浅谈山区独立施工控制的建立-建筑论文

随着社会经济的发展，科学技术的进步，资源的不断开发与利用，近几年来山区水电站，山区水库的不断修建，山区测绘控制的布设也日趋广泛。GPS由于其自身的特点，自然是山区控制的首选，更能发挥其优势，但是由于特殊的地理位置及GPS本身的局限性，也存在一些不足之处。因为一般山区投影变形都会超限，为达到精度要求，必须投影到抵尝面上，进行边长投影改正。为此就需要把坐标换算到抵尝面上，高程控制则联测国家高程基准，从而建立山区独立控制网。

独立坐标系的建立方法：①不改变高程归化面，只平移中央子午线。②中央子午线设在测区中央，高程归化面选用测区的平均高程面。③中央子午线设在测区中央，高程归化面选用一个抵偿面。④中央子午线不变，高程归化面选用一个抵偿面。

针对不同的测区情况选择一种最为适合本测区的投影改正方法。

1、控制点的选择

考虑到施工的方便，在选取点位的时候，应做到最少两两通视，使每一对点都相互通视，加上GPS点位选取的基本要求，这样在山区选取GPS点位就存在一定的困难，不可避免的部分点会选择在山坡下或有障碍的地方。

2、GPS观测

GPS静态观测时要根据测区的卫星情况选择适当的时间进行观测，对于观测条件不太好的点位要增加同步观测时间。注意有效卫星数与精度因子，认真量取天线高，做好观测记录。

3、GPS误差的主要来源

GPS卫星定位误差按性质可分为系统误差和偶然误差，偶然误差是不可避免的，下面主要是存在的系统误差。认真分析测区地理位置影响GPS误差的因素，有针对性的调整。

与 GPS 卫星有关的误差

• SA

美国政府从其国家利益出发，通过降低广播星历精度（技术）、在GPS基准信号中加入高频抖动（技术）等方法，人为降低普通用户利用GPS进行导航定位时

的精度。

• 卫星星历误差

• 卫星钟误差

• 卫星信号发射天线相位中心偏差

• 相对效应的影响

与传播信号有关的误差

•电离层折射

•对流层折射

•多路径效应

与接收机有关的因素

•接收机钟误差

•接收机天线相位中心变化

•接收机软件和硬件造成的误差

其它

•GPS控制部分人为或计算机造成的影响

•数据处理软件的影响

4、GPS解算

联测国家高等级已知点，采用随机软件进行基线处理，以合格双差固定解作为基线处理的合格解。对于软件未能解算出合格解的基线的处理，由于山区特殊的地理条件，根据观测数据判断其基线解算不合格的原因，从而改变解算条件重新解算。解算中可通过以下几种方法处理：

⑴改变历元间隔。

采集高质量的载波相位观测值是解决周跳问题的根本途径，适当增加采集密度是诊断和修复周跳的重要措施。对基线同步观测时间较短，可缩小历元间隔，让更多的数据参与计算；若基线同步观测时间长，可增加历元间隔，减少含有质量差数据参与计算；若数据周跳较多时，可增加历元间隔，使解算时跳过中断的数据继续解算。根据点位环视图有障碍，可增大高度截止角、减少历元间隔。

⑵改变高度截止角。

同步观测时间较长，观测卫星较多、GDOP较小，根据点位环视图有障碍，增加高度截止角解算；若同步观测时间短，软件默认解算条件下观测卫星不足，GDOP较大，点位环视条件好时可降低高度截止角解算。

⑶禁用无效历元。

参考基线解算报表，对于卫星的健康状况恶劣，卫星信号经常失锁，整周模糊度搜索失败，禁用无效历元，同时注意同一时段观测值的数据剔除率小于数据总量的10℅。顾及时段中信号间断引起的数据剔除、劣质观测数据的发现及剔除、星座变化引起的整周未知参数的增加等，重新解算。
重新解算后对所有解算出合格固定解的基线进行检核：①每个时段同步观测数据的检核；②重复观测边的检核；③同步观测环检核；④异步环检核。当发现以上各步检核超过限差，应分析原因，平差处理后单位权中误差一般值为0.05周以下；短基线双差实数解、双差固定解之间的基线向量坐标通常要求其差小于5cm。

经解算不合格的基线经调整仍不合格的，必需根据前面采集的数据分析最近的最好观测时段进行重新观测。由于点位不符合GPS测量要求而造成一个测站多次重测仍不能满足各项限差技术规定时。在整网观测完后重测基线、有关同步图形或按技术设计要求另增选新点进行重测。
重新采集完成后重复解算直至合格，基线解算合格后输入已知点坐标输出成果。

1、起算边的计算

在测区中间选择一对相互通视且距离较长的点，利用全站仪精确测量其斜距。

加入棱镜常数、温度、气压改正，加常数、乘常数改正，地球曲率和大气折光系数改正等各项改正后计算两点平距。

测距前注意棱镜常数、观测时的温度与气压的量取

加、乘常数用仪器检定证书上的计算

大气折光系数C可根据水准测量成果和对向观测的垂直角计算

2、测距边归算到测区平均高程面的计算

平距改化完成后，由于投影变形超限，需要把测距边归算到测区平均高程面上。

            S₀=S(1+H_m/R)

S为经各项改正后的平距

S₀为测区平均高程水准面上的距离

R为曲率半径

H_m为测区平均高程

3、独立坐标系单点定位方位角及坐标的确定

此两点中的任意一点做为起算点，用联测国家坐标的GPS解算成果计算起算点的方位角，

α=act{ (y₀-y₁) /(x₀-x₁)}

求该点方位角后，再用该点GPS解算坐标成果、所求方位角与上述改化后的平距求得另一点的精确坐标，从而以这两点的坐标为测区已知点，计算其它各点坐标。

   求得的独立坐标作为已知点输入GPS重新解算得到独立坐标系控制点成果。

4、基线边长的对比

独立坐标解算完成后，用成果中各基线边长与全站仪测量后经过改正的平距进行比较，达到限差要求。

高程控制

测区高程一般需联测国家高程基准，在测区由于地形、交通等条件的影响，无法直接用水准仪测量高程的点位，可采用三角高程测量。根据规范及地形的要求选择观测方法。

（1）    单向观测计算高差

H=S*tgα+C*S²+i-v

H为两点高差值

S为两点改算后的平距

α为两点的竖角

i为仪器高

v为觇标高

C为球气差系数    C=（1－K)*D²/2/R

（2）    对向观测计算高差

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)

结语

在植被较多的山区布设控制网，由于观测条件较差，如果严格地按照规范规定的时段长度来测量有可能成果会超限，此时应当根据地形条件、周边地物及卫星的锁定情况灵活安排，如可根据实际情况多增加观测时段的长度和观测时段的时段数，这样将有利于提高观测成果的可靠性。

在内业数据处理过程中，仔细分析采集数据，对于没有固定解的基线进行优化处理，如果有较长的观测时间和较多的观测卫星，对初次基线解算结果中的有关信息，如相位跟踪图、模糊度误差及卫星残差曲线图等进行认真的分析研究，确定是某一时间段内观测效果不好或是某(几)颗卫星的观测数据质量较差，进而对观测时间进行裁剪或剔除某(几)颗卫星后再重新处理基线，一般均可以获得满意的基线解算结果。多数条件下，只要删除个别卫星数据基线就能成功解算。按这种方法重新进行基线处理后，一般就不需再进行外业重测，从而能够节省大量的返工时间;优化后的基线参与网平差，能有效提高网的精度和可靠性。

参考资料

《控制测量学》武汉测绘科技大学出版社    孔祥元  梅是义主编

刘大杰，施一民，过静19.全球定位系统(GPS)的 原理与数据处理〔M].上海:同济大学出版社，1996

陈士银   建立地方独立坐标系的方法[J]   测绘通报，1997,(10)