GPS在内河航道工程测量的应用

张国强

(河北省衡水市桃城区公路管理站)

1 测量控制点的选取和三角网布设的原则

(1)每20 km 航道里程以内布设一对GPS 控制点，每对间距约为300 m，为便于用常规方法进行加密控制或直接为测图服务，要求每对点之间能够相互通视。

(2)在航道管理分界处、界河起点、大中型桥梁一端、城镇段、河口段、重要建筑物等地方适当加密点位。

(3)GPS 控制点应尽量远离高压输电线路和大功率无线电发射源(如电视台、微波站)，以减少对GPS 信号的干扰。

(4)点位附近不应有大面积水域或强烈信号干扰接受的物体，以免造成信号衰减。

(5)点位目标显著，在地平仰角15°以上的视野内不易有障碍物，以减少信号遮挡。

(6)GPS 点位的选取应方便交通、使用和保存且点位基础坚实稳固。

(7)为便于全网整体观测、整体平差，提高精度，GPS 控制网采取边连式和点连式两种方法混合构网方式。

2 观测要求

GPS 观测使用3 台双频接收机，仪器标称精度为±(5 mm+10－6D)，观测应满足下列要求:

(1)卫星高度角不小于15°;(2)观测时间不小于30 min;(3)采样时间间隔为15 s;(4)观测卫星不少于4 颗，卫星分布象限不少于2 个;(5)观测时点位几何图形强度因子(PDOP)不大于8;(6)平均重复设站数大于1.8。

3 观测方法

在GPS 观测前，应首先根据测区中心的概略经纬度和高程及较新的星历进行预报，由于存在有卫星数少于4 颗的观测时间或图形强度因子PDOP 极大的情况，应根据预报选择最有利的观测时间，提高作业效率。

野外作业时，应根据接收机的台数、天气、交通车辆及GPS 图形编制每天的观测计划，并依照实际作业的进展情况对观测计划进行必要的调整。观测计划是顺利高效完成GPS 控制的重要保证。

按观测计划各组人员需按时到达指定的点位并做好仪器安置和开机的准备工作，开机后应认真量取仪器高并记录在测量手簿上，GPS 接收机开始记录数据后，应时刻注意接收机的工作状态，包括PDOP、信噪比、接收信号的类型和数量、存储容量、电池余量等，发现异常及时处理。在观测过程中，观测者不得离开测站，应防止人及其他物体震动、碰动天线或遮挡卫星信号。仪器工作正常后，应及时填写GPS 测量手簿中各项内容。每日观测结束后，应及时将数据转存或备份，确保观测数据不丢失。

4 数据处理

GPS 网数据处理分为基线解算和网平差两个阶段。各阶段数据处理软件可采用随机软件或经正式鉴定的软件，对于高精度的GPS 网成果处理也可选用国际著名的GAMIT/GLOBK、BERNESE、GIPSY、GFZ 等软件。

对于两台级以上接收机同步观测值进行独立基线向量(坐标差)的平差计算叫基线解算。它的基本内容是:

(1)数据传输;

(2)数据分流;

(3)统一数据文件格式;

(4)卫星轨道的标准化;

(5)探测周跳、修复载波相位观测值;

(6)对观测值进行必要改正。

基线向量的解算一般采用多站、多时段自动处理的方法进行，具体处理中应注意以下几个问题:

①基线解算一般采用双差相位观测值，基线大于30 km，可采用三差相位观测值。

②卫星广播星历坐标值，可作基线解的起算数据。

③基线解算中所需的起算点坐标，应按以下优先顺序采用:

a 国家GPSA、B 级网控制点或其他高等级GPS 网控制点的已有WGS－84 系坐标。

b 国家或城市较高等级控制点转换到WGS－84 系后的坐标系。

c 不少于观测30 min 的单点定位结果的平差值提供的WGS－84 系坐标。

④在采用多台接收机同步观测的一个同步时段中，可采用单基线模式解算。

⑤同一级别的GPS 网，根据基线长度不同，可采用不同的数据处理模型。

⑥对于所有同步观测时间短于30min 的快速定位基线，必须采用合格的双差固定解作为基线解算的最终结果。

5 结束语

通过以上的探讨我们不难看出，GPS 在未来航道测量作业中拥有具大的前景，其定位速度快、费用低、方法灵活多样和操作简便等特点，能够满足水运工程规划、设计、施工、验收和船舶安全航行的需要同时，还能够定期和不定期地对现行航道进行常规性的维护测量。通过GPS 现代先进的测绘技术的设备，再配合先进数字测深仪同时进行测量，从而大大提高了航道测量的周期和精度。

［1］刘大杰，等.实用测量数据处理方法［M］.北京:测绘出版社，2000.

［2］赵俊生.GPS 在城市控制测量应用中的研究［J］.测绘通报，2000.

［3］李征航，黄劲松.GPS 测量与数据处理［M］.武汉大学，2005.