深入探讨基于GPS的工程测量控制网建设

某项目测区属丘陵地带, 杂草丛生, 荆棘遍布, 测区面积约1 2 k m 2, 测区附近有简易公路, 交通欠发达。由于滥采乱挖, 测区内个别地段地形十分破碎。该矿地质工程测量控制网建网任务包括四等控制测量点1 0个;一级小三角 (或一级导线) 测量点2 0个;1∶2000地形测量2km2;基线测量6km工程点测量4 0个;剖面测量6 k m。

采用1954年北京坐标系和1956年黄海高程系, 测区及其附近有四等三角点3个该网最弱点点位中误差为±0.0 4 m, 最弱边相对中误差为1/1 6 0 0 0, 验前测角中误差为±0.5 6", 验后测角中误差为±1.0", 达到了四等控制点精度要求。1 9 8 0年, 某单位曾在该区域内施测过5"小三角和图根点, 但由于无人看管和破坏等原因, 几乎无法找到。测区已有的1∶10000地形图是2000年的航测图, 现实性差, 但可作为工作底图使用。

1 控制测量

控制测量包括一级导线测量和图根导线测量。为了保持成果资料的一致和完整, 坐标高程系统仍然沿袭原采用的1 9 5 4北京坐标系和1 9 5 6黄海高程系。

1.1 布网方案

(1) 控制网质量指标要求。精度、可靠性、灵敏度、经济指标构成了测量控制网的质量指标体系。控制网设计好坏亦由这4项指标来衡量。一般机助设计主要完成前3项指标的评定, 而经济指标则因要求出入很大, 由设计者考虑经济要素进行选择。N A S E对控制网的精度、可靠性、灵敏度要素分析提供了方便的手段, 给出设计网的点、点间误差椭圆, 每个观测值的内可靠性、外可靠性值, 每个观测值对提高控制网平均方差、灵敏度的作用量。

(2) N A S E中的实现方法。精度、可靠性、灵敏度是控制网优化设计的基本参考集, 零、一、二、三类设计问题是优化的目标。

零类设计解决参考系或基准问题, 即为参数及其方差-协方差矩阵选择一个最优的参考系。N A S E通过提供拟稳平差以及可指定任意观测值权的手段, 用模拟的方法来解决该类似设计问题。一类设计是图形设计问题, 包括点位的选择、观测方案的拟定。该类设计的有效途径是采用线性规划法。N A S E通过提供一些全局性的精度、可靠性和灵敏度参数指标来辅助用户采用模拟法进行设计。在这一阶段中可靠性和可检验性比精度更为重要。

1.2 技术标准

G P S点的选埋以便于观测使用、能长期保存为一般原则, 上下盘标志中心最大偏差不超过3 m m。点间尽量通视, 点位远离高压输电线 (距离不得小于2 0 0 m) , 避开大面积水域, 点位周围不宜有高于1 0°的障碍物, 点名按G P S 1, G P S 2, ……编号。

一级导线、图根加密点的选埋应做到相邻点间通视良好, 视线超越 (或旁离) 障碍物不宜小于0.5 m;点位应选在土质坚实的地方, 既要便于埋石或刻石和观测, 又要能长期保存;相邻导线比尽量不超过1:3;测站、镜站应选在不受电磁场干扰的地方, 一般要求离开高压线5 m以外;测线及其延长线上不应有反光物体。一级导线 (5") 点全部埋石。图根级点在满足每幅图至少有两个埋石点和便于施测基线、剖面的情况下有选择性埋石。一级导线点、图根导线点均按自然数编号, 并分别在其自然数号前冠以等级符号“V”、“P”。测区高程用测距三角高程加密, 高程中误差为±0.0 5 m。

1.3 记录与平差计算

记录必须项目齐全、字迹工整。角度的秒值、边长的毫米值严禁更改, 禁止相关数字连环更改。因读记错误时, 亦只能划改, 不准涂改、擦改。不符合的观测需重测时, 在记录处用红色笔斜线划去, 并注明重测的页码及原因。记录本须经1 0 0%的自检和互检, 并将检查出的问题及处理情况记录在记录本的扉页相应位置上。

(1) 因测区距3≠分带的1 1 4≠带的中央子午线较远, 且测区内高差起伏较大, 所以, 导线边均应加入投影改正。改正计算时, Rm=6365348m, Hm=150m, hm=0。

(2) 各级导线平面坐标之平差计算在P C-1 5 0 0 A上进行, 高程用计算器手工计算。各种平差计算由两人独立计算, 结果应完全一致。

2 地质勘探工程测量

地质勘探工程测量包括基线测量、剖面测量、工程点 (钻孔、槽探等) 。地质勘探工程测量利用G P S点、一级导线点或按E D M图根导线布设控制点, 用测距极坐标法或经纬仪视距法布设。

(1) 剖面和基线端点均埋设水泥柱, 基线点 (间距50m, 即从端点每50m设一点) 用木桩表示。

(2) 钻孔布设后, 用布设时相同的方法使用不同的控制点对布设的点进行复测。钻孔终孔定位测量采用测距极坐标法等图根控制测量相同的方法和精度要求施测。钻孔平面位置以封孔后的标志中心为准, 高程测至终孔标志顶面, 并量取标志至地面的高度。同时应在终孔上设站观测检查角, 检查角的观测值与计算值之差小于82506/s" (s为测站边长) , 当施测检查角困难时, 用第一次定测相同的方法的不同的控制点重复施测一次。

(3) 槽探测定其一边, 量取其宽度。槽探等工程点一般用极坐标 (视距或光电测距) 法测定, 水平角和垂直角均用1个度盘位置, 垂直角 (天顶距) 读至1。

(4) 剖面控制点用图根控制测量相同的方法施测, 全长高程闭合差为0.3 3 m。

3 地形测量

1∶2 0 0 0地形测图采用大平板测图, 50cm×50cm正方形分幅。用厚度为0.1mm或0.0 7 m m的、经过热定型处理的、变形率小于2%的聚脂薄膜作底图纸, 等高距为1m, 控制点的展点中误差为图上±0.1mm, 地形要素的取舍必须以反映主要地形特点及相关特点为原则。做到主次分明、表示清楚合理。由于测区内采矿造成地形十分破碎, 因此要科学合理地表示出平峒和乱掘地。矿石边界要圈定, 顶部也要测注高程。

地形测量的范围为2km2 (X:2932500~2934500, Y:356900~357900) , 但是特别要注意的是: (1) 必须做到大平板用一个控制点标定方向, 一个控制点方向作检查 (偏差不超过图上0.3 m m) , 检查测站点高程时高程较差不大于0.2 5 m。

(2) 测绘地物地貌应本着看不清不绘的原则。

(3) 与地质专业有关的陡崖、冲沟、平峒、露岩地及地质工程地要详细表示。

(4) 林地、灌木林、经济林、经济作物地以及耕地应测定其范围, 配以相应的符号表示。

4 结语

通过对以上问题的系统分析, 得出结论:测量控制网同施工控制网在一定程度上是相通的, 它与其他测量学科的关系非常密切;施工控制网在施测阶段, 应根据建网任务及作业依据, 技术设计报告, 在已有资料及质量评述和利用的基础上, 按照一定的程式完成。同时, 测量工作应实行二级检查一级验收制度, 即过程检查、最终检查和验收检查。过程检查是在作业组自查互查的基础上按照本设计书的技术要求, 由测绘项目负责人组织检查。最终检查则是在过程检查结果符合要求后, 由测绘分队组织实施。依据过程检查和最终检查的结果, 由该地质项目的项目经理组织大队级的验收检查。

摘要：本文基于笔者参与的一个工程测量项目, 深入探讨了工程测量中控制网的建设, 通过在项目中的应用与理解, 笔者还将其进行了一定程度的延伸, 这是笔者长期阅读大量相关文献的结果, 相信本文的研究对从事相关工作的同行有着重要的参考价值和借鉴意义。

关键词：GPS,工程测量,控制网,地形测量