關鍵詞:GPS沈降變形監測高速公路
中國圖書館分類號:TB22文獻識別碼:A篇號:1672-3791(2012)05(A)-0073-02。
1項目概述
高速公路全線按雙向四車道全封閉高速公路標準建設，設計速度標準為100 ~ 120 km/h，在GPS沈降變形監測項目中，擬選取10km。該段公路以平原和丘陵為典型特征，設計路基寬度為26 m..這條路線被設計成四車道。根據文獻記載，該段有11個各系統平面控制點，但經過實地搜索，在10個平面控制點中只找到5個。
5個控制點中，2個為國家測繪局壹等點，1為二等點，2個為城市測量系統點。因為這些控制點屬於不同的測量系統，所以它們的級別也不同。2011年9月，筆者實測10km路段。高程測量以GPS技術為基礎，與二等水準測量的高程數據進行對比分析，並在測量過程中有意識地檢查GPS的高程。
2項目實施過程
(1)本次觀測主要儀器選用五臺AshtechZ-X雙頻GPS接收機，二等水準選用NAZ+ GPM3水準。在此基礎上，分析了兩次測量結果的差異，並基於全站儀對GPS點坐標的精度進行了檢驗。
(2)采用靜態GPS網，GPS網形態為邊連通。觀測期間的衛星數量>；5.公差控制範圍為:水平正負5mm，垂直正負10mm；參照二等水準測量的精度指標進行水準測量。(3)測區l0km範圍內有14個變形監測點，有7個GPS參考點。每個變形監測點計劃監測1h ~ 2h。
3準確性分析
3.1測區GPS沈降變形監測網的精度分析
以該高速公路10km段變形監測網為基礎，對GPS參考網和監測網的精度進行了分析。本標段沈降變形監測網由7個基準點和14個監測點組成，其中基準點包括JZ03、JZ06、JZ08、JZ09、JZ10和JZ65438。監測點為BJ01、BJ02、BJ04、BJ05、BJ07、BJ11、BJ12、BJ13、BJ14、BJ15和BJ65438。通過長期精密水準觀測和基準分析，確定JGO4點穩定。以JZO4為基準起點，解算整個GPS網，GPS沈降變形監測網以邊連接的形式布設。
GPS參考網基線解算邊長中值誤差見表1。從表中可以看出，GPS參考網的基線計算精度較高，達到毫米級。基線邊長最大中誤差僅為5.7mm，基線邊長最小中誤差為0.1mm，GPS參考網在WGS-84坐標系中整體平差。在平差過程中，固定具有精確WGS-84坐標的JG04點，從而有效地提高整個基準網的位置精度。平差後可獲得其他基準點的空間直角坐標、高斯平面直角坐標和大地坐標(WGS-84坐標系)及相關精度信息。同樣，監測網的平差也選用WGS-84坐標系。平差後得到監測點的空間直角坐標、大地坐標(WGS-84坐標系)及相關精度信息；在此基礎上，對JGO4點和方向進行固定和平差，平差選取在WGS-84坐標系的高斯平面內。經平差後，可獲得變形監測點的高斯平面直角坐標、監測點之間的平面邊長及其相關信息。
從表1可以看出，南北向和東西向分量的精度優於高程分量，高程分量的精度小於6mm。部分點受周圍觀測條件影響(尤其是多徑效應)，部分點受城市觀測環境影響，精度略低，大部分點誤差在4mm左右，滿足沈降變形監測的精度要求。為了得到更高的精度，在觀測過程中可以采取更多的措施:(1)數據采集前，要精確檢查各天線的相位中心位置，尤其是垂直方向的差值；(2)觀測周期增加到10h以上，同步觀測站更多(表2)。
3.2利用精密水準測量進行沈降監測和壹致性分析
對比GPS和全站儀的測量結果可以看出，兩種方法測得的同壹坐標最大差值分別為△ xmax = 4.0 mm和△ ymax = 5.0 mm。因此，GPS測量的結果是準確可靠的。根據定位精度壹致性檢驗結果，GPS技術測得的點位精度可達毫米級，與全站儀測得的結果吻合較好，能更好地滿足公路變形監測的精度要求。利用GPS測量變形監測點的高程，然後將GPS高程與水準高程進行比較，比較結果具有較高的參考價值。
經計算，GPS高程與水準高程的最大差值小於5 mm，GPS高程能夠滿足公路變形監測的精度要求。GPS的數據處理結果表明，監測精度在水平方向可以達到毫米級，在垂直方向可以達到毫米級。完全滿足公路沈降變形監測的精度要求。下表中的數據是從工程實例中提取的具有代表性的公路GPS沈降變形監測點，以此數據為例進行數據分析。
表3只列出了5個觀測期的數據進行分析，從中可以看出不同時期的數據有所變化，相鄰觀測期之間的高程變化不大，監測後期變化不大，趨於穩定。也就是說，高速公路剛進入運營階段時，最容易發生沈降和變形。因此，剛剛投入使用的高速公路的前期維護和保養是相當關鍵的。
在此基礎上，筆者選取了公路使用過程中的壹些變形監測點進行分析，首先繪制了高程變化趨勢圖。由於變形監測點是隨機選取的，所以可以用圖形來表示10km路段的整體變化。從曲線圖結果可以看出，公路使用初期的監測點隨著時間的推移呈現出明顯的下沈趨勢。通過對高速公路的科學養護和維護，我們可以看到，在沈降監測後期，高速公路路面結構相對穩定，強度較高，然後在實際運營後期，高程變化不大，相鄰兩個觀測期的高差趨於零。也就是說，工程實踐的結果表明，高速公路是穩定的。
參考
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