GPS在城市测量控制网改造工程中的应用.docx

GPS在城市测量控制网改造工程中的应用摘要：针对城市规模的不断扩大，建设速度的加快和高层建筑的逐年增加及道路的改造拓宽，使原城市测量控制网遭到严重破坏，几乎丧失使用功能，基于以上事实，我们利用先进的全球卫星定位系统(GPS)技术对控制网(城市首级控制网)进行重测并重新布设城市加密控制网。关键词：GPS控制网 空间数据 基准随着测绘事业的不断发展，空间大地测量技术越来越受到测量界的高 度重视。在我国GPS技术已投入生产应用阶段。近年来，GPS定位技术在城市测量领域得到了广泛的应用。GPS精密定位技术无论在精度上，还是在作业速度和经济效益方面都是常规测量技术所无法达到的。特别是在城市控制网改造中，则更能显示出独特的优越性。因此，深受城市广大测绘工作者的青睐。 由于CPS测量的高精度、高速度、通性强，便于操作，不受测边的长度和通视条件的限制，抗干扰能力强，可全天候作业等优点。近几年来，许多城市已利用GPS平面控制网对原有的城市控制网进行了改造，其目的是将旧网改造成符合或高于现行规定的新网，以适应城市建设的发展。 一、控制网改造的原因、内容及目的 随着城市规模的不断扩大，建设速度的加快和高层建筑的逐年增加及道路的改造拓宽，使原城市测量控制网遭到严重破坏，几乎丧失使用功能，用于基础控制的测量标志近1/3遭到破坏，为建设工程服务的导线点标志破损率达80%以上，为满足建设工程和适应城市的发展需要，侧量控制网的改造势在必行。这次控制网改造工程主要内容:是利用先进的全球卫星定位系统(GPS)技术对阜新市三等控制网(城市首级控制网)进行重测并与国家网进行联测；二是对城市四等控制网进行改造，在局部地区增设部分控制点，完成其基础控制系统。三是在基础控制网基础上，重新布设城市工、H级GPS加密控制网。这次控制网改造的目的就是使原来残缺不全的控制网得以完善，以满足各项建设工程的需要，适应城市高速发展的需要；其次是采用GPS技术和手段高精度、高效率完成控制网改造，使之适应高科技发展要求，满足社会各界对测量工作的高质量、高速度、现代化的需求，为我市空间基础地理信息系统建设打下良好空间数据基准。 二、设计依据与原则 （一）设计依据 第一、1992年国家测绘局发布的行业标准全球定位系统(GPS)测量规范。 第二、全球定位系统城市测量技术规程(1997版) 第三、1998年建设部发布的行业标准全球定位系统城市测量规范 第四、GJJS一99城市测量规范 第五、本技术设计书 执行前述技术标准过程中，如其个别要求互相矛盾，以本技术设计书为准。 （二）设计原则 1、基准的选择 平面基准:本次改造采用的是中央子午线为121“30的国家西安80坐标系，起算点为国家二等点。 GPS测量获得的是GPS基线向量，它属于WGS84坐标系的三维坐标差，而实际我们需要的是国家坐标系或地方坐标系的坐标，因此设计中要联测至少3个以上国家二等平面控制点，同时为保证GPS网进行约束平差后坐标精度的均匀性及减少尺度变化误差影响，对GPS网内重合的国家控制点或城市控制点，除未知点连续组图形外，对它们也要构成适当长边图形。高程基准:本次设计采用1985国家高程基准。为求得G尸S点的正常高，要进行GPS点的水准联测，水准点要均均分布于网中，数量6个以上。 2、GPS网的图形设计 常规测量中控制图形设计是一项非常重要的工作，而在GPS图形设计时，因GPS同步观测不要求通视，所以图形设计具有很大的灵活性，但还应注意以下几点: 第一、GPS网的点与点间尽管不要求通视，但要考虑到利用常规测量加密时的需求，每点应有一个以上通视方向。 第二、GPS网必须由非同步独立观测边构成若干个闭合环或附合路线。 3、连接方式 为了保证控制网的几何强度，提高网的可靠性，又能减少外业工作量，降低成本，本次三、四等GPS控制网采用以边连接为主的边点混合连接方式。 三、城市GPS控制网改造方案的选择 城市GPS控制网改造，应根据城市的大小、控制点丢失情况选择布网方案。对于一般小城市进行控制网改造，采用全面改造方案比较好。因为小城市面积小，即使布设首级网，其工作量也很小，而且能够更好地提高精度。 对于较大的城市而言，由于周围有一系列小城市，采用全面改造方案，可在大城市和周围城市进行GPS联测，从而进一步提高控制网的精度。尽管采用局部加密能满足城市测量规范的精度要求，但城市测量规范是依据常规测量技术条件的可行性及大比例尺测图和一般市政工程施工放样的需要而制定的，它所规定的指标并不能满足诸如高精度施工放样控制点及解析法数字化地籍所需的精度。故采用全面改造比采用局部加密方案更好。 对于中等城市的控制网改造，应具体情况具体分析。若利用GPS进行控制网改造，由于控制点丢失较少，尽量维持旧网的稳定状态，一方面应及时恢复已丢失的控制点，这样由于所恢复的控制点控制面积小能尽量减少新1日坐标的差异;另一方面，在扩大控制网时最好在原控制网的边缘向外扩展，因此采用全面改造和局部加密相结合的方法较好。假如控制点丢失较多，而旧网改造的目的又是为了提高精度，若采用局部加密精度显然难以提高，不能满足精度要求较高的工程的需要，因此我们进行控制网改造时最好采用全面改造方案。另外，从我国目前生产使用GPS技术的水平以及城市测绘单位情况来考虑，应用GPS技术和常规测量方法相结合来布设城市各等级控制网，将更合理与经济。这是因为，目前各城市测绘单位均装备有成套的精密经纬仪、水准仪、测距仪、全站仪，又有熟练掌握这些技术的骨干，这些有利条件应该充分发挥作用。加上5公里以内的电磁波测距，只要两端点通视，可以在很短时间内获得高精度的测边结果，其作业不比半动态相对定位的GPS作业复杂。但边长10公里的首级网，用GPS测量来建立，技术上具有较大的优越性。因此，在目前条件下，较合理的方案是使用GPS测量来建立城市控制网，再用常规测量方法进行加密。 四、加密控制网设计 由于近几年来城市道路的大范围改造拓宽，至使原加密控制网遭到极大破坏，几乎完全丧失使用功能，因此在这次改造中，要重新布设GPS加密控制网。这次按GPS要求在市中心区内各主要道路交叉口布设控制点，以满足城市各项建设工程的需要和测绘地形、地籍图的需求，这次加密控制网的设计范围为东起生海西桥、西至化工街、北起北环路、南到煤城路，面积近50平方公里。由181个点组成。 设计拟试验采用GPS一RTK动态测量技术进行施测，直接获得各点的平面坐标，经一定的数据检验合格后提交使用。该方法突破规范要求，但根据某大学测量系大规模的试验，证明在地势平坦地区，采用动态RTK一GPS技术施测，平面控制点位精度小于5厘米，完全满足城市一、二级导线点的精度。 五、选点与埋石 1、选点 由于这次改造采用GPS这一高新技术，所以在选点工作中比常规测量要简便、灵活得多。但在选点时要充分考虑到GPS的特点和实际情况进行。这次改造的测量标志分永久性和临时性两种，基础控制网点(四等以上)为永久性测量标志，加密网的标志(工、H级)为临时性点。选点要遵循以下原则: 第一、点位应选在地面基础稳定、易于保护和交通方便、视野开阔的较高处，有利于其它观测手段的扩展与联测；当利用旧点时，应对其稳定性、完好程度作以检查，符合要求后方可利用；临时性控制点因道路两侧有电力、电讯线路的电磁场干扰，点位应选在道路中线上。 第二、点位应远离大功率无线电发射流，其距离不小于200米；远离高压电线，其距离不小于50米，以避免电磁场对GPS信号的干扰；视野周围150角以上不应有障碍物，以减少GPS信号被遮挡或吸收；点位附近不应有大面积水域或不应有强烈干扰卫星信号接收物体，以减弱多路径效应的影响。 第三、选点人员应按技术设计进行踏勘，在实地按要求选定点位；图形 应有利于同步观测。 2、测量标志的设计 这次控制网改造的测量标志计划采用永久性和临时性标志两种形式。永久性标志用于基础控制(四等以上)；临时性标志用于加密控制(I、H级网)。永久性标志设计为钢管标，即长1.4米的钢管，直径为3寸，下部焊接钢拉筋，顶部焊接150mmX15Omm正方形，厚为IOmln钢板，钢板顶面中央焊接直径中。18的标志。临时性标志采用长30cm的中。18的钢筋制作。 3、标志的埋设: 根据以往的作法和借鉴外地经验，这次永久性标志埋设采用两种形式，一是城市建成区外的测量标志采用传统埋设方法；二是城市建成区内的测量标志采用按传统方法埋设完毕后加设保护盖。其埋设方法是在选定点上挖深1.5米，0.smxo.sm见方的基础坑，将标志放入后，底部用200硷浇筑0.5米深，然后回填土，在距地面0.5米处用砖和水泥砂浆砌筑保护井，保护井外径为0.75米，井内用混凝土将标志固定，保护井盖顶部应与地面平齐。 六、结束语 采用GPS高新技术对城区控制网进行全面改造符合时代的发展，适应城市建设的要求。GPS定位技术在数据采集过程中操作简便可行，布点灵活，不需要造标、效益好、精度高，内业处理快捷，充分发挥GPS定位技术在控制测量中的应用。 参考文献: 【1】王宝山，“GPS”定位技术，煤炭工业出版社，1997年国家测绘局，全球定位系统(GPS)测量规范，测绘出版社，1992年 【2】陈俊能，空间大地测量的进展.测绘通报，1999年第10期 【3】洪立波，我国工程测量技术发展现状与成就.测绘通报，1999年第8期 【4】魏子卿，葛茂荣，GPS相对定位的数学模型.测绘出版社，1998年2月