專利名稱：多級控制網(wǎng)gps優(yōu)化組合測量法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于工程控制網(wǎng)測量的技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及ー種多級控制網(wǎng)GPS優(yōu)化組合測量法，特別適于高速鉄路、客運專線、新建鉄路、高速公路等帯狀平面控制網(wǎng)測量中。
背景技術(shù)：
為工程建設(shè)服務(wù)的控制網(wǎng)按照“從整體到局部、先控制后碎部”原則“分級布設(shè)、逐級控制”。在高速公路工程中，平面控制網(wǎng)分為ー級、ニ級、三級、四級共4個等級，4個等級均可采用GPS測量，其中對大型橋梁和隧道工程的控制網(wǎng)應(yīng)采用一、ニ級精度等級，三級可作為高速公路路線的首級控制網(wǎng)，四級控制網(wǎng)可作為高速公路的施工控制網(wǎng)。在高速鉄路、客運專線、新建普通鉄路工程中，平面控制網(wǎng)分為CPO框架網(wǎng)、CPI基礎(chǔ)控制網(wǎng)、CPII線路控制網(wǎng)、CPIII軌道控制網(wǎng)4個等級(以下簡稱CPO、CPI、CPII、CPIII控制網(wǎng))，其中CP0、CPI、CPII控制網(wǎng)均采用GPS測量，CPIII采用全站儀以“自由設(shè)站、邊角交會”方式建網(wǎng)。施工加密控制網(wǎng)是指為方便工程施工放樣需求，在已布設(shè)的各級控制網(wǎng)的基礎(chǔ)上，采用“同級擴展或向下級發(fā)展”的方式建立。本發(fā)明主要針對此類為工程建設(shè)服務(wù)的各級控制網(wǎng)、施工加密控制網(wǎng)的測量エ作。平面控制網(wǎng)采用GPS靜態(tài)觀測模式測量，至少采用3臺以上GPS接收機進行觀測(一般為4臺)，同時開機采集數(shù)據(jù)形成一個同步觀測時段，每2點之間解算出一條同步基線，多條同步基線組成同步環(huán)，在同步環(huán)之間常采用邊聯(lián)結(jié)方式擴展構(gòu)網(wǎng)(簡稱邊聯(lián)式)，最終形成由三角形或大地四邊形組成的帯狀網(wǎng)。國家標準、行業(yè)規(guī)范對不同等級控制網(wǎng)GPS測量有著明確要求，主要包括衛(wèi)星觀測截至高度角、同時觀測有效衛(wèi)星數(shù)、有效觀測時段長度、數(shù)據(jù)采樣率、接收機類型、GDOP值，以及觀測時段數(shù)、重復(fù)設(shè)站率等指標。以往測量組織按照控制網(wǎng)等級從高級到低級分級測量，在低級網(wǎng)測量時又要聯(lián)測高級網(wǎng)控制點，以作為低級網(wǎng)的起算基準和約束平差條件，以滿足“逐級控制”之目的。也就是說“控制網(wǎng)分級測量時有幾級就要測幾遍，高級網(wǎng)控制點毎次都要被低級網(wǎng)聯(lián)測，等級越高被重復(fù)測量的次數(shù)越多”，這種組織方式造成了エ效低、成本大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決多級控制網(wǎng)測量時エ效低、成本高、時間浪費等問題，提供了ー種全新的、高效的、完全符合GPS測量原理、和規(guī)范要求的多級控制網(wǎng)GPS優(yōu)化組合測量法。本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案實現(xiàn)，
一種多級控制網(wǎng)GPS優(yōu)化組合測量法，將多級控制網(wǎng)中等級最高的首級控制網(wǎng)相鄰點或相鄰點對之間稱為基本區(qū)域，具體步驟為1)、將測區(qū)內(nèi)首級控制網(wǎng)劃分為若干基本區(qū)域，統(tǒng)計各基本區(qū)域內(nèi)各級控制點數(shù)量，繪制點位分布 2)、GPS接收機按不低于3N+1臺配置，N是控制網(wǎng)等級數(shù)；
3)、同步觀測的點位按照“各級控制網(wǎng)都滿足邊聯(lián)結(jié)擴展條件”的原則和點位分布圖形
確定；
4)、按照“測量數(shù)據(jù)利用最大化”原則形成“先兩端，后中間”的測量模式；
5)、當最低級控制網(wǎng)有個別控制點沒有被覆蓋測量時適時聯(lián)測；· 6 )、依次完成所有基本區(qū)域數(shù)據(jù)采集工作后，按照控制網(wǎng)等級篩選所需數(shù)據(jù)進行處理。本發(fā)明具有如下優(yōu)點采用多臺GPS多級控制網(wǎng)同時觀測，通過優(yōu)化多級控制樁的觀測順序和組合，提高了高等級控制網(wǎng)GPS觀測數(shù)據(jù)利用率，減少了低ー級控制網(wǎng)GPS觀測工作量，做到了“一次測量、多網(wǎng)復(fù)用”，極大地提高工作效率、節(jié)約了時間和成本。


圖I基本區(qū)域不意圖
圖2多級控制網(wǎng)GPS優(yōu)化組合測量法之第一時段 圖3多級控制網(wǎng)GPS優(yōu)化組合測量法之第二時段 圖4多級控制網(wǎng)GPS優(yōu)化組合測量法之第三時段 圖5多級控制網(wǎng)GPS優(yōu)化組合測量法之最簡基線 圖6聞速鐵路CPI控制網(wǎng)最終形成的網(wǎng)形 圖7高速鐵路CPII控制網(wǎng)最終形成的網(wǎng)形 圖8高速鉄路施工加密網(wǎng)最終形成的網(wǎng)形
圖中1-CPI控制點，2-CPII控制點，3-施工加密控制點，4-重復(fù)邊，5-基本區(qū)域I，6-基本區(qū)域II，7-基本區(qū)域III ；
圖6、圖7、圖8中，(2)表示2個時段，未注明者為I個時段。
具體實施例方式多級控制網(wǎng)GPS優(yōu)化組合測量法，將多級控制網(wǎng)中等級最高的首級控制網(wǎng)相鄰點或相鄰點對之間稱為基本區(qū)域，通過對基本區(qū)域內(nèi)各等級控制點的測量時間、順序等進行組合調(diào)整達到優(yōu)化的目的。具體實現(xiàn)步驟為
1)、將測區(qū)內(nèi)首級控制網(wǎng)劃分為若干基本區(qū)域，統(tǒng)計各基本區(qū)域內(nèi)各級控制點數(shù)量，繪制點位分布 2),GPS接收機按不低于3N+1臺配置，N是控制網(wǎng)等級數(shù)；一般按基本區(qū)域內(nèi)最多控制點數(shù)量的1/2配置就能取得不錯效果；
3)、同步觀測的點位按照“各級控制網(wǎng)都能滿足邊聯(lián)結(jié)擴展條件”的原則和點位分布圖形確定；
4)、基本區(qū)域內(nèi)的控制點按邊聯(lián)結(jié)方式擴展構(gòu)網(wǎng)一般需要多次同步觀測才能完成，按照“測量數(shù)據(jù)利用最大化”原則形成了 “先兩端，后中間”的測量模式，一般3次觀測即能覆蓋所有控制點；5)、當最低級控制網(wǎng)有零星控制點沒有覆蓋時應(yīng)當適時聯(lián)測；
6 )、依次完成所有基本區(qū)域數(shù)據(jù)采集工作后，按照控制網(wǎng)等級篩選所需數(shù)據(jù)進行處理。實施例以 高速鐵路控制網(wǎng)為例，根據(jù)《高速鐵路工程測量規(guī)范》(TB 10601-2009)規(guī)定，高速鐵路精密控制網(wǎng)分為CPO、CPI、CPII、CPIII共4個等級，其中CPO控制樁每50km設(shè)置I個；CPI控制樁每4km設(shè)置I對，當CPII采用GPS測量方式時可設(shè)I個；CPII控制樁每600— 800m設(shè)置I個。在CPII控制網(wǎng)的基礎(chǔ)上可以建立施工加密控制網(wǎng)，點間距在200—300m之間設(shè)置I個。高速鐵路精密控制網(wǎng)除CPO之外其它等級控制網(wǎng)和施工加密控制網(wǎng)均屬于工程控制網(wǎng)范疇(如圖I所示)，CPI、CPII、施工加密控制網(wǎng)均可以使用GPS進行測量。若CPI控制網(wǎng)以點對布設(shè)時，則相鄰2個點對之間構(gòu)成基本區(qū)域，點數(shù)4個，長度4km,點對構(gòu)成邊聯(lián)式條件；若采用單點布設(shè)方式吋，則相鄰2個點組成基本區(qū)域，長度4km，相鄰3個點構(gòu)成邊聯(lián)式條件；
按此推算，ー個基本區(qū)域中CPI點數(shù)2-4個、CPII點數(shù)6-7個、施工加密控制網(wǎng)點數(shù)6-8個，總點數(shù)14-19個左右。以基本區(qū)域內(nèi)有CPI點4個、CPII點7個、加密點8個為例，對測量方法介紹如下。I)、采用4臺GPS接收機以傳統(tǒng)方法測量，則CPI要觀測2個時段共4個點，CPII要觀測5個時段共11個點，加密點要觀測9個時段共19個點，共觀測16個時段，總工作時間=(時段數(shù)X時段長)X儀器數(shù)量=(2X1. 5 + 5X1. 0 + 9X1. 0) X4=68臺時；
2)、針對CPI、CPII、加密點三個等級，配置3X3+1=10的GPS接收機，GPS接收機以優(yōu)化綜合法測量，根據(jù)“先兩端后中間”也就是“先高級后低級”的測量模式進行觀測，第I時段位于基本區(qū)域一端，觀測CPI點4個、CPII點3個、加密點3個；第2時段位于基本區(qū)域另一端，觀測CPI點4個、CPII點3個、加密點3個；第3時段位于基本區(qū)域中間，觀測CPI點0個、CPII點5個、加密點3個；共觀測3個時段，總工作時間=(時段數(shù)X時段長)X儀器數(shù)量=(2X1. 5 + 1X1. 0) X 10=40 臺時；
4)、優(yōu)化組合測量法與傳統(tǒng)法相比，總工作時間由原來68臺時減少到40臺時，節(jié)約28臺時，工作效率提高41%。采用優(yōu)化組合測量法得到最簡基線(見圖5所示)，通過篩選分別得到CPI、CPII、施工加密控制網(wǎng)的構(gòu)網(wǎng)基線(見圖6、圖7、圖8)，然后按規(guī)范要求進行平差計算。本發(fā)明完全符合GPS測量原理，滿足規(guī)范要求，從實施思路和方式上有創(chuàng)新，以有效利用高等級控制網(wǎng)觀測數(shù)據(jù)為突破口提高了工作效率、降低了成本。
權(quán)利要求
1. 一種多級控制網(wǎng)GPS優(yōu)化組合測量法，將多級控制網(wǎng)中等級最高的首級控制網(wǎng)相鄰點或相鄰點對之間稱為基本區(qū)域，具體步驟為 .1)、將測區(qū)內(nèi)首級控制網(wǎng)劃分為若干基本區(qū)域，統(tǒng)計各基本區(qū)域內(nèi)各級控制點數(shù)量，繪制點位分布圖； .2)、GPS接收機按不低于3N+1臺配置，N是控制網(wǎng)等級數(shù)； .3)、同步觀測的點位按照“各級控制網(wǎng)都滿足邊聯(lián)結(jié)擴展條件”的原則和點位分布圖形確定； .4)、按照“測量數(shù)據(jù)利用最大化”原則形成“先兩端，后中間”的測量模式； .5)、當最低級控制網(wǎng)有個別控制點沒有被覆蓋測量時適時聯(lián)測； .6 )、依次完成所有基本區(qū)域數(shù)據(jù)采集工作后，按照控制網(wǎng)等級篩選所需數(shù)據(jù)進行處理。
全文摘要
本發(fā)明屬于工程控制網(wǎng)測量的技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種多級控制網(wǎng)GPS優(yōu)化組合測量法,解決了多級控制網(wǎng)測量時工效低、成本高、時間浪費等問題，多級控制網(wǎng)GPS優(yōu)化組合測量法,將測區(qū)內(nèi)首級控制網(wǎng)劃分為若干基本區(qū)域，GPS接收機按不低于3N+1臺配置，N是控制網(wǎng)等級數(shù)，按照“測量數(shù)據(jù)利用最大化”原則形成“先兩端，后中間”的測量模式。本發(fā)明具有如下優(yōu)點提高了高等級控制網(wǎng)GPS觀測數(shù)據(jù)利用率，減少了低一級控制網(wǎng)GPS觀測工作量，做到了“一次測量、多網(wǎng)復(fù)用”，極大地提高工作效率、節(jié)約了時間和成本。
文檔編號E01B35/00GK102953305SQ20121040373
公開日2013年3月6日 申請日期2012年10月22日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月22日
發(fā)明者郭志廣, 王波, 孫學(xué)軍, 黃堯, 蘇杰, 杜賀 申請人:中鐵三局集團有限公司, 山西天昇測繪工程有限公司