基于似大地水準(zhǔn)面精化模型的GNSS高程在山區(qū)水利測(cè)量中的應(yīng)用

閻秀明

似大地水準(zhǔn)面精化是以GPS水準(zhǔn)確定的高精度但分辨率較低的幾何大地水準(zhǔn)面作為控制，將重力學(xué)方法確定的高分辨率但精度較低的重力大地水準(zhǔn)面與其擬合，實(shí)現(xiàn)對(duì)局部似大地水準(zhǔn)面的精化。

1. 工程概況

崇禮申奧工程水利實(shí)施項(xiàng)目就是要對(duì)清水河上游東溝和滑雪集聚區(qū)支流河進(jìn)行治理。為此，需進(jìn)行控制網(wǎng)建立、縱橫斷面測(cè)量和地形測(cè)量等大量的基礎(chǔ)測(cè)繪工作，而高程測(cè)量是其中一項(xiàng)關(guān)鍵性工作。

2. 測(cè)量工作技術(shù)路線

一是選埋滿足當(dāng)前測(cè)量階段需要的一定數(shù)量的控制點(diǎn)。二是平面控制：以測(cè)區(qū)現(xiàn)有的D級(jí)GPS點(diǎn)為已知點(diǎn)，采用網(wǎng)絡(luò)RTK(CORS站)法測(cè)定新建控制點(diǎn)1980年西安坐標(biāo)系坐標(biāo)。三是高程控制：同時(shí)采用網(wǎng)絡(luò)RTK(CORS站)法測(cè)定新建控制點(diǎn)國(guó)家2000大地坐標(biāo)系坐標(biāo)（包括大地經(jīng)緯度和大地高），利用河北省似大地水準(zhǔn)面精化模型將大地高轉(zhuǎn)換為1985國(guó)家高程基準(zhǔn)高程。四是應(yīng)用以上控制點(diǎn)平高成果進(jìn)行縱橫斷面和地形測(cè)量。五是提供滿足設(shè)計(jì)要求的成果后，再補(bǔ)充選埋部分控制點(diǎn)，以同樣的方法測(cè)定其坐標(biāo)和高程，以滿足施工控制要求。六是采用四等水準(zhǔn)連測(cè)全部控制點(diǎn)進(jìn)行高程精度驗(yàn)證。

3. 大地高的獲取

我們使用的GPS接收機(jī)為南方靈銳S86T,僅以此機(jī)型說(shuō)明測(cè)量方法。

3.1 設(shè)置

開啟GPS接收機(jī)，工作模式設(shè)置為移動(dòng)站模式，數(shù)據(jù)鏈設(shè)置為GPRS網(wǎng)絡(luò)模式；在手簿上執(zhí)行“EGStar”，新建工程，輸入工程名，在工程設(shè)置對(duì)話框中，“坐標(biāo)系統(tǒng)”欄下點(diǎn)擊“編輯”按鈕，再點(diǎn)擊 “增加”，輸入?yún)?shù)系統(tǒng)名 （自定），在 “橢球名稱”下拉列表框中選“CGCS2000”,輸入中央子午線，點(diǎn)擊“OK”，完成設(shè)置。

3.2 測(cè)量

在“測(cè)量”功能項(xiàng)中選“控制點(diǎn)測(cè)量”，進(jìn)行平滑測(cè)量。測(cè)量完畢后點(diǎn)擊“報(bào)告”，生成測(cè)點(diǎn)報(bào)告，再點(diǎn)擊“存儲(chǔ)”，完成當(dāng)前控制點(diǎn)的測(cè)量工作。以此類推，完成全部控制點(diǎn)的測(cè)量工作。

4. 基于似大地水準(zhǔn)面精化模型的GNSS高程轉(zhuǎn)換及精度分析

為了獲取待定控制點(diǎn)的GPS正常高，利用河北省似大地水準(zhǔn)面精化模型，以經(jīng)緯度和大地高為輸入數(shù)據(jù)，將待定點(diǎn)的大地高轉(zhuǎn)換為正常高,從而完成GPS高程轉(zhuǎn)換工作。事后將轉(zhuǎn)換得到的控制點(diǎn)的GPS正常高與采用四等水準(zhǔn)測(cè)量所獲得的水準(zhǔn)正常高進(jìn)行較差計(jì)算，以較差的中誤差作為本次GPS高程轉(zhuǎn)換的精度驗(yàn)證指標(biāo)。為簡(jiǎn)化工作，假設(shè)水準(zhǔn)高程為控制點(diǎn)高程真值，對(duì)所測(cè)控制點(diǎn)的基于似大地水準(zhǔn)面精化模型的高程進(jìn)行精度評(píng)定。共測(cè)高程控制點(diǎn)32個(gè)，其中較差者最大為0.082m，較差最小者為0.004m，高程中誤差為±45.7mm，能夠滿足設(shè)計(jì)和施工對(duì)控制點(diǎn)要求。

5. 結(jié)論

采用基于似大地水準(zhǔn)面模型精化方法進(jìn)行高程測(cè)量，與平面控制測(cè)量同時(shí)進(jìn)行，無(wú)需單獨(dú)測(cè)量，勞動(dòng)強(qiáng)度小，工作效率顯著提高，而且精度較均勻，無(wú)誤差累積。在地處山區(qū)的水利工程采用GPS定位結(jié)合區(qū)域似大地水準(zhǔn)面模型進(jìn)行高程測(cè)量，更能夠體現(xiàn)出GPS高程測(cè)量的優(yōu)越性。此方法應(yīng)用于工期緊、任務(wù)重的常規(guī)水利工程測(cè)量項(xiàng)目時(shí)，可減省水準(zhǔn)測(cè)量環(huán)節(jié)，在滿足設(shè)計(jì)要求的前提下，能夠大大提高測(cè)繪工作效率，縮短測(cè)量工期，取得良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。