线路GPS控制测量采用点联式与边联式结合分级布网探讨

线路GPS控制测量采用点联式与边联式结合分级布网探讨线路GPS控制测量采用点联式与边联式结合分级布网探讨线路GPS控制测量采用点联式与边联式结合分级布网探讨线路GPS控制测量采用点联式与边联式结合分级布网探讨朱开文 (四川省交通厅内河勘察规划设计院,四川成都610017) 摘要:在狭长带状公路线状GPS控制测量中如何布设既能满足精度要求又能尽量减少外业工作时间的作业方案是测量人员关心的话题.为实现上述目的,本文对低等级公路线路控制测量提出一种采用边联式建大网,点联式建小网的两级GPS联合布网方案或许是一种有益尝试. 关键词:GPS测量...

线路GPS控制测量采用点联式与边联式结合分级布网探讨线路GPS控制测量采用点联式与边联式结合分级布网探讨线路GPS控制测量采用点联式与边联式结合分级布网探讨朱开文 (四川省交通厅内河勘察规划设计院,四川成都610017) 摘要:在狭长带状公路线状GPS控制测量中如何布设既能满足精度要求又能尽量减少外业工作时间的作业方案是测量人员关心的话题 .为实现上述目的,本文对低等级公路线路控制测量提出一种采用边联式建大网,点联式建小网的两级GPS联合布网方案或许是一种有益尝试. 关键词:GPS测量;点联式;边联式;分级布网 l问题的提出在较低等级的公路线状GPS控制测量中,因国家点难找或精度上的需要而通常布设线路独立坐标系统.作业单位为了提高作业效率,希望采取既能满足精度要求又能尽量减少外业作业时间,节约工作量的布网方案.点联式布网(GPS测量中相邻同步环图形间仅有一个公共点相连的布网方法)可以大大提高作业效率,但全网测量精度却很差,往往难以扩 (c)中距离布网设计满足控制测量的要求.短边边联式(两个互相通视的方位点距离不可能很长)则作业效率低,同时也难以满足控制测量的精度要求.有没有解决上述问题的两全齐美的方案呢?本文提出一种采用分级布网方案即采用边联式(GPS测量中相邻同步环图形间仅有一条公共边相连的布网方法)建大网(首级网),点联式建小网(次级网)的公路线路GPS控制测量方法,以实现我们的上述目的.方案图形见图1. 扩 . 图1方案图形图1中以使用3台GPS仪器布网为例进行说明.网中B,C为起始点,BC为起始边. 图1(a)中,ABC为首级GPS布网; 图1(b)中ABC,BCD为首级GPS布网; 图1(c)中ADBC,BCEF为首级GPS布网; 图1(d)中ADGH,GHCB,BCEF,EFIJ为首级 GPS布网. 细线均为次一级点联式GPS布网. 2起始边长度的确定对起始边BC边的长度确定,有以下两种方法求得: 收稿日期:2002,l1—20 (d)较长距离布网设计 1)用高精度测距仪施测起算边用较高精度的测距仪施测起算边BC的边长,经各种改正后求得较精确的投影到测区高程面高斯平面上的边长.其边长长度应不小于500m,尽量长些更好. 这种施测边长作起算边仅限于布设较短距离的 GPS网. 2)直接利用GPS解算的基线边直接利用GPS解算的基线边长,经改平及投影改正后求得投影到测区平均高程面高斯平面上的边长作起算边,这时,选取的边长可长一些(如1,5 km).拟作起始边的两点在进行GPS观测时时间应一 5一适当长一些. 对图1所示的GPS布网基本图形,当建立测区独立坐标系时进行内外业工作的具体操作步骤,将在第3节详细介绍. 3基本图形布网的外业测量,内业基线向量解算与网平差 1)进行小网A一1—2,1—3—4,4—5—6,6-7—8,7—9—10, 10一B—C各同步环及大网A—B—C同步环GPS观测. 2)内业先进行A—B—C控制网同步环基线向量解算,并按上述提及的两种方法之一求出起算边BC 边的长度. 3)进行大网首级控制网同步环自由网平差,由此得到WGS一84椭球B,C两点的84空间大地坐标 —— 经,纬度值. 4)测区独立坐标系的建立控制网同步环自由网平差得到wGS一84椭球 B,C两点的空间大地坐标经度,纬度值后即可以该两点的经纬度数据,选取的测区中央子午线(基线解算后测区经度范围就可以知道,因而就可以选取测区的中央子午线)及投影面高程值用坐标转换方法 (横坐标加500km)求出该两点的84高斯投影平面直角坐标.根据该两点的平面直角坐标值或以该起始边的坐标方位角值与边长求出另一点(C点)的坐标,而后就可以此两已知点为基础进行GPS控制网 (大网)的平差计算. 上述这种建立工程独立坐标系的方法,我们可以命名为WGS一84高斯投影自定义平面直角坐标系. 若测区有国家点资料,则通过联测得到首级网 B,C或B,C,A各起算点的坐标. 5)进行A一1—2,1—3—4,4—5—6,6-7—8,7—9—10,10一 B—C次一级同步环和基线向量处理. 6)以首级GPS控制网各点平差计算得到的坐标值为基准平差次级GPS小网,以此求得全测区各 GPS点的坐标. 4GPS观测与布网图形长度的要求一 6— 1)点联式小网各同步环的观测时间可适当短一点,而控制大网同步环因边较长,其观测时间应长一些(观测的具体时间因仪器接受信号质量不同而异). 2)一段首级控制同步环的GPS布网图形长度 (即图中A至B的距离)不能过长,以20,25km为限. 5分级布网的扩展图形 1)图1(b)为扩展图形1(a).该图形为在线路中点附近布置起始边,分别向两端扩展一个三角形的控制布网图形. 2)图1(c)为扩展图形1(b).该图形也是在线路中点附近布置起始边,但是分别向两端扩展一个四边形的控制布网图形.显然,扩展图形2的图形结构优于扩展图形1. 3)图1(b)为扩展图形1(c).该图形也是在线路中点附近布设起始边,但是分别向两端扩展两个四边形的控制布网图形.控制测量线路长度较图1(c) 可更长一些. 6应用与初步结论我院在四川省内多条公路线路(路段)的测设中应用GPS进行控制测量时,按照上述不同扩展图形进行了两级GPS布网设计. 实际应用情况表明,这种分级进行GPS布网的测量方案既满足了公路线路控制测量(一般为一级导线测量精度)的要求,又较全部采用边联式布网能较大限度地节省了外业工作时间,而精度上较一次性边联式布网却可较大地得到提高(山区公路线路布GPS网因三角形图形差,两相邻方位点间边长短,即使采用边联式布网亦常常导致精度上难以满足要求). 由此可见,这种采用边联式建大网加点联式建小网的联合分级布网方案,是一种能较多快好省地完成线路控制测量的成功方法.这种方法同样适用于在其它不开阔地带带状地形条件下布设GPS控制网时应用.

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