GPS在山區(qū)高程測(cè)量的應(yīng)用
秦峰
摘要:研究運(yùn)州GPS技術(shù)測(cè)量高程,達(dá)到相當(dāng)于山區(qū)四等水準(zhǔn)的精度。
關(guān)鍵詞:GPS;山區(qū)高程;控制測(cè)量;應(yīng)用
一 GPS高程測(cè)量
目前,水電站工程大多都建立在山大、溝深、狹窄的地區(qū),交通條件差,觀測(cè)通視條件不好。運(yùn)用幾何水準(zhǔn),受地形、地貌、植被、交通的限制,費(fèi)工、費(fèi)時(shí),很難達(dá)到預(yù)期的目的,往往造成返工,工期延長(zhǎng),大量人力、物力資源的浪費(fèi),給測(cè)繪工作帶來(lái)諸多不便。而GPS高程測(cè)量的運(yùn)用,具有高效率、高精度的特點(diǎn),給我們帶來(lái)了很大的效益。2004年我院在洮河流域大莊水電站、多松多水電站聯(lián)合梯級(jí)開(kāi)發(fā)中建立首級(jí)控制網(wǎng)時(shí),運(yùn)用GPS,它克服了幾何水準(zhǔn)測(cè)量的困難,較好地發(fā)揮了高科技的優(yōu)越性。
二 工程簡(jiǎn)介
碌曲縣大莊水電站是一座低水頭徑流式水電站,主要有樞紐、引水系統(tǒng)和電站房三部分組成。樞紐正常蓄水位為2950米,引水隧洞長(zhǎng)約400~500米,隧洞出口位于樞紐下游約5公里處,裝機(jī)IOMW,屬Ⅳ等小(1)型工程。多松多水電站的庫(kù)尾,在大莊水電站尾水以下3公里處,有樞紐、引水系統(tǒng)和電站廠房三部分組成。樞紐正常蓄水位為2910米,引水隧洞長(zhǎng)約3000米,裝機(jī)25MW屆Ⅳ等小(1)型工程。
我們應(yīng)用3臺(tái)套SMART,2100GPS靜態(tài)定位接收機(jī),標(biāo)稱精度足5mm+l×l0-6D,用單點(diǎn)移動(dòng)同步環(huán)觀測(cè)的方法,同步觀測(cè)有效時(shí)間為60min,同步接收衛(wèi)星個(gè)數(shù)不少于5個(gè),衛(wèi)星高度角大于20,采樣率是1,PDOP<10,衛(wèi)星與接收機(jī)之間的圖形強(qiáng)度較好。
首先在室內(nèi)設(shè)計(jì)好網(wǎng)形,然后在實(shí)地進(jìn)行選點(diǎn),嚴(yán)格按照《水利水電工程測(cè)量規(guī)范》(規(guī)劃設(shè)計(jì)階段)和《全球定位系統(tǒng)(GPS)測(cè)量規(guī)范》,(1)選點(diǎn)時(shí)注意鏡面反射和避開(kāi)大功率發(fā)射源的輻射,保證接收機(jī)能很好地接收到信號(hào);點(diǎn)位選埋在牢固可靠、遠(yuǎn)離障礙物的凍土層以下,謹(jǐn)防埋打點(diǎn)子沉陷和松動(dòng)。(2)在架設(shè)儀器時(shí),進(jìn)行嚴(yán)密對(duì)中,并分別從天線120度角分三次量取儀器高,取平均數(shù)。(3)布網(wǎng)時(shí),采用附、閉合線路。為了防止離起算點(diǎn)越遠(yuǎn)、點(diǎn)位精度越低的問(wèn)題,中間盡可能聯(lián)測(cè)到已知高程點(diǎn)。(4)內(nèi)業(yè)處理上,剔除了一些信噪比小于40、周跳不規(guī)則的衛(wèi)星測(cè)試,邊長(zhǎng)投影到測(cè)區(qū)平均高程面上。
經(jīng)過(guò)這次的實(shí)踐發(fā)現(xiàn),依賴SMART,2100GPS接收機(jī)的隨機(jī)軟件Lip,網(wǎng)平差時(shí),海拔高程擬合經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單平移,就可以達(dá)到要求。
在網(wǎng)形擬合平差時(shí),首先使網(wǎng)形有足夠的幾何強(qiáng)度,從每一個(gè)同步環(huán)入手,逐個(gè)進(jìn)行平差,以便發(fā)現(xiàn)問(wèn)題,經(jīng)過(guò)基線解算后,如果KATIO<2,RMS>0.02,我們認(rèn)為基線解算失敗。對(duì)于基線解算失敗的基線可以重新進(jìn)行補(bǔ)測(cè),否則將影響定位精度。補(bǔ)測(cè)后仍然結(jié)算不成功的點(diǎn),對(duì)該點(diǎn)進(jìn)行移動(dòng),重新布設(shè)�；�線解算后,如果RATIO>2,RMS<0.02,認(rèn)為基線解算成功。基線結(jié)算成功后,參加網(wǎng)平差計(jì)算。
運(yùn)用GPS高程擬合法,由于測(cè)區(qū)面積較小,采用了以下參考數(shù)據(jù)。平面坐標(biāo)采用:平移+旋轉(zhuǎn)+尺度,高程擬合:平移。為了同國(guó)家新地形圖的統(tǒng)一,我們采用XiAn_80坐標(biāo)系,長(zhǎng)軸半徑和扁率:6378140.000,298.257000000,中央子午線:10200’00.0000”E(dms),東西向偏移:500000.000(m),南北向偏移:0.000(m),中央子午線投影長(zhǎng)度比:1.00000,投影面高程:2910.000(m),求得GPS海拔高程,可以達(dá)到四等水準(zhǔn)的精度。首先,在整個(gè)測(cè)區(qū)找到了2個(gè)國(guó)家二等三角點(diǎn),以這兩個(gè)三角點(diǎn)為基礎(chǔ),發(fā)展了(子網(wǎng)一)GPS三角網(wǎng)�；�線數(shù)目15,平均長(zhǎng)6•616公里,最長(zhǎng)基線邊是DG01-SJD09、787公里,最短基線是DG01-DG023、484公里,和已知國(guó)家三角點(diǎn)的高程進(jìn)行了計(jì)算,海拔高程擬合:

 

　　由于DG01、DG04是整個(gè)測(cè)區(qū)首尾兩個(gè)關(guān)鍵的控制點(diǎn),為了加強(qiáng)它們的平面精度,我們加測(cè)了DG01、DG03、DG04這個(gè)同步環(huán)。下面再看子網(wǎng)二:子網(wǎng)二中,由于EG03這個(gè)點(diǎn)處在環(huán)形山中,500米以外又有一個(gè)變電所干擾,衛(wèi)星星號(hào)周跳圖不穩(wěn)定,為了整個(gè)網(wǎng)精度不受影響,在此處刪除了這個(gè)同步環(huán),以DG03點(diǎn)連式個(gè)理了這個(gè)點(diǎn).基線數(shù)目共有45條,平均邊長(zhǎng)1577.68米,最大邊長(zhǎng)3377.01米,最大高差196米。
作為一個(gè)研究項(xiàng)目,我們把DG02,上沒(méi)進(jìn),廠中,DG04,四個(gè)已知點(diǎn)作為起算點(diǎn),中間以EG07,EG04,EG11作為參照點(diǎn),它們同水準(zhǔn)路線結(jié)果相比,情況如下表:

 

按照《水利水電工程測(cè)量規(guī)范》中,附閉合水準(zhǔn)線路指標(biāo)差規(guī)定<=20對(duì)K或按山區(qū)水準(zhǔn)路線測(cè)段往返測(cè)高差不符值25對(duì)K計(jì)算,都符合限差要求。如果采用常規(guī)的幾何水準(zhǔn),在山區(qū)每天只能架站80~90站,測(cè)程有限.就高差而言,在50天內(nèi)很難完成工作�？梢�(jiàn),GPS這種高科技設(shè)備,是常規(guī)測(cè)無(wú)法比擬的,所以說(shuō),GPS測(cè)高可以小面積應(yīng)用于山區(qū),代替四等水準(zhǔn)高程測(cè)量。
 

轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明來(lái)自：http://www.jinnzone.com/zhinengkexuejishulw/14633.html