机场净空测量作业方法的分析.doc

机场净空测量作业方法的分析 【摘要】为机场保障部门提供疑似超高物体的平面坐标、WGS84坐标、地面高程、顶部高程、场高及相对于跑道中心的距离、磁方位角等。为确保飞行安全，需要对机场净空保护区域内疑似超高建（构）或高大树木等的位置、高程、比高等进行充分的了解和准确测量，本文就净空测量的作业方法进行分析。 【关键词】机场净空测量；三角高程；磁方位角 引言 在2014年期间，笔者负责了某民用机场疑似超高物的三维坐标测量。该项目测绘面积大，疑似超高物既有人工构（建）筑物，也有自然地貌。具体的目标多种多样，有高楼大厦、露天设备，也有各类高压塔、信号塔和山顶树木等。结合项目特点和工作中的体会，针对不同超高物的测量方法做些详细的分析。 1、机场净空控制测量的方法 控制测量是工程建设的基础，服务于各种工程建设，城镇建设和土地规划与管理等。是在测区内，按测量任务所要求的精度，测定一系列控制点的平面位置和高程，建立起测量控制网，作为各种测量的基础，具有控制全局，限制测量误差累积的作用。 1.1 机场净空测量范围的确定。机场净空测量范围的确定是进行净空测量的首要条件，是机场净空控制测量是基础。由于我国大部分民用机场是4E（飞机能起飞降落的类型）型机场，4E型机场端净空一般20公里，侧净空15公里，加上机场跑道宽度和长度就可以确定出机场整个净空的测量范围。 1.2 机场净空控制测量的方法。 根据净空范围收集和机场坐标系统高程基准一致的高等级控制点，并通过GPS静态测量或RTK实时动态定位以及水准测量，测量解算出各已知点的WGS84坐标和高程。GPS静态测量、水准测量进行平面和高程控制的具体步骤参阅相关规程（规范），此文不再赘述。主要对运用RTK实时动态定位进行控制测量的注意事项进行分析。 （1）常规RTK1+1模式作业半径最好（5-10公里），而利用CORS系统作业不受此限制；（2）尽量避开电离层活跃的时间段； （3）卫星6颗以上作业才较为可靠； （4）测量时置信度须设置在99.99%，固定状态且HRMS0.02，VRMS0.02时方可数据采集，HRMS和VRMS越小，RTK点位坐标收敛越快定位精度也就越高，如果收敛很慢，获得固定解需要几十秒甚至几分钟，这时即使显示的是固定解但也可能不真实，也就是俗称的假固定。PDOP是位置精度强弱度（0.5-99.9）；为纬度、经度和高程等误差平方和的开根号值，是反映观测卫星图形强度的数据，PDOP越小说明卫星越多分布越均匀。那么RTK精度的精确性可靠性越高，而且初始化时间越短； （5）控制点检核核，开机后在一切准备就绪后到两个控制点上检核，满足精度后方可下一步作业。常规RTK实时定位和静态事后差分处理结果后的精度比较如下表。 常规RTK实时定位和静态事后差分处理结果后的精度比较表 2、疑似超高点的三维坐标测量的方法 2.1 超高点地面、顶部均可以直接到达，空天通视好，能够用RTK直接施测。可以利用CORS系统并加载事先求定的七参数，先用RTK进行控制点的检核，满足限差要求后方可进行下一步作业。这时就可以到目标点施测出其地面高程和顶部三维坐标。RTK的优点是快速并可全天候作业，经济高效精度有保证。当然在作业区网络信号不好的情况下，也可以采用RTK 1+1模式，利用电台发送差分数据，移动站在接收到差分信号后解算整周模糊度并得出固定解后即可测量。 2.2 超高点地面能够到达，顶部不能到达，地面空天通视好，地面能够用RTK直接施测。可以用RTK直接施测其地面高程，然后在空旷地方布设两个相互通视图根控制点，并和顶部目标两两通视。在两个控制点上架设全站仪用前方交会方法并同时观测记录目标的天顶距。交会角度要控制在30?-150?之间，避免因交会角度过大或过小而导致所求目标坐标偏差过大。前方交会公式如下：假定所测控制点A（XA，YA，HA），B（XB，YB，HB），观测的水平角分别为、，天顶距为JAP、JBP，仪器高为IA、IB则P点平面坐标如下：XP=（XActg+XBctg+（YB-YA）/（ctg+ctg），YP=（YActg+YBctg+（XA-XB）/（ctg+ctg），因此可推算出平距DAP=SQRT（XA-XP）2+（XA-XP）2），DBP=SQRT（XB-XP）2+（XB-XP）2）。 根据三角高程通用计算公式：（R为地球平均曲率半径取（6371000米），K为大气遮光系数一般取0.14），当边长小于300米时可以不考虑球气差（1-K）*D2/（2R）。 HP1=HA+IA+DAP*ctgJAP+（1-K）*DAP2/（2R）， HP2=HB+IB+DBP*ctgJBP+（1-K）*DBP2/（2R） 所以P点顶部高程平均值即为HP=（HP1+HP2）/2，当HP1、HP2误差较大时应重新观测计算。 2.3超高点地面能够到达，顶部不能到达，地面空天通视不好，地面与不能够用RTK直接施测。由于RTK不能直接施测地面高程，需要在地面目标附近布设两个控制点，首先架设全站仪用极坐标法测出地面点的三角高程。然后再用前方交会法测出目标点顶部坐标和其三角高程，测量原理同B类目标点前方交会法。当顶部目标的垂直投影在地面容易判断和测量时，也可直接利用全站仪的悬高测量程序轻松实现目标点的上下比高，进而间接求出顶部高程。 3、数据处理和成果整理 根据机场保障部的要求还要提交以下数据，疑似超高点WGS84大地坐标、场高及相对于跑道中心的距离、磁方位角等。由于部分目标无法直接施测WGS84坐标，但我们已经用极坐标法和前方交会法求出了高斯平面坐标，然后可根据前期所求的七参数可反算出其WGS84大地坐标，到此为止所有目标点的地面、顶部高程及平面和WGS84大地坐标均观测计算完毕，就可以进行目标相对跑到中心点磁方位角计算。 磁方位角的计算公式：磁方位角A=坐标方位角+子午线收敛角-磁偏角±3600。当A大于360度时应减去360，当A小于360时应加上360度。 磁偏角是地球表面任一点的磁子午圈同地理子午圈的夹角，根据规定，磁针指北极N向东偏则磁偏角为正，向西偏则磁偏角为负。磁偏角是指磁针静止时，所指的北方与真正北方的夹角。在我国除部分磁力异常的地方外大部分地区磁偏角西偏。由于地球磁极的微小变化磁偏角不是一成不变的，如果精度要求较高，则需要用磁偏角仪或者陀螺经纬仪来测量，若精度要求不高的可以网上查询各地磁偏角。 子午线收敛角是地球椭球体面上一点的真子午线与位于此点所在的投影带的中央子午线之间的夹角。即在高斯平面上的真子午线与坐标纵线的夹角，通常用表示。此角有正、负之分，以真子午线北方向为准，当坐标纵轴线北端位于以东时称东偏，其角值为正；位于以西时称西偏，其角值为负。某地面点此角的大小与此点相对于中央子午线的经差L和此点的纬度B有关，其角值可用近似计算公式=L?sinB计算。 机场场高的定义是目标点顶部高程相对于机场跑道中心高程的差值。即H场高=H顶-H中心 总结机场净空测量具体就是以下流程： 收集测区资料确定测区范围制定项目技术设计布控（选点 埋石、观测、计算）求出平面坐标和WGS84间的转换七参数疑似超高点测量（极坐标法、悬高法、前方交会法）求出所有超高点地面、顶部高程及平面坐标结合七参数反算出所有超高点顶部WGS84大地坐标计算所有疑似超高点磁方位角、场高及相对跑道距离整理所有计算数据输出成果。 4、结束语 本文结合目机场净空测量的实际情况，针对不同目标三维坐标的测量方法以及GPS-RTK作业需特别注意的事项作了详细的描述和分析。对类似于需要三角高测量的项目，如日照测量、规划监督测量、工程测量等均有一定的借鉴意义。 参考文献 1蔡良才.交通运输工程学报.机场净空区范围确定方法. 2CH-T2009-2010 全球定位系统实时动态测量（RTK）技术规范.