GPS技術在鐵路測量中的應用
【摘 要】 GPS測量,在帶狀鐵路地形地籍測量中應用,能充分發輝它的快捷、靈活、精度高的特點,具有廣泛的實用價值。
【關鍵詞】 GPS測量 鐵路地形地籍測量
0 引言
從1999年至2006年,我院承接了柳州鐵路局轄區湘桂鐵路(872km),黔桂鐵路(388km),枝柳鐵路(260km),黎湛鐵路(320km),河茂鐵路(62km),南昆鐵路(520km)等1:1千地形地籍圖的測量工作。如果采用規范要求鎖網形做四等首級控制,工程浩大,耗時費力而且需要大量的財力,大大提高每幅地形地籍圖的成本,難以滿足柳州鐵路局對所轄區鐵路改造、土地換證的需要。近年來,GPS設備國產化程度和性價比進一步提高,GPS技術發展迅速;其作業方法靈活,工作效率高,誤差累積少,定位精度較高,在工程測量,航測外業控制等領域迅速得到推廣應用。GPS靜態C、D、E級控制測量在狹長控制測量中,更能顯示它的優越性。以下就GPS靜態D級控制測量在湘桂鐵路(江西至崇左段)的應用進行探討。
1 測量原理
GPS(Global Positioning System)即全球定位系統,是由美國建立的一個衛星導航定位系統,利用該系統,用戶不但可以在全球范圍內實現全天候、連續、實時的三維導航定位和測速;而且還可以進行高精度的時間傳遞和高精度的精密定位。它由三大部分組成:空間部分——GPS衛星、地面控制部分——地面監控系統、用戶設備部分——GPS信號接收機;在GPS定位中,空間部分的GPS衛星發射測距信號和導航電文(導航電文中含有衛星的位置信息),用戶用GPS接收機在某一時刻同時接收3顆以上的GPS衛星信號,測量出測站點(接收機天線中心)至3顆以上GPS衛星的距離并解算出該時刻GPS衛星的空間坐標,據此利用距離交會法解算出測站的位置。
2 在鐵路(西江至崇左段)首級控制測量中的應用
為滿足鐵路1:1千地形、地籍測圖的需要,并使鐵路地籍圖與沿線各縣城、城市地籍圖相接,根據城市測量規范,和全球定位系統(GPS)鐵路測量規程規定:D級GPS點必須符合四等鎖(網)的要求:最弱邊邊長中誤差≤1/45000,高程不得低于四等水準點的精度。
江西至崇左D級GPS控制測量:
、俳髦脸缱驞級GPS聯測備圖
江西至崇左段GPS網聯測略圖
從上圖可以看出,如果采用四等鎖(網)控制測量,圖形強度根本無法滿足數學精度的需要。從而體現GPS控制測量的優越性。
②江西至崇左段長約97km,共觀測60個點。本網有同步環190個,異步環177個。D級GPS點49個,1個過渡點,聯測C級GPS點4個,有一個不兼容,在本網進行最終成果計算時,只用三個作為起算點。
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a、同步環:本網最大坐標分量閉合差=8.70mm,限差≤12.53mm;環總量閉合差(最大)=9.68mm,限差≤27.70mm。
b、異步環:本網最大坐標分量閉合差Yw= -11.09mm,限差≤±74.29mm;
環閉合差(最大)w=39.40mm,限差≤331.42mm;
環坐標分量閉合差(最大)Xw=38.70m,限差≤322.10mm
c、重復基線:較差(最大)ms=13mm,限差≤101.96mm;
較差(最大)ds=0.805mn,限差≤166.734mm。
d、約束:無約束平差
e、三維無約束平差:邊長相對中誤差(最大)=1/87843,限差(四等)≤1/45000;
點位中誤差(最大)=13.7mm,限差(四等)≤50mm。
f、二維約束平差:邊長相對中誤差(最大)=1/137436,限差(四等)≤1/4500;
點位中誤差(最大)=5.1mm,限差(四等)≤50mm。
g、重合點的坐標、高程比較情況:
注:從上表的比較結果可以看出,平面坐標的比較差值和高程的比較差值都較小,小于2倍中誤差(平面限差小于0.1m,高程限差小于0.04m)。
h、GPS點與點之間檢測精度對比表:
④精度分析
從上述所統計的各項誤差與限差的比較可知,本網的網圖形條件不太好,但各項數學指標完全滿足了四等鎖網的精度。
3 結論
、僭讵M長工程首級控制測量中,不受地形限制,不受圖形強度限制,不受通視條件限制(但一對點必須通視,以利于測圖控制測量的起閉定向),不受氣候條件的限制。
②GPS點平面、高程精度完全滿足1:500,1:1000大比例尺地面,地籍測量的首級控制。
、跥PS首級控制測量比較其它鎖網測量:省時、省財、省力的優越性。
、苤袊倍芬惶栯p星導航定位系統的建成,將為GPS測量在我國的應用,具有廣闊的前景。
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