gps在跨海二等水准测量中的探讨

最新【精品】范文 参考文献 专业论文GPS在跨海二等水准测量中的探讨GPS在跨海二等水准测量中的探讨 摘要:结合温州大门大桥工程首级控制网，鉴于跨海距离较长的实际情况，GPS高差拟合精度能否满足大桥施工最终合拢的要求，没有很大的把握，为此，对东西岸的高差重新进行跨海水准测量。最终，由于技术路线选择合理，温州市大门大桥跨海水准测量工作得以圆满完成。现将工程中跨海水准测量技术进行总结和分析,得出一些结论。 关键词：测量；高程； GPS；二等跨海水准测量 中图分类号： P224.1文献标识码： A 文章编号： 引言：近年来，随着GPS测量技术的发展，工程测量的作业方法更是发生了历史性的变革。利用GPS测高技术进行高程控制测量，已广泛应用于测量的生产实践，并取得了很好的经济效益。GPS测量通过接收卫星发射的信号并进行数据处理。从而求定测量点的空间位置，它具有精度高、全能性、全球性、全天候、连续性、实时性等特点。被广泛应用到测绘行业的各个领域。到目前为止，GPS技术在高程控制测量方面还处于初步探索阶段，生产实践中又急需此项技术以解决GPS高程应用问题。本文分析温州大门大桥建立的首级工程控制网以及跨海水准测量技术，对GPS代替跨河水准高差进行了有益的探索，希望对测绘同行有所参考。 大门大桥为浙江省重点工程项目，该工程起点位于乐清市翁?镇，接翁?地方公路，路线向东跨越沙头水道，终点为小门岛最西南端。路线全长约9.32KM，其中大门大桥长约6.1KM，主桥采用(135+316+135)米斜拉桥，引桥主桥采用50米跨箱梁。由于工程的跨海距离较长，对于GPS高差拟合精度是否能满足大桥施工最终合拢的要求，没有很大的把握，这些都给二等水准测量带来了极大的不便和挑战。因此决定在适宜地段进行二等水准跨海测量,同时利用GPS定位技术施测二等水准跨海段大地高高差。 1 GPS 水准测量的原理及方法 GPS水准测量就是在小区域范围GPS网中，用水准测量的方法联测网中若干GPS点的正常高，这些点可称为公共点，然后根据公共点的大地高和正常高计算的各公共点的高程异常， 根据公共点的平面坐标和高程异常用数值拟合计算方法，拟合出各GPS点的正常高。GPS测定的基线向量三维坐标差，是以WGS-84全球地心直角坐标系定义的，经过坐标系转换，可求得以椭球面为基准的高程大地高，它无法直接提供正常高。我国采用的高程系统，是以似大地水准面为基准的正常高系统，水准测量是提供该高程的主要技术。但如果能提供似大地水准面与椭球面这两个基准面间差距，即高程异常，就能将大地高换算成正常高，使GPS测高也成为提供高程的一种技术，真正达到GPS三维测量的目的。GPS测定的大地高差，具有很高的精度，比相应的经纬度差仅低2-3倍，例如后者精度为lX10-6，则前者为2-3X10-6。因此由大地高转换成正常高，其精度主要取决于高程异常1。 由上面分析可知，GPS 高程拟合的方法有加权平均、平面及二次曲面拟合、多面函数拟合及最小二乘推估法等。然而，对于跨河水准测量来说，以上方法的实施都较为困难。因此，利用GPS水准测量进行跨河水准测量，主要求取的是高程异常变化率，其主要的方法和原理是: 在跨河点连线两端的延长线上各布设两个非跨河点，根据GPS数据求得的WGS-84大地高差与水准正常高差求出河两岸的高程异常变化率，取两岸高程异常变化率的中数作为跨河边的高程异常变化率，进而求出跨河边的高差。某一边的高程异常变化率的计算公式为: = (HG-H)/S I 式中：为高程异常变化率；HG为大地高差； H为正常高差；S为跨河边长2。 2 应用实例： 2.1 项目概况 大门大桥是国内首座在设计时同步综合考虑高压输电线路、大直径输水管线过桥方案的海上特大桥，大门大桥过桥管线设计采用桥面两侧“管线专用区域”的布置方案属国内首创，大门大桥管线过桥设计方案可敷设2DN1000的输水管道和4回路220KV电缆的过桥管线规模国内尚属第一，建成后的大门大桥“身兼三职”，一桥具备通路、通水、通电三大功能。 2.2 跨海水准测量技术难点 大门大桥为多跨特大桥，为保证大桥施工的顺利进行，需建立首级平面及高程控制网。首级控制网的建立需要解决以下主要的技术问题: （1）海上测量会受到施工环境的制约和海洋气候的影响。海上水域宽阔控制点只能布设在已施工完成的承台上控制网的线形受到了制约解决方法是用GPS静态分次加密。受海上风、雾大气折光等影响测量时应输入温度、气压改正系数。海水的潮起潮落和波浪对基础的冲击会产生晃动测量时应选择适当的时机并对控制点进行定期与不定期的复测5。 （2) 控制网等级的确定：大门大桥的特点是长度超过6KM，根据相关规定，确定大门大桥平面控制的等级为二等GPS控制测量，该高程控制网的等级为二等水准及跨河水准测量。 （3) 跨海水准测量：由于大桥的跨度较长，采用一次性跨海水准测量不符合国家一、二等水准测量规范的要求，采用 GPS 跨河水准测量又受地形条件的限制。 2.3 解决方案 首先，利用GPS拟合法，求解出大桥两端控制点之间的高差，从而求出各控制点的高程，此高程只作为前期施工的高程依据；其次，随着工程进展，待桥墩建造高出水面一定高度后，因为跨海距离短了，再利用高精度跨海水准测量的方法进行测量，布设高等级的高程点，以满足工程施工的高程要求，最后，对东西两岸的高差重新进行跨河（跨海）水准测量3。 大桥西岸，以国家一等水准点为起算点，联测各GPS点组成二等水准闭合环，大桥东岸布设一个二等水准闭合环。跨海图形的布设如下图： 二等水准线路图 图中KH1、KH2为118#优先墩（桥头）上岸边点，KH3、KH4和KH5、KH6分别为110#和80#优先墩上的点，KH7、KH8和KH9、KH10分别为47#、46#桥墩工作平台上的点；水02和水07为原二等水准点。因受大桥桥墩大小的影响（大桥桥墩顶部大小约为7m*3m）, KH3、KH4和KH5、KH6之间的长度只能布设为6.1m到6.2m之间，因此跨海测距三角高程近岸点均布设为6.1m到6.2m之间。 3 结论 通过本次利用GPS跨海水准施测的高差,得出以下结论4: （1)路线短时，采用GPS大地高高差代替常规跨河水准测量高差,精度高、成果可靠。 （2)对于跨海水准作业，利用GPS大大提高了生产效率,工作人员不必来回奔波于两岸。 （3)靠近水面，导致GPS测量多路径效应的影响，会使误差变大。 （4）受海上风、雾大气折光等影响测量时应输入温度、气压改正系数。海水的潮起潮落和波浪对基础的冲击会产生晃动测量时应选择适当的时机并对控制点进行定期与不定期的复测5。 利用GPS测高技术进行高程测量，已广泛应用于测量的生产实践，并取得了很好的经济效益。例如，汕头市GPS网126个点组成，控制面积1800平方公里，取9个GPS水准点为已知，进行高程异常拟合，求出的高程与另外10个已知水准点高程进行比较，互差不超过34mm1。特别是滨州市C级GPS控制网的建立和三等跨河水准测量的实际情况,将GPS所测大地高差与三等水准测量高差进行比较和分析，得出一些结论，最后检核绝大部分点的高程与已知高程之差均不超过限差，满足了各种测量的需要。 这些实例说明GPS测高技术在某种程度上可以替代水准测量已是现实。但是GPS测高的精度，取决于布网技术、GPS水准点的布设、数量，计算高程异常的方法等等，而这些又与测区范围、地形等多种环境信息相关。总之这是一个值得进一步研究的课题，而且是一个有前途的课题。 参考文献： 1 陶本藻.GPS测高原理及其算法J.地矿测绘，1998第一期 2 Christopher J