地鐵工程中GPS控制網(wǎng)的布網(wǎng)形式

1、精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上地鐵工程中GPS控制網(wǎng)的布網(wǎng)形式摘要：在地鐵工程GPS平面控制網(wǎng)的布設中，主要采用的的是邊連式的作業(yè)方式,保證了觀測的圖形強度，但是其作業(yè)效率較低。通過在天津地鐵二號線的GPS網(wǎng)觀測中，采用點、邊混連式的布網(wǎng)形式，既能得到較好的圖形強度，又極大的提高了作業(yè)效率，并且能獲得同樣的點邊精度。關鍵詞：地鐵，GPS控制網(wǎng)，布網(wǎng)一、概述及工程概況80年代以來，隨著GPS定位技術的出現(xiàn)和不斷發(fā)展完善，使測繪定位技術發(fā)生了革命性的變革，為工程測量提供了嶄新的技術手段和方法。在我國GPS定位技術的應用已深入各個領域，國家大地網(wǎng)、城市控制網(wǎng)、工程控制網(wǎng)的建立與改造已普遍地應用GPS技術

2、，在石油勘探、高速公路、通信線路、地下鐵路、隧道貫通、建筑變形、大壩監(jiān)測、山體滑坡、地震的形變監(jiān)測、海島或海域測量等也已廣泛的使用GPS技術。而隨著城市建設的不斷發(fā)展，作為城市軌道交通的地鐵建設成為各地方為緩解日益緊張的城市交通的重要措施。測量控制承載整個建設工程的基礎任務，為地鐵工程勘察、設計、施工乃至運營的順利進行提供最基礎的服務。GPS平面控制測量已廣泛應用于各城市地鐵建設中，本人在近年來北京、廣州、天津的地鐵建設中參與了其GPS首級平面控制網(wǎng)的測量工作。通過幾年的實踐，來談談幾點在GPS布網(wǎng)選擇上的幾點看法。廣州市地鐵二號線是繼地鐵一號線之后的又一大型建設項目，該線北起新市，沿機場路向

3、南經(jīng)廣州火車站、海珠廣場等地，南達昌崗路，然后沿昌崗路向東至琶洲，全線總長約30km，呈L形布置，為廣州市南北交通的又一大動脈；北京地鐵五號線南起宋家莊，北至太平莊，縱穿城市南北，全長約27.7km，是北京市承諾的2008北京奧運會的重點工程之一；天津地鐵二號線是天津市快速軌道交通網(wǎng)中的東西骨干線，西起外環(huán)線曹莊，東至機場李明莊，全長約22.8km。地鐵為現(xiàn)代大都市的主要交通命脈，它從地下穿越城市中心密集的建筑物，因此高精度的測量是設計與施工順利進行的保證。在以上三條線中都采用了GPS測量來進行其首級平面控制網(wǎng)的布設，在首次測設時都采用了大地四邊形和三角形為構網(wǎng)的主要形式。我在參與天津地鐵二號

4、線的復測時改變了其原有的布網(wǎng)形式，也獲得了預料之中的效果。二、GPS布網(wǎng)形式GPS基線向量網(wǎng)常用的布網(wǎng)形式有以下幾種：跟蹤站式會戰(zhàn)式多基準站式同步圖形擴展式單基準站式跟蹤站式是若干臺接收機長期固定安放測站上進行常年不間斷的觀測；會戰(zhàn)式是多臺接收機集中在若干天內分別在同一批次點上進行多天、長時段的同步觀測，完成一批到另一批，直到所有點觀測完畢。這兩種形式其基線都為進行長時間的觀測具有較高的精度和框架基準特性，一般用于布設國家A、B級網(wǎng)或者更高的AA網(wǎng)。多基準站式就是有若干臺接收機再一段時間里長期固定在某幾個點上進行長時間的觀測，這些測站稱之為基準站，在基準站進行觀測的同時，另外一些接收機則在這些

5、基準站周圍相互之間進行同步觀測。這種方式已應用于各城市的GPS動態(tài)基準網(wǎng)建設中，如深圳、北京。而對應的單基準站式由于各流動站一般只與基準站之間有同步觀測基線，故圖形強度很弱。而所謂同步圖形擴展式，就是多臺接收機在不同測站上進行同步觀測，在完成一個時段的同步觀測后，又遷移到其它的測站上進行同步觀測，每次同步觀測都可以形成一個同步圖形，在測量過程中，不同的同步圖形間一般有若干個公共點相連，整個GPS網(wǎng)由這些同步圖形構成。同步圖形擴展式的布網(wǎng)式具有擴展速度快，圖形強度高，且作業(yè)方法簡單的優(yōu)點。同步圖形擴展式是布設GPS網(wǎng)時最常用的一種布網(wǎng)形式。采用同步圖形擴展式布設GPS基線向量網(wǎng)時的觀測作業(yè)方式主

6、要有以下幾種形式： 點連式l 邊連式l 網(wǎng)連式l 混連式l1點連式所謂點連式就是在觀測作業(yè)時，相鄰的同步圖形間只通過一個公共點相連。這樣，當有m臺儀器共同作業(yè)時，每觀測一個時段，就可以測得m-1個新點，當這些儀器觀測觀測了s個時段后，就可以測得1+s(m-1)個點。                        點連式觀測作業(yè)方

7、式的優(yōu)點是作業(yè)效率高，圖形擴展迅速；它的缺點是圖形強度低，如果連接點發(fā)生問題，將影響到后面的同步圖形。2邊連式所謂邊連式就是在觀測作業(yè)時，相鄰的同步圖形間有一條邊（即兩個公共點）相連。這樣，當有m臺儀器共同作業(yè)時，每觀測一個時段，就可以測得m-2個新點，當這些儀器觀測觀測了s個時段后，就可以測得2+s(m-2)個點。                     邊連式觀測作業(yè)方式具有較好的圖形強度和較

8、高的作業(yè)效率。3網(wǎng)連式所謂網(wǎng)連式就是在作業(yè)時，相鄰的同步圖形間有3個（含3個）以上的公共點相連。這樣，當有m臺儀器共同作業(yè)時，每觀測一個時段，就可以測得m-k個新點，當這些儀器觀測了s個時段后，就可以測得k+s(m-k)個點。采用網(wǎng)連式觀測作業(yè)方式所測設的GPS網(wǎng)具有很強的圖形強度，但網(wǎng)連式觀測作業(yè)方式的作業(yè)效率很低。4混連式在實際的GPS作業(yè)中，一般并不是單獨采用上面所介紹的某一種觀測作業(yè)模式，而是根據(jù)具體情況，有選擇地靈活采用這幾種方式作業(yè)，這樣一種觀測作業(yè)方式就是所謂的混連式?；爝B式觀測作業(yè)方式是我們實際作業(yè)中最常用的作業(yè)方式，它實際上是點連式、邊連式和網(wǎng)連式的一個結合體。三、地鐵工程中

9、的布網(wǎng)形式1地鐵工程GPS網(wǎng)的特點地鐵是城市交通的一種形式，由于其在建筑物稠密、地下管網(wǎng)繁多的城市環(huán)境中建設，不僅工程測量精度要求高，而且技術密集、造價昂貴。同時工程自身與工程環(huán)境的安全和穩(wěn)定在施工和運營期間相互影響較大，因此地鐵對工程測量的要求較高。地鐵一般為線性工程，沿線路布設的控制點一般為直伸的線狀，因此在進行其首級平面控制的GPS網(wǎng)形設計時，為控制網(wǎng)形，有時需要增加一些額外的控制點來增加圖形強度，也增添了布網(wǎng)的美觀，但同時也帶來額外的觀測任務，影響了工程的進度，提高了作業(yè)成本。2廣州地鐵二號線的布網(wǎng)形式在廣州地鐵二號線GPS平面控制網(wǎng)復測中，我們使用的儀器為LeicaSR510單頻接收

10、機四臺套，由三個已知點“摩星嶺”、“南方大廈”和“平崗”和待定點“機場路”、“德政北”、“中山大學”、“航道學?！钡绕邆€點構成首級骨架網(wǎng)，采用大地四邊形和三角形的邊連式構網(wǎng)方式。首級骨架網(wǎng)共觀測4個時段，每個時段觀測不低于2小時。首級網(wǎng)的七個點與其它待定點構成二級導線結點網(wǎng)，主要采用大地四邊形的邊連式作業(yè)模式，觀測時間不小于1小時。3北京地鐵五號線的布網(wǎng)形式北京地鐵五號線首級GPS平面網(wǎng)由五個北京市等三角點“三臺山”、“東莊子”、“羊坊”、“霍家營”、“燕丹”和北京市等GPS點“東直門”為主控點，兼顧北京地鐵五號線北新橋雍和宮盾構試驗段兩個GPS點A1307、A1306，重合原復八線GPS點“

11、北京日報社”和城市鐵路GPS點“G17”，以上10個點與其它35個待測點構成整體結點控制網(wǎng)。觀測時也采用二級分級，“三臺山”、“東莊子”、“羊坊”、“霍家營”、“燕丹”、“東直門”和待定點“肖村攪拌站”、CP1、CP2構成大地四邊形邊連式骨架網(wǎng)；其它點與其構成二級網(wǎng)，也采用邊連式的作業(yè)模式，構網(wǎng)圖形為大地四邊形和三角形。4天津地鐵二號線的布網(wǎng)形式天津地鐵二號線復測GPS控制網(wǎng)的布設采用分級布網(wǎng)，由2301、2305-1、2310、2315、23191、2324、2339、2331八個點采用大地四邊形邊連式構成骨架網(wǎng)，骨架網(wǎng)分4個時段。其它30個待定點與骨架網(wǎng)構成二級導線結點網(wǎng)，采用點連式作業(yè)模

12、式，二級網(wǎng)13個時段，每相鄰兩個時段只有一個公共點連接，保留有效的的獨立觀測基線，也就是沿地鐵線路方向施工控制使用的通視邊，整個二級網(wǎng)就連成一條直伸的導線，加上骨架網(wǎng)整個控制網(wǎng)構成一個點、邊混連式的構網(wǎng)作業(yè)模式。在這次布網(wǎng)中，為確保達到一定的規(guī)范精度要求，在選擇骨架網(wǎng)時，點位均勻分散，每兩個骨架網(wǎng)點間二級點的個數(shù)不超過5個。5作業(yè)結果與分析下面看看我們在三項地鐵工程中GPS平面控制網(wǎng)基線解算和平差后的主要精度指標：               &

13、#160;          從以上的精度結果來看，拋開起算點系統(tǒng)誤差的影響，三項工程觀測的精度相差不大，基本上滿足規(guī)范的要求，天津地鐵GPS網(wǎng)在點位精度上甚至優(yōu)于各網(wǎng)，因此采用點、邊混連模式在精度上也能同樣達到規(guī)范的要求。廣州地鐵二號線GPS網(wǎng)在構網(wǎng)時，為保證網(wǎng)形強度，增加了一些非有效的觀測點，在施工控制中基本上不會使用，也就是我們所說的額外的觀測點，如“廣州大學”、“商學院”等，在施工過程中，根本就沒有使用過這些點，只是單純?yōu)槠涫准壘W(wǎng)構網(wǎng)所使用的點。這種作業(yè)模式保證了圖形強度，但從結果上分析，并沒有明

14、顯的提高精度，反而影響了作業(yè)進度。在北京地鐵五號線的布網(wǎng)中，雖然沒有增加這種非有效的觀測點，但是使用了較多的已知點來起到了相似的作用，而已知點過多，其起算系統(tǒng)誤差卻影響了網(wǎng)平差的精度，因此在測后的數(shù)據(jù)處理中，很多已知點只是作重合檢測點使用，來檢核網(wǎng)平差的成果。在廣州和北京的地鐵中采用都是邊連式的作業(yè)模式，圖形擴展速度較慢，相對作業(yè)效率較低。而在天津地鐵二號線的觀測中，我們只是在點位均勻分散的骨架網(wǎng)的觀測中采用大地四邊形的邊連模式，二級網(wǎng)中我們采用點連式的觀測模式，大大的提高了作業(yè)效率。在同樣采用四臺套的單頻接收機的情況下，廣州和北京的GPS網(wǎng)觀測中都是用時8天，而在天津觀測作業(yè)量相當?shù)那闆r下卻

15、只用時5天，也達到了同樣規(guī)范要求的精度。但是在天津的二級網(wǎng)觀測中，我們也發(fā)現(xiàn)在每天的觀測結束后，同步環(huán)的閉合差我們可以隨時掌控，但對由于連接點的誤差引起的異步環(huán)誤差不能隨時掌握，在這一點上，就不如廣州和北京的邊連接模式中，它能隨時清楚相鄰的異步環(huán)閉合差，以便清楚地了解外業(yè)數(shù)據(jù)的可靠性，及時的安排外業(yè)補測工作。因此我們在天津的布網(wǎng)中平均分布骨架網(wǎng)點，當觀測相鄰兩骨架網(wǎng)點間二級點后，就可以知道其間異步環(huán)的閉合差，來了解數(shù)據(jù)的可靠性。四、結論在目前的地鐵工程GPS控制網(wǎng)的布設中，由于相應規(guī)范的精度要求比較高，因此在網(wǎng)形設計時多采用兩點相接的邊連接的作業(yè)模式，以保證數(shù)據(jù)的及時可靠性和較高的點位精度，但是相對于點連接模式，圖形擴展速度慢，降低了作業(yè)效率，影響了作業(yè)進度。而單純的點連接模式圖形強度低，也無法保證高精度的技術要求。所以在線性的地鐵工程GPS平面網(wǎng)測量中，我們采用點、邊混連式的布網(wǎng)形式，先選擇均勻分散的點構成邊連接的骨架網(wǎng)觀測，然后以點連接方式把其它點與骨架網(wǎng)相連，這樣就能盡快的掌握異步環(huán)的閉合差，既能得到較好的圖形強度，又極大的提高了作業(yè)效率。在類似的線性工程中，特別是其二級控制網(wǎng)或在首級網(wǎng)復測中值得采用此種方模式。在天津地鐵二號