淺談山區(qū)獨立施工控制的建立-建筑論文

隨著社會經濟的發(fā)展，科學技術的進步，資源的不斷開發(fā)與利用，近幾年來山區(qū)水電站，山區(qū)水庫的不斷修建，山區(qū)測繪控制的布設也日趨廣泛。GPS由于其自身的特點，自然是山區(qū)控制的首選，更能發(fā)揮其優(yōu)勢，但是由于特殊的地理位置及GPS本身的局限性，也存在一些不足之處。因為一般山區(qū)投影變形都會超限，為達到精度要求，必須投影到抵嘗面上，進行邊長投影改正。為此就需要把坐標換算到抵嘗面上，高程控制則聯測國家高程基準，從而建立山區(qū)獨立控制網。

獨立坐標系的建立方法：①不改變高程歸化面，只平移中央子午線。②中央子午線設在測區(qū)中央，高程歸化面選用測區(qū)的平均高程面。③中央子午線設在測區(qū)中央，高程歸化面選用一個抵償面。④中央子午線不變，高程歸化面選用一個抵償面。

針對不同的測區(qū)情況選擇一種最為適合本測區(qū)的投影改正方法。

1、控制點的選擇

考慮到施工的方便，在選取點位的時候，應做到最少兩兩通視，使每一對點都相互通視，加上GPS點位選取的基本要求，這樣在山區(qū)選取GPS點位就存在一定的困難，不可避免的部分點會選擇在山坡下或有障礙的地方。

2、GPS觀測

GPS靜態(tài)觀測時要根據測區(qū)的衛(wèi)星情況選擇適當的時間進行觀測，對于觀測條件不太好的點位要增加同步觀測時間。注意有效衛(wèi)星數與精度因子，認真量取天線高，做好觀測記錄。

3、GPS誤差的主要來源

GPS衛(wèi)星定位誤差按性質可分為系統(tǒng)誤差和偶然誤差，偶然誤差是不可避免的，下面主要是存在的系統(tǒng)誤差。認真分析測區(qū)地理位置影響GPS誤差的因素，有針對性的調整。

與 GPS 衛(wèi)星有關的誤差

• SA

美國政府從其國家利益出發(fā)，通過降低廣播星歷精度（技術）、在GPS基準信號中加入高頻抖動（技術）等方法，人為降低普通用戶利用GPS進行導航定位時

的精度。

• 衛(wèi)星星歷誤差

• 衛(wèi)星鐘誤差

• 衛(wèi)星信號發(fā)射天線相位中心偏差

• 相對效應的影響

與傳播信號有關的誤差

•電離層折射

•對流層折射

•多路徑效應

與接收機有關的因素

•接收機鐘誤差

•接收機天線相位中心變化

•接收機軟件和硬件造成的誤差

其它

•GPS控制部分人為或計算機造成的影響

•數據處理軟件的影響

4、GPS解算

聯測國家高等級已知點，采用隨機軟件進行基線處理，以合格雙差固定解作為基線處理的合格解。對于軟件未能解算出合格解的基線的處理，由于山區(qū)特殊的地理條件，根據觀測數據判斷其基線解算不合格的原因，從而改變解算條件重新解算。解算中可通過以下幾種方法處理：

⑴改變歷元間隔。

采集高質量的載波相位觀測值是解決周跳問題的根本途徑，適當增加采集密度是診斷和修復周跳的重要措施。對基線同步觀測時間較短，可縮小歷元間隔，讓更多的數據參與計算；若基線同步觀測時間長，可增加歷元間隔，減少含有質量差數據參與計算；若數據周跳較多時，可增加歷元間隔，使解算時跳過中斷的數據繼續(xù)解算。根據點位環(huán)視圖有障礙，可增大高度截止角、減少歷元間隔。

⑵改變高度截止角。

同步觀測時間較長，觀測衛(wèi)星較多、GDOP較小，根據點位環(huán)視圖有障礙，增加高度截止角解算；若同步觀測時間短，軟件默認解算條件下觀測衛(wèi)星不足，GDOP較大，點位環(huán)視條件好時可降低高度截止角解算。

⑶禁用無效歷元。

參考基線解算報表，對于衛(wèi)星的健康狀況惡劣，衛(wèi)星信號經常失鎖，整周模糊度搜索失敗，禁用無效歷元，同時注意同一時段觀測值的數據剔除率小于數據總量的10℅。顧及時段中信號間斷引起的數據剔除、劣質觀測數據的發(fā)現及剔除、星座變化引起的整周未知參數的增加等，重新解算。
重新解算后對所有解算出合格固定解的基線進行檢核：①每個時段同步觀測數據的檢核；②重復觀測邊的檢核；③同步觀測環(huán)檢核；④異步環(huán)檢核。當發(fā)現以上各步檢核超過限差，應分析原因，平差處理后單位權中誤差一般值為0.05周以下；短基線雙差實數解、雙差固定解之間的基線向量坐標通常要求其差小于5cm。

經解算不合格的基線經調整仍不合格的，必需根據前面采集的數據分析最近的最好觀測時段進行重新觀測。由于點位不符合GPS測量要求而造成一個測站多次重測仍不能滿足各項限差技術規(guī)定時。在整網觀測完后重測基線、有關同步圖形或按技術設計要求另增選新點進行重測。
重新采集完成后重復解算直至合格，基線解算合格后輸入已知點坐標輸出成果。

1、起算邊的計算

在測區(qū)中間選擇一對相互通視且距離較長的點，利用全站儀精確測量其斜距。

加入棱鏡常數、溫度、氣壓改正，加常數、乘常數改正，地球曲率和大氣折光系數改正等各項改正后計算兩點平距。

測距前注意棱鏡常數、觀測時的溫度與氣壓的量取

加、乘常數用儀器檢定證書上的計算

大氣折光系數C可根據水準測量成果和對向觀測的垂直角計算

2、測距邊歸算到測區(qū)平均高程面的計算

平距改化完成后，由于投影變形超限，需要把測距邊歸算到測區(qū)平均高程面上。

            S₀=S(1+H_m/R)

S為經各項改正后的平距

S₀為測區(qū)平均高程水準面上的距離

R為曲率半徑

H_m為測區(qū)平均高程

3、獨立坐標系單點定位方位角及坐標的確定

此兩點中的任意一點做為起算點，用聯測國家坐標的GPS解算成果計算起算點的方位角，

α=act{ (y₀-y₁) /(x₀-x₁)}

求該點方位角后，再用該點GPS解算坐標成果、所求方位角與上述改化后的平距求得另一點的精確坐標，從而以這兩點的坐標為測區(qū)已知點，計算其它各點坐標。

   求得的獨立坐標作為已知點輸入GPS重新解算得到獨立坐標系控制點成果。

4、基線邊長的對比

獨立坐標解算完成后，用成果中各基線邊長與全站儀測量后經過改正的平距進行比較，達到限差要求。

高程控制

測區(qū)高程一般需聯測國家高程基準，在測區(qū)由于地形、交通等條件的影響，無法直接用水準儀測量高程的點位，可采用三角高程測量。根據規(guī)范及地形的要求選擇觀測方法。

（1）    單向觀測計算高差

H=S*tgα+C*S²+i-v

H為兩點高差值

S為兩點改算后的平距

α為兩點的豎角

i為儀器高

v為覘標高

C為球氣差系數    C=（1－K)*D²/2/R

（2）    對向觀測計算高差

H=S*tg((α₁₂-α₂₁)/2)+(i₁+v₁)/2- (i₂-v₂)/2+△h₁₂

其中    △h₁₂=（H_m/R-y_m/2/R²）h’

         h’  = d*tg((α₁₂-α₂₁)/2)

結語

在植被較多的山區(qū)布設控制網，由于觀測條件較差，如果嚴格地按照規(guī)范規(guī)定的時段長度來測量有可能成果會超限，此時應當根據地形條件、周邊地物及衛(wèi)星的鎖定情況靈活安排，如可根據實際情況多增加觀測時段的長度和觀測時段的時段數，這樣將有利于提高觀測成果的可靠性。

在內業(yè)數據處理過程中，仔細分析采集數據，對于沒有固定解的基線進行優(yōu)化處理，如果有較長的觀測時間和較多的觀測衛(wèi)星，對初次基線解算結果中的有關信息，如相位跟蹤圖、模糊度誤差及衛(wèi)星殘差曲線圖等進行認真的分析研究，確定是某一時間段內觀測效果不好或是某(幾)顆衛(wèi)星的觀測數據質量較差，進而對觀測時間進行裁剪或剔除某(幾)顆衛(wèi)星后再重新處理基線，一般均可以獲得滿意的基線解算結果。多數條件下，只要刪除個別衛(wèi)星數據基線就能成功解算。按這種方法重新進行基線處理后，一般就不需再進行外業(yè)重測，從而能夠節(jié)省大量的返工時間;優(yōu)化后的基線參與網平差，能有效提高網的精度和可靠性。

參考資料

《控制測量學》武漢測繪科技大學出版社    孔祥元  梅是義主編

劉大杰，施一民，過靜19.全球定位系統(tǒng)(GPS)的 原理與數據處理〔M].上海:同濟大學出版社，1996

陳士銀   建立地方獨立坐標系的方法[J]   測繪通報，1997,(10)