發(fā)掘GPS測(cè)量技術(shù)潛質(zhì)，讓控制測(cè)量和細(xì)部測(cè)量并行——在控制測(cè)量困難測(cè)區(qū)勘測(cè)階段中的思考與應(yīng)用

陳治行

（中鐵大橋勘測(cè)設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司 武漢市 430050）

前 言

衛(wèi)星導(dǎo)航定位技術(shù)是在一個(gè)特別選定的精確的坐標(biāo)系統(tǒng)框架下，通過(guò)測(cè)量計(jì)算測(cè)站與多個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)位之間的空間距離，從而獲取測(cè)站在空間坐標(biāo)系統(tǒng)框架中的準(zhǔn)確位置的。利用衛(wèi)星導(dǎo)航定位技術(shù)獲取的測(cè)站空間信息可以有空間坐標(biāo)、基線向量等多種形式。目前，衛(wèi)星導(dǎo)航定位技術(shù)的空間定位精度能滿足很多工程測(cè)量應(yīng)用的需要，因而得到了廣泛的應(yīng)用。

1 GPS測(cè)量數(shù)據(jù)流框架及改進(jìn)

把GPS技術(shù)作為核心技術(shù)的大型測(cè)量工程項(xiàng)目，其測(cè)量成果的數(shù)據(jù)流框架如圖1所示。

不論是加密控制點(diǎn)還是碎步測(cè)量點(diǎn)，其核心的數(shù)據(jù)流都是測(cè)站相對(duì)于起算點(diǎn)位的相對(duì)空間關(guān)系的擴(kuò)展。因此，在控制好測(cè)量精度的大前提下，利用GPS測(cè)量成果可存儲(chǔ)為基線向量這一中間成果的特性，可以把對(duì)坐標(biāo)現(xiàn)勢(shì)性要求不強(qiáng)、對(duì)坐標(biāo)精度要求不高或者測(cè)量技術(shù)設(shè)計(jì)可調(diào)整范圍大的這三類(lèi)碎步測(cè)量的外業(yè)工作提前進(jìn)行，比如地形測(cè)量、水文測(cè)量，斷面測(cè)量等。而這三項(xiàng)工作也正是工作量大、工期長(zhǎng)的主要測(cè)量工序，因此，改進(jìn)測(cè)量數(shù)據(jù)流流程框架，對(duì)提高測(cè)量效率是有很大好處的。改進(jìn)后的測(cè)量成果數(shù)據(jù)流擴(kuò)展流程框架如圖2所示。

圖1 測(cè)量成果數(shù)據(jù)流框架

圖2 測(cè)量成果數(shù)據(jù)流擴(kuò)展流程框架圖

2 應(yīng)用實(shí)例

贊比亞MONGU-KALABO公路 （MONGUTAPO段）工程線路全長(zhǎng)約34 km，包含大、小橋梁總計(jì)30座。項(xiàng)目位于贊比亞西部省的Barotse Floodplain（巴洛茲洪泛平原）上，受贊比西河洪水影響，每年12月至次年7月間，本項(xiàng)目除了線路兩端點(diǎn)外的線路全線都被洪水淹沒(méi)，且區(qū)域內(nèi)平均水深超過(guò)2 m，只有零星地勢(shì)高的村莊在線路兩側(cè)分布。項(xiàng)目測(cè)區(qū)內(nèi)具備良好測(cè)量外業(yè)條件的可工作時(shí)段僅為每年6～11月。該測(cè)量項(xiàng)目的工作量特別巨大，如何通過(guò)技術(shù)設(shè)計(jì)提高工作效率尤為重要。

我們?cè)谡{(diào)整測(cè)量數(shù)據(jù)流框架的基礎(chǔ)上，以GPS技術(shù)為核心技術(shù)手段，針對(duì)分解后的技術(shù)難點(diǎn)在采取了如下技術(shù)措施后，保證了本工程各專業(yè)間的工作銜接、縮短了工期，圓滿完成了測(cè)量任務(wù)。

（1）空間基準(zhǔn)問(wèn)題。利用GPS甚長(zhǎng)基線解算技術(shù)可以確定測(cè)區(qū)在WGS-84坐標(biāo)框架下的準(zhǔn)確位置的優(yōu)點(diǎn)。在線路兩端和洪泛區(qū)內(nèi)的零星島狀區(qū)域，每隔5 km左右布設(shè)一個(gè)框架點(diǎn)，聯(lián)測(cè)測(cè)區(qū)鄰近的IGS框架站，確定了本工程區(qū)域在WGS-84坐標(biāo)框架下的準(zhǔn)確位置，并以這些框架點(diǎn)的WGS-84坐標(biāo)作為后續(xù)工作的臨時(shí)基準(zhǔn)。

（2）平面基準(zhǔn)問(wèn)題。由于當(dāng)?shù)貙儆跍y(cè)量基礎(chǔ)設(shè)施落后地區(qū)，實(shí)地檢測(cè)后發(fā)現(xiàn)，能搜集到的測(cè)量起算資料精度不高。因此，在既有測(cè)量基準(zhǔn)的基礎(chǔ)上建立了理論模型嚴(yán)謹(jǐn)?shù)哪軡M足工程施工建設(shè)精度要求的工程獨(dú)立坐標(biāo)系，作為本次測(cè)量最終成果的坐標(biāo)系統(tǒng)基準(zhǔn)。

（3）高程基準(zhǔn)問(wèn)題。在洪水泛濫期的洪泛區(qū)進(jìn)行等級(jí)水準(zhǔn)測(cè)量沒(méi)有可行性，因此采用了GPS技術(shù)測(cè)定的大地高結(jié)合大地水準(zhǔn)面模型的方式，獲取初步的高程數(shù)據(jù)，供精度要求不高的初步設(shè)計(jì)項(xiàng)目臨時(shí)使用；待控制測(cè)量完成后，再對(duì)所有的臨時(shí)高程測(cè)量成果進(jìn)行統(tǒng)一轉(zhuǎn)換。

（4）工期問(wèn)題。本工程測(cè)區(qū)的地勢(shì)低洼，在雨季是洪泛區(qū)，在旱季是廣闊的草原和沼澤。若在控制測(cè)量完成后，開(kāi)啟碎步測(cè)量工作，在當(dāng)年旱季內(nèi)完成本階段測(cè)量任務(wù)是不可能的。因此，在控制測(cè)量正在進(jìn)行的旱季，利用前期已獲得準(zhǔn)確WGS-84坐標(biāo)框架坐標(biāo)的零星臨時(shí)控制點(diǎn)，采用GPS-RTK測(cè)量方法，提前開(kāi)啟碎步測(cè)量工作序幕。以基線向量的形式采集碎部點(diǎn)成果，在控制測(cè)量完成以后，對(duì)此階段的全部碎部點(diǎn)成果進(jìn)行統(tǒng)一的內(nèi)業(yè)處理，獲取準(zhǔn)確的工程坐標(biāo)系坐標(biāo)成果資料。這樣的作業(yè)方式雖然增加了內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理的復(fù)雜程度，但是通過(guò)對(duì)測(cè)量工序數(shù)據(jù)流框架的調(diào)整為整個(gè)測(cè)量工程項(xiàng)目節(jié)省了約兩個(gè)月的寶貴外業(yè)工期。

（5）工序銜接問(wèn)題。我們?cè)趪?yán)控測(cè)量精度的原則下，多次根據(jù)設(shè)計(jì)單位的需要，把最新的控制測(cè)量資料與碎部測(cè)量的基線向量成果綜合處理，快速整理出版了高精度的臨時(shí)測(cè)量成果，為整個(gè)工程進(jìn)度的有序推進(jìn)提供了及時(shí)的基礎(chǔ)測(cè)繪保障。

3 結(jié)論

測(cè)量工作的靈魂是帶有精度控制的測(cè)量數(shù)據(jù)流的擴(kuò)展。站在這個(gè)高度，靈活調(diào)整數(shù)據(jù)流擴(kuò)展的框架，采取有效的技術(shù)措施，讓很多工期漫長(zhǎng)的工序跳出“先整體，后局部”的常規(guī)測(cè)量框架，可極大地縮短測(cè)量工期，帶來(lái)顯著的經(jīng)濟(jì)效益和技術(shù)效益。

隨著以GPS為代表的衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)的快速發(fā)展，在知悉并理解該項(xiàng)技術(shù)原理的基礎(chǔ)上，靈活運(yùn)用，充分發(fā)掘GPS技術(shù)擴(kuò)展性能好的潛質(zhì)，可以使測(cè)量工程應(yīng)用在實(shí)踐中得到長(zhǎng)足的發(fā)展和進(jìn)步。

1李征航，黃勁松.GPS測(cè)量與數(shù)據(jù)處理[M].武漢：武漢大學(xué)出版社，2005.