黔南州水利水电勘测设计院
摘要：手持gps，指全球移动定位系统，是以移动互联网为支撑、以GPS智能手机 为终端的GIS系统，是继桌面GIS、WEBGIS之后又一新的技术热点。 手持GPS在测绘、地质调查、土地调查、森林普查等专业的应用已十分普遍。本文现对手持GPS在水利工程地质勘察中的应用进行了探析，仅供参考。
关键词：手持GPS；水利工程；地质勘察；应用
1水利工程地质勘察勘探点定位
1.1手持GPS坐标系统参数转换原理
手持GPS所使用的坐标系统基本都是美国国防部1984世界坐标系,简称WGS84。而我们使用的地形图资料大部分都属于1954年北京坐标系或1980年西安国家大地坐标系,其中我们安徽水利工程所使用的地形图则基本上是1954北京坐标系。不同坐标系之间存在着平移和旋转的关系要使手持GPS所测量的数据转换为自己需要的坐标,必须求出两个坐标系之间的转换参数。坐标系之间的转换一般采用七参数法、五参数法和三参数法。七参数法一般用于转换精度要求较高的计算,而手持GPS接收机内部设置的是五参数法,因此只要计算出五个参数(DX、DY、DZ、DA、DF)并按提示输入即可在仪器上进行坐标转换。
1.2手持GPS坐标系统参数理论计算
1.2.1搜集相关坐标系统坐标值
搜集待测区域内GPS“B”级网三个以上网点WPS84坐标系B、L、H值及1954北京坐标系B、L、h、x值。(其中B、L、H分别为大地坐标系中的大地纬度、大地经度及大地高,h、x分别为大地坐标系中的高程及高程异常。)
1.2.2计算不同坐标系三维直角坐标值
计算公式如下:
X=(N+H)cosBcosL;
Y=(N+H)cosBsinL
Z=(N(1-e2)+H)sinB。
不同坐标系对应椭球的有关常数见表1。
(表中X、Y、Z为大地坐标系中的三维直角坐标;A为大地坐标系对应椭球之长半轴;e2为大地坐标系对应椭球第一偏心率;F为对应椭球之扁率;N为该点的卯酉圈曲率半径,N=A/(1-e2sin2B)1/2;H=h+x,为BJ54坐标系中的大地高。)
1.2.3求出DX、DY、DZ、DA、DF并进行验证
利用WGS84坐标系的X、Y、Z及A、F值,减去我国坐标系的对应值,得出实现坐标
系统转换的五个参数。
参数计算结束后,在应用区域内选择5处以上已知点进行实测,实测值与测绘部门提供的理论值对比,最大误差不大于10m,平均误差不大于6m,则计算处的参数可以使用。
1.3手持GPS坐标系统参数现场调试
根据理论公式计算得出的参数,误差小,在勘察精度较高的工程中适合使用,但计算复杂,而且由于某些原因使得某些待测地区GPS“B”级网的坐标参数难以及时获得,因而坐标转换的五个参数无法求出。实际工作中,我们得出了参数转换比较轻松简易的求得方法,这种方法比较适宜于勘察精度不是要求太高的水利工程。方法如下:
相对于安徽地区,手持GPS中的DA及DF为固定值,即DA=-108, DF=0.0000005,而对于工程地质勘察中的勘探点定位,我们只需知道勘探点的x、y坐标,对其中的z坐标可以忽略不计。因此我们只要对手持GPS中的DX、DY参数进行转换即可。
手持GPS带到工程现场打开搜索卫星,将其单位设置中的固定参数设置为1954北京坐标系,输入预定的转换参数(由于出厂时对比较大的地区均有较准确的参数),对DX、DY值进行微调,然后在已知地形图上找到一固定地标,将手持GPS放置在该位置测定其坐标,与已知的地标坐标比较,如果差别较大,再打开手持GPS参数转换系统,若x坐标有误差,则微调DY值,若y坐标有误差,则微调DX值,然后再次测定固定地标坐标并与其比较,这样重复数次,直到测定坐标与固定地标坐标相近即可。然后找到另一固定地标进行测试进行验证,如果差别较大,则还要进行微调,直到两处固定地标测定坐标与其坐标相近所得出的参数即为本工程区坐标转换参数。
1.4勘探点定位方法
1.4.1勘探点坐标输入
一项水利工程的地质勘察工作,在接到设计下达的勘察任务书后,首先在已知的地形图上根据任务书及有关规程规范要求进行勘探点布置,然后查出每一布置勘探点(航点)的BJ54坐标(x、y),将其人工输入或批量输入(利用电脑及相关软件)手持GPS(已进行了相应的参数转换)。
1.4.2勘探点现场定位
到达工程场地,各项预备工作安顿好后,打开手持GPS搜索卫星呈接收机状态,从手持GPS中找出即将要施工的勘探点(航点)进行导航,手持GPS菜单页面上即显示所在点到即将施工的航点之间的直线距离、方向,沿着其指向即可到达施工点。某勘探点施工结束后,重复上述操作,进行下一施工点。
在长的线路工程中,还可以预先批量输入施工点并设置航线。即在现场打开手持GPS搜索卫星呈接收机状态后,直接导航至第一勘探点结束后,又直接向下一勘探点导航。
1.4.3据现场坐标反向定位勘探点
长的复杂的线路工程,对于预先布置的勘探点,现场往往根据建筑物的布置及地形地貌分布等有局部调整。只需在手持GPS中删除原有输入的勘探点坐标,将手持GPS置于调整处勘探点测出其坐标并存入手持GPS中,并将其与电脑连接导入地形图中,则可以较准确地将调整的勘探点还原到地形图上。
2结语
原来进行勘探点的现场定位,一般采用皮尺或皮尺结合经纬仪等设备进行定位,勘探点定位时间长,且需要多人配合完成,而且对于大面积的水上勘探点布置,则需要使用全站仪或是动态GPS等贵重设备进行布置。用手持GPS定位勘探点,省时省力,且精度较高,加快了工程地质勘察的进度。
当然,采用手持GPS定位勘探点,也有一定的缺陷,使用手持GPS应在开阔地带使用,保证能够搜索到更多的卫星以提高定位精度;另外在勘察精度要求较高的工程如涵闸、泵站等勘探点定位则不宜采用。
参考文献
[1]李珂; 高首都; 张中原;高晓东.手持GPS在电力勘测中的应用.城市勘测,2011.
[2]刘平; 万小刚; 杨晓春;康耀.手持GPS在工程中的应用.内蒙古水利,2010.
论文作者:毛嘉
论文发表刊物:《基层建设》2017年3期
论文发表时间:2017/5/4
标签：坐标系论文; 坐标论文; 参数论文; 大地论文; 椭球论文; 地标论文; 求出论文; 《基层建设》2017年3期论文;