gps测量技术在工程中应用探究

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1、GPS测量技术在工程中应用探究　　摘要：本文基于笔者多年从事变形监测的相关工作经验，以基于GPS的沉降变形监测技术为研究对象，探讨了其在某高速公路沉降变形监测中的应用思路，全文是笔者长期实践基础上的理论升华，相信对从事相关工作的同行能有所裨益。关键词：GPS沉降变形监测公路中图分类号：TB22文献标识码：A文章编号：1672-3791（2013）01（b）-0047-021工程概述某高速公路全线采用双向四车道全封闭高速公路标准建设，设计行车时速100～120km/h。本人选取其中10km作为GPS沉降变形监测的工程项目，所处地形为

2、平原和丘陵连接地带，设计路基宽度26m。路线设计为四车道该段有11个各种系统的平面控制点，经过实地寻找，找出了5个。在已找出的5个控制点中，国家测绘局系统一等点2个，二等点1个，城市测量系统点2个，这些平面控制点分属不同测量系统，且等级不同。2010年9月，本人对其中10km路段进行了测定，采用了GPS技术进行高程测量，并与用二等水准测量的高程数据进行比较和分析，在测量过程中有意识对GPS的高程进行了检验。52工程实施过程（1）观测使用AshtechZ-X双频GPS接收机5台，二等水准采用NAZ+GPM3型水准仪。并对两种方法测量

3、的成果进行分析，同时用全站仪检验了GPS点的坐标。（2）GPS网采用静态模式观测，网形采用边连式。观测时最少卫星数5颗，存储的限差：水平为±5mm，垂直为±10mm；水准测量参照二等水准的精度指标。（3）在测区内l0km范围内有GPS基准点7个，布设14个变形监测点，每个点监测1～2h。3精度分析3.1测区GPS沉降变形监测网的精度分析下面结合某高速公路的其中10km路段的变形监测网（如图1所示），对GPS基准网和监测网的精度进行分析，该路段沉降变形监测网，由7个基准点（JZ03、JZ06、JZ08、JZ09、JZ10、JZ18和

4、JZ21）组成了GPS基准网；由14个监测点（BJ01、BJ02、BJ04、BJ05、BJ07、BJ11、BJ12、BJ13、BJ14、BJ15、BJ16、BJ17、BJ19、BJ20）组成了GPS监测网。通过长时间的精密水准观测和基准分析，认定JZ03点是稳定的，把JZ03作为基准起算点，解算整个GPS网，GPS沉降变形监测网采用边连接形式布设。表1给出了GPS基准网基线解算的边长中误差。从表1中可以看出，GPS基准网的基线解算精度达到了毫米级。最大的基线边长中误差为5.75mm，最小的基线边长中误差为0.lmm。GPS基准网是

5、在WGS-84坐标系下进行整体平差。平差时，固定具有精密WGS-84坐标的JZ03点，以提高整个基准网的位置精度。平差后获得其它基准点在WGS-84坐标系下的空间直角坐标、大地坐标和高斯平面直角坐标及相关精度信息。监测网的平差也在WGS-84坐标系下进行。经过平差后获得监测点在WGS-84坐标系下的空间直角坐标、大地坐标及相关的精度信息；然后固定JZ03点和方向，在WGS-84坐标系的高斯平面上进行平差。平差后获得变形监测点的高斯平面直角坐标、监测点间的平面边长及其相关信息。从GPS基准点和变形监测点的中误差统计可以发现，高程分量

6、的精度虽然不如南北和东西方向分量的精度，但也没有超过6mm的，除了个别点因为周围观测条件的影响（特别是多路径效应的影响）以及城区观测环境的因素外，大多数都在4mm左右，是可以满足沉降变形监测的需要。当然，如果在观测过程中，采取更多的措施，比如，采集数据前，精确检验每个天线的相位中心位置，特别是垂直方向的差值；观测时段增加到10h以上，同时拥有更多的同步观测站点等，精度会更高，也是值得进一步考虑的。3.2沉降监测及与精密水准的一致性分析通过表3比较GPS与全站仪两种方法的测量结果可以看出：在两种方法下测得的同一坐标之差的最大值分别为

7、：△Xmax=4.0mm，△Ymax=5.0mm。5因此，GPS测量成果是精确可靠的，从下面定位精度一致性检验结果来看，GPS技术测量的点位精度可达毫米级，与全站仪测定结果符合得较好，可以较好地满足公路变形监测的精度要求。使用GPS测出变形监测点的高程，然后将GPS高程与水准高程进行比较，其比较结果具有很高的参考价值，表4是工程中的一部分数据。可以看出，GPS高程与水准高程最大差值不超过5mm。GPS高程能满足公路变形监测的精度要求。GPS的数据处理结果表明，在水平方向上的监测精度能达到毫米级，在竖直方向上的精也能达到毫米级。完全

8、符合公路沉降变形监测的精度要求。下面表格中的数据是从工程实例中抽取具有代表性的公路GPS沉降变形监测点，并以此数据为例，对数据进行分析。表5中仅列出了五个观测周期的数据进行分析，从中可以看出，不同周期的数据有所变化，相邻观测周期之间的高程变化不大，