GPS跨河水准测量的理论与实践
GPS跨河水准测量的理论与实践
GPS定位技术运用于跨河水准测量的理论与实践
目录
第一节: GPS 定位技术运用于跨河水准测量的理论依据 (1)
第二节 GPS 定位技术运用于跨河水准测量的适用范围 (5)
第三节 GPS 定位技术运用于跨河水准测量的布点要求 (5)
第四节 GPS 技术运用于跨河水准测量中GPS 观测及数据处理 (7)
第五节 GPS 定位技术运用于淮扬镇新建铁路项目跨河水准测量 (9)
第一节:GPS 定位技术运用于跨河水准测量的理论依据
1GPS大地高,水准测量的正常高,高程异常
GPS 测量是以 WGS-84 椭球面为基准,在WGS-84 地心坐标系中进
行的,所提供的高程为相对于 WGS-84 椭球的大地高 ,遗憾的是相对
于 WGS-84 椭球的 GPS大地高是没有物理意义的,只是一个假定的高程系统,而实际工程应用中采用的是以似大地水准面为基准的正常高系统。所以 ,在实际应用中一般要将 GPS 大地高转化为目前我国使用的正常高(我国现有的高程资料基本属于黄海 56 高程系或 85 高程系 )。进行 GPS 高程转换要考虑 WGS-84 椭球和本地参考椭球的差异以及大地水准面和似大地水准面相对本地参考椭球的高差 ,即大地水准面
高和高程异常。大地高、正常高和高程异常之间有如下关系 :
ξ
H G=H N+
其中 ,HG 为大地高 ;HN 为正常高 ; ξ为高程异常,
高程异常,即同一测站点以 WGS-84 为基准的 GPS大地高与以似
大地水准面为基准的正常高之间的高程异常。其几何关系见下图
⒉高程异常变化值,高程异常变化率
加强高精度GPS来测量建立坝址区测绘的研究
加强高精度GPS来测量建立坝址区测绘的研究
摘要:高精度gps测量技术建立坝址区测绘基准的基本方法,对于超长隧洞及大型水利工程测绘基准问题,主要包括:gps测量与地面观测混合测量控制网的实用平差模型,平面控制基准的联合数据处理、基准面拟合的gps跨河正常高差未知参数估计,河流两岸的正常高程基准的传递等等。
关键词:gps;高程;似大地水准面;测绘基准;精度
1 施工测量控制网基准的构建
1.1 三维坐标系中的平差模型[1]
gps基线向量观测值是属于wgs-84坐标系的,为取得对工程测量有实际应用价值的gps控制测量成果,一般都是将其转换到我国采用的1980西安坐标系或1954年北京坐标系等参心空间直角坐标系中或大地坐标系中,然后在地面网所属的参心坐标系中建立gps 基线向量观测值与地面网常规观测值联合平差的数学模型,最后通过联合平差得到有工程意义的控制测量成果。
1.2 二维坐标系中的实用平差模型[2]
把gps基线向量直接转化为与地面观测值对应的直角坐标系统中的距离观测值,并顾及尺度变换因子,这样就可以方便把gps 基线向量和地面观测值进行混合平差。通过实例分析,该模型平差结果与其他严密混合平差模型计算结果一致,且点位精度评价更接近实际。
关于权的分配,要考虑到gps 基线距离与测距仪的不同,合理分配权。可根据厂家提供的gps接收机基线解算的标称“边长中误差和方位角中误差”来确定平面坐标差的方差-协方差阵,从而确定二维gps基线向量的权,地面观测值则按常规方法定权。
1.3 汉江某水利枢纽施工控制网联合平差分析
GPS二等跨河水准测量在高海拔地区的研究与应用
GPS二等跨河水准测量在高海拔地区的研究与应用
摘要:GPS二等跨河水准测量因其精度高,效率高在越来越多的平原及丘陵地区工程中得到广泛应用,但在高海拔山区却使用较少。本文结合实际工程实践,就
如何提高GPS跨河高程精度,以便用于高海拔地区的问题进行探讨。
关键词:GPS水准测量;大地高差;正常高差;高程异常变化率;三角高程
1 前言
近年来,GPS因其能全天候、高精度、连续、实时提供各点三维坐标等信息而被广泛应
用于平原地区二等跨河水准测量中,特别是跨越大型水库,河流等区域。根据国家相关测量
规范要求,海拔高程超过500m的地区,不宜进行GPS跨河水准测量;当跨河场地两端高差
变化超过130m/km的地区,不宜进行二等跨河水准测量。
由于笔者长期从事山区高等级公路桥梁测量,经常遇到海拔高程大于500m,桥梁主跨
跨径大于500m特大跨径桥梁,常规水准测量方法无法实现桥梁的二等水准网建立。为此能
否通过采用GPS跨河水准来实现高海拔地区的跨河水准测量,是一个十分有必要去研究的问题。
2 GPS二等跨河水准测量理论方法
此方法为在河流两岸各埋设一个跨河点B、C,再在跨河点延长线上每岸埋设两个非跨
河点A1、A2和D1、D2或在其两侧且大致对称,非跨河点距跨河点的距离大致与跨河距离相等,非跨河点偏离跨河方向轴线的垂直距离不得超过跨河距离的1/4,各段垂直距离互差不
应大于BC的1/25(如图1所示)。
3 高海拔地区跨河水准测量实例
拟建四川卡哈洛金沙江大桥是G4216成都至丽江高速公路永善支线上一座重要的特大桥。本桥起点位于四川省雷波县卡哈洛乡,跨金沙江后连接云南省大关至永善高速公路,是四川
应用全站仪对边测量技术实现跨河水准的探索
工 程 技
术
应用Leabharlann Baidu站仪 对边测量技术 实现跨河水准的探 索
洪淮斌 ( 中铁二 十四局福 建公司 ) 摘 要 本 文从全站仪 埘边测 量的基 本原理 出发 ,对 其应用于 跨河水 准的 可行性 、精度 以及主要误 差进 行分析 、探讨 ,针 对误差 来 源提 出 的解决方案。我fJ 用此技术成功地实现 了湾边大桥跨 5 0 宽主航道的水准测量 。 f 采 0m 关键词 : 全站仪 对边测量技 术 跨河水准 探索 中图分 类号 : 4 U4 文献标 识码 :A
我 国 的 桥 梁 建 设 已 经 进 入 飞 速 发 展 的 叫 期 ,跨 越 大 江 、大 河 的 桥 梁 越 来 越 多 , 这 就 使 得 跨 河 水 准 测 量 的 应 用 越 来 越 普 遍 。 目前 ,跨 河水准测 量大 多仍 采用高精 度水 准 仪来 实现 ,采 用这 种 传 统 的 方 法 需 要 高 精 度 的 水 准 仪 , 施 工 中 极 低 的 使 用 率 使 很 , 位 会 配 备 这 种 仪 器 , 并 且 还 需 要 专 f 制 作 观 测 用 照 单 J 准 觇牌 等 工具 ,测量 也较 为繁 琐 。此 外 ,也 有单 位在 研 究应 f _ 只GP s技术 来实现 ,但其精 度和可靠性仍有 待进 一 步研究 ,昂 贵的 GP S接收机 一定程度上 也限制 了它的应 用。我 在福州湾 边 大 桥 施 工 控 制 测 量 l , 成 功 在 探 索 出 应 用 全 站 仪 对 边 测 量技 f l 术 吱现 跨 河 水 准 的 方 法 , 取 得 r 好 的 效 果 , 本 文将 就 此 作 详 很
高精度GPS跨河水准测量法在钱江隧道高程控制网中的应用
河 水 准 测 量 的 方 法 进 行 联 测 。 目前 , 够 进 行 宽 能
2 高程控 制网技术方案设计
收 稿 日期 :0 2—0 21 5—1 7
25k 二等 跨河 水准 测量 的方法 主 要 有 : . m 传统 的经 纬
第一作者简介 : 谢 华 (9 2 ) 男 ,98年毕 业于长沙 铁道学 院铁道 16 一 , 1 8 工程专业 , 级工程师。 高
化率 O, 后 按 照 下 式 计 算 主 、 线 跨 河 测 段 的 正 常 /之 辅
准测 量进 行联 测 , 成 闭合环 , 而提 高测量 精度 。 同 形 从 时 , 用 测 距 三角 高 程 法跨 河 , 、 线跨 河 测 段 G S 采 主 辅 P 跨河 水准 测量 高差 , 测 距 三 角 高程 法 跨 河水 准 测 量 与
高精 度 G S跨河水准测量法在钱江隧道高程控制网 中的应用 : P 谢
华
文 章编 号 :6 2— 4 9 2 1 )4—0 1 —0 17 7 7 ( 0 2 0 01 3
高精 度 GP S跨 河水 准 测 量 法在 钱 江 隧道 高程 控 制 网 中的应 用
谢 华
( 中铁第 四勘 察设计院集 团有 限公 司 , 湖北武汉 406 ) 30 3
全站仪和GPS在跨河水准测量方法的研究
一
、
跨河 点 除满足 常规选 点要 求外 , 还应 尽可 能布设 在靠 近河边 稳 定的地 方 ; 河 面较 窄 的地方 , 减小 球 气差 ; 两 河岸地 形相 似的地 方 。 并且, 各 水 准点尽 可 能
形 成对 称 图形 。 如图1 所示 : 2 . 全站 仪跨 河 水准 测 量 原理 。
=、 G P S 跨河 水 准测 量
1 . G P S 跨河 点 的布设
螺 旋法 , 经 纬 仪倾 角 法等 【 1 】 , 但 这 些方 法 受 到各 类条 件 的 限制 , 为此 促使 更 精 确, 快速, 简单 的测量 方法 的提 出。 全 站仪三 角高程 测量 和G P S T J ( 准 测量 以其各 自特点 被应 用于 跨 河水准 测量 中, 本 文将 重点 介绍 着两 种测 量方 法 。 全 站仪 跨河 水准 测量 1 全 站仪跨 河 点的布 设
刀 :
全站仪 跨河水 准测量 采用三 角高程测 距的方法 , 配合 使用 加特制 觇板的 因 瓦合金 标 尺 , 测距 三角 高程 求解 高差 。 在跨 河水准 测量 之前 , 应先 完成 河岸 同侧 两点 高差的 二等水 准 测量 。 方便
基于高精度GPS测量技术进行长距离跨河高程传递
第十章基于高精度 GPS测量技术进行长距离跨河高程传递
10.1 概述
随着GPS技术的不断发展,用GPS测量来代替传统的大地测量方法建立高精度的水利枢纽工程平面施工控制网及施工测量工作,其精度和优越性已被广大测量技术人员所认识,并得到广泛使用。但在GPS测量代替高精度的几何水准或三角高程测量方面,还处于初级应用阶段。
由GPS相对定位获得的三维基线向量,通过GPS网平差,可求得以WGS-84椭球面为基准的高精度大地高。而我国采用的高程系统则是以似大地水准面为基准的正常高系统,传统的几何水准或三角高程测量方法是获取以似大地水准面为基准的正常高的主要手段。如果找出似大地水准面与椭球面这两个基准面间差距的数学表达式(似大地水准面模型),就能将GPS大地高换算成正常高,从而实现GPS测高来代替高精度的几何水准或三角高程测量。
利用GPS测量可以获得精确地大地高差的原理,测绘工作者已开始使用GPS 测量技术进行长距离跨障碍(比如河流等)的高程传递测量研究,并已获得成功应用。《国家一、二等水准测量规范》(GB/T 12897-2006)也明确规定了GPS跨河水准测量法,致使用GPS测量代替传统的跨河水准测量来进行一、二跨河水准测量获得了法规上的支持。由于GB/T 12897-2006强制性的规定了用于跨河水准测量时,GPS网点的场地布置图型,因此,在计算跨河点间的正常高差时,是基于线拟合的原理来实现的。成国辉和许曦(2004年)将垂线偏差看作是似大地水准面的法线方向与参考椭球面(或平均椭球面) 的法线方向之间的夹角,故其只决定于似大地水准面的起伏形状,而与似大地水准面的绝对位置无关,即垂线偏差不会受到高程系统不同起算基准的影响。这样,如果在河流两侧联测一定数量的GPS点的水准高,并分别拟合各自的似大地水准面形状,则可分别解求出同属于WGS284 系统的地面垂线偏差。再根据天文水准原理,则可计算出河流两侧的高程异常差,正常高差也就相应获得。
基于GPS的跨河水准测量技术研究
2 GS P 跨河高程测量误差分析
影响GP 跨河 高程 误差 的 重要 因素可 以 S 分为 三类 : S 历误 差 ( GP 星 轨道 误差 )对 流 层 、 对GP S信 号的折 射影 响 、 他影 响 因 素。 其 卫 星 星 历 误 差是 指 卫 星星 历给 出 的 卫 星 空 间 位 置 与 卫星 实 际 位 置 间的 偏 差 。 它 是 一 种 起 始 数 据 误 差 , 大 小 取 决 于 卫 星 其 跟 踪 站 的 数 量 及 空 间分 布 、 测 值 的 数 量 观 1 G S 程拟 合原理 P高 GP 水 准 有 两个 作 用 : ・ 可精 确 求 定 及 精 度 、 道 计 算 时 所 用 的 轨 道 模 型及 定 S 是 轨 GPS 点的 正 常高 ; 二是 求 定 高精 度 的似 大 轨 软件 的 完善 程 度等 。 历误差 是 影 响GPS 星 地水准面 。 高程 测 量精 度的 主要 因 素 , 主要 源 于GPS 其 在 一 个GPS网中 , 过对 此 网进 行GPS 经 卫 星 轨 道 摄 动 的复 杂性 和 不稳 定 性 。 平 差 后 , 以 得 到 网 中 各 点 的 大 地 高 , 可 对 流 层 折 射 影 响 是 指 GP 信 号 通 过 对 流 s 利 用既 有GPS 地 高H又有 正 常高 h的多 个 层和平 流层 交界时 , 传播速 度将 发生 变化 , 大 其 已知点 ( 简称 公 共 点 ) 求 出这 些公 共 点 的 , 传播的 路径将 发生 弯 曲, 因而 产生测 量偏 差 。 值 。 后 由公 共 点 的平 面坐 标 和 值 , 然 采用 其 它影 响 因素 的 影 响 主 要包 括 垂 直 精 度 因 数 学 拟 合 的 方 法 , 合 出 测 区 内的 似 大 地 子、 线 长 度 、 拟 基 多路 径 、 天线 高 的 量 取 等 。 另 水准 面 。 由其 它GP 再 S点( 求点 ) 待 的平 面 坐 外 , 考虑  ̄ G S 程转换 常用到 三个 量为G S IP 高 J P 标 ( , ) 合( x y拟 内插 ) 出该 点 的 高程 异 常 X , 所 测的 相 对 于参 考椭球 的大 地高 、 何水 准 值 几
GPS跨河水准测量技术探讨
山东
济南
20 0 5 0 2)
【 摘 要】 采用 G S P 技术进行跨 河水准测量是近年 来测量界 比较 热门的课题 , 本文对采用 G S P 进行跨 河水准测量的技 术方法 . 进行 了有益 的探 索, 对提 高跨 河水准测量的质量、 效率都具有一定的参考意 义。 【 关键词 】 P ; G S跨河水准 ; 高程拟合
因此 . 采用 G S P 测量法进 行跨河水准测 量时 , P 水准 点尽可能 GS 选于水准测线附近 . 并有利于进行 G s观测及水 准连测 。应避开 土质 P 松软和强磁场地段 。 以及行人 、 车辆来往较多等场所 。 应分析 已有 的地 形、 重力和水准 等与大地水 准面相关 的测量资料 , 选择河 流两岸大地 水准面具有相 同的变化趋 势 .且 变化相对平 缓的方 向上 布设跨河路 线。 22Байду номын сангаасG S观 测 注 意事 项 . P 采用 G S P 测量法进行跨河水 准测量时 .观测组应严 格遵守调度 命令 . 按规定的时间进行作业 。经检查接收机 电源电缆和天线等 连接 无误 后 . 方可开机 。 观测前及观测过程 中, 应逐项填 写测量 手簿 中的各 合法 、 三次样条 曲线 拟合 法和 A ia k 函数 拟合法等 方法 . m 等值 线图示 项信息 每 时段开始及结束时 . 应记录天气状况 . 均 实时经纬度 、 每测 法适用 于地势 比较平 坦的地 区 . 高程异 常变化 的趋 势 比较直 观 : 多项 段开始与结束时间等信息 观测 中不得进行 以下操作 : 机重启动( 关 排
工程测量规范GB50026-2007条文说明(高程控制)
《工程测量规范》GB50026-2007条文说明--高程控制测量
4.1 一般规定
4.1.1 高程控制测量精度等级的划分,仍然沿用《93规范》的等级系列。
对于电磁波测距三角高程测量适用的精度等级,《93规范》是按四等设计的,但未明确表述它的地位。本次修订予以确定。
本次修订初步引入GPS拟合高程测量的概念和方法,现说明如下:
1 从上世纪90年代以来,GPS拟合高程测量的理论、方法和应用均有很大的进展。
2 从工程测量的角度看,GPS高程测量应用的方法仍然比较单一,仅局限在拟合的方法上,实质上是GPS平面控制测量的一个副产品。就其方法本身而言,可归纳为插值和拟合两类,但本次修订不严格区分它的数学含义,统称为“GPS拟合高程测量”。
3 从统计资料看(表9),GPS拟合高程测量所达到的精度有高有低,不尽相同,本次修订将其定位在五等精度,比较适中安全。
4.1.2 区域高程控制测量首级网等级的确定,一般根据工程规模或控制面积、测图比例尺或用途及高程网的布设层次等因素综合考虑,本规范不作具体规定。
本次修订虽然在4.1.1条明确了电磁波测距三角高程测量和GPS拟合高程测量的地位,但在应用上还应注意:
1 四等电磁波测距三角高程网应由三等水准点起算(见条文4.3.2条注释)。
2 GPS拟合高程测量是基于区域水准测量成果,因此,其不能用于首级高程控制。4.1.
3 根据国测[1987]365号文规定采用“1985国家高程基准”,其高程起算点是位于青岛的“中华人民共和国水准原点”,高程值为72.2604m。1956年黄海平均海水面及相应的水准原点高程值为72.289m,两系统相差-0.0286m。对于一般地形测图来说可采用该差值直接换算。但对于高程控制测量,由于两种系统的差值并不是均匀的,其受施测路线所经过地区的重力、气候、路线长度、仪器及测量误差等不同因素的影响,须进行具体联测确定差值。
深入探讨精密三角高程测量在跨河测量中的应用
足 二等 水 准 测 量 的要 求 。4 跨 河 水 准 用 测 () 距 三 角 高程 法 时 , 视 线 垂 直 角 小 于 1 。 其 。
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Fra Baidu bibliotek
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工 程 技 术
深 入探 讨 精 密 三 角 高程 测 量 在 跨 河 测 量 中 的应 用
周建 红 ’ 刘世振 。 ・ ( . 江水 利委员会水 文局 武汉 1长 4 0 1 ; 2 武 汉大学测绘 学院 武汉 3 0 0 . 4 0 1 30 2 3 长江水 利委员会 水文局 长江 中游 水文水 资源勘测 局 武汉 . 40 1) 3 0 0
摘 要: 本文基 于笔者 多 年从 事大地测量的 相关 工作经验 , 以精 密三 角高程测量 为研 究对象 , 文从 三 角高程 测量单 向观 测的高差计算公 论 式人 手, 分析 了三 角高程测量的误 差来 源。 推导 了跨河水 准网中测距三 角高程 的精 度估算公式 , 在此 基础上, 出了减 弱各项误 差从 而提 得 高精度 的一些结论 。 结合 目前 的 自动化全站仪 , 探讨 了精 密三 角高程 测量实现精 密跨 河水 准的可行性和便 利性 , 后指 出了在 实施跨 河 最
水 准测 量时 应注 意的一 些 事项 。
跨河水准测量方法与精度分析
毕业设计 [论文]
题目:跨河水准测量方法与精度分析
学院:测绘工程学院
专业:测绘工程
姓名:黄玉鹏
学号:061411122
指导老师:朱淑丽
完成时间:2015.05.24
摘要
工程建设时水准线路布设过程中难免会遇到江河、宽沟、湖泊、山谷等障碍物,有时候根据测量任务的需要,必须通过这些障碍物进行精密水准测量。这个时候,通常的水准测量方法无法实现,因此需要采用特殊的方法和设备在保证一定测量精度和施测可行性的前提下,来完成障碍物的跨越测量。跨河水准测量的基本方法包括直接法几何水准测量、光学测微法水准测量、倾斜螺旋法水准测量、经纬仪倾角法水准测量、测距三角高程法水准测量、GNSS水准测量等方法。本文对这些方法分别进行了论述和精度分析。文章最后采用重庆朝天门观测数据,以表格的形式对整个测距三角高程法的计算过程进行了分析。
关键词:经纬仪倾角法,倾斜螺旋法,光学测微法,测距三角高程法,GNSS高程测量,精度分析
ABSTRACT
When construction standard line layout process will inevitably encounter rivers, wide ditch, lakes, valleys and other obstacles, sometimes necessary measurement tasks must be precise leveling through these obstacles. This time, the usual method of leveling is not possible, and therefore require special methods and equipment at guaranteed measurement accuracy and test the feasibility of applying the prerequisite to complete the obstacle across measurements. River - crossing Leveling basic methods including direct geometric leveling method, optical micrometer method leveling, tilt leveling screw method, dip method theodolite leveling, EDM trigonometric leveling method leveling, GNSS leveling and other methods. In this paper, these methods were discussed and precision analysis. Finally, using the Chao tian men observation data in tabular form for the calculation of the entire EDM trigonometric leveling method were analyzed.
全站仪实施跨河水准测量及其精度分析
区域治理前沿理论与策略
全站仪实施跨河水准测量及其精度分析
韩博
中建八局第二建设有限公司,山东 济南 250014
摘要:在跨河或跨峡谷水准测量过程中, 由于视距超过了一般水准仪的视距限定范围, 一方面会造成水准尺的读数精度下降, 另一方面大气折光的影响也急剧增大。因此, 用传统的方法进行水准测量可能无法满足施工或科学研究的精度要求。随着全站仪的应用越来越广泛, 三角高程测量因其操作简单、快速, 受地形限制条件少, 成为一种颇受测量人员喜爱的方法。
关键词:全站仪;跨河水准测量;精度
当水准路线需要跨越大的水面或宽的峡谷时,由于视线超出常规水准的长度或前后视距相差很大,就必须采用跨河水准测量的方法,以指定的精度等级将本岸的高程传递到对岸。这在高程控制测量中是重点也是难点。我国水系众多,如果能以全站仪代替水准仪进行跨河(湖、峡谷等)水准测量,这对于减少工作量,降低劳动强度具有重要意义。
一、全站仪实施跨河水准测量及其精度分析
1.跨河水准测量方案与原理。跨河水准的点位选择除要符合常规的选点要求,还需满足如下要求:跨河的地点应尽可能选择在江河狭窄处,为减弱球气差等误差的影响,点位尽可能地选在靠近河边稳固的地方,应使两岸的地形尽可能相似,视线应距离水面有足够的高度。跨河水准点应构成对称的图形,常见的有大地四边形、平行四边形、“Z”字形等。跨河水准测量即运用双转点法实施水准测量。
2.跨河水准测量。在三个不同地方实施了跨河水准测量,分别采用了光学测微法、高精度全站仪测距三角高程法。三处河宽均小于500m。光学测微法严格按照规范的要求进行。测距三角高程法使用两台高精度全站仪,根据观测时光线的照射情况,全站仪分别设置在河岸两侧,并且在两个跨河水准点连线的同一侧,全站仪和本岸的跨河水准点的距离约为20 m,两岸尽量相等,觇标架设在跨河水准点上。准备完毕后,两岸同时观测,分别观测至两个觇标的水平距离和竖直角。观测两个时段,每时段竖直角观测6个测回,水平距离观测4次。两个时段间重新摆设仪器,并精确丈量觇标高度。观测成果检验合格后,按照三角高程测量单向观测高差,计算两跨河水准点间高差。大气折光影响可通过同步对向观测取平均值来消除或削弱其影响。另河宽较小,大气折光系数对高差的影响可以忽略。三处跨河水准测量的竖直角都小于1。说明测距三角高程法代替传统作业方法具有可行性,能够得到准确可靠的测量成果。就其作业效率
高精度GPS跨河水准测量法在钱江隧道高程控制网中的应用
高精度GPS跨河水准测量法在钱江隧道高程控制网中的应用谢华
【摘要】重点介绍了GPS二等跨河水准测量在钱江隧道高程控制网中的应用。从隧道高程控制网的精度要求入手,对GPS跨河水准测量进行技术方案的设计,按照设计要求组织外业生产和数据精度统计,计算出合格的跨河高程测量结果,最后对洞外水准测量误差所引起的高程贯通误差做了估算评定。
【期刊名称】《铁道勘察》
【年(卷),期】2012(038)004
【总页数】3页(P11-13)
【关键词】GPS跨河水准测量;高程控制测量;钱江隧道;贯通误差
【作者】谢华
【作者单位】中铁第四勘察设计院集团有限公司,湖北武汉430063
【正文语种】中文
【中图分类】P228.4;P224.1
1 概述
钱江隧道位于浙江省嘉兴市、杭州市东部的萧山区和绍兴市。该工程北接沪杭高速公路(桐乡市境内的骑塘),跨沪杭铁路、杭浦高速公路,在盐官西2.5 km处设过江隧道穿越钱塘江,江面沿隧道线宽度约为2 345 m。为了确保钱江隧道施工的质量和高精度贯通,对钱江隧道施工洞外高程控制网按照二等水准测量精度要求进
行设计和测量,对跨河部分水准测量采用GPS跨河水准测量法。
2 高程控制网技术方案设计
2.1 高程控制网高程基准及起算数据
为使钱江隧道高程控制网建网测量成果与原隧道设计所采用的高程系统具有同一性,本次钱江隧道高程控制网建网测量的高程系统,仍采用原隧道设计所使用的高程基准,即1985年国家高程基准。根据对国家水准点高程数据的检核测量情况,决定以可靠的国家二等水准点Ⅱ肖绍16的高程(4.516 m),作为本次钱江隧道高程控
浅谈跨河水准测量方法
1跨河地点的选定及其布设
根据跨河水准测量的特点,为保证精度要求,跨河地点的选择及其布设应尽可能完善以减弱各种误差的影响。
1.1跨河地点应尽量选择在路线附近河道的最狭窄处
为了减弱折光差的影响,要求两岸地形尽量相似,高差要小。视线离开水面要有足够的高度,一般不应小于2~3m,还应避免从草丛和河滩的上方通过。
1.2、在跨河两岸设置的仪器站和标尺点应构成对称的图形
如图1所示的平行四边形、等腰梯形及“Z”形。图中,I 为仪器站,b为标尺点,要求s1=s2,d1=d2。最好用两台仪器在两岸同时对向观测。这样布设和观测的目的在于:使各种误差对两岸观测结果的影响大小接近,符号相反,以便在两岸观测结果的平均值中得到较好的消除。
1.3跨河水准测量时间较长,仪器脚架应稳定地安置在脚桩上
标尺点须设置牢固的木桩并钉上圆帽钉。为了传递高程并检查标尺点是否发生变动,还须在跨河地点近的水准路线上埋设普通水准标石。
2光学测微法的跨河水准测量
跨河水准测量的观测方法有几种,在实际作业中可根据河面的宽度和仪器设备等情况来选取。光学测微法是一种比较常用的方法,这种方法适用于视距小于500m的跨河水准测量,根据工作经验,基本可以满足实际工作需要。
2.1观测前的准备
用于跨河水准测量的仪器除按一般水准测量规定的项目进行检查外,还要根据跨河水准测量的特性进行有关的检查,如检验与校正i角使其在6〃以下等。
按光学测微法进行观测,由于跨河视距过长而难于清晰精确照准标尺分划线,因而需特制一块专门供照准读数用的觇板,觇板可用铅板或其他金属板制造,板底为白色,中间有一条黑色照准标志线,标志线宽度d视跨河视线长度s而定。从实践情况看,当仪器(N3水准仪)距标尺25m时,标志宽度取1mm最适宜照准,板的宽度可取10~20cm,板的中央开有小窗,并装置刻有指标线的透明胶板,以便在标尺分划上进行读数。透明胶板上的指标线上、下各方刻有1mm 间隔的分划,故可直接估读到0.1mm。觇板可用适当的方式安装在水准标尺上,并使其可沿尺身作上下滑动。
GPS定位技术在跨河水准测量中的应用
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隧道两 端 陆岸 之 间 因被 多条 水 系阻断 , 虽考 虑 绕行 4 O余 k 从 虎 门大 桥 ( m 主桥 长约 3 0 m) 沿 00 处
GP S定 位技 术 在 测 量 工 作 中 以 其 高 精 度 、 全
天候 、 时 与 高效 率 、 需 测 站 间通 视 、 实 无 操作 简 单 、 并可提 供 全球统 一 的三 维地 心坐标 、 途 广 等特 点 用
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GP S定 位 技 术 在 跨 河水 准 测 量 中 的应 用
徐 辉
( 铁 隧 道 集 团有 限公 司 工 程 部 , 南 洛 阳 4 1 0 ) 中 河 7 0 9
摘 要 : 利用 G S定位技 术测 定跨 河 两岸 点位 大地 高差 , P 同时使 用精 密水 准仪 测定 同岸 点位 的水 准 高差 , 此 求 出观 测 点位之 高程 异 常值 及 其 线性 变化 率 , 据 并利 用似 大地 水 准面在 窄 线条 小 区域 范 围 内高程 异 常值均 匀变化 特 性 , 合 求得跨 洋段 的高程 异 常 变化 率及 异 常差 , 拟 从
一 准 洋 段
图 1 水 准 观 测 路 线 固
跨河 GP s水准 观测 图如图 2所示 。
一
G S r f hn / 0 8 N S Wo l o ia 2 0 - d C
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GPS定位技术运用于跨河水准测量的理论与实践
目录
第一节:GPS定位技术运用于跨河水准测量的理论依据 (1)
第二节GPS定位技术运用于跨河水准测量的适用范围 (4)
第三节GPS定位技术运用于跨河水准测量的布点要求 (5)
第四节GPS技术运用于跨河水准测量中GPS观测及数据处理 (6)
第五节GPS定位技术运用于淮扬镇新建铁路项目跨河水准测量 (9)
第一节:GPS定位技术运用于跨河水准测量的理论依据
⒈GPS大地高,水准测量的正常高,高程异常
GPS测量是以WGS-84椭球面为基准,在WGS-84地心坐标系中进行的,所提供的高程为相对于WGS-84椭球的大地高,遗憾的是相对于WGS-84椭球的GPS大地高是没有物理意义的,只是一个假定的高程系统,而实际工程应用中采用的是以似大地水准面为基准的正常高系统。所以,在实际应用中一般要将GPS大地高转化为目前我国使用的正常高(我国现有的高程资料基本属于黄海56高程系或85高程系)。进行GPS高程转换要考虑WGS-84椭球和本地参考椭球的差异以及大地水准面和似大地水准面相对本地参考椭球的高差,即大地水准面高和高程异常。大地高、正常高和高程异常之间有如下关系:
H G=H N+ξ
其中,HG为大地高;HN为正常高;ξ为高程异常,
高程异常,即同一测站点以WGS-84为基准的GPS大地高与以似
大地水准面为基准的正常高之间的高程异常。其几何关系见下图
⒉高程异常变化值,高程异常变化率
高程异常变化值:当测区中某一个点A既用GPS定位技术测得其
GPS大地高HGA,又用常规高程测量方法测得其正常高HNA,我们
就可以求出A点的高程异常值;
ξA=H G A- H NA
同样,当测区中某一个点B既用GPS定位技术测得其GPS大地高
HGB,又用常规高程测量方法测得其正常高HNB,我们就可以求出B
点的高程异常值。
ξB=H G B- H NB
测区中AB两点的高程异常变化值即为
△ξAB=ξA-ξB=( H G A- H NA)-( H G B- H NB)高程异常变化率:当AB两点的水平距离为LAB时,那么AB两点
高程异常变化率即为:
VξAB =△ξAB/L AB
⒊跨河水准测量理论依据
高程异常变化值,以及高程异常变化率在工程实践中应用非常广泛,其内涵及外延各种论述专著各有不同,本文上述两个概念是专为论述跨河水准测量而设,仅以此文为限。
高程异常产生的物理原因如下:
第一:地球是一个类椭球,而非严格意义上的椭球。在某些区域地球形状与几何椭球相去甚远。
第二:组成地球的介质的质量分布不均匀。由于万有引力定律得知,各地地球重力加速度分布不均匀,造成似大地水准面与WGS-84椭球面不一致。
知道了高程异常产生的物理原因,我们就容易明白高程异常规律难寻,因此,GPS定位技术在水准高程方面一直存在难以逾越的障碍,但高程异常变化在对于某一具体位臵而言是恒定的,他取决于该地地球的形状及该地地下介质的质量(即该地的重力加速度),同时,对于某一个区域而言高程异常变化值是有规律可循。地球的介质的质量的变化,导致该地重力加速度的变化。从而导致高程异常变化,但是,对于某一个区域而言,地球的介质的质量的变化是渐进的过程,这是地球在几亿年的变化的过程中逐渐形成。从而导致重力加速度的变化也是渐进的过程,最终导致高程异常变化也是渐进的过程,因而,对于某一个较小区域而言,高程异常变化率呈现逐渐递增或者逐渐递减
的变化趋势。
对于一条直线而言,如下图所示:从AB区间的高程异常变化率,到BC区间的高程异常变化率,到CD区间的高程异常变化率,必然是一个渐进的过程。
因此: AB区间的高程异常变化率是BC区间的高程异常变化率与CD区间的高程异常变化率的平均值。如下列公式所示:
VξBC= (VξAB +VξCD)/2
●跨河点○非跨河点
这就是GPS定位技术运用于跨河水准测量的理论依据
第二节GPS定位技术运用于跨河水准测量的适用范围
⒈当海拔高度超过500米的地区,不宜进行一二等水准测量,当海拔高度超过多少米的地区,不宜进行三四等水准测量,在测量规范没有规定,本人认为:应根据实地情况,具体确定,当河两端的高程异
常变化率差值超过每公里15mm时,不宜采用GPS定位技术进行三四等跨河水准测量。这既考虑了仪器系统误差,也考虑人为观测误差,同时考虑三四等跨河水准测量限差要求。
⒉当海拔高度超过500米的地区,河面宽度小于1000米,河两端的高程异常变化率的差值小于每公里15mm时,本人认为:可以采用GPS定位技术进行三四等跨河水准测量。
⒊当河两端的高程异常变化值大于每公里70mm时,不宜采用GPS 定位技术进行一等跨河水准测量。
⒋当河两端的高程异常变化值大于每公里130mm时,不宜采用GPS 定位技术进行二等跨河水准测量。
⒌当河两端的高程异常变化值大于每公里200mm时,不宜采用GPS 定位技术进行三四等跨河水准测量。
第三节GPS定位技术运用于跨河水准测量的布点要求
⒈GPS跨河水准测量应选择在地形较为平坦的平原、丘陵且河流两岸地貌形态基本一致地区。在河流两岸大地水准面具有相同的变化趋势,且变化相对平缓的方向上布设跨河路线。
⒉GPS水准点尽可能选在水准测线附近,并有利于进行GPS观测及水准连测。应避开土质松软、强磁场地段以及行人、车辆来往较多等场所。
⒊三四等跨河水准测量中,非跨河点(A、D)宜位于跨河
点(B、C)连线的延长线上,点间距大致与跨河距离相等,非跨河点偏离跨河方向轴线的垂距不得大于BC的1/4。
●跨河点○非跨河点
⒋二等跨河水准测量中,非跨河点(A、D)宜位于跨河
点(B、C)连线的延长线上,点间距大致与跨河距离相等,非跨河点偏离跨河方向轴线的垂距不得大于BC的1/25。
⒌二等跨河水准测量中,非跨河点(A、D)宜位于跨河点(B、C)连线的延长线上,点间距大致与跨河距离相等,非跨河点偏离跨河方向轴线的垂距不得大于BC的1/25。
⒍当跨河距离小于2公里时,同一河岸非跨河点距跨河点的距离以2公里为宜。
第四节GPS技术运用于跨河水准测量中GPS观测及数据处理