工程GPS网的精度与施工复测.pdf

第 4期 2 0 0 6年 1 2月 矿 山 测 量 MI NE S URVEYI NG NO ． 4 De e ． 2 0 06 工程 G P S网的精度与施工复测 陈光金 ． 白水 强 铁道部 第一勘察设计院 ， 陕西 西安7 1 0 0 5 4 ； 中国水利水电第二工程局， 北京 1 0 0 0 1 1 摘要 文中利用实际工程的 G P S测量资料， 统计 了工程 G P S网的实测精度 ． 提 出了用 WG S一8 4系无 约 束平 差的精 度信 息作 为 G P S控 制 网的精 度 要 求指 标 采 用 WG S一8 4 系无 约束 平 差 结 果 ． 以 空 间 距 离 、 角度 比较 法评 价 工程控 制 网施 工复测 的控 制 点稳 定性 ． 旨在 为 工程 项 目进 行 测 量设 计提 供 经 验参考数据， 为修订 G P S规范提供一些有价值的参考资料。 关键 词 工程 测量 G P S 精 度 施 工复测 中图 分类 号 P 2 2 8 ． 4 文献 标识 码 B 文 章编 号 1 0 0 1 3 5 8 X 2 0 0 6 0 4 0 0 4 7 0 2 G P S定位技术 自 1 9 9 3年首次在西康线秦岭 隧 道控制测量中得到 r应用。经过 十多年的技术发展 和创新 ，G P S的观测技 术、数据处理技术都有很 大 的变化，各单位在应用 C P S的生产实践 中也取得了 丰硕的成果 ，积累了丰富的经验。但是 。G P S在 工 程控制网应用中的精度情况仍鲜 见报道 ，缺乏实际 工程案例的统讣分析。对 于控制网的复测方法 、限 差指标 等 在各 个相关 规 范 中均 是一 个 空 白 ．都 未 涉 及控制网复测这一敏感区域 ．致使在实际工作中各 单位各 自为政 ，没有一个标准可遵循。 本 文 通 过 实 践 数 据 的 分 类 统 计 分 析 。对 T 程 G P S网的实测精度有了一个全丽的了解。提 出了利 用 WG S一 8 4系无约束平差的精 度信息作为 G P S控 制网的精度要求指标 ，并以 WG S一8 4系无约束 平 差结果作为控制网复测时评价控制点稳定性的检 验 标准的观点 ，进而对 G P S控制网施 工复测 的方法 、 限差提出了建议 ，旨在为修订 G P S规范提供一些有 价值的参考资料 ，为进行测量设计提供经验数据。 1 G P S网 的实测 精度 在文 中的统 计 数 据 是 引 用 WG S一8 4系 无约 束 平差的精度评定信息，并建议以其作为评价 G P S控 制网是否达到技术要求的精度指标 ，主要是考虑以 下 几方 面 素 1 WC S一8 4无约束平差 不受外部基准精 度 的影响， 存在基准点 的误 差，可以充分反映 G P S 网的同有精度 ，保持控制网点问的相对定位精度 。 2 桥 、隧控制 网是 建立 独立 施 工坐标 系 ，以 满足高精度施 工 放样 的要求。采 J { J 的是 WG S一8 4 无约束平差结果直接转换为施_T坐标系坐标 。 3 G P S定 位技术 在线路 、航测 方面 的应用 中 。主要是用于建立 首级控制 网，通常采用的是北 京 5 4坐标系或西安 8 0坐标系 ．至少需要联测 3个 以上的国家三角点进行约束平差 ，将 WG S一8 4坐 标转换为地方坐标 。由于受国家三角点数量 、分布 位置 、精度等级因素影响较大，采用不同的基准点 组合 ，就会得到不同的平差结果 ，精度信息呈现随 机性 ，甚至有可能发生精度扭 曲的情况。因此若采 用约束平差的精度信息，则统计的实测精度数据缺 乏说服力 ，没有统计价 值，不 能作为经 验数据利 用 。而采用 WG S一8 4系无约束 平差 的精度评 定信 息，则可以避免基准点不同产生 的差异 ，对一个控 制网而言，WG S一8 4的精度信息具有惟一性 。 4 控制网复测采用 WG S一8 4系无约束平 差 结果 ，以空间距离比较法 、角度 比较法对原网进行 检验 ，可以避免将原测网误差引入复测 网，避免因 基准点数量 、位置不同 ，引起的坐标差异较大的问 题 ，同时还可以避免地方 独立 坐标转换计算程 序不同引起 的坐标差异。同时可 以用统计的 WG S一 8 4实测精度制定控制网复测的限差指标。 1 ． 1 G P S控 制 网的点位 精度 通过对一个小型 区域控制 网的 1 0个摔制点的 1 0次重复测量 ，计算的坐标中误差最大值为 ／ 7 ／, 5 mm／ 7 ／, v 4 i n I 1 3 ． m ． 6 ． 4 i n i n， 坐标较差中误差为 mI 7 i n i n ／ 7 ／, I 6 mm， 工程 控制 网 的坐标 中误差 在 l 0 mi l l 以内 。 通过 x ,t -- 卜多 个工 点 区 域 型 控 制 网 多 个 2 0 公里的特长铁 路隧道 、特大桥及城市立交 和 l 0 多条 5 0 0 k m 以下长大线路控制 网的统计 ，验 证了 上 面的统计 结论 。 4 7 维普资讯 第 4期 矿 山 测 量 2 0 0 6年 1 2月 1 ． 2 G P S控制网边长、方位角精度 在一个 小 区域控 制 网 边 长在 3 3 6 m 一1 0 2 3 m的复测工作中，对该控制网进行了 8次独立 复 测。采用控制网 的 WG S一8 4平面坐标 ，反算控制 点间边长、坐标 方位角．然后计算 控制 网的角度 ， 用同精度观测值的方式统计 G P S边长、角度测量精 度。结果如下 1 统计 了 2 l条短边的实测边长精度 ，最大 的测距中误差为 5 ． 3 2 m m，大部分测距精度在 2 4 mm．说明短边 实测 精度 与仪 器 的标称 精 度相 当。 在测量设计中．仪器测距标称精度可以用于控制 网 的精度估算。 2 统计 了 3 0个角度 的测角 中误差 ，其测 角 中误差 最大值 为 2 ． 5 ” ．最小 值 为 0 ． 4 ．一般 均在 0 ． 7 ” ～1 ． 8 ，表 明 在短 边3 0 0 m 控 制 网 中， G P S测量可以达到四等 以上的测量精度 ．表明 G P S 角度的实测精度 明显高于标称精度 仪器方位角精 度为0 ． 5 ”2 ． 5 ／ D 。测量 设计 时 ，不 宜用标 称 精度来估算控制 网精度。 2工程 控制 网的 复测 G P S控制网施工复测 ，现行规范中并 未涉及这 方面的内容 ，下面就以下几方面进行探讨 2 ． 1 控 制 网复 测 原则 控制网复测是指在设计单位交桩后 ．施工单位 对控制点的稳定性 、控制网成果可靠性进行检验 的 一 项基础性工作。复测工作应该遵循如下原则 1 应采用 同精度 、同方法 复测整个 控制 网， 不应仅对某一部分控制点进行简单的实测 比较 。 2 复测 网网形尽量与原测网保持一致。 3 转换为地方坐标 或 独立坐标 采用 的 基准必须与原测相同。这样不但可检查 出控制 网是 否存在问题 ，也是对计算方法是否合理 、计算 程序 是否完善的一种检验。确保控制网成果的可靠性 。 2 ． 2评价 原测 网稳 定性 的 方法 控制网复测点任务有两点 ①对所有控制点稳 定性作出判断；②检查原测控制 网成 果的正确性。 控制点稳定可靠 ．控制网成果计算正确时 ．可直接 采用原测成果进行工程施工。因此可采用 WG S一 8 4 系无约束平差结果 。以空间边长 比较法 、角度 比较 法进行原测 网控制点稳定性检验 ．这是属于 G P S网 内符合的比较 ，能够更客观地反映原测 网控制点的 4 R 变化情况 ，可以避免坐标 比较法的不利 因素。 2 ． 3 控 制 网复 测的 较 差指 标 铁路测量控制网分为线路控制网和铁路大型建 、筑物控制网两部分 ，两者用途不 同，复测较差指标 不能采用统一标准 ，现分述于下 1 隧道 、桥梁控制网复测指标 铁路大 型建 筑物 控制测 量 ，是 属于工点 型测 量 ．控制 网是区域性的 ，通常采用独立坐标 系，建 立精度较高的施工控制网，控制 网施工复测的工程 实践较多。控制点稳定性检验采用空间边长、角度 法进行 ；控制网成果检验建议采用坐标较差作为复 测 限差 。 根据 1 ． 1中的坐标较差 中误差统计结果 ，考虑 到特长隧道 的情况 ，取 3倍 中误差作为坐标 复测限 差 即为 m J 限 2 0 m m，m】 y 限2 0 m m。 通过对几个 已经竣工通车的几个 2 0 k m特长隧 道 秦 岭、乌鞘 岭铁路 隧道 ，秦岭终南 山公路 隧 道及桥梁控制网的最大复测 坐标 较差统计 表明 控制 网复测坐标较差均在该限差指标以内。 2 线路控制网复测指标 对于长大线路控制 网 1 0 0 k m 以上 的施工 复测 ．这是一个新的课题。现在由于测绘技术不断 发展与不断完善 ，作业方式发生 了较大变化 ，设计 单位 向施工单位不再移交中线控制桩而移交 G P S控 制 网成果 、导线 成果 、高程成 果和 中线理论坐标 ， 线路施工复测变为对线路首级控制网G P s加密 国家点测量网的全面复测。 线路控制 网一般 比较长 ，短则几 十公里，长则 达上千公里 ．坐标较差大小受线路 长度 、基准点精 度 的影响较大．目前 尚缺乏长大线路 G P S控制 网施 工复测的实测资料 ．采用坐标较差作 为复测限差缺 乏依据。所以建议采用空 间边长 、角度较差作为线 路控制网施工复测的限差标准。 线路控制网的短边一般在 3 0 0 m左右 ，长边在 5 k m左右．按 照 G P S实测精度统计 ，线路控制 网 施工复测采用的限差标准 角度较差 ≤z ／ Ym 8 ， 边长较差 ≤ 仪器标称精度。 3 结 语 1 测量设计中，仪器测距标称精度可以用于 控制 网的精度估算 。而标称精度不宜用来估算控制 下转第 6 4页 维普资讯 第 4期 矿 山 测 量 2 0 0 6年 1 2月 3 ． 3软 件 规 模 “ 淮南矿业集团征地拆迁数据处理系统” 的软件 研制工作 。 历 时 5个 月成功完成 。L A N D MS软件 由 工程管理模块 、 价格管 理模块 、 菜单模块 、 文件管理 模块、 数据录入模块 、 数据加载模块 、 数据编辑模块 、 数据查询模块 、 数据统计分析模块 、 报表输 出模块等 主要功能模块组成 ． 软件的总体规模见表 l 。 衰 l L A N D MS软件编码规模 4 总 结 “ 淮南矿业集 团征地拆迁数 据处理 系统” 软件 L A N D MS 软件 ， 经实际数据测试 ， 证明软件运行结 果是正确的。该软件填补了煤炭行业没有专门的征 地拆迁数据处理软件的空白， 是一种原创软件。 L A N D MS软件有利 于在生 产单位使 用 。 具有 显 见的经济效益和社会效益。 目前 ， 淮南矿业集 团现 有 9对生产矿井 。 6对在建矿井 ， 这些矿井每年都存 在大量 的征地拆 迁工 作。L A N D M S软 件 的成 功 开 发 ， 对于实现办公 自动化 ， 提高工作效 益 ； 提高征地 拆迁数据的准确性和权威性 规范征地拆迁工作 ． 更 好地服务生产建设 ， 都具有重要的意义。 从软件结构 上来说， 该软件 具有 良好的可扩充 性。该软件通过适当修改， 即可适用于其他矿区 、 铁 路公路建设 、 城市建设 、 水利工程建设 、 大型工程建 设等方面的征地拆迁数据处理。 由于 L A N D MS软件是基 于 网络版 V i s u a l B a s i c 语言开发 的， 为下一步开发 网络版 L A N D M S软件 ， 以 直接在网上进行数据 的异地录入与操作 ， 缓解单机 版的 L A N D MS软件 中数据录入速度慢的缺陷， 实现 征地拆迁数据管理的网络化和现场数据采集 的 P D A 化 ． 提供 了良好的基础平台。 L A N D MS软件具有友好 的界面 ， 提供 了在线联 机帮助文档。菜单和控件具有初步 的识别功 能， 既 有利于防止误操作 ， 又暗示了软件运行的基本过程 ， 便 于使用。L A N D MS软件操作简便 ， 对操作人员 的 专业水平要求不高． 操作过程简单易学。 参考文献 略 作者筒介 沈思良 1 9 6 3一， 男 汉族 ， 安徽五河县人， 淮南 矿业集团资源与环境管理音 B 副音 B 长， 高级工程师， 硕士。主 要从事矿山测量、 矿山环境综合治理工作。 收稿 日期 2 0 0 6 0 61 6 上接第 4 8页 网精度 。本文的 G P S精度统计数据来 自于标称精度 为 5 m m1 P P m的仪器 ， 在应用本文精度数据作 为经 验数据时应引起注意。 2 控制网的施工 复测是一项周期性的重复工 作 ， 如何进行 G P S控制网稳定性 的评价是各个施工 单位均需要面临 的问题 。 希望本文提到的观点对控 制网的复测能有借鉴意义。 3 控制网局部检测 可以采用空间距离 比较法 和角度比较法 ， 重点加强短边控制点的检测 。 4 本文中， 实测 数据 的来源有 三种途 径 ①作 者亲 自参与完成 的 G P S项 目； ②收集本院其它单位 完成的 G P S工程项 目； ③路 内相关单位的部分项 目。 在此向提供数据的人员和参与项 目的所有工作人员 表示深深的谢意。 参 考文献 略 作者简介 陈光金 1 9 6 2一 ， 1 9 8 4年毕业于昆明理工大学工 程测量专业。 一直从事铁路工程测量， 高级工程师。 收 稿 日期 2 0 0 60 62 6 维普资讯