论文总字数：10318字

目 录

一、 绪论 5

1.1航道平面控制测量概述 5

1.2航道平面控制测量研究的目的意义 5

1.3航道平面控制测量研究现状 5

1.4本文主要研究内容 5

二、GPS测量在航道工程中的应用 6

2.1 GPS简介 6

2.1.1 GPS静态相对定位原理 6

2.1.2GPS误差来源及预防措施 6

2.2测区概述 7

2.3本工程基精度要求 7

2.4测量依据、原则 7

2.5工程控制网的设计概述 8

2.5.1工程控制网的设计原则 8

2.5.2工程控制网的设计 8

2.6 选点和埋石 9

2.7工程控制网的施测 10

2.7.1接收机配备 10

2.7.2接收机参数设置 11

2.7.3设站及观测记录 11

2.7.4作业调度 11

2.8数据处理 12

三、GPS控制网的精度分析 13

3.1网型布设精度分析 13

3.2同步闭合环和异步闭合环精度检验 13

3.3最弱边和最弱点 14

3.3.1基线最弱边相对中误差 14

3.3.2最弱点平面中误差 14

3.4 T 检验 14

四、 总结与展望 15

参考文献 16

致谢 17

航道平面控制测量研究

黎涛

,China

Abstract:Traditional plane control survey mainly uses the theodolite, total station and leveling instrument, such as conventional measuring instruments were measured, the complicated operational procedures, operation time long, by measuring the environmental impact etc. factors make the work efficiency is low. With the rapid development of science and technology, in order to reduce the workload of Surveying and mapping, shorten the field work cycle, reduce labor intensity, improve work efficiency, the new technology of modern surveying and mapping arises at the historic moment. The research content of this paper is mainly to the lower reaches of the Yangtze River Jiangxinzhou river channel improvement project as an example, combined with modern surveying and mapping technology of GPS positioning measurement technology, detailed methods and steps of the plane control survey, and carry on the precision analysis,draw the following conclusions.

Key words：GPS；channel control survey；Accuracy analysis

绪论

1.1航道平面控制测量概述

测量工作的原则是从整体到局部，先控制后碎部，即先进行整个测区的控制测量，再进行碎部测量。测定控制点的平面位置工作，叫做平面控制测量^[3]。平面控制测量是测绘学科内一项重要的研究内容。航道平面控制测量工作综合运用了水利工程、测绘、安全和地质等各学科的理论知识与方法。

1.2航道平面控制测量研究的目的意义

为了使航道工程高效顺利的进行，工程测量控制网是测设的主要依据和基础，是前期施工建设放样工作和后期运营管理阶段变形监测工作的关键。如何建立高精度、高可靠性、高效率的控制网方法的研究显得十分重要。

1.3航道平面控制测量研究现状

近年来，GPS理论研究的不断突破，GPS定位测量技术越来越多的应用于国内外航道工程控制测量，例如：长江口深水航道治理工程一期工程GPS网的构建，长江干线航道GPS测量控制网的建设工程，涟水市航道疏浚工程，英吉利海峡欧洲隧道工程等等。以上实例成果精度均达到精度要求，有些更优于要求的精度。

GPS系统对使用用户的数量没有限制，信用度高，且各测站点之间无需通视，据国内外很多年来的许多试验和研究结果表明：GPS定位测量技术，若设计方案和操作方法合适，数据处理软件精良，精密定位中，1 小时以上观测的解其平面位置误差可小于 1mm，其精度是非常高的。GPS定位测量技术解决了水利工程测量的若干难题，必将会基本取代常规测量手段，航道工程全面采用 GPS定位测量技术是可行的，也是必要的。

1.4本文主要研究内容

本文主要以长江下游江心洲河段航道整治工程为例，分析GPS定位原理，阐述该工程结合GPS静态相对定位技术进行平面控制网的设计、布设、实施，并进行精度分析，最后得出结论。

二、GPS测量在航道工程中的应用

传统的航道工程平面控制测量主要采用经纬仪、全站仪、水准仪等常规测量仪器进行测量，其操作步骤繁杂，作业时间长，受测量环境影响等因素使得作业效率低下。随着科学技术的快速发展，GPS定位测量技术的出现减少了测绘工作量，缩短了野外作业周期，减小了劳动强度，提高了工作效率。

2.1 GPS简介

GPS是一种具有全方位、全天候、全时段、高精度的卫星导航系统，最初是美国军方为加强国防事业而建立的，耗资200多亿。后来经美国政府授权可以给全世界用户使用。

2.1.1 GPS静态相对定位原理

GPS静态相对定位是将2台或多台接收机安置在对应数量的测站点上，使其静止不动，

同时观测四颗卫星，在一个端点坐标己知的情况下,可以用基线向量推算出其他待定点的坐标，从而确定待测点在坐标系中的相对位置情况。同步观测多条基线向量，不但会提高作业效率，同时还可以增加基线观测量，从而提高最终观测成果的可靠性。

卫星3

卫星2

卫星4

卫星1

接收机2

接收机1

图1 GPS静态相对定位原理图

2.1.2GPS误差来源及预防措施

误差按其来源分为三类：

1，卫星有关的误差：地球自转的影响和相对论效应、卫星钟误差、卫星星历误差；

2，信号传播误差：多路径效应、对流层延迟和电离层延迟；

3，接收机有关的误差：接收机的测量噪声、接收机钟误差和接收机的位置误差。

为了减弱或者消除这些误差来提高精度，主要方法有：选择较好的硬件和良好的观测条件，求差法和建立相对应的误差改正模型。

2.2测区概述

江心洲河段位于长江下游安徽省马鞍山市境内，下距南京市50km，上距芜湖市7km。河段左岸归安徽省马鞍山市和县管辖，右岸自东梁山至采石矶以上属安徽马鞍山市当涂县管辖，采石矶以下归马鞍山市管辖。测区境内有一座马鞍山大桥和海事码头而且公路均匀分布，交通十分便利。

江心洲河段

图2 工程位置图

2.3本工程基精度要求

本工程任务主要包括江心洲心滩护岸工程、上何家洲护岸工程、上何家洲护底带工程。国家测绘局2009年颁布的《全球定位系统（GPS）测量规范》(GB/T 18314-2009)将GPS控制网分为A、B、C、D、E五级。本文研究的控制测量主要用于后期的地形测量、施工定位测量、水深测量、护岸施工放样测量和沉降位移监测等工作，根据甲方的要求，GPS控制网的精度要求达到D级别即可。

2.4测量依据、原则

（1）《水运工程测量规范》（JTS131-2012）；

（2）《水运工程测量质量检验标准》（JTS258-2008）；

（3）《测绘技术设计规定》（CH/T1004-2005）；

（4）《全球定位系统（GPS）测量规范》（GB/T18314-2009）；

（5）《卫星定位城市测量技术规范》（CJ/JT 73-2010）。

2.5工程控制网的设计概述

2.5.1工程控制网的设计原则

按照《全球定位系统（GPS）测量规范》（GB/T18314-2009），控制网的设计的一般原则有：

1. 图形闭合：即设计的GPS控制网应是闭合图形，因为闭合图形可以增强自身强度和增加平差检核条件；
2. 有必要的一定数量的点位重合。GPS控制网选点可以应用测区内已有的点，来进行推算未知点的坐标和检核；
3. 视野开阔。选取GPS网点时应该保证该点的视野开阔，一般满足测站点仰角15°以上区域周围没有遮挡物。当需要用常规方法进行联测时，就需要通视的条件。

本工程D级网的精度指标如下表1所示。网相邻点平均距离为5～10km，相邻点最小

距离可为平均距离的1/3～1/2，最大距离可为平均距离的2～3倍。

表1 D级GPS网的精度指标（GB/T 18314-2009）

2.5.2工程控制网的设计

根据甲方移交的地形图，由比例尺在图上量取，概略算得地形图长度为11.5km左右，宽度为7km左右。测区内有一座马鞍山大桥，修建大桥时保存有四个高精度的控制点，即LT05、JZ、CS354、和JX02。根据《水运工程测量规范》，GPS控制网中作为起算点的高级控制点不得少于两个，本工程控制网将利用其中的LT05、JZ两个原有的控制点。根据工程控制网的布设原则和精度指标，设计布设TL06和JX05两个控制点。考虑到工程实际作业地点之一上何家洲，在其周围增加一个控制点，有利于后期测量工作的实施和保证精度。江心洲GPS控制网示意图如下图3所示。本工程无需在LT05和TL06两点之间加密一个控制点，主要原因有两个：

1，多加密一个控制点，将增加野外作业时间，将增加工程的所需的费用；

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