精化似大地水準面在GPS控制測量中的應用

1、精化似大地水準面在 GPS 控制測量中的應用【摘 要】本文結(jié)合某大型水利工程 D 級 GPS 控制網(wǎng)，利用似大地水準面精化成果進行 GPS 高程轉(zhuǎn) 換，并與水準高程進行比較分析， 實現(xiàn) GPS 技術(shù)在幾 何和物理意義上的三維定位功能。解決困難測區(qū)控制 點高程，提高工作效率，總結(jié)一些經(jīng)驗供大家參考與 探討?！娟P(guān)鍵詞】精化似大地水準面；GPS;網(wǎng)布設情 況成果分析近幾年以來，GPS衛(wèi)星定位技術(shù)已在許多領域得 到了廣泛的應用，目前使用 GPS 進行測量，得到 WGS-84 系統(tǒng)下的三維坐標，將觀測數(shù)據(jù)通過處理可 以很容易得到觀測點的國家或地方三維坐標，平面精 度一般都能達到精度要求，但是得到的高程成

2、果不一 定滿足工程建設要求，特別在山區(qū)誤差更大。GPS得 到的是大地高程 （橢球高），實際應用中所采用的高程 為海拔高程（正常高），兩者之間存在高程異常值的差 異，本文結(jié)合工作實際，利用精化似大地水準面成果 進行高程改正，將能很好的解決高程測量的難題，使 其高程達到設計要求的 IV 等水準精度。1 GPS 網(wǎng)布設的基本情況1.1 資料使用情況 由測繪局檔案館收集 B 級控制點三個，點位保存 完好，可以使用。1.2 GPS網(wǎng)布設情況按照測繪設計要求，本項目從西拉木倫河木葉山 水庫至紅山水庫，布設帶狀D級GPS控制網(wǎng)，高程要 求為四等水準。為取得提高工作效率與質(zhì)量可靠的雙 重成果，掌握好測區(qū)概況，

3、摸清測區(qū)交通條件有利于 GPS網(wǎng)的布設。先把起算點概略地標在 1: 1萬地形 圖上，按照測量規(guī)范進行內(nèi)業(yè)布設網(wǎng)點，充分利用地 形圖上各個要素，使GPS網(wǎng)符合設計和規(guī)范要求。由 于GPS控制點大多埋設在沙漠里，估算出水準線路的 長度約為 200 公里，用傳統(tǒng)方法水準測量需要近 1 個 月的時間。這大大地影響工作進度和消耗大量人力財 力。1.3 GPS控制網(wǎng)的數(shù)據(jù)采集作業(yè)基本要求：衛(wèi)星截止高度角15°，同時觀 測有效衛(wèi)星數(shù)A 4,有效觀測衛(wèi)星總數(shù)A 4,觀測時段 數(shù)1.6 （即60%的測站應再觀測一個時段），時段長 度A 45min，數(shù)據(jù)采樣間隔10s,時段中任一衛(wèi)星有效 觀測時間a 1

4、5min。并且對觀測時對天線高進行兩次量取，其差值不應大于3mm,取其平均值作最終儀器高。2 GPS 數(shù)據(jù)處理的步驟2.1 數(shù)據(jù)平差的準備本測區(qū) GPS 外業(yè)觀測的數(shù)據(jù)處理、 基線向量解算 和網(wǎng)平差采用南方測繪儀器公司提供的南方 GPS 數(shù) 據(jù)處理軟件（ 4.0 版）。采集野外數(shù)據(jù)進行通訊，檢查 儀器高，分析觀測數(shù)據(jù)優(yōu)劣； 對基線和重復基線取舍， 檢查同步環(huán)、異步環(huán)和重復基線精度；驗算和分析三 維無約束平差與二維約束平差精度。使以上各項均符 合規(guī)范及設計書要求，以便作下步工序。2.2 數(shù)據(jù)平差處理依據(jù)全球定位系統(tǒng)（GPS）測量規(guī)范的要求，首 先在 1984 橢球系統(tǒng)下做基線解算， 無約束平差，

5、 解算 出 WGS-84 坐標，然后在 1954北京坐標系進行自由網(wǎng) 無約束平差， 引入已知點后做約束平差。 解算出平面， 高程結(jié)果。2.3 水準面精化高程的計算在經(jīng)過GPS網(wǎng)平差和數(shù)據(jù)檢查之后，確認本網(wǎng)各 項誤差指標均在限差之內(nèi)且符合規(guī)范要求。確定待測 點的 WGS84 坐標成果、經(jīng)緯度和大地高之后，加入 大地水準面精化模型進行內(nèi)插計算取得各點的似大地 水準面高程3 精化后成果的精度分析 為了能準確地對精化似大地水準面成果精度進行 分析，采用四等水準測量方法對其成果進行評定。對 水準附合導線進行檢查之后，各項誤差均限差范圍之 內(nèi)，符合規(guī)范要求，達到四等水準精度要求?，F(xiàn)在把 幾何水準聯(lián)測控制點

6、平差計算法與經(jīng)過似大地水準面 高差法求得的成果進行比較如表 1。從表 1 中可以看出，較差值中最大值為± 0.022m， 最小值為土 0.006m。較差結(jié)果完全滿足要求。利用水 準方法進行聯(lián)測的點數(shù)占該網(wǎng)總控制點（ 27 個）的 58%，貫穿測區(qū)，覆蓋均勻，數(shù)據(jù)可靠。4 結(jié)論本項目通過 D 級 GPS 控制網(wǎng)的建立，將控制點水 準高程和似大地水準面擬合高程進行比較驗證，后者 完全達到四等水準精度要求。 在測區(qū)條件困難情況下， 采用似大地水準面擬合高程是完全可行的，大大地提 高了工作效率。【參考文獻】1 周建鄭.GPS定位原理與技術(shù)M.黃河水利出 版社， 2005，7.2 肖明虹.省級區(qū)域精化似大地水準面應用分析J.測繪與