高等应用测量作业.doc

作业一 姓名：武晴晴 学号：2014126042 论述GPS工程控制网的特殊要求及布设特点。 答：在城市控制测量、军事工程测量、形变监测、矿山、公路、铁路控制网测量工程中，工程控制网的布设很灵活，不同的工程有不同的布设方法和要求，这主要取决于该工程控制的目的和需要。实践证明，GPS测量在工程控制网的布设中具有效率高、费用低、工期短、精度高等优越性[1]。 因为不同的工程有不同的要求,其控制网也就有轻微的差别。工程控制网的点位分布情况视工程需要而定,总的来说,工程控制网的范围和点位隔距都不是很大,点位选择的机动性较小,但对点位的要求与大面积控制网基本相同。当测区范围不太大时,由于GPS测量受地面图形影响很少,可以灵活布设,点位选择时则根据工程需要布点,而不必考虑点距及点的通视情况。一般情况下，工程控制网点不需要均匀分布,而是按其需要进行布点,可以布成一个或几个独立的点群。例如，桥位两岸无法通视,因此大桥平面控制网采用全球卫星定位技术(GPS)布设,测量方式采用高精度静态相对定位模式。同时,利用常规测量手段相辅助。由于两岸跨度大,设立的桥位控制点既要满足布网要求,同时还须满足施工放样的要求[2]。当测区范围较大时(几百平方公里),为保证控制网点的整体精度,应使用经典大地测量方法布设控制网,控制网点要与高等级控制点构成图形,并且控制网点与点之间也要构成图形,若精度要求较高时,点与点之间应构成直接边。当布设的点位不均匀时,即点间距离差别较大时,在施测过程和数据处理中应分别进行。由于许多工程完成后需要用常规测量进行测量,因此布点时根据需要确定点位的位置,并考虑其图形结构[3]。 大多数的工程控制网中，已知点应较均匀地布设在测区或测区的周围，这样利用这些已知点结算控制网点时，控制网不会发生扭曲，而且可以提高控制网点的精度。 论述GPS工程控制网数据处理的特殊要求及有效的处理方法及软件。 答：边长对点位精度的影响是随着变长越长其影响越大，若变长超过40公里时，误差有明显的增大趋势，而在搞成方向更加明显。因此，若在布设GPS工程控制网时，若采用随机处理软件，不能对电离层影响进行修正时，网的边长不易超过40公里[4]。 对于路桥工程中的GPS静态应用,经常要遇到一些特殊的问题。因此需要结合工程控制网的一些自身特性,如施工控制网要考虑施工放样的方便,或某一方面精度的特定要求,网点分布不够均匀,点间高差有时较大;采用工程独立坐标系(如桥轴线坐标系、隧道坐标系等,而这些坐标系与WGS一84坐标系的指向有较大的差异,旋转角不宜作微小量处理),并且往往以工程平均高程面为计算投影面。目前处理GPS工程网数据有以下几种方法: (1)改善模型中对微小量数学处理的简化,不把旋转角作为微小量处理。 (2)建立独立坐标系所对应经旋转后的椭球,该椭球坐标系与独立坐标系的旋转角为微小量,把GPS基线旋转到该椭球坐标系中再进行处理。 (3)首先利用已知点的两种坐标求出近似的转换参数,利用这些参数把已知点独立坐标转换到与WGS一84坐标系具有微小旋转角的一定投影面上的高斯坐标后再进行平差计算,计算结果转换到地方独立坐标系,方差、协方差同时进行旋转变换,最终获得独立坐标系中的成果。 数据处理是将属于WGS一84坐标系的基线成果通过质量检核、平差处理、坐标转换、高程转换等各项处理,最终提供工程实用的GPS测量成果。对于某些GPS工程控制网,如桥梁、隧道控制网,常采用固定一个点的坐标、指定一个方向的方位角,并且选择相应的工程投影面,从而建立GPS工程独立坐标系,进行GPS工程控制网一点一方向平差。其平差的基本思路是:先在WGS一84坐标系中作三维无约束平差,再选取合适的中央子午线和投影面高程,将无约束平差坐标转换到高斯平面上,最后在高斯平面上通过平移旋转转换到地面网坐标系中GPS工程控制网。 目前,关于GPS的数据处理软件主要有一些商用软件(如LGO、TGO等),此外一些科研机构比如高校通常会用科研软件(如GAMIT、BERNESE、GLOBK等),但这些软件在网平差方面往往难以满足工程需要,其质量检核、成果输出等方面一般不符合国内制定的GPS作业规范的要求,在生产实践中带来一些困难。针对这些问题,在吸收国内外GPS网平差软件的经验基础上,西南交通大学研制了能满足实际工程需要的GPS网平差软件—GPSNAS。它的数据处理模型包括：参心空间直角坐标系中平差的数学模型、参心大地坐标系中平差的数学模型、高斯平面直角坐标系中平差的数学模型，对于不同的工程需要，用户可以采用不同的数学模型进行处理分析。对于线路GPS控制网，如高速铁路GPS控制网，如高速铁路GPS控制网，则可采用斜轴墨卡托投影处理方法,使GPS边长投影控制在较小的范围;对于桥梁、隧道等GPS工程独立控制网