心標(biāo)志面的高度，由觀測(cè)員在現(xiàn)場(chǎng)采用傾斜測(cè)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(cè)開(kāi)始前應(yīng)對(duì)儀器初始化，在固定解的狀態(tài)下測(cè)量，每次觀測(cè)歷元數(shù)不少于 20 個(gè)，采樣間隔 2-5 秒，每次觀測(cè)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(dāng)固定水準(zhǔn)點(diǎn)周?chē)^測(cè)環(huán)境不能滿足觀測(cè)要求時(shí)，應(yīng)在離水準(zhǔn)點(diǎn)不遠(yuǎn)的開(kāi)闊處設(shè)置臨時(shí)點(diǎn)， 獲取臨時(shí)點(diǎn)的高程， 然后使用水

11、準(zhǔn)儀按四等標(biāo)準(zhǔn)引測(cè)到固定水準(zhǔn)點(diǎn)上。（ 5）內(nèi)業(yè)計(jì)算GPS 高程擬合參數(shù)計(jì)算采用專(zhuān)用軟件計(jì)算，由于測(cè)區(qū)范圍較大、高差變化較大，因此計(jì)算時(shí)劃分區(qū)域分別計(jì)算擬合參數(shù)。GPS 高程擬合的方法有二次多項(xiàng)式擬合、多面函數(shù)擬合等。不同的地勢(shì)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(jì)算出擬合參數(shù)后，導(dǎo)入 GPS 原始觀測(cè)數(shù)據(jù)， 計(jì)算出所有數(shù)據(jù)的擬合高程，然后進(jìn)行GPS 高程精度評(píng)定。為了能客觀地評(píng)定GPS水準(zhǔn)計(jì)算的精度，在布設(shè)幾何水準(zhǔn)聯(lián)測(cè)點(diǎn)時(shí)，適當(dāng)多聯(lián)測(cè)幾個(gè)GPS點(diǎn)，精品文檔精品文檔其點(diǎn)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(jì)算已知點(diǎn)

12、的值i 與擬合值i ，用求擬合殘差 Vi ，按下式計(jì)算 GPS水準(zhǔn)擬合計(jì)算的內(nèi)符合精度:VVn - 1(2.8)式中 n 為 V 的個(gè)數(shù)。外符合精度根據(jù)核檢點(diǎn)與擬合值之差i ，按下式計(jì)算 GPS水準(zhǔn)的外符合精度M:MVVn - 1(2.9)其中 n 為檢核點(diǎn)數(shù)。GPS 水準(zhǔn)精度評(píng)定根據(jù)檢核點(diǎn)至已知點(diǎn)的距離 L（單位：公里），按下表計(jì)算檢核點(diǎn)擬合殘差的限值，以此來(lái)評(píng)定 GPS水準(zhǔn)所能達(dá)到的精度。用 GPS水準(zhǔn)求出的 GPS間的正常高程差，在已知點(diǎn)間組成附合或閉合高程導(dǎo)線，按計(jì)算的閉合差 W與表 2-1 中允許殘差比較，來(lái)衡量 GPS水準(zhǔn)達(dá)到的精度。表 2-1GPS 水準(zhǔn)限差等級(jí)允許殘差（ mm）

13、三等幾何水準(zhǔn)測(cè)量12L四等幾何水準(zhǔn)測(cè)量20L普通幾何水準(zhǔn)測(cè)量30L4，質(zhì)量控制高程的誤差來(lái)源正如其他測(cè)量工作一樣，GPS高程測(cè)量同樣不可避免地會(huì)受到測(cè)量誤差的干擾。GPS高程的誤差來(lái)源分為三個(gè)方面： GPS大地高的測(cè)量誤差、水準(zhǔn)聯(lián)測(cè)的誤差和GPS高程轉(zhuǎn)換過(guò)程中的誤差。(1)GPS 大地高的測(cè)量誤差影響 GPS大地高精度的因素有很多，主要來(lái)源于GPS衛(wèi)星、衛(wèi)星信號(hào)的傳播過(guò)程和地面接收設(shè)備，還有與地球整體運(yùn)動(dòng)有關(guān)的地球潮汐、負(fù)荷潮及相對(duì)論效應(yīng)等的影響。水準(zhǔn)聯(lián)測(cè)的誤差用于擬合的已知水準(zhǔn)點(diǎn)的精度，直接影響到擬合結(jié)果的精度。因此，外業(yè)水準(zhǔn)聯(lián)測(cè)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(jìn)行水準(zhǔn)

14、聯(lián)測(cè)時(shí)，聯(lián)測(cè)的水準(zhǔn)點(diǎn)能表現(xiàn)測(cè)區(qū)的地形變化情況，并且各水準(zhǔn)點(diǎn)要盡量均勻分布，如果條件允許，盡量進(jìn)行高等級(jí)的水準(zhǔn)聯(lián)測(cè)，以減少水準(zhǔn)聯(lián)測(cè)帶來(lái)的誤差。(3)GPS 高程轉(zhuǎn)換過(guò)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(méi)有一種通用的模型，由于選擇使用不恰當(dāng)?shù)哪Ｐ投鴰?lái)的誤差稱(chēng)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(cè)區(qū)的地形、選擇的轉(zhuǎn)換模型、選擇已知點(diǎn)的數(shù)量以及已知點(diǎn)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(gè)區(qū)域的最佳的似大地水準(zhǔn)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(zhǔn)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(zhǔn)面很難和實(shí)際的似大地水準(zhǔn)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(xiàng)誤差對(duì)GPS高程的影響是不容忽視的。必需對(duì)其影響進(jìn)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(cè)定的精度提高局部 GPS網(wǎng)基線解算的起算點(diǎn)坐標(biāo)的精度研究表明，當(dāng)起算點(diǎn)坐標(biāo)有10m誤差時(shí)，對(duì)其他GPS點(diǎn)的高程會(huì)產(chǎn)生10mm的誤差。因此，應(yīng)盡量采用國(guó)家 A、 B 級(jí) GPS網(wǎng)點(diǎn)為局部 GPS網(wǎng)的起算點(diǎn)。改善 GPS星歷的精度有關(guān)文獻(xiàn)分析表明，用精密星歷比用廣播星歷可提高精度34%。美國(guó)實(shí)施 SA政策后，我們應(yīng)建立自己的測(cè)軌

16、系統(tǒng)。選用雙頻 GPS接收機(jī)。觀測(cè)時(shí)應(yīng)選擇最佳的衛(wèi)星分布減弱多路徑誤差和對(duì)流層延遲誤差大于 10km的 GPS網(wǎng)點(diǎn)應(yīng)實(shí)測(cè)氣象參數(shù)實(shí)踐表明，當(dāng)邊長(zhǎng)大于10km，兩端點(diǎn)氣壓為7mbar，氣溫差為 2相對(duì)濕度為4%，此時(shí)用實(shí)測(cè)氣象參數(shù)與取平均氣象參數(shù)對(duì)基線處理的邊長(zhǎng)僅產(chǎn)生1mm誤差，對(duì)大地高差產(chǎn)生0.1m 誤差。提高聯(lián)測(cè)幾何水準(zhǔn)的精度據(jù)分析，采用四等幾何水準(zhǔn)聯(lián)測(cè)的誤差，約占GPS水準(zhǔn)總誤差的 30%。因此，盡量采用三等幾何水準(zhǔn)來(lái)聯(lián)測(cè) GPS點(diǎn)。對(duì)有特殊應(yīng)用的GPS網(wǎng)，用二等精密水準(zhǔn)來(lái)聯(lián)測(cè)，以利有效地提高GPS水準(zhǔn)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(guó)已有的VLBI 和 SLR站的地心坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)， 或利用國(guó)家A、B 級(jí) GPS網(wǎng)點(diǎn)來(lái)推算轉(zhuǎn)換參數(shù)。但這一項(xiàng)誤差在GPS水準(zhǔn)中是次要的。提高擬合計(jì)算的精度提高擬合計(jì)算的精度辦法有：根據(jù)測(cè)區(qū)似大地水準(zhǔn)面變化情況，合理地布設(shè)已知點(diǎn)，并選定足夠的已知點(diǎn)。根據(jù)不同測(cè)區(qū)，選