GPS控制网的常规复测

黄远方

摘要 本文主要介绍缺少通视条件的长距离GPS网的复测和加密的方法。

关键词 复测;导线节点环;拟稳点;精度

中图分类号 TV522 文献标识码 A 文章编号 1674-6708(2009)10-0063-02

0 引言

随着全球定位系统(GPS)测量技术的发展,大部分工程的勘测设计阶段的控制网都是用GPS定位技术测设的。GPS网的共同特点是网点之间的距离都很长,点与点之间不要求通视。虽然规范规定为便于施工应用每点应有一个以上的通视方向,但勘测设计阶段与施工阶段一般间隔时间较长,而城乡建设日新月异,原有的通视条件经常会遭到破坏。大部分施工单位不具备与设计单位同样的仪器设备,要对勘测设计规划阶段的GPS控制网复测就只能用全站仪等常规仪器进行。而按常规方法测量长距离、缺少通视条件的GPS网,如何保证精度则是一个全新的课题。本文所述的吴家渡电航工程控制网的复测和建立施工控制网的方法对类似的GPS网的常规复测具有普遍参考意义。

1 工程概述

吴家渡电航工程位于四川省三台县,是长江二级支流涪江中、下游干流梯级开发中的第18个梯级,是以发电为主兼有改善航运条件作用的综合性水利枢纽工程。该工程规划勘测设计阶段布设的GPS控制网是于2002年6月布设的,控制网等级为国家四等,2005年11月工程开工前进行了复测。

2 踏勘、选点布网

2.1 踏勘情况

GPS网点之间的距离都较长,最短边也在1 100m以上,最长边有1 936m,远远超过常规边角网和导线网的测距边长技术要求。测区环境具体情况如下:

Ⅳ-05、Ⅳ-07和Ⅳ-09在涪江的右岸,Ⅳ-08、Ⅳ-10和Ⅳ-11在涪江的左岸。Ⅳ-05设在老防洪堤上,Ⅳ-07和Ⅳ-09设在绵三公路边,Ⅳ-08和Ⅳ-10设在机耕道边上,Ⅳ-11设在小山头上。从点位所在地的情况来看Ⅳ-05、Ⅳ-07、Ⅳ-09和Ⅳ-11比较稳定,Ⅳ-08和Ⅳ-10移位的可能性较大。由于时间已达3年半,地形地物都发生了很大的改变,树木已经长高,甚至大多数点位之间还建了房屋。经砍伐障碍树木和清除障碍杂物后也只有Ⅳ-09和Ⅳ-11之间一条边可以通视。

2.2 选点布网的基本原则和方法

1)由于通视条件差,根据仪器设备条件和现场情况,只能采取导线布网联测,规范要求复测精度不低于原控制网的精度,布网等级同原GPS控制网一致按国家四等进行布设。

2)由于原控制网各相邻点位之间最短的距离也达1110m,已超出四等导线的技术要求,所以要在中间增加导线控制点。在增加中间控制点尽可能的按直伸等边形式布置,以减少导线网的总长和尽量避免在观测时进行仪器调焦。

3)增加导线控制点时充分考虑到施工的需要,组成的导线网即作为施工首级控制网,并且可以直接用首级网点作为施工测量测站点,将GPS网的复测和施工控制网的建立合二为一,避免二次加密建立施工控制网点而降低控制点位精度。为保证泄洪冲沙闸、船闸、电站主副厂房等关键部位的网点相对精度,对该部位的网点增加角度测量组成大地四边形。

4)由于测区范围广,导线总长会较长,为保证测量精度、减小点位中误差,采用导线节点环的形式组成导线网(见图1)。由导线节点环组成的导线网相对于一般的闭合(附合)导线网而言,由于增加了闭合条件,网形强度特别是横向强度得到了加强;点位误差在纵横两个方向都会比较接近,误差椭圆接近于圆;最弱点的点位精度能得到明显提高。

图1 控制网布置示意图

3 施测方法和执行的规范

施工平面、高程控制网复测严格执行《水利水电工程测量规范》(DL/T5173-2003)。

平面控制网复测按国家四等闭合导线施测,其测角、测边采用拓普康GTS-332型全站仪测定。GTS-332型全站仪的测角标称精度为±2″,测距标称精度为±(2mm+2ppm),检定标称精度为±(0.54mm+0.07ppm),完全满足四等导线网的测量要求。水平角观测方面,当观测方向为2个时,采用左右角观测法,观测方向超过2个时采用方向观测法,观测6测回;边长对向观测斜距3测回;垂直角采用中丝法对向观测3测回。

为减少对中误差,仪器和棱镜的架设采取三联脚架法。为减少目标照准误差,前后觇点棱镜上都使用觇牌。同时观测采取两次照准各读一次数的方法以减小照准误差。

4 测量成果的计算和观测精度的评定

测量成果平差计算时以IV-09—IV-11为起算边,IV-09为起算点进行坐标推算。由于该控制网的导线总长较长,从IV-09—IV-11一端推算的坐标因误差累积,其点位误差和点间相对误差都会较大,无法满足规范要求。为了减少误差累积,便于与已有成果进行比较,结合点位的稳定情况,所以在计算时将IV-05(或IV-07)作为拟稳点。考虑到以IV-05作为拟稳点的成果对控制泄洪冲沙闸、船闸、主副厂房等关键部位更有利,最终成果取以IV-05作为拟稳点的平差计算成果。

闭合导线环平均边长606.1m,测角中误差±0.95″,测距中误差±1.31mm,最大边长相对闭合差1/13万,最大方位角闭合差+2.6″,最大点位中误差±6mm,点位间最大中误差±8mm。各项精度指标均符合《水利水电工程测量规范》限差要求。

5 结论

吴家渡电航工程的GPS网原有的通视条件遭到破坏,采用一般测量手段进行复测和加密很难满足精度要求。测量技术人员在复测中另辟蹊径采用导线节点环布网将复测和建立施工控制网合二为一,并且采用拟稳点平差计算的方法,有效地解决了这一难题。