单基站CORS在西宁某厂区工程测量中的应用研究

第一篇：单基站CORS在西宁某厂区工程测量中的应用研究

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单基站CORS在西宁某厂区工程测量中的应用研究

作者：黄莉

来源：《科技创新导报》2012年第28期

摘 要：本文基于笔者多年从事工程测量的相关工作经验，以单基站CORS厂区工程测量为研究对象，结合南方单基站的系统组成、系统设置及测量实践对其应用环节进行了详细的剖析，全文是笔者长期实践教学基础上的理论升华，相信对从事相关工作的同行能有所裨益。关键词：单基站 CORS 厂区 测量 教学

中图分类号：TB22 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2012）10（a）-0133-02随着GPS技术的日臻成熟和通信技术、信息技术、计算机技术的迅猛发展，目前在我国已有不少区域和城市已经建立了多基站连续运行GPS基准站系统（简称CORS），CORS系统可以提供全天候实时服务。但由于受经济条件和自然条件的限制，部分地区或城市在短时间内还无法建立CORS系统，甚至由于CORS系统独立运行而难以享受相应的便捷服务。单基站连续运行GPS基准站系统（简称单基站CORS）布局灵活、结构简单、即用即建、投资较少，并且易于维护和管理，不仅可独立使用，而且可以随时升级并网为多基站连续运行基准站网系统。

第二篇：对数字技术在工程测量中的应用研究

对数字技术在工程测量中的应用研究

摘要:随着信息化的高速发展,我国的测绘技术也已经从传统的人工测绘发展为数字化测绘,测绘技术取得了突飞猛进的发展,本文探讨了数字测绘技术的优点以及应用。

关键字:数字技术测绘技术应用

数字化测绘技术是伴随着计算机、网络技术的发展及测量仪器的智能化而兴起的一门新兴的测绘技术。数字中国、数字城市等概念的提出以及相关数字化工程的启动,特别是全球定位系统(GPS)、地理信息系统(GIS)、摄影测量与遥感(RS)以及数字化测绘和地面测量先进技术的发展,使工程测量的手段和方法产生了深刻的变化。工程测量的服务领域也相应进一步延伸,而且正朝着测量数据采集和处理的自动化、实时化和数字化方向发展。

一、数字化测绘技术的优点

1.它可以通过计算机的模拟,在屏幕上直观生动地(分层)反映出地形、地貌特征以及地籍要素,而且一目了然,基本上改变和弥补了传统产品线条、符号和数字、文字等综合包罗,非具一定专业知识才能读懂的缺陷。

2.数字化测绘产品在使用、维护和更新上具有方便快捷的特性,能够随时保持产品信息的现势性,可以随时补充修改,随时出新图提供使用。

3.根据不同用户的需要,可以对产品的各种要素进行数据再加工,得到不同用途的图件,而且还可以随意对图形进行拼接、缩放,用途更广泛。

4.利用数字化(地形、地籍)测绘成果,作为底图,可在计算机上进行各种规划与设计(如土地资源开发规划和城市道路网的设计等),可方便地进行许多方案的设计与比较,对各种要素的统计、汇总、叠加、分析也方便、准确。在计算机的帮助下,大大提高了测绘生产作业的自动化、科学化、规范化程度,数字化测绘产品的应用水平也将达到新的高度。除此以外,在其他方面还显示出很多优越性,但从以上几点足以可见数字化(地形、地籍)测绘很符合现代社会信息的要求,是现代测绘的发展方向。因而,以前以传统测绘为主的专业测绘单位,现在是以发展数字化测绘技术作为发展的目标与方向。

二、数字化测绘中作业模式的选择问题

数字化测绘设备是全站仪加电子手簿或电子平板,作业分为编码方法和无码方法。编码方法在记录测量数据时必须按碎部点的类型及相互间几何关系输入特征编码, 作业员不仅要熟记编码,为正确输入编码,测站与棱镜间还需要较多有关测点的信息交流,因此作业速度慢。尤其当地形复杂、通视困难、对一个地物的测量是不连续的,甚至要经过几个测站的观测才能完成时,作业难度大,出错机会多。无码作业则不需输入任何编码,代之以绘制草图记录所测点位及相邻关系。测站与棱镜间联络较少,测站照准目标操作电子手簿驱动全站仪测取数据后,只需向棱镜处作业员报告碎部点号而已。具有平板测图知识的作业员随棱镜现场绘制草图,轻松且不易出错。测图工作实际上主要在棱镜处进行,测站观测速度很快,一台全站仪可观测2~3个棱镜,相当2~3个图板的平板测图。所以无码作业方法更容易为测量人员所接受。数字化测绘记录设备过去以电子手簿为主,但目前有关电子平板的介绍、报道较多。所谓内外业一体化的作业方法,即利用电子平板(便携机)在野外实现碎部点展绘成图被描绘成最先进的方法。但实际上若电子平板与全站仪联机则由于通视不一定好,加之数字化测图测程较远,绘图员在电子平板上编辑绘图很困难。若靠远距离观察辅之以镜站作业员的描述来绘图,则不仅对电子平板绘图员的技术、经验要求较高,且既慢又容易出错。就这一点而言,类似传统的平板测图的作业方法,不同之处仅在于不需展点、计算机编辑代替手工绘图而已。为解决这一问题,市场上推出了遥控电子平板。虽然采用遥控平板可使绘图员随棱镜现场绘图,但设备投资远高于电子手簿。野外作业速度也低于电子手簿加草图方法。实际上是付出高昂的代价以外业时间换取内业时间。若考虑到野外作业条件艰苦,作业人员的愿望恰恰相反;即宁愿用内业时间换取外业时间。加之电子平板还有恶劣条件下可靠性差,携带不如电子手簿方便的缺点。所以大多数情况下,尤其是复杂地区,电子手簿加草图方法仍是最适合的作业方法。

三、数字化测绘技术在地籍测量中的应用

1.数字测图的主要内容

1.1原图数字化

当一个地区需要用到数字地形图而一时因经费困难或受到时间等原因的限制时,该方法是最适宜的。它能够充分利用现有的地形图,仅需配备计算机、数字化仪或扫描仪、绘图仪再配以数字化软件就可以开展工作,并且可以在很短的时间内获得数字化成果。它的工作方法有两种:手扶跟踪数字化及扫描矢量化,其中后一种的精度、效率更高。但是,利用该方法所获得的数字地图其精度因受原图精度的影响,加上数字化过程中所产生的各种误差,因而它的精度要比原图的精度差。而且它所反映的只是白纸成图时地表上各种地物地貌,现时性不是很好。所以它仅能作为一种应急措施而非长久之计。为了充分利用该法得到数字地图,可通过修测、补测等方法,实测一部分地物点的精确坐标,再用这些点的坐标代替原来的坐标,通过调整,可在一定程度上提高原图的精度。而随着地图的不断更新,实测坐标的增加, 地图的精度也就会相应地得到提高。

1.2地面数字测图

在没有合乎要求的大比例尺地图的地区,可直接采用地面数字测图的方法,该方法也称为内外业一体化数字测图,是我国目前各测绘单位用得最多的数字测图方法。采用该方法所得到的数字地图的特点是精度高,只要采取一定的措施,重要地物相对于邻近控制点的精度控制在5cm内是可以做到的。

1.3航测数字成图

当一个地区(或测区)很大时,可以利用航空摄影机在空中摄取地面的影像,通过外业判读,在内业建立地面的模型,通过计算机用绘图软件在模型上量测,直接获得数字地形图。随着测绘技术的发展,数字摄影测量已在我国部分地区取得成功,不久将会得到推广。它是通过在空中利用数字摄影机所获得的数字影像,内业通过专门的航测软件,在计算机上对数字影像进行像对匹配,建立地面的数字模型,再通过专用的软件来获得数字地图。可以说,这将是今后数字测图的一个重要发展方向。该方法的特点是可将大量的外业测量工作移到室内完成,它具有成图速度快、精度高而均匀、成本低,不受气候及季节的限制等优点,特别适合于城市及大测区的大面积成图。

2.数字测图在地籍测量中的应用

随着国家小城镇建设步伐的加快,城镇地籍测量工作在全国范围内展开,各地对地籍图的需求将急剧膨胀。地籍测量的目的是为了全面澄清城镇土地的属性、位置、面积、用途、经济价值及相互之间的关系,为建立全国土地管理信息系统奠定基础。随着高新测绘技术的开发和应用,数字化测绘技术的应用得到迅速发展。较之传统的大(小)平板仪(地形、地籍)测绘技术,数字化测绘可以让测绘产品更加多样化,技术含量和应用水平更高,产品的使用与维护更加方便、快捷、直观,与传统的测绘产品(地形、地籍图件)相比,数字化测绘产品具有明显的优越性。作业流程的科学化是数字测量的关键所在,结合测区已有的资料,以有关规程、规范为依据,设计作业流程,数字地籍测量的作业流程见下图:

3.数字测绘在数字地球中的应用

简言之,数字地球就是把经济和社会发展方方面面的信息,加载于一个统一的地理坐标框架中按数字的形式存贮于计算机,任何机构或个人均可通过网络通讯技术, 足不出户便获取所需的信息做到“秀才不出门,全知天下事”。数字地球是一个十分庞大的系统工程,技术复杂,涉及部门多,没有任何一个部门或团体能单独承担,它需要地球科学、信息科学、空间技术和众多应用部门的配合。测绘作为地学和信息学的重要组成部分,在国家空间数据基础设施建设中具有不可替代的地位, 空间基础信息的获取、处理,向信息高速公路提供内容丰富、形式多样的信息货物等工作已历史地落在测绘工作者肩上。可以说,数字地球始于测绘。我国测绘部门从20世纪八十年代初期开始,对传统测绘技术进行了大规模的数字化改造。传统的光学定位技术已被光电技术、GPS技术所取代,传统的白纸测图已被数字测图和地理信息系统所取代,以地面测量为主向以卫星定位(GPS)、卫星遥感(RS)测绘等高技术为主的对地观测方面转变,被动的静态测量向动态的实时测量方面转变"测绘部门在数字地球基础框架建设方面做了大量工作,主要包括:建立了全国A级、B级 GPS网;完成了全国1:100万、1:25万基础地理数据库和数据服务设施;建立了国情和省情综合地理信息系统;研制成功了从遥感立体影像自动建立数字地面模型的数字摄影测量系统;研制成功了数字高程模型(DEM)、数字正射影像(DOM)、数字线划图(DLG)、数字栅格图(DRG)等“4D”产品生产线。数字地球的雏形已经形成。

当然,数字测绘技术应用于很多方面,由于篇幅有限,就不在此一一列举了。

总之,数字测绘技术在工程测量中应用广泛,精确且使用,并且数字测绘技术也在日新月异地发展,广大测绘工作者要更新思维、坚持学习,做数字化的测绘工作者。

参考文献:

[1]贺丽娟,曹振一数字化测绘技术在工程测量中的应用西北水电2002

[2]覃其进浅谈数字化技术在地籍测绘中的应用广西地质2001

[3]高恒昌,段朝辉,张澎数字化测图在城镇地籍测量中的应用[J]城市勘测,2002,(2)1

[4]宋其友,等1数字地籍测量[J]北京:测绘出版社,1991

第三篇：CORS系统在城市地籍测量中的应用

CORS系统在城市地籍测量中的应用

摘要: 随着测绘技术的快速发展,地籍及房地产测量的方法和技术也在不断地进步和更新。cors新技术的出现,可以高精度并快速地测量各级控制点的坐标。本文针对cors系统在地籍测量中的应用进行了探讨。

关键词：cors;测量技术;精度

cors系统是继gps rtk之后出现的一种卫星定位技术、计算机网络技术、数字通讯技术等相结合的测量新技术。cors系统将网络化概念引入到了大地测量应用中，该系统的建立不仅为测绘行业带来深刻的变革，而且也将为现代网络社会中的空间信息服务带来新的思维和模式。它能够在全年连续不断地运行。用户只需一台gps莱卡atx1230gg接收机即可进行实时的快速定位、事后定位。网络rtk技术进行控制测量既能实时知道定位结果,又能实时知道定位精度,具有操作简便、成本低、精度高、实时性强、覆盖率广等优点,特别是cors系统内网络rtk测量功能的实现,改变了传统测量作业模式,以其高效率、高精度、高可靠性和低成本的特点在城市勘测中逐步得到广泛的应用,提高了测绘工作的效率,逐步取代了传统单基站rtk技术。本文对市辖区范围内41宗地进行土地权属调查核实、野外数据采集、编辑成图并录入省地籍信息管理系统,通过换发、办理土地登记证书满足地籍管理规范化需要。1cors的工作原理

cors是在一个较大的区域内通过均匀布设多个永久性的连续运行

gps参考站以构成一个参考站网。各参考站按设定的采样率连续观测,通过数据通信系统实时将观测数据传输给系统控制中心,系统控制中心首先对各个站的数据进行预处理和质量分析,然后对整个数据进行统一解算,估算出网内的各种系统误差改正项(电离层、对流层、卫星轨道误差),获得本区域的误差改正模型。之后,向用户实时发送gps改正数据,用户只需要一台gps莱卡atx1230gg接收机,便可得到高精度的可靠的定位结果。

cors目前主要有几种网络,即rtk技术有虚拟参考站(vrs)技术、主辅站技术(i一max)、区域改正参数(fkp)技术和综合误差内插法技术等。2cors系统组成

cors系统由参考站子系统、数据处理中心子系统、数据通信子系统和用户应用子系统四部分组成,各子系统由数据通信子系统互联,形成一个分布于整个城市的局域网。3 cors系统优势

与传统rtk测量作业方式不同,cors系统主要优势体现在:(1)为城市测绘工作提供了一个统一的基准,使其能够从根本上解决不同行业、不同部门之间坐标系统的差异问题；(2)使gps有效服务范围得到了极大扩展；

(3)采用连续基站,用户随时可以观测,使用方便,提高了工作效率；

(4)拥有完善的数据监控系统,可消除或削弱各种系统误差的影响,还可获得高精度和高可靠性的定位结果；

(5)用户不需架设参考站,真正实现单机作业,减少了费用；(6)使用固定可靠的数据链通讯方式,减少了噪声干扰；(7)提供远程internet服务,实现了数据的共享,可为高精度要求的用户提供下载服务。

由于工期紧、地点分散,而cors系统在江苏地区已试运行数月,技术成熟,精度可靠,已基本转入实用阶段,故采用cors技术布设控制点。4控制测量 4.1测前准备

了解系统原理,熟悉作业流程。由于这是我单位首次使用cors系统,为保证精度,正式开展作业前采取了如下措施:(1)用两台gps流动站共同采集了3个c级gps点,建立测区参数文件,并均匀采集了测区范围内d、e级控制点10个进行比对；(2)采集相同点在两个不同时段的坐标数据进行比对；

(3)由于流动站接收机只有经过初始化完成后才能进行rtk测量,流动站作业前要进行严格的卫星预报,选取pdop不大于6,卫星数大于6颗(至少4颗)的时间段进行测量；(4)数据采集时对中杆气泡严格居中。4.2 cors测量精度校核

网络rtk解算出来的坐标数据与原坐标成果进行了比较,结果见下表:

根据上表统计结果得出:网络rtk测量结果与其他常规测量技术的测量精度都在厘米级,较差最大值为1.7cm,最小值为0.1cm,平均较差1.2cm,检测点位中误差为: ±0.9cm。其次,采集了相同点在两个不同时段的坐标数据进行比对,不同时段的数据差别不大,都在1cm范围上下。cors系统解算成果完全可靠。因此网络rtk完全可以用于地籍测量工作及其他城市测绘作业中。4.3 地籍控制测量

选点埋石参照《规范》的要求,确保牢固能长期保存；视野开阔便于使用；避免电、磁等不利因素干扰。在后续的每天作业开始前,至少采集测区内的一个控制点来核对,符合《规范》限差要求时,方开展后续作业。每宗地至少布测2个控制点,城区、建制镇范围内,靠近原控制点且有后视点的地块使用旧点,不另做新点。4.4 界址点和细部点测量

在信号良好,方便流动站贴近情况下,采用网络rtk直接对界址点、地物点进行数据采集。而遇到数据采集量较多,影响信号接收时,则使用全站极坐标法施测界址点。测站设置后,检核一个除本站和后视点以外的已知点。有时也需采用两者结合的方法,更有利于提高作业效率。

为保证测量精度,除数据采集时对中杆气泡严格居中外,流动站测杆中心尽量贴近点位。有阻碍物时沿界址方向测量一过渡点,用钢尺量取得界址点距离,通过内业解析处理。5 工作总结

5.1 作业过程中遇到的问题

(1)有挑檐的低层建筑物,遮挡信号无固定解；

(2)流动站手簿与接收天线之间采用数据线传输数据,测量低层建筑物四角举高测杆时受牵制；

(3)仪器操作员实际操作这款仪器时间较短,容易出现误操作,影响了工作效率。5.2 问题的解决

第一种情况,采用沿建筑主体方向在挑檐上方目测定点,测量出建筑物的两个主体方向,通过钢尺丈量建筑长宽尺寸的方法予以解决。当然目测精度因人而异。

第二种情况提醒大家在购置仪器时,宜采购无线数据通讯产品。最后一种情况说明加强业务学习实践,是保证工作高效的关键。5.3 对cors系统的认识

通过此次作业,我们掌握了cors系统在地籍测量中的使用方法,对cors系统有了更多的 认识。

首先,建立解算参数的过程极其重要,只有建立了测区精确解算参数,才能布测出精确的测区控制点。

其次,与传统方法比较,我们体会到cors系统以下优点:(1)作业精度高。点位中误差为±1cm,使用常规方法需从高等控制点,引入支导线或附合导线进测区,线路长时精度较难保证,且精度差别较大,采用cors作业,减少了作业环节,提高了精度,点位误差

分布均匀。

(2)作业效率高。41宗地外业只用了4.5天,平均每组日完成4.6宗地外业测量工作,这在以前用常规方法是不可能实现的。常规方法需寻找并引入控制点,耽搁较长时间,每组日至 多三宗。

(3)实时定点且定点精度可即时知道。(4)操作简单,单人即可完成作业。(5)作业成本低等特点。

当然它也存在缺点:由于是接收卫星信号,在建筑物密集地区,收到的卫星数量较少,接收信号困难,长时间得不到固定解。6 结束语

总之，cors是目前国内gps的最新技术和发展趋势，欧美及日本已经建立起完整的系统，国内也进人了蓬勃发展的阶段。cors将是城市信息化的重要组成部分，并由此建立起城市空间基础设施的三维、动态、地心坐标参考框架，是数字城市建设的基础。cors建为城市测绘工作提供了一个统一的基准，能够有效的解决不同行业、不同部门之间坐标系统的差异问题。参考文献

[1] 史大起 罗兴顺 夏自进，单基站cors系统在城镇地籍测量中的应用[j]测绘工程，2010.03 注：文章内所有公式及图表请以pdf形式查看。

第四篇：浅谈工程测量在水利枢纽工程中的应用

浅谈工程测量在水利枢纽工程中的应用

魏焰展(福建省漳州市水利水电勘测设计研究院,邮编363000)

摘要:随着测绘技术的迅猛发展,工程测量的方法和技术也在不断地进步和更新。结合工程测量在水利枢纽工程中的应用,本文概括了工程测量的相关理论,并阐述了工程测量在水利枢纽工程应用中的特点。关键词:工程测量;水利枢纽工程

1概述

水利工程源远流长。公元前21世纪禹奉命治理洪水，已有“左准绳，右规矩”，用以测定远近高低。20世纪50年代以后，测量工作吸收各种新兴技术，发展更加迅速，出现许多先进的测量仪器，为工程测量在水利枢纽工程中提供了先进的技术和工具，向现代化、自动化、数字化方向发展创造了有利条件。2流域规划阶段的测量

由于流域规划是在整个流域地区进行，因此，不仅要对河流中径流的水利资源进行规划，同时也要对该区域地下水源进行规划。流域规划的主要内容之一是制定河流的梯级开发方案，合理地选择枢纽的位置和分布。在进行梯级布置时，不仅需要在地形图上确定合适的位置，而且还应确定各水库的正常高水位。为此，测量人员应提供该流域内的地形图、河流纵横断面图以及河谷地形图。可收集国家基本图或其他勘测单位的现有图提供设计使用。在收集资料时，除具体成果、成图外，还应收集下列资料：施测单位、时间、作业规范，标石耐久程度和保存情况，实测结果所达到的各项精度指标，所采用的坐标系统等。根据需要有时还要测定河流水面高程，测定局部地区河流的横断面及水下地形图。

2.1河流水面高程的测定

尽管在河流上每隔一定的间距设有水文站，但要详细了解河流水面的变化特征，仅靠水文站的观测是不够的。因此，还必须沿河流布设一定数量的水位点，以测定水面高程及其变化，水位点应尽可能位于河流水面变化的特征处。水位点的密度应根据河流的比降、落差、横断面形态变化等来确定，同时也要考虑各设计阶段的要求。为了测定水面高程，首先沿河流建立统一的高程控制，然后再设立水位点进行水位观测。建立高程控制时，通常是在河流沿线布设一定数量的高程控制点，它们应尽可能布设在靠近河岸但又不致被洪水淹没、较为稳定的地点，且最好与待测水位点位于同岸；它们的分布尽量与水位点的位置相对应。控制点的高程一般采用等级几何水准法测定，其精度要求要视地形条件、水面比降和路线长度而定。

2.2横断面测量

对垂直于路线中线方向的地面高低所进行的测量工作称为横断面测量。横断面的位置一般可根据设计用途由设计人员会同测量人员先在地形图上选定，然后再现场确定。横断面应尽量选在水流比较平缓且能控制河床变化的地方。为方便于水深测量，横断面应尽可能避开急流、险滩、悬崖、峭壁，断面方向应垂直于河槽。横断面的间距视河流大小和设计要求而定，一般在重要的城镇附近、支流入口，水工建筑物上、下游和河道大转弯处等都应加设横断面；而对于河流比降变化和河槽形态变化小、人口稀少和经济价值低的地区，可适当放宽黄断面的间距。横断面的位置在实地确定后，应在断面两端设立断面基点或在一端设立一个基点并同时确定断面线的方位角。断面基点应埋设在最高洪水位以上，并与控制点联测，以确定其平面位置和高程。断面基点平面位置的测定精度不低于编制纵断面图使用的图根控制精度；高程一般应以等外水准测定。当地形条件限制无法测定断面点的平面位置和高程时，可布设成平面基点和高程基点，分别确定其平面和高程。横断面的编号可以从某一建筑物的轴线或支流入口处由上游向下游或下游向上游的顺序统一编号，并在序号前冠以河流名称或代号，还应注出横断面的里程桩号。横断面常用的方法有：断面索法、交会法、GPS(RTK)法等。

横断面测量的精度要求：横断面地形点的精度，包括地形点对中心线桩的平面位置中误差：平地、丘陵地应≤±1.5m，山地、高地应≤±2.0m；地形点对邻近基本高程控制点的高程中误差应≤±0.3m。

横断面测量的测设要求：

1、中心线与河道、沟渠、道路等交*时，应测出中心线与其交角。当交角大于85°、小于95°时，可只沿中心线施测一条所交渠、路的的横断面；当交角小于85°或大于95°时，应垂直于所交渠、路和沿中心线方向各测一条断面。2横断面通过居民地时，一侧测至居民地边缘，并注记村名，另一侧应适当延长。横断面遇到山坡时，一侧可测至山坡上1~2点，另一侧适当延长。3横断面上地形点密度，在平坦地区最大点距不得大于30m。地形变化处应增加测点，提高横断面的精度。

外业工作结束后，应对观测成果进行整理，检查和计算各测点的起点距，由观测时的工作水位和水深计算各测点的高程，然后将河道横断面图按一定的比例通过cass等软件在计算机上绘制并打印。

2.3纵断面编绘

河道纵断面是指沿着河流深泓点（即河床最低点）剖开的断面。用横坐标表示河长，纵坐标表示高程，将这些深泓点连接起来，就得到河底的纵断面形状。在河流纵断面图上应表示出河底线、水位线以及沿河主要居民地、工矿企业、铁路、公路、桥梁、水文站等的位置和高程。

河流纵断面图一般是利用已有的水下地形图、河流横断面图及有关水文资料进行编绘的，其基本步骤如下：

1、量取河道里程

2、换算同时水位，按距离成正比计算各点水位改正数的方法（由上游水位计算：△Hm=△HA-(△HA-△HB)/L*l1，由下游水位计算：△Hm=△HB+(△HA-△HB)/L*l2，hm= Hm-△Hm。式中△Hm中间点的水位改正数、Hm中间点处的观测水位、hm中间点处的同时水位、△HA上游水位改正数、△HB下游水位改正数、L上下游间水平距离、l1上游到中间点的水平距离、l2下游到中间点的水平距离）

3、编制河道纵断面表

4、绘制河道纵断面图

3水利枢纽工程设计阶段的测量

水利枢纽工程设计阶段的测量工作主要包括：各种比例尺的地形图测绘、水库淹没界线测量、地质勘察测量和控制测量等。

3.1控制测量

为保证工程设计阶段各项测绘工作的顺利进行，需在工程设计区域建立精度适当的控制网。控制测量的目的就是为了地形图测绘和各种工程测量提供控制基础和起算基准。控制网具有控制全局、限制测量误差累积的作用，是各项测量工作的依据。控制测量应遵循从高级到低级、由整体到局部、逐级控制、逐级加密的原则。控制测量分为平面控制测量和高程控制测量。平面控制网常用三角测量、导线测量、三边测量和边角测量等方法建立，目前，由于GPS技术的推广应用，利用GPS建立平面控制网已成为主要方法。高程控制网主要用水准测量和三角高程测量方法建立。

3.2数字化测图

3.2.1 数字化地形测量的仪器设备硬件条件数字化地形测量的仪器设备从控制测量到成果成图输出大致需要GPS接收机、全站仪、计算机、绘图仪以及与之相关的平差计算成图软件、数据传输、交换附件、通讯器材等。仪器设备配置水平较常规地形测量是一个质的飞跃。

3.2.2 数字化地形测量工作的人员素质条件数字化地形测量的技术人员应当熟练掌握测量专业技术、熟练掌握计算机及测绘软件的应用技术,这对测量人员的技术素质提出了更高的要求。

3.2.3 作业方法

在生产工序上,数字化地形测量不一定要遵守“先控制、后测图”的原则,控制测量、碎部测图可以同时进行,甚至可以是先测图后控制,只是后者需将碎部成图以控制点为基准借助成图软件进行测站(图形)纠正。在控制点点之记的制作上,数字化地形测量不一定要将其作为一个专门工作来进行,可依据最终成图编绘点之记。碎部测图在数字化地形测量中只是个数据采集的过程,成图大量的工作量从外业转移到了内业,目前,碎部成图作业方法较多,因人而异。笔者认为较为成熟的方法是简码法,特点是成图数学精度好、地物地貌要素详尽、作业效率较高。

3.2.4 简码法数字化地形测量及其作业流程

简码法是数字化地形测量过程中,观测员给每一个碎部测点赋于一个自定义编码,并依据这种自定义编

码编图成图的一种数字化地形测量方法。

简码法数字化测图作业流程为:外业数据采集(自定义编码)→内业概略编图→草图外业补充调绘→内业详细编图→外业巡回检查→最终成果成图。分述如下:

外业数据采集:该环节重点是碎部点三维坐标与自定义编码采集,强调碎部点的数学精度、采集数量和自定义编码的可自我识别程度、强调测站与棱镜之间通讯联系,而不必过分关注碎部点间的连接关系。在同一个测站上,只要能看到而视线又不是过长,宜及时采集,不必频繁搬站。自定义编码不必过于严格,只要编图时作业员自己能够识别即可,完全根据作业员的习惯和自我条件决定。值得注意的是:由于自定义编码具有一定的随便性,在增加了自我识别难度的同时,也使其具有相当的灵活性和可开发性。

内业概略编图:既然是概略编图,其原则应该定为能识别多少就编多少,能编到什么程度就编到什么程度,不能识别的在外业补充调绘时处理。这一环节只需要编出有基本轮廓的平面草图,该草图只作为外业补充调绘的工作底图,绘图输出时应包括碎部点的简码信息,最好先不要绘出等高线。

草图外业补充调绘:该环节以带简码的基本平面图为工作底图,对照实地补充绘图,加上必要的量测,应理清地物、地貌要素的属性、各种线条间的连接关系等。外业补充调绘成果图在内容上已经是详细的平面图了。

内业详细编图:根据外业补充调绘成果图修编概略草图,在此基础上构高程模型三角网绘等高线生成初步地形图。绘图输出时最好将高程模型三角网和等高线一并绘出,作为外业巡回检查的工作底图。外业巡回检查:重点是高程模型三角网的检查与修编,以及植被、境界类符号补充调绘与检查、初步成果地形图外业最终检查等。

最终成果成图:根据外业巡回检查成果图再次修编初步成果地形图,以及图面整饰图帼分幅等。人员组织:数字化地形测量的一个作业组采用简码法时宜按一名技术员+一名测量工人编制,一个项目由多个作业组施测时需专设一名核心技术人员负责质量检查、成果资料汇总、电脑维护等。

3.3水库淹没界线测量

测设移民线、土地征用线、土地利用线、水库清理线等各种水库淹没、防护、利用界线的工作称为水库淹没界线测量。这些界线以设计正常蓄水位为基础，结合浸没、塌岸、风浪影响等因素综合确定，根据需要测设其中的一种、几种或全部。边界线的测设工作通常由测量人员配合水工设计人员和地方政府机关共同进行，其中测量人员的主要任务是用一系列的高程标志点将水库的设计边界线在实地标定下来，并委托当地有关部门或村民保管。界桩分为永久桩和临时桩两类。界线通过厂矿区或居民点时，在进出处各设一各永久桩，内部若干米测设一个临时桩，主要街道标出界线通过的实际位置。大片农田及经济价值较高的林区，一般每隔2～3km测设一个永久桩，再以临时桩加密到能互相通视。只有少量庄稼的山地，可只测设临时桩显示界线通过的位置。经查勘确定不予利用的永久冻土地、大片沼泽地、陡峭坡地等经济价值很低的地区，可不测设界桩。在通常情况下，一般采用几何水准法和经纬仪高程导线法进行，目前随着空间技术的迅速发展，RTK技术定位得到广泛应用。

3.4地质勘察测量

配合水利工程地质勘察所进行的测量工作称为地质勘察测量。其基本任务：

1、为坝址、厂址、引水洞、水库、堤线、料场、渠道、排灌区的地质勘察工作提供基本测量资料；

2、主要地质勘探点的放样；

3、联测地质勘探点的平面位置、高程和展绘上图。具体工作包括：钻孔测量、井峒测量、坑槽测量、地质点测量、剖面测量等。

3.5河道测量

河道测量主要内容包括：平面、高程控制测量；河道地形测量；河道纵、横断面测量；测时水位和历史洪水位的联测；某一河段瞬时水面线的测量；沿河重要地物调查或测量。

4水利枢纽工程的施工阶段测量

水利枢纽的技术设计批准以后，即可着手编制各项工程的施工详图。水利枢纽工程施工阶段的测量工作主要包括：施工控制测量、大坝的施工放样、水工隧洞施工测量、水电站厂房施工测量、金属结构安装测量等

4.1施工控制测量

建立施工控制网的主要目的是为建筑物的施工放样提供依据，所以必须根据施工总体布置图和有关测绘资料来布设。另外，施工控制网业可为工程的维护保养、扩建改建提供依据。施工控制测量分为：平面控制网的建立，一般按两级布设，即基本网和定线网；高程控制网的建立，由于勘测期间建立的高程控制点在点位分布和密度方面往往不能满足施工的要求，因此必须进行适当的加密，也分两级布设基本网和临时性作业水准点。

4.2大坝的施工放样

大坝施工放样的主要步骤有：坝轴线的测设、清基中的放样工作、坝体分块控制线的测设、坝体浇筑中的放样工作

4.3水工隧洞施工测量

水工隧洞按其作用可分为：引水发电洞、输水洞、支洞、泄洪洞、导流洞等，其中测量精度要求最高的是发电洞及其支洞。隧洞施工测量的主要内容包括：洞外控制测量、洞内控制测量、联系测量、隧洞中心线放样、开挖断面和衬砌断面的放样等

4.4水电站施工测量

水电站厂房施工测量的主要内容包括：厂房施工控制网的建立、基础开挖测量、厂房建筑放样测量等。在建立厂房控制网时，其点位精度和点位分布都应考虑机组的安装测量。

4.5金属结构安装测量

在水电工程中，闸门、压力管道、机组设备等都是金属构件，其安装测量的精度一般较高，要建立独立的控制网，须与轴线关系保持一致。

5水利枢纽工程的变形监测

变形监测的主要观测项目：水平位移观测、垂直位移观测、挠度观测、裂缝观测、应力/应变观测、分层沉降观测、倾斜观测、渗流观测、温度观测、检查观测、滑坡崩岸观测。

变形观测的精度和周期——在制定变形观测方案时，首先要确定精度要求。对于不同的监测目的所要求的观测精度不同。观测周期与工程的大小、测点所在位置的重要性、观测目的以及观测一次所需时间的长短有关。及时进行第一周期的观测有重要的意义。

观测资料的整编和分析——资料整编的主要内容包括：收集资料、审核资料、填表和绘图、编写整编成果说明。观测资料分析其目的是对水利工程系统和各项水工建筑物的工作状态做出评估、判断和预测，达到有效地监视建筑物安全运行的目的。常用的分析方法有：作图分析、统计分析、对比分析、建模分析。结语

伴随着测绘新技术的不断进步,现代水利枢纽工程测量必将朝着测量内外作业一体化、数据获取及处理自动化、测量过程控制和系统行为智能化、测量成果和产品数字化、测量信息管理可视化、信息共享和传播网络化的趋势发展。

参考文献

[1]张正禄,李广云,潘国荣等.工程测量学[M].武汉:武汉大学出版社,2005.[2] 高井祥,肖本林,付培义等.数字测图原理与方法[M].江苏:中国矿业大学出版社,2005.

第五篇：GPS在工程测量中的应用1

GPS在工程测量中的应用

摘 要：简述了全球定位系统（GPS）的基本结构和测量原理，总结了GPS用于工程测量所具有的特点，介绍了GPS在工程测量中的应用实例。

关键词：GPS；工程测量；应用实例全球定位系统（Global Positioning System，简称GPS）是美国从20世纪70年代开始研制的用于军事部门的新一代卫星导航与定位系统，历时20年，耗资200多亿美元，分三阶段研制，陆续投入使用，并于1994年全面建成。GPS是以卫星为基础的无线电卫星导航定位系统，它具有全能性、全球性、全天候、连续性和实时性的精密三维导航与定位功能，而且具有良好的抗干扰性和保密性。因此，GPS技术率先在大地测量、工程测量、航空摄影测量、海洋测量、城市测量等测绘领域得到了应用［1］，并在军事、交通、通信、资源、管理等领域展开了研究并得到广泛应用。本文介绍GPS在山区工程测量中的应用，并提出几点体会。1 GPS简介1．1 GPS构成GPS主要由空间卫星星座、地面监控站及用户设备三部分构成。（1）GPS空间卫星星座由21颗工作卫星和3颗在轨备用卫星组成。24颗卫星均匀分布在6个轨道平面内，轨道平面的倾角为55°，卫星的平均高度为20 200 km，运行周期为11 h 58 min。卫星用L波段的两个无线电载波向广大用户连续不断地发送导航定位信号，导航定位信号中含有卫星的位置信息，使卫星成为一个动态的已知点。在地球的任何地点、任何时刻，在高度角15°以上，平均可同时观测到6颗卫星，最多可达到9颗。（2）GPS地面监控站主要由分布在全球的一个主控站、三个注入站和五个监测站组成。主控站根据各监 测站对GPS卫星的观测数据，计算各卫星的轨道参数、钟差参数等，并将这些数据编制成导航电文，传送到注入站，再由注入站将主控站发来的导航电文注入到相应卫星的存储器中。（3）GPS用户设备由GPS接收机、数据处理软件及其终端设备（如计算机）等组成。GPS接收机可捕获到按一定卫星高度截止角所选择的待测卫星的信号，跟踪卫星的运行，并对信号进行交换、放大和处理，再通过计算机和相应软件，经基线解算、网平差，求出GPS接收机中心（测站点）的三维坐标。

1．2 GPS定位原理GPS定位是根据测量中的距离交会定点原理实现的［2］。如图1所示，在待 测点Q设置GPS接收机，在某一时刻tk同时接收到3颗（或3颗以上）卫星S1、S2、S3所发出的信号。通过数据处理和计算，可求得该时刻接收机天线中心（测站点）至卫星的距离ρ

1、ρ

2、ρ3。根据卫星星历可查到该时刻3颗卫星的三维坐标（Xj，Yj，Zj），j＝1，2，3，从而由下式解算出Q点的三维坐标（X，Y，Z）：1．3 GPS测量的特点相对于常规测量来说，GPS测量主要有以下特点：①测量精度高。GPS观测的精度明显高于一般常规测量，在小于50 km的基线上，其相对定位精度可达1×10－6，在大于1 000 km的基线上可达1×10－8。②测站间无需通视。GPS测量不需要测站间相互通视，可根据实际需要确定点位，使得选点工作更加灵活方便。③观测时间短。随着GPS测量技术的不断完善，软件的不断更新，在进行GPS测量时，静态相对定位每站仅需20 min左右，动态相对定位仅需几秒钟。④仪器操作简便。目前GPS接收机自动化程度越来越高，操作智能化，观测人员只需对中、整平、量取天线高及开机后设定参数，接收机即可进行自动观测和记录。⑤全天候作业。GPS卫星数目多，且分布均匀，可保证在任何时间、任何地点连续进行观测，一般不受天气状况的影响。⑥提供三维坐标。GPS测量可同时精确测定测站点的三维坐标，其高程精度已可满足四等水准测量的要求。2 应用实例2．1 工程概

况本文涉及的工程由某集团公司投资建造，是一个集休闲、娱乐、旅游、渡假等功能于一体的综合项目。工程位于城郊，占地66．7 hm2多，属两山夹一沟地形，山地面积约占三分之二。最高处约90 m。山上树木茂盛，地形复杂，通视困难，行走不便。为了该工程的设计和施工，需建立首级控制网。考虑到工程复杂，工期较紧，测区通视困难，地形起伏大等因素，决定采用GPS测量。2．2 GPS测量的技术设计（1）设计依据 GPS测量的技术设计主要依据1999年建设部发布的行业标准《城市测量规范》、1997年建设部发布的行业标准《全球定位系统城市测量技术规程》［3］及工程测量合同有关要求制定的。（2）设计精度 根据工程需要和测区情况，选择城市或工程二级GPS网作为测区首级控制网。要求平均边长小于1 km，最弱边相对中误差小于1／10 000，GPS接收机标称精度的固定误差a≤15 mm，比例误差系 数b≤20×10－6。（3）设计基准和网形 如图2所示，控制网共12个点，其中联测已知平面控制点2个（I12，I13），高程控制点5个（I12，I13，105，109，110，其高程由四等水准测得）。采用3台GPS接收机观测，网形布设成边连式。（4）观测计划 根据GPS卫星的可见预报图和几何图形强度（空间位置因子PDOP），选择最佳观测时段（卫星多于4颗，且分布均匀，PDOP值小于6），并编排作业调度表。

2．3 GPS测量的外业实施（1）选点 GPS测量测站点之间不要求一定通视，图形结构也比较灵活，因此，点位选择比较方便。但考虑GPS测量的特殊性，并顾及后续测量，选点时应着重考虑：①每点最好与某一点通视，以便后续测量工作的使用；②点周围高度角15°以上不要有障碍物，以免信号被遮挡或吸收；③点位要远离大功率无线电发射源、高压电线等，以免电磁场对信号的干扰；④点位应选在视野开阔、交通方便、有利扩展、易于保存的地方，以便观测和日后使用；⑤选点结束后，按要求埋设标石，并填写点之记。（2）观测 根据GPS作业调度表的安排进行观测，采取静态相对定位，卫星高度角15°，时段长度45min，采样间隔10 s。在3个点上同时安置3台接收机天线（对中、整平、定向），量取天线高，测量气象数据，开机观察，当各项指标达到要求时，按接收机的提示输入相关数据，则接收机自动记录，观测者填写测量手簿。2．4 GPS测量的数据处理GPS网数据处理分为基线解算和网平差两个阶段，采用随机软件完成。经基线解算、质量检核、外业重测和网平差后，得到GPS控制点的三维坐标（见表1），其各项精度指标符合技术设计要求。3 结束语通过GPS在测量中的应用，得到如下体会。（1）GPS控制网选点灵活，布网方便，基本不受通视、网形的限制，特别是在地形复杂、通视困难的测区，更显其优越性。但由于测区条件较差，边长较短（平均边长不到300 m），基线相对精度较低，个别边长相对精度大于1／10 000。因此，当精度要求较高时，应避免短边，无法避免时，要谨慎观测。（2）GPS接收机观测基本实现了自动化、智能化，且观测时间在不断减少，大大降低了作业强度，观测质量主要受观测时卫星的空间分布和卫星信号的质量影响。但由于各别点的选定受地形条件限制，造成树木遮挡，影响对卫星的观测及信号的质量，经重测后通过。因此，应严格按有关要求选点，择最佳时段观测，并注意手机、步话机等设备的使用。

（3）GPS测量的数据传输和处理采用随机软件完成，只要保证接收卫星信号的质量和已知数据的数量、精度，即可方便地求出符合精度要求的控制点三维坐标。但由于联测已知高程点较少（仅联测5个），致使的控制点高程精度较低。因此，要保证控制点高程的精度，必须联测足够的已知高程点。