GPS技术在临潼段石川河防洪工程测量中的应用

2016-10-21霍维

地下水 2016年5期

关键词：施测石川测区

霍　维

(陕西水环境工程勘测设计研究院，陕西西安 710021)

GPS技术在临潼段石川河防洪工程测量中的应用

霍维

(陕西水环境工程勘测设计研究院，陕西西安 710021)

GPS技术能够快速、高效、准确地提供点、线、面要素的精确坐标以及其他相关信息，具有全天候、高精度、自动化、高效益等显著特点。结合在临潼段石川河防洪工程测量中，从测区首级平面控制网点位选埋、外业观测、基线处理、平差计算及高程控制网的具体施测方法等方面进行讨论，并利用首级控制成果，采用GPS-RTK方法进行河道断面测量、地形图测量。

GPS技术；平面、高程控制；工程测量

1　概述

石川河属于渭河支流，发源于陕西省铜川市，流经铜川市王益区、耀州区，渭南市富平县，西安市阎良区、临潼区，最后于西安市临潼区的交口镇流入渭河。

测区位于临潼区渭河以北的黄土台源区及冲击平原区，地形北高南低，两岸阶地发育，地势高差较大，河道内灌木杂草、芦苇茂密，两岸坎上树木高大，卫星信号较差。测区分为两段，分别位于临潼区相桥镇、交口镇段的石川河河道。相桥镇段纵向长约3 km，交口镇段河道纵向长约1.1 km，宽度约400～600 m，呈狭长带状。

随着沿河两岸经济建设的高速发展及采砂等因素对河道的严重破坏，极大的影响了河道的防洪能力。2013年以来，随着陕西省重要支流治理项目的实施，省水利厅加大了对石川河治理的投入，我院承担了陕西省重要支流治理项目临潼区石川河防洪工程初步设计和施工图设计测量任务。

本文结合对临潼段石川河上建立的五等平面控制网、四等高程控制网得到的首级测量成果，对该控制网的成果进行了分析。并利用得到的控制网成果采用华测X91接收机进行测区转化参数的求取，并进行地形图、河道断面测量，为设计人员提供基础测量资料。

2　GPS平面控制

2.1采用的平面、高程系统

平面系统：1980西安坐标系，中央子午线为108°。高程系统：1985国家高程基准，等级为四等。

2.2控制点的布设

为满足本项目的施工要求，在两段测区统一布设一个五等平面控制网作为测区首级控制。本次在测区共布设固定标石12个，每个标石至少有一个通视方向，且点位布设在河道两岸牢固、可靠，易于保存，交通方便，易于GPS静态观测的地方。

2.3平面控制网观测及处理

2.3.1外业观测

测区首级平面控制网以陕西省测绘局2005年施测的C级GPS点f173及2012年施测《陕西省三门峡库区淤积断面设施测量》时布设的D级GPS控制点D073、D0793个点作为起算点，按边连式组网，外业采用5台华测X91双频GPS接收机以静态模式观测，按五等平面精度连测布设的S1、S2……S12，共观测5个时段，每时段观测50分钟，观测时段数为2.0，大于《水利水电工程测量规范》规范要求的1.2，全网共15个点。

观测前制定作业调度表，观测时严格按照调度表规定进行作业，保证同步观测。观测时，严格整平仪器，每时段观测前后各量取天线高三次，取平均值作为观测前后天线高，观测前后天线高之差不大于3 mm，并取前后两次天线高平均值作为最后的天线高，由作业人员记录在观测手簿上，并观察接收机情况，避免出现仪器不记录数据。

图1　临潼段石川河GPS控制网示意图

2.3.2内业平差

(1)内业计算采用华测GPS随机软件Compass静态处理软件进行基线解算。根据基线残差图剔除质量差的观测卫星数据，提高基线观测数据质量，解算过程中没有被拒绝的基线。基线结算后最大中误差为0.00 54 m，最小中误差为0.001 4 m，满足规范要求。

(2)三维无约束平差：在WGS-84椭球上进行三维无约束平差，无约束平差通过后，最大点位中误差为0.005 0 m，最小点位中误差为0.001 6 m，边长中误差最弱为1:799 50，满足规范要求。

(3)约束平差：无约束平差通过后，以陕西省测绘局2005年施测的C级GPS点f173及2012年施测《陕西省三门峡库区淤积断面设施测量》时布设的D级GPS控制点D073、D0793作为约束点，在1980西安坐标系下进行约束平差，中央子午线为108°。由于测区位于108°边缘地带，受投影变形影响，平差后的GPS反算边长和全站仪实测边长的差值不能达到1/20 000。

为满足施工精度要求，对测区控制网进行投影处理。以测区中心控制点Z1为投影基点，投影尺度比为0.999 850进行投影，平差完成后，其坐标最大中误差为0.002 1 m，最小中误差为0.001 0 m，边长相对中误差最弱为1:219 541。计算GPS坐标反算边长与全站仪实测边长对比情况如表1。

表1

综上所述，本工程GPS控制网的二维约束平差成果精度完全达到五等GPS网的精度要求。

3　高程控制

本工程首级高程控制网采用1985国家高程基准，高程等级为四等。相桥镇段以陕西省测绘局2005年施测的C级GPS控制点f173为起闭点，在测区内布设一条闭合水准路线，并连测S1、S2、S3、S4 、S9、S10、S11、S12。交口镇段以我院2012年施测《陕西省三门峡库区淤积断面设施测量》时布设的D级GPS点D079和断面基本水准点III咸渭020为起闭点，在测区内布设一条附合水准路线，并连测S5、S6、S7、S8。

外业采用徕卡Sprint250m电子水准仪进行观测，内业采用徕卡水准网平差软件进行平差,并生成水准原始记录报表。平差结果显示，各项指标均符合《水利水电工程测量规范》限差要求。

4　地形图及横断面测量

平面、高程平差完成后，从控制成果中选择能够均匀分布整个测区，且能控制整个测区的S3、S4、S7、S8、S9、S10作为求解转换参数的参考点进行七参数求取。根据求取的测区转换参数，利用GPS-RTK方法进行地形图测量和断面线放样测量。

地形图测量采用GPS-RTK方法进行外业数据采集。采集数据时，每个测量员均备注了代码，以便于内业编辑成图，必要时，还绘制了草图。施测前后，均对控制点进行了校核，校核最大平面较差0.029 m，最大高程较差0.028 m，满足规范要求。作业过程中，在高杆作物及茂密树林下等容易出现卫星信号失锁的地方，重新进行了初始化，等待有固定解后方才继续作业。内业采用南方CASS9.1软件进行编辑成图，提供DWG格式数字图成果。

横断面测量按1:1000精度施测，地面平坦地区点间距不大于30m，地形变化较大的地方进行加密测量，并注清属性代码。水下部分测量采用GPS-RTK涉水对水下地形的坐标及高程进行了实测。外业数据经过整理、校审无误后，将成果采用EXCEL软件进行编辑整理成为“*.dat”格式，导入断面测量内外业一体化计算软件，生成断面图并整理计算断面基点方向点成果表、断面整理成果表。