GPS跨河水准测量原理及实际应用

为提 高可靠性 ， 本次 Ｇ Ｐ Ｓ 跨河水准测量采用主、 辅线 的 模式， 主、 辅线跨河点间大地高高差采用 ＧＰ Ｓ测量模式 ， 两
咸 水准 闭合 环 ，
］ Ｐ Ｓ网形 示 意 图
见图 １ ，
铁 道 勘 测 与 设 计
１ ０ １ ３ （ ５ ）＿
Ｇ Ｐ Ｓ跨 河 水 准 测 量 原 理及 实 际 应用
面； 水准 仪 测 得 的 是正 常高 （ 面， 两 者有 如 下 关系 ：
日 ： ＝ ＋ ’ （ １ ）
３ Ｇ Ｐ Ｓ 跨河 水准 测量实例 应用
３ ． １ 工 程 概 况
பைடு நூலகம்
钱塘江通道北接沪杭高速公路 ， 跨沪杭铁路、 杭浦 高速 ，
在盐官西 ２ ． ５ ｋ ｍ 处 设过 江 隧 道 穿 越 钱 塘 江 ，过 江 隧道 长 约 ３ ． ８ ｋ ｍ， 是 钱 江 通 道 的主 要 控 制 工 程 。
Ｇ Ｐ Ｓ跨 河 水 准 测 量 原 理 及 实 际 应 用 何 亚 军
Ｇ Ｐ Ｓ跨河水准测量原理及实际应用
何 亚 军
（ 中铁第 四勘察设计院集 团有限公司工勘院 【 摘 武汉 ４ ３ ０ ０ ０ ０ ） 要】 通过钱塘 江过江隧道跨 河水准测量实际案例 ， 利用 Ｇ Ｐ Ｓ 技术测定 两岸点间大地 高结合水准测量拟合 出跨河点间
跨河水准测量法， 最 大跨 距 可 达 ３ ５ ０ ０ ｍ， 受 环境 、 地 形影 响很
可得 ：
ＡＨ￣＝ Ａ 一 ６ １ ， ￣ ｓ・ 日 （ ３ ）
展开 （ ３ ） 式得 ：
ＡＨ￣ Ａ ｓ ＝（ Ｈａ ｓ 一 月 ） 一 ・ （ ４ ）
式中： Ｈ 、
何 亚军
表 ４ 辅 线 跨 河 点 高 差 计 算
跨 河 主 线 第 １时 段
起 点点号 大地 高 Ｌ （ 大地 高 正常高高差 高程异常变化 高程异常变化 ｍ） 终 点 点 号 大 地 高 Ｌ （ ｍ） 高差 ｄ Ｌ （ 平距（ ｋ ｍ） ｄ Ｌ ． ｄ ｈ （ ｍ） ｍ） ｄ ｈ （ ｍ） 室（ ｍ／ ｋ ｍ） 率 均 值
工程需要得两点间的正常高高差 ， 而 由上面（ １ ） 式和 （ ２ ）
ｌ刖 舌
目前精密水准测量 ， 当水准线路跨越江 、 河、 海湾时， 一 般采用水准绕行通过或者采用三角 高程方法取得两 点间高 差， 绕行通过大桥 的方法极大的增加 了工作量且精度和可靠 度下降 ， 采 用三角高程的方法 受跨距 、 测量环境及地形影响 较大（ 全站仪测距在大跨距时精度下降或无法作业 ； 一般河、 海、 海湾湿 度大， 全站 仪在湿度很大 的情况下测量可靠性很 低或完全不能作业； 白天强光下不能作业： 两 点间不通视不 能作业） 。 随着 Ｇ Ｐ Ｓ的普及 ， 针对 以上两种方法的弊端， 采用 ＧＰ Ｓ
似 认 为在 椭球 面 同一 个 方 向上 高程 异 常变 化趋 势 一 致 ， 即 高 程异 常呈 线 性 变 化 ， 所 以可 以通过 水准 及 ＧＰ Ｓ测 量 的方 法
小， 可谓全天候作业， 极大程度上提高 了效率， 降低 了测量费 用 。对 此本 文以钱塘 江过 江隧道二等水准网跨河水准 测量 为实例 ， 探讨和分析 了 Ｇ Ｐ Ｓ跨河水准测量在实际应用中的 相 关问题 ， 本测量项 目采用埋设强制对 中标志提高精度、 简 化操作 、 提 高工效 ； 优化网形， 采用主辅线方法提 高可靠性 ， 最后制定较优技术方案 。
（ ｍ） 。
分别为 Ａ、Ｂ 点的大地高，单位 为米
由（ ４ ） 式 可 以看 出： Ａ、 Ｂ点 的大 地 高和 Ａ、 Ｂ点 间平 距 可
以由 Ｇ Ｐ Ｓ测量得到 ， 只要得到 Ａ、 Ｂ点的高程异 常变化率就 可 以计算出我们 需要 的 Ａ、 Ｂ点间的正常高高差 ， 现在 的问 题就转化 成 Ａ、 Ｂ点间的高程异 常变化率 的求取 。 而在大地 水准面比较光滑 的地 区， 如平原地区、 海上等局部 区域可近
水准高差 。 探讨 了 Ｇ Ｐ Ｓ 跨 河水准测量的原理及 方法， 通过使用强制对 中标志免 量仪 器高来提 高 Ｇ Ｐ Ｓ 跨 河水准测量的精度 ，
优化 网型设计提 高 Ｇ Ｐ Ｓ 跨河水准测量可靠性， 达到 了二 等水准测量的要求 ， 满足 工程需求 。
【 关键词】 Ｇ Ｐ Ｓ跨河水准 高程异常变化率 网型优化
（ △ 一 ） （ ２ ）
３ ． ２方案设计
（ １ ） 网形 优 化 设 计
式中： 日 。 广 Ａ、 Ｂ方 向的高程异常变化率， 单位为米每千 米（ ｍ ／ ｋ ｍ） ； 厂 Ａ、 Ｂ点间的平距 ， 单位 为千米 （ ｋ ｍ） ； △ 。 ｒ —Ａ 、 Ｂ点间的大地 高高差 ， 单位为米 （ ｍ） ； 厂－ Ａ、 Ｂ点间的正 常高高差 ， 单位为米 （ ｍ） 。 ２ ． ２数学模型
得到 Ａ、 Ｂ点方 向上的高程 异常变化率 ， 从而求取 Ａ、 Ｂ点间 的正常高高差 。 该方法是一种纯几何线性拟合内插 的方法 ， 进行 内插 时未考虑大地水准面的起 伏变化“ ， 对测量区域及
测 量 点布 设 有 所 要 求 。
２ ＧＰ Ｓ跨 河水准测量 原理
２ ． １ 高程异常变化率 Ｇ Ｐ Ｓ 测 得的是大地高 （ Ｈ ） ， 基准面为 ＷＧＳ ． ８ ４椭球
） ， 基 准 面 为似 大 地 水 准
跨江处江面宽 ２ ． ３ ｋ ｍ， 跨距较大， 全天两岸湿度 在 ６ ０ ％
以上 ， 全 站 仪 测 距 困难 ， 而 且 两岸 地 势 平 缓 ， 地貌类似， 所 以 考虑采用 Ｇ Ｐ Ｓ跨 河水 准 测 量 。
其中： 沩 该处 ＷＧ Ｓ － ８ ４椭 球 面 与 似 大 地 水 准 面 之 间 的 差距， 即高 程 异 常 。 那 么 Ａ、 Ｂ 点 间 的高 程 异 常 变 化 率 定 义 为 ：