似大地水準面精化在地下管線測量中的應(yīng)用

摘 要：隨著城市建設(shè)進程不斷加快的步伐，地下管線的敷設(shè)工作相對更加復(fù)雜。為更好地從根本上提升地下管線建設(shè)水平，需要相關(guān)部門使用更加先進的似大地平面精化技術(shù)，保障地下管線測量數(shù)值的精準度以及全面性，為地下管線施工工作提供更加精準的參考依據(jù)。文章就針對此，分析似大地平面精化在地下管線測量工作中的具體應(yīng)用，以期為相關(guān)工作人員提供幫助。

關(guān)鍵詞：似大地水準面精化;地下管線測量;應(yīng)用

一、 引言

就目前來看，似大地平面精化技術(shù)被廣泛應(yīng)用在各領(lǐng)域測量工作中。似大地平面精化分為天文水準、衛(wèi)星測高等方式，因此，在將該技術(shù)應(yīng)用到地下管線測量過程中，需要結(jié)合地下管線測量要求，應(yīng)用似大地平面精化方法。

二、 概述似大地平面精化原理

大地水準面是指靜止海平面向大陸延伸形成的不規(guī)則封閉曲線，在物體沿重力等位面運動時，重力不做功。大地水準面是與全球平均海平面相重合的水準面，可更好應(yīng)用方案描述地球形狀上，同時也是測量海拔高程系統(tǒng)的起算面。大地水準面的確定需要通過計算出水準面與參考橢球面的間距，獲得水準面差距值。

從地面點沿正常重力線量取正常高所得端點構(gòu)成的封閉曲線，被稱之似大地水準面。從實質(zhì)上來講，似大地水準面并不是精準的水準面，而是主要用作計算輔助面。似大地水準面與大地水準面并不完全重合，所得差值為正常高與正高之差。下圖為似大地水準面高程關(guān)系。

在似大地平面精化工作中，需要建立起一個精度高、功能性強的國家空間坐標基準框架、國家高層基準框架等，結(jié)合全球定位系統(tǒng)、水準與重力等綜合技術(shù)，對似大地水準面進行精化處理。開展似大地平面精化工作對城市基礎(chǔ)測繪、數(shù)字中國地理空間基礎(chǔ)框架結(jié)構(gòu)、環(huán)境預(yù)報與交通建設(shè)等測繪工作具有重要意義。

三、 似大地平面精化數(shù)學模型的構(gòu)建

似大地平面精化數(shù)學模型構(gòu)建需要使用大地高系統(tǒng)，以橢球面為基準點，設(shè)置高程系統(tǒng)。大地高屬于幾何量，并不具有傳統(tǒng)意義上的物理性質(zhì)，因此需要配合使用全球定位系統(tǒng)，測量大地高數(shù)值。

正高系統(tǒng)主要就是以大地水準面為基準點的高程系統(tǒng)，地面沿垂直方向到大地水準平面的距離被稱之為正高，用其可表述地球?qū)嶋H形狀。

在建設(shè)似大地平面精化數(shù)學模型過程中，主要就是設(shè)置全球定位系統(tǒng)的水準點。具體來說，似大地平面精化數(shù)學模型主要可分為以下幾種形式。

第一，加權(quán)平均擬合模型。此種建模方式較為簡單，可以被應(yīng)用到小范圍工程測量以及精度要求不高的地下管線工程建設(shè)中。在構(gòu)建加權(quán)平均擬合模型過程中，需要將大地水準面看作與橢球面平行。確保測量區(qū)域內(nèi)各點高程異常值保持一致。在測量區(qū)僅需要設(shè)置一個已知的全球定位值就可以，實際測量效率顯著。

第二，曲線擬合模型。在全球定位水準點呈線狀布設(shè)時，可以延似大地水準面繪制一條連續(xù)光滑的曲線。根據(jù)平面坐標以及高程異常情況，構(gòu)件出一個插值函數(shù)擬合測線方向的似大地水準面曲線，通過其他平面坐標點確定，構(gòu)成高程異常值。

四、 似大地平面精化在地下管線測量中的具體應(yīng)用

（一）確定全球定位系統(tǒng)水準點

為確保似大地平面精化技術(shù)能夠在地下管線測量工作中發(fā)揮出重要作用，確定地區(qū)似大地水準面，需要在指定區(qū)域布置多個全球定位系統(tǒng)水準點。采用虛擬參考站的動態(tài)定位技術(shù)測定全球定位系統(tǒng)水準點坐標以及大地高度。具體來說，利用虛擬參考站網(wǎng)絡(luò)以及雙頻接收裝置，確保水準面觀測時間大于30分鐘，衛(wèi)星高度大于15。要求采集多組全球定位系統(tǒng)水準點的坐標以及大地高，取平均值獲得最終坐標以及大地高數(shù)據(jù)，構(gòu)造出一個插值函數(shù)來擬合測線方向的大地水準面曲線，確保所獲得的測量數(shù)據(jù)全面精準。

（二）計算二次曲面擬合數(shù)值

借助全球定位系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理軟件，對測量地點的全球定位系統(tǒng)控制點的高程異常值進行計算，獲得二次曲面擬合數(shù)值。

（三）精度測定

要求對似大地水準面文件精度進行測定，確保文件內(nèi)容內(nèi)部與外部符合精度要求，從根本上提升地下管線測量精準度，確保獲得的大地高、水準高、實際高程異常、擬合高程等數(shù)據(jù)能夠在地下管線建設(shè)過程中滿足地下管線測繪工作要求。

在開展似大地水準面精化過程中，需要使用雙頻接收裝置，消除電離層折射的延遲誤差，加強大地水準面圖形強度控制水平，延長有效的實質(zhì)面觀測時間。結(jié)合更加先進的動態(tài)定位技術(shù)，獲得全球定位系統(tǒng)水準點坐標以及大地高度，全面檢驗數(shù)據(jù)的精度，確保該數(shù)據(jù)能夠更好滿足擬合要求，地下管線施工技術(shù)方案編制工作奠定堅實的理論基礎(chǔ)。

五、 結(jié)語

綜上所述，為從根本上提升地下管線測量水平，確保地下管線測量數(shù)據(jù)精準全面，需要相關(guān)工作人員使用先進的似大地平面精化手段。結(jié)合地下管線具體要求，制訂出更加適宜的似大地平面精化方案。對于地勢較平坦的小區(qū)域，似大地水準面精化中的重力資料只起到提高分辨率作用，可以在加大全球定位系統(tǒng)水準點密度的基礎(chǔ)不考慮重力因素，更加適宜中小型測繪單位，通過積極引進更加先進的動態(tài)定位技術(shù)以及相關(guān)檢測設(shè)備，應(yīng)用大地水準面理論和計算方法，獲取地下管線測量精準數(shù)據(jù)，擴大地下管線測量覆蓋面，使測量數(shù)據(jù)能夠在繪制地下管線圖紙、保障地下管線相關(guān)項目有序規(guī)范開展過程中發(fā)揮出重要作用，從根本上提升地下管線建設(shè)水平。

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作者簡介：李坤久，南京市測繪勘察研究院股份有限公司。