基于gps控制網絡的精密測量技術研究

基于gps控制網絡的精密測量技術研究

本報告將重點結合高鐵項目的精確設計要求，研究了gps-keyer-fi臺的具體技術問題，并對gps-key網絡的實現(xiàn)提出了技術解決方案。并與同事分享。1gps定位技術的應用精密工程測量是以經典的測繪學理論與方法為基礎,運用現(xiàn)代測繪科技新理論、新方法與新技術,針對工程與工業(yè)建設中的具體問題,使用專門的儀器設備,以高精度與高科技的特殊方法采集數據、進行數據處理,為獲得所需要的數據與圖形資料而進行的測量工作。近幾年來,我國的精密工程主要有:三峽水利樞紐工程的變形監(jiān)測和庫區(qū)地殼形變、滑坡、巖崩以及誘發(fā)地震監(jiān)測,其規(guī)模宏大,監(jiān)測項目繁多。工程中不僅采用了國內外最成熟最先進的儀器、技術,在實踐中也不斷發(fā)展新的技術和方法,如對滑坡體變形與失穩(wěn)研究的計算機智能仿真系統(tǒng)、大壩外部變形觀測的GPS實時持續(xù)自動監(jiān)測系統(tǒng),監(jiān)測點的位置精度達到了亞毫米級,該工程建立的變形監(jiān)測網,其最弱點精度優(yōu)于±1.5mm。北京正負電子對撞機的精密控制網,精度達到±0.3mm,設備定位精度達±0.2mm,200m直線段漂移管直線精度達±0.1mm。大亞灣核電站控制網精度達±2mm,秦山核電站的環(huán)形安裝測量控制網精度達±0.1mm。重大交通工程的控制網對精度的要求也十分嚴格,例如:上海楊浦大橋控制網的最弱點精度達±0.2mm,橋墩點位標定精度達±0.1mm。長18.4km的秦嶺隧道,洞外GPS網的平均點位精度由于±3mm。隨著GPS定位技術的不斷發(fā)展,GPS接收機的功能、內業(yè)數據處理方法和處理軟件都達到了前所未有的高度,同時,由于GPS網本身具有精度高、速度快、點位誤差均勻的特點,GPS定位技術已成為建立全國范圍的國家控制網的主要方法。我國采用GPS測量方法建立了國家A、B兩級GPS網,分別由28個和818個點構成,平面精度分別到達3×10-9和2.0×10-8。在大型精密工程中,采用GPS測量方法建立精密施工控制網正逐步得到廣泛應用。2針對精度高鐵工程中gps控制的技術問題的討論2.1gps-key工程系統(tǒng)的分類配置方案2.1.1基礎gps點間隔為了保證高鐵工程施工放樣的精度,高鐵工程控制網采用分級布設的方式?；AGPS網為了保證控制點的精度和穩(wěn)定性,一般將GPS點打入到基巖內部,故又稱基巖GPS網?；AGPS點由起算點和代表高鐵走向的GPS點構成,根據德國的經驗和我國上海高鐵示范性運營線的方法,GPS點的間隔為10~15km?；AGPS網采用國家坐標系統(tǒng)或地方城市坐標系統(tǒng),采用的起算點為國家坐標系統(tǒng)或地方城市坐標系統(tǒng)的控制點,因此,其約束平差也是在國家坐標系統(tǒng)或地方城市坐標系統(tǒng)進行,得到所有基巖點的國家坐標或地方城市坐標。采用斜軸圓柱投影時,將基巖GPS網的控制點通過投影計算,轉換到相應的斜軸圓柱投影平面上的平面坐標系統(tǒng)中,作為施工控制網的基礎。2.1.2gps網的第一次施工在基巖GPS網的基礎上,建立首級施工GPS網,點位間隔為2~3km。2.1.3足基礎控制點二級施工GPS網以首級GPS網為基礎,是為了滿足基礎打樁、承臺、支墩和蓋梁施工的需要,其點位間隔控制在200m,在控制點精度滿足要求的條件下,可同時作為基礎打樁、承臺、支墩和蓋梁的控制點。2.1.4軌道梁的精密單調軌道梁的安裝分兩步進行:首先,蓋梁施工結束后,先在蓋梁上預埋鋼板,作為軌道梁安裝的永久支座,將軌道梁安放在永久支座上;然后,對安裝在永久支座上的軌道梁進行精密微調。由于蓋梁頂部距離地面較高,使用地面控制點時精度受到影響,因此在蓋梁上布設預埋鋼板的控制網,稱為蓋梁控制網。蓋梁控制網由地面上的二級施工GPS網加密得到。軌道梁精調控制網用于對安裝在永久支座上的軌道梁進行精密微調,其控制點布設在精調好的軌道梁頂面一段吊裝用螺紋孔上,安裝強制對中裝置,一般每隔4根梁設置一個控制點。軌道梁精調控制網也由地面上的二級施工GPS網加密得到。蓋梁控制網和軌道梁精調控制網一般采用常規(guī)三角網或精密導線方法觀測。2.2針對gps控制網的限制平差處理技術的探討2.2.1平差方程性狀的檢測在GPS網的聯(lián)合平差與約束平差中,轉換參數實際上是作為一種附加參數引入平差的。因此,必須經過統(tǒng)計假設檢驗,以確定其是否在一定的置信水平下顯著存在。如果不顯著則應剔除,以免破壞平差方程的性狀。檢驗一般按t檢驗進行。對于一個控制面積數萬或數千平方公里的小規(guī)模GPS網,往往只能求得尺度參數和一個旋轉參數是顯著的。因此應通過檢驗選取最顯著的旋轉參數進行最后的網平差。2.2.2線網兼容平差約束平差中多個固定位置基準相互兼容性的檢驗與固定位置基準的選取在約束平差中,多個位置基準之間的兼容性是必須保證的。否則由于起算數據本身的誤差太大互不兼容而導致GPS網平差后的嚴重變形。在經過GPS網無約束平差各種檢驗證明GPS基線向量觀測量本身不含粗差和協(xié)方差估計也是合理的前提下,約束平差σ2和χ2檢驗和基線向量改正數分布檢驗可以發(fā)現(xiàn)多個位置基準之間是否保持兼容一致。這時應淘汰不相兼容的起始點重新平差。特別是在GPS網的三維約束平差中,已知點的高程誤差往往較大,不能互相兼容,為此可只取一個已知點的高程作為起算數據,其余己知點的高程作為未知數參與平差,這是三維平差中的二維平面位置約束。3證精密工程對設備和技術力量的需求用GPS定位技術建立精密工程控制網已經得到了初步的應用實踐,實際工作中常常為了保證