铀矿地形图GPS水准测量的应用

[摘要]本文结合陈家庄铀矿区的测量案例，阐述测量过程中平面和高程测量中控制应用，分析测量误差来源及处理方法。

[关键词]陈家庄铀矿区 高程测量 GPS水准测量

[中图分类号] P21 [ [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2013）-12-94-2

0前言

常用的高程测量方法有三种，即水准测量（几何水准测量）、三角高程测量和GPS水准测量。GPS水准测量经过近十多年来，测绘界的应用实践，测量方法和测量精度不断提高，并被广泛应用于E级的GPS网中的平面的高程控制测量。下面对GPS水准测量做一些研究和探讨。

1工程概况

陈家庄铀矿测区坐标范围：东经 111°27′39″～111°28′59″，北纬33°43′26″～33°44′41″。测区位于丹凤县城东北方向约25公里处，地理名称陈家庄。自丹凤县经双槽乡可到陈家庄，交通较为便利。陈家庄地区山高坡陡，树多、藤茂。夏天雨多凉爽，冬天雪大寒冷。最高山头海拔1600多米，比高在300米左右，大部分倾角在30°左右。本次测量内容有：油葫芦沟1：500地形图测量；陈家沟1：1000地形图测量；E级GPS平面控制测量；E级GPS三角拟合高程控制测量。陈家庄铀矿控制采用了1954北京坐标系、1956年黄海高程系，中央子午线111度，3°带投影。

2控制测量

2.1平面控制

（1）测区首级平面控制网采用E级GPS控制网布设，点位主要分布在油葫芦沟及陈家沟两侧山梁上，构网形式采用边连式，点位标石现场浇注，并保证GPS点至少两两通视。分布在贯通隧道进出口的控制点三点通视，以满足施工需要。

（2）本次GPS控制点编号采用GPS加序号的方法，如：GP01、GP02等。观测使用四台南方GPS接收机，采用静态定位模式进行同步观测，观测过程中，严格按照《规范》要求：①PDOP：6；②卫星截止高度角：15°；③同时有效观测卫星数4颗；④重复设站率：1.6；⑤观测时段长度（min）：40分钟；⑥数据采集间隔：5″；⑦天线基座应严格对中置平；天线高测前、测后各量取一次，较差应≤3mm取中数使用；⑧仪器对中误差小于2毫米，天线基座上的气泡居中。

（3）数据处理采用随机携带软件在计算机上进行，每天观测数据在观测后的当天计算完毕，计算时仔细分析数据，选择质量高的数据参加计算。

（4）点位选在视野开阔，无障碍物、无大功率发射源和高压线、无强烈反射卫星信号物件的位置上。并选择了卫星信号质量好的时段进行观测，当各项质量检验符合要求时，以所有独立基线组成闭合图形，以三维基线向量及其相应方差协方差阵作为观测信息，以控制点生姜沟脑Ⅳ、一级导线点121作为起算依据，进行GPS网的无约束平差：

网平均边长：1205.7m，限差=5.0km-10.0km。网最小边长：126.9m，限差=2.0km。网最大边长：6902.2m，限差=15.0km。②三维自由（约束）网平差。单位权中误差：0.059902（米）。③二维约束平差。单位权中误差：0.001154（米）。

2.2高程控制

本测区的高程控制测量由于控制范围较小，高差较大，根据工程需要，采用GPS网拟和高程平差，起算点为Ⅳ等生姜沟脑三角高程、一级导线点121三角高程。高程系统为1956黄海高程系。

3地形图测绘

3.1测图比例尺

油葫芦沟地形测量1：500；陈家沟地形测量1：1000。

3.2地形图分幅

1：500油葫芦沟地形图分幅，采用50cm×50cm正方形图幅，自由分幅，图幅编号为“2-1”和“2-2”。1：1000陈家沟地形图分幅，采用50cm×50cm正方形图幅，整分幅。图幅编号因图幅较少，故采用流水编号，既由北向南，自西向东“Z”字形水续排列，并由“6-1”开始，“6”代表总图幅数；“1”代表第一幅图。

3.3地形图等高距

1：500地形图等高距为1米，高程注记至厘米；1：1000地形图等高距为2米，高程注记至厘米。

3.4数字化成图

采用两台全站仪器：莱卡TCR-406和拓扑康GTS-332分两组测进行碎部测量，现场绘制草图、记录编号。当天的外业数据当天输入电脑，用南方CASS5.1地形地籍成图软件绘图，结合外业草图进行编绘成图。外业草图与内业编绘由各组完成。经检查修改后地形图表示的地物、地貌要素和地理名称注记；综合取舍原则，均符合《图式》、《规范》的要求。

3.5提交资料

（1）工作总结报告3份；（2）1：500地形图；1：1000地形图各3份；（3）控制点成果表及点之记3份；（4）GPS平差电子版3份；（5）坑道口成果表3份；以上数据电子版3份。

4质量控制措施

4.1质保资料

本次控制测量所用采用的GPS接收机出测前已予检校，全站仪和水准仪也均已鉴定，符合规范要求。

4.2产品过程检验

控制资料平差计算前的高差、点号检查、平差后点位精度及相对精度检查。地形图在CASS5.1软件环境下成图，图面与草图有无遗漏、错绘检查，数据格式、属性、分层正确性检查。

4.3检查验收

本测区成果实行三级检查、一级验收制度。即作业过程中作业员自检、作业小组或工序间互检、公司质量管理部专检，最后提交委托方验收。检查验收标准为产品规格相应的图式、规范等。整个作业过程按ISO：9001-2000质量管理体系运行，各项作业和检查工作应留下痕迹，并做到持续改进。

5GPS高程拟合结果分析

GPS数据采集用了南方NGS9600静态GPS接收机4台随机软件包1套，拓扑康GTS-332全站仪1台及配套设备；莱卡TCR-406全站仪1台及配套设备。应完成测量工作如下：（1）E级GPS测量，共13点；（2）联测已知点三个：马鞍寨Ⅱ、生姜沟脑Ⅳ、一级导线点121°；（3）1：500地形图测量0.041km2；（4）1：1000地形图测量0.32km2；（5）坑口点放样4个。

观测按规范要求采用静态同步模式，每个时段观测时间都在60分钟以上，观测时卫星高度角都在15°以上，历元间隔15秒，PDOP值小于6.0，观测卫星都在4个以上。GPS-E级高程控制网采用四等水准联测了13个GPS点，对其中12个GPS点进行高程拟合，另外2个当作求知点参加拟合，拟合出来的结果与联测值比较，作为评定拟合精度的依据。以上采取的措施有效地克服或削弱了各种因素对观测值的影响。根据分析，由于东城区控制面积达 百平方公里，测区北部地势较平坦，南边多为丘陵和山地，南北高差较大，影响GPS高程曲面的拟合，而且呈高差越大差值越大的趋势。所以在实际测量中，要达到更高等级的拟合精度，应该根据测区的大小 、地形的起伏来进行分区拟合，可这样的精度对本测区的E级GPS点的等外水准高程控制是足够的。

从理论及数据分析，从控制网形和测量精度来看，点位分布和技术设计是合理的，布网方案和成果质量好，能够满足该测区的GP8高程控制网水准的等外级别精度要求。GPS高程拟合技术工作效率高。

地形图GPS水准测量的应用属于工程测量的一种，为促进工程测量行业的健康发展，提高工程测量工作质量，应针对工程测量行业现状，采取相应的措施，在全行业范围内积极营造守信用，重质量的良好氛围，确保工程测量质量目标的顺利实现，在工程测量过程中充分调动测量人员工作的积极性与主动性，加强组织领导和督促检查，密切协调配合，确保各项测量工作顺利进行并取得实效。在地形图测量过程中应严格遵守质量管理的各项要求，使工程测量质量管理工作实现科学化、制度化和规范化，确保工程测量质量。

6结语

随着GPS技术的不断发展，可实现高精度、高分辨率似大地水准面的确定，因此，探索GPS水准在高程测量中的应用具有深远的实际意义。

参考文献

[1]《工程测量规范》（GB 50026-93）.

[2]《全球卫星定位系统（GPS）测量规范》（CB/T18314-2001）.

[3]《1：500、1：1000、1：2000地形图图式》（GB/T 7929-1995）.