李长军
中交一航局第四工程有限公司天津市滨海新区300450
摘要：本文对在一些水运工程中提供的测量控网点直接用于GPSRTK求解转换七参数使用时，无法满足测量精度要求，尤其是对高程影响更大，通过对原因分析、采用合理的控制网加密方法，提高了GPSRTK高程测量精度，满足了工程精度要求，并用一些方法对GPSRTK的高程测量精度予以验证。
关键词：GPSRTK高程加密方法精度
1前言
影响GPSRTK高程测量精度的主要因素有高程异常和测量施工控制网布设不合理，如在一些水运工程中由于地形条件限制首级控制网布设位置有局限性，提供的控制网点不能保证采用GPSRTK进行高程测量的精度，高程异常我们可以通过高程拟合的方法解决，下面我们对施工控制网对GPSRTK测量精度的影响进行分析研究予以消减。
2影响精度原因分析
首级控制网由业主或设计单位提供，我们都知道控制网的布设按照“总整体到局部，先控制后碎部”的原则逐级加密，一般情况下首级控制网应覆盖施工区域，我们加密只在首级网的内部逐级加密，但在一些水运工程及滩涂区域施工时由于施工区域离岸线较远，有时甚至达到10公里，控制网点都布设在护岸上，多数成直线排列，无法对施工区域形成覆盖，我们在使用GPSRTK求解WGS-84坐标与施工坐标系的转换参数时，一般采用的都是布尔沙模型，该模型采用了3个平移参数，3个旋转参数，1个尺度比共七个参数。如图1所示：
采用该模型求解转换参数时要求使用的控制网点要覆盖整个测区，且均匀的分布，尤其是高程点，但这个要求在水运工程中很难满足。在这种情况下我们就要先看利用首级控制网已知点求解转换七参数是否能够代表整个施工区域的转换关系，盲目的采用已知控制网点求取七参数进行施工测量会导致较大偏差，尤其是高程方面，试想高程点分布在岸线上几乎在一条直线上，虽然有数个高程点，距离可达几千米，但在施测区域与岸线距离方向上的投影可能只有几十米甚至几米，而我们向前面的测程几公里，虽然高程点都进行了水准复测，但只要测量就有误差存在，这样就会将测量误差放大，随着距离的增加可能会将误差放大几十倍甚至上百倍，原理相当于采用全站仪极坐标放样时，对一个只有10m远的后视点去放1000m的位置。
3提高测量精度的方法
为了避免误差放大对高程测量精度的影响，我们在承建工程相反方向的陆域均匀的布设高程控制点，后方加密控制点的陆域距离最好是水域距离的两倍以上，条件困难时也不应低于一倍，布设完成后按三等水准测量要求进行引测，在一些水网或丘陵地区三等水准测量困难时可采用三角高程测量，但一定要按照相应的等级要求进行。平面也可以采用全站仪引测几个点，这样有助于提高转换的平面精度。用于求解转换七参数的平面控制点不少于3个，高程控制点不少于4个，采用加密后的控制点用于GPSRTK求解转换七参数，虽不能代表整个测量区域转换关系，但避免测量误差的放大。
4GPSRTK测量精度验证方法
我们选用合适的首级和加密控制点求解转换七参数建立基准站，在用GPSRTK施工测量前应对其测量精度进行验证。条件准许下可用水准仪将已知点引测至施工区域，对采用GPSRTK测量的高程检核，水准仪无法引测时，可采用GPSPPK技术进行验证，PPK（Postprocessingkinematic）动态测量数据后处理技术，是利用载波相位进行事后差分的GPS定位技术。其工作原理类似静态测量，但观测时间短，相对简单，利用同步观测的一台基准站接收机和一台流动站接收机对卫星载波相位观测量，事后利用GPS处理软件进行线性组合，形成虚拟的载波相位观测量值确定接收机间的三维位置关系，然后根据基准站的已知坐标计算出流动站的三维坐标值，经过多点校正其平面和高程精度可达10mm+2ppm，目前一些新型GPS测量手簿已经有ppk测量作业模式，使用操作更加便捷。
5工程实际应用
下面以项目部承建的泰达围海造陆一区吹填工程为例，控制网布设加密方法，使用加密后的控制网点求解转换参数后采用GPSRTK进行高程测量的精度情况做个介绍。泰达围海造陆一区吹填工程位于规划的天津滨海旅游区内，区域面积约80万平方米，主要测量工作是对围堰的平面位置和高程测量以及吹填区域高程测量，该区域位于外护岸东南侧距离岸线直线距离约3.2公里，业主提供的4个测量控制点HB2、HB3、HB4、HB5分布于外护岸上，几乎成直线排列，在垂直于护岸距离方向上的投影长度约200米，基线长度约2650米，现场位置如图2所示：
按上述情况分析，直接采用首级控制网点用于GPSRTK求解转换七参数对测区进行测量时，对平面位置影响较小，基本满足该项水运工程使用，但用于高程测量会将点位误差放大多倍，针对该情况我们以控制点HB5为起始点向陆域方向按2km间距分别布设了加密点HB5-1、HB5-2、HB5-3、共3个点，详见图2。按三等水准测量要求以HB5为起点对加密点进行水准测量，平面坐标采用全站仪也进行了引测。控制点成果见表1
表1
测量完成后用加密的3个控制点和首级控制点一起求解GPSRTK的转换七参数并设置基准站。基站设置完成后用GPSRTK测量布设在施工区域的两个检核点的高程，后采用GPSPPK测量方法进行复核，复核情况详见表2。
表2检核点测量高程数据对比情况
由上表数据对比情况可见，只采用业主提供的首级控制网点直接用于RTK求解转换七参数测量时，高程最大偏差270mm，而采用在陆域方向加密控制点后再求解RTK转换七参数进行测量时，高程最大偏差16mm，满足水运工程测量规范要求，可以用于该项工程的高程测量工作。
表3水工建筑填筑及混凝土建筑物轮廓点施工放样的允许偏差
6总结
通过对有些远离岸线水运工程，首级控制网点分布在岸线上离施工区域远，对施测区域不能形成覆盖，直接用首级控制网点求解GPSRTK的WGS-84坐标与施工坐标的转换关系，对RTK测量精度影响的分析，采用将施工控制网点向陆域方向延伸的加密方法，避免了测量误差放大对测区的影响，使GPSRTK高程测量精度满足了工程精度要求，另外，再求转换参数时，要注意布尔沙模型是一个近似模型，在矩阵求逆时是考虑旋转角很小时才适宜。有些工程采用的是城建坐标系和WGS-84坐标系存在一个较大的旋转角，这时就不能直接采用布尔沙模型来求取转换参数，我们在工作中应注意。
参考文献：
[1]工程测量规范GB50026-2007
[2]水运工程测量规范JTS131-2012
[3]全球定位系统（GPS）测量规范GB/T18314-2001
[4]中国建交测量技能高端培训教材