GPS测绘技术在城市地下管线探测中的应用

GPS测绘技术在城市地下管线探测中的应用

山东省煤田地质局物探测量队山东济南250100

摘要:城市管线是城市发展及生存的命脉,在城市的基础设施中,是一个关键的环节,针对城市的能源、信息以及电和水,都必须日夜地进行传输和供应。完整准确且科学的地下管线现状资料是城市规划设计以及基础建设的重要资料。而地下管线探测,是对地下管线进行了解和掌握的主要方法。

关键词:GPS测绘技术;城下管线;探测;应用

前言:有效应用GPS测绘技术,既能够将工作的效率很大程度地提升,又能够将工作中的一些误差问题得以有效地解决。GPS测绘技术运用2台以上的接收机,将卫星信号同时进行接受,一台在已知点上进行安装,另一台接收机则作为流动站来对未知点坐标进行测量。卫星信号由流动站和基准站同时进行接收。

一、GPS测绘技术的基本工作方法

将被测点三维坐标的信息进行求解,必须要将高程和平面的转换参数分别进行求解。对于平面的转换参数进行求解时,至少要将两个平面的坐标点进行联测,对于高程转换参数进行求解时,求解的高程点则需要三个联测[1]。为了将本地城市的坐标系数模型与84坐标系数拟合的程度得以有效地提升,从而将高程的测点精度得以有效地提升,一般需要将已知点尽量多联测一些。求得转换参数的方法:第一,将已具备的控制测量资料充分地进行利用,在电子的手簿中,将相应城市的坐标与84坐标的多个已知点进行输入,在已知点上的虚拟联测上,架设基准站,对转换参数进行解算;第二,在未知点或者已知点上,架设基准站、流动站,对各个已知点84坐标进行依次的测量,将各个已知点对应城市坐标系的高程输入手簿及平面的坐标,进行点校正,将残差比较大的已知点剔除,对于两个坐标系转换的参数进行解算。

如果想要使GPS测绘技术能够正常地工作,就必须要使流动站和基准站对五颗以内的GPS的卫星信号同时接收到,并且,还需要流动站和基准站能够将卫星信号同时地进行实时接收,流动站对基准站所发出的差分信号实时地接收到。在实际进行的工作中,还要注意几点:

1.制高点设制基准站。通常需要在测区的中间进行设置,周围没有高大的建筑物和树木等,视野应该开阔一些,大面积水面和发射波的电磁波比较强的地方都应该远离[2]。例如,桥的中间和房顶等一些比较高的位置。为了方便数据信号的传输及卫星信号的接收,流动站与基准站尽量保持相对的高差。同时,需要控制流动站活动的范围在基准站周围的5公里范围以内。

2.对于GPS测量的可靠性及精度进行检查。检查的方法通常有两种:第一种,运用GPS技术将一个或者多个坐标的已知点进行测量,然后与已知坐标相比,如果有问题,尽快采取相关的措施进行改正。这种方法比较准确且可靠;第二种,将重测进行比较,设置完成以后,将几个固定的点坐标先测一下,测区内若有GPS点,对已有的GPS点的坐标进行重测再进行比较,若没有GPS点,可以将仪器重新进行设置,将刚才测过的GPS点重测后进行比较,同时,对于各点间的高差和距离,可以运用全站仪进行测量,对于成果精度运用高差和距离反算来进行有效地检查[3]。

二、应用GPS测绘技术

在地下管线的探测中,并不是所有的项目都能够应用GPS测绘技术,很多方面的条件都会使GPS测绘技术受到限制。

1.测量区域的地理环境对应用GPS测绘技术的影响比较大。对于大城市,道路两侧高楼大厦比较多,容易遮挡卫星信号,对于五颗及以上的GPS卫星信号,流动站接收非常困难,这就限制了工作的时间,同时假值现象也容易出现[4]。各种高频的信号源和高层的建筑都会干扰到流动站和基准站之间的数据,传输进行的过程中,衰减情况非常严重,致使作业半径和精度受到了严重的影响。所以,若道路两侧有大量高楼林立时,地下管线测量不能够用GPS进行测量,GPS只能在道路比较宽而且没有太多高楼的区域进行应用。

2.时间和天空环境对应用GPS测绘技术的有一定的影响。卫星信号由于受卫星参数调整的限制而不稳定,测量数据会变得非常大。另外,白天在中午的时候,电离层干扰GPS测绘技术也很大,由于共用卫星数比较少,经常会有收不到五颗卫星的情况发生,因此而使固定解得不到,从而使测量的工作无法进行。

在某市运用AshtechZXtreme进行地下管线多个项目探测点测量工作,应用GPS测绘技术,选取东方路和泗陈公路以及逸仙路进行简要的说明。东方路的两侧高层比较多,但是,东方路相对比较宽,在一个高层的楼顶设置基准站,流动站能够将六颗以上的卫星信号收到,GPS测量比较适合;泗陈公路在郊区,路两侧未有建筑物,桥头设置基准站,流动站能够将八颗卫星号接收到,GPS测量非常适合;逸仙路的周围高层非常少,几乎没有,但是,逸仙路是高架路,与两侧建筑物的空间比较狭窄。基准站虽然是在五层楼的楼顶设置的,通视的条件也比较好,但是,流动站的空间狭窄,对于五颗卫星信号很难接受,所以,GPS测量不适合,只得放弃。

三、减少误差的措施

GPS在进行定位的过程中,误差的产生是很多方面的,例如,星历、星钟、电离层、对流层以及传播延迟等各种误差,必须要利用差分控制和技术的作业半径,才能够将这些误差消除,但是,还有一些误差是没有办法消除的,只能利用一些措施来将这些误差减少。

1.环境所造成的误差。测量的结果,会受到雷达的装置和无线电发射源以及高压线等所产生的电磁波的影响,从而导致误差。另外,周围环境的影响,还会有多路径误差产生,多路径误差通常几厘米甚至达到10厘米以上。只有选择的点位不具反射面或开阔地形,远离高层的建筑和电磁波的干扰源以及大面积的平静水面等区域,才能够将这些误差减小[5]。

2.基准站位置所造成的误差。主要是量取天线高和基准站天线置平所产生的误差。所以应该将磁部分的误差减小,应该注意架设基准站,必须要精确对中,认真地对天线高进行量取。

3.天线误差。在理论上,天线的几何中心与相位中心应该保持一致,但是,实际上,并不重合,相位中心取决于接受信号的方位角和频率以及高度角,是变化的,产生的误差可以达到3厘米左右,所以,应该将天线进行校正。

总结:

综上所述,有效应用GPS测绘技术,既能够将工作的效率很大程度地提升,又能够将工作中的一些误差问题得以有效地解决。

参考文献:

[1]陈文渊.城市地下管线探测技术应用及探测方法研究[J].建材与装饰,2016,(48):224-225.

[2]张奎.城市地下管线探测与管理技术的发展及应用[J].江西建材,2016,(11):222+225.

[3]赵洪涛.城市地下管线探测技术方法及其应用[J].科技创新与应用,2014,(09):286.

[4]李黎,严小平,刘素玉.《城市地下管线探测技术规程》的调适建议[J].地理空间信息,2012,(06):127-130+1.

[5]王勇.城市地下管线探测技术方法研究与应用[D].吉林大学,2012.

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