GPS协同全站仪在印尼工程测量中的应用

摘 要：在印尼从事工程测量工作时需要注意UTM投影的特点，并对各种软件内的参数进行设置。因地处赤道，在热带雨林内碎部点测量时GPS-RTK技术协同全站仪可有效地降低测量误差，提高作业效率。

关键词：印尼；GPS；全站仪；热带雨林；UTM投影

引言

随着中国煤电企业进军印尼市场，我国工程技术人员赴印尼从事工程测量业务的机会将增多。文章以印尼南苏门答腊岛某煤矿的测绘经验浅谈如何在该地区更加有效地开展工程测量工作。

1 工程实例

1.1 工程概要

苏门答腊岛地处赤道南侧，年平均温度摄氏25-27度，属于典型的热带雨林气候，具有温度高、降雨多、风力小、湿度大的特征。岛上的植被异常茂盛，而且当地居民大多以种植橡胶树为生，因此作业区域大部分在原始森林里。当地的土地归个人所有，因此没有完成征地工作的情况下，无法砍伐树木为测绘工作创造有利条件。印尼是世界上人口最多的穆斯林国家，在公共场合应遵守伊斯兰教的习俗，以利于团结当地居民和工人，提高工作效率。

1.2 UTM投影的应用

印尼当地坐标系采用UTM（通用横轴墨卡托）投影，而我国国家基准采用高斯-克吕格投影（Gauss-Kruger），因此在国外工程中需注意GPS软件内各项参数的修正。目前有100多个国家和地区大地控制测量多采用UTM投影，我国的卫星影像资料也常采用此投影。UTM投影是设想一椭圆柱切割地球于南纬80°和北纬84°的两条等高圈，投影后两条相隔的经线上没有变形，而中央经线上长度变形比为0.9996.该投影和高斯-克吕格投影（Gauss-Kruger）一样投影角度没有变形、中央经线投影为直线而且为投影的对称轴，中央经线的比例因子取0.9996是为了保证距离中央经线左右约300km处有两条不失真的标准经线，这样就减少了边缘地区的长度变形，尤其在低纬度地区效果更为明显。因此东南亚和非洲国家大部分都采用UTM投影。

UTM投影比高斯-克吕格投影具有以下特点：

（1）UTM投影是对高斯-克吕格投影的改进，投影变形更小。

（2）UTM投影变形规律比高斯-克吕格投影变形要复杂，它是割圆柱，长度不变形地方（m=1）在切割圆线上，距离中央经线约180km；高斯-克吕格投影是切圆柱，长度不变形地方（m=1）在中央经线上。

（3）UTM投影和高斯-克吕格投影一样为了减少投影变形进行分带处理，但是UTM投影采用经差6°自西向东分带，起始第一带是西经180°到174°，而高斯-克吕格投影采用经差6°或（3°）自西向东分带，起始地一带是东经0°到东经6°，所以UTM投影6度分带的带号比高斯-克吕格投影的带号大30°。

（4）UTM投影中南北半球坐标赋值不一样，在北半球中每个投影带上中央经线都赋予横坐标Y值为500000m，在赤道上标记X值都为0；而在南半球中每个投影带上中央经线与北半球一样都赋予横坐标值为500000m，而赤道上的标记坐标X值为10000000 m，往南递减。用公式表示为：

北半球中：

YUTM=500000±Y（中央经线以东为+，中央经线以西为-）

XUTM=X

南半球中：

YUTM=500000±Y（中央经线以东为+，中央经线以西为-）

XUTM=10000000-X

（5）UTM坐标与高斯-克吕格坐标可以近似转换，转换公式为：

XUTM=0.9996×XG

YUTM=0.9996×YG

1.3 首级控制网的布设

热带雨林中控制网的设计受到植被、交通等因素的限制比较大。该测区近有90%以上的地方被原始森林所覆盖，只能选择村庄和测区内的石油钻井所开辟出的少许空旷地带进行埋点观测。因该地区常年多雨、土质松软，埋设控制点时点位尽量选择在高处并且按国内规范的埋深要求再多挖0.5米，保证点位经得起雨水常年的浸泡。

首级控制网的静态观测方案按照E级控制网要求布设，采用仪器为ASHTECH Z-MAX双频GPS接收机。GPS网型按照边连式设计，每一个观测时段为1个小时，对于部分多路径影响较大的控制点适当延长了观测时间。内业数据处理采用了随机软件ASHTECH SOLUTION2.6。数据解算之前，需要在软件内新建坐标系统，按照收集到的当地坐标系统信息完成解算之前的准备工作。之后按照常规的解算顺序进行三维无约束解算及UTM投影坐标系下的二维约束平差。

1.4 图根控制测量

图根控制测量点采用GPS-RTK技术进行布设。首先按照测区特点，在所有可能接收到GPS电台信号并能解算出固定解的地块布设成对的图根点，并且保证点位之间通视。测区内只有少量的石油钻井所清理出的空地及稀疏的橡胶林内能完成以上工作。之后，图根控制测量随着地形图碎步测量工作同时进行，与全站仪协同配合，尽可能的避免支导线的测站数超限导致地形图精度的降低。

1.5 碎部点测量

GPS-RTK技术协同全站仪完成碎部点测量工作。因工期较紧，且当地的土地归个人所有，征地工作进展较为缓慢。为了早日完成煤矿的设计工作，我们在热带雨林中用人工砍伐出一条条观测通道，利用全站仪获取地形三维信息。结合现场实际情况，我们随时有一台GPS流动站跟随全站仪测量小组在有信号的地方留设图根控制点。全站仪架设在这些图根点上并往各方向清理出来的观测通道采集地面坐标。

在印尼农村劳动力过剩，立棱镜及砍伐障碍物的人员可以从当地雇用。这不仅可以节省成本还能保证在虫蛇出没的热带雨林里的作业安全。印尼常年多雨，尤其在雨季测绘时需要时刻关心离仪器最近的躲雨地点，以防突如其来的暴雨使仪器的零部件失灵。

2 结束语

国外工程项目测绘时需特别注意当地采用的椭球基准及投影类型，通过设置GPS静态解算软件及GPS-RTK手簿，计算出当地坐标系下的控制点坐标。

结合本次项目，在赤道附近的热带雨林里测绘时GPS-RTK技术结合全站仪能够保证地形图的精度。热带雨林里虽地势较为平坦，但水系发达，沟壑纵横交错，植被茂盛，抬头不见天日，有的地段当地人都寸步难行。因此全站仪基于GPS布设的图根点上采用支导线的形式“掘进”雨林内，再进行碎步点测量可有效降低测量误差，满足工程需要。

参考文献

[1]陆永红，李保杰，刘其军.几内亚558工程中UTM投影坐标系的建立[J].地矿测绘，2011，27：18-20.

[2]孟建国.通用墨卡托（投影）平面直角坐标系下的施工测量[J]. 铁道勘察，2006，2：14-16.