似大地水準(zhǔn)面精化在控制測(cè)量中應(yīng)用探析.doc

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1、似大地水準(zhǔn)面精化在控制測(cè)量中應(yīng)用探析摘要：本文簡(jiǎn)要介紹了似大地水準(zhǔn)面的現(xiàn)狀和理論知識(shí)，結(jié)合兩個(gè)工程實(shí)例，對(duì)似大地水準(zhǔn)面精化在控制測(cè)量中的應(yīng)用進(jìn)行了探討，分析了作業(yè)方法的影響和誤差來源。得出結(jié)論在精度方面已經(jīng)達(dá)到了規(guī)范的要求，而且具有速度快，節(jié)省外業(yè)工作量及低成本等優(yōu)點(diǎn)。關(guān)鍵字：似大地水準(zhǔn)面、精化、GPS1、緒論近年來，隨著科技的不斷發(fā)展和進(jìn)步，GPS技術(shù)已經(jīng)普遍的應(yīng)用在測(cè)繪等多個(gè)方面的多個(gè)環(huán)節(jié)，利用GPS技術(shù)可以達(dá)到10-7甚至更髙的精度量級(jí)，可以方便快捷的獲取所測(cè)點(diǎn)位的高精度的平面坐標(biāo)。但是卻一直未能以相應(yīng)的精度求解點(diǎn)的正常高高程。其原因是盡管GPS能給出髙精度的大地高，卻由于沒有一

2、個(gè)具有相應(yīng)精度和高分辨率的大地水準(zhǔn)模型，致使在GPS大地高至正常高的轉(zhuǎn)換中精度嚴(yán)重丟失。為此，目前包括我國(guó)在內(nèi)的國(guó)際大地測(cè)量學(xué)界都在致力于研究區(qū)域性高分辨率高精度似大地水準(zhǔn)面。高精度的大地水準(zhǔn)面結(jié)合GPS定位技術(shù)所獲得的三維坐標(biāo)中的大地高分離求解正常高，正在改變著傳統(tǒng)的高程測(cè)量作業(yè)模式，可以節(jié)約大量的人力、物力，產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益，而且具有特別重要的科學(xué)意義和社會(huì)效益。2、精化似大地水準(zhǔn)面的理論2.1似大地水準(zhǔn)面似大地水準(zhǔn)面嚴(yán)格說不是水準(zhǔn)面，但接近于水準(zhǔn)面，只是用于計(jì)算的輔助面，似大地水準(zhǔn)面是獲取地理空間信息的高程基準(zhǔn)面。似大地水準(zhǔn)面盡管不是水準(zhǔn)面，它與大地水準(zhǔn)面不完全吻合，但在海洋面

3、上時(shí)，似大地水準(zhǔn)面與大地水準(zhǔn)面重合，在大陸上時(shí)也幾乎重合，在山區(qū)有2-4米的差異。我國(guó)的高程基準(zhǔn)采用的是正常高系統(tǒng)，正常高系統(tǒng)是以似大地水準(zhǔn)面為基準(zhǔn)的高程系統(tǒng)。測(cè)定正常高，經(jīng)典的、最精密的方法是幾何水準(zhǔn)測(cè)量。隨著建立和維持大地測(cè)量基準(zhǔn)的技術(shù)手段、工具和理論方法的變化，大地水準(zhǔn)面精化成了大地測(cè)量、地球物理等科學(xué)研究的重要內(nèi)容之一，同時(shí)也是一項(xiàng)重要的基礎(chǔ)測(cè)繪項(xiàng)目。確定厘米級(jí)的局部似大地水準(zhǔn)面是當(dāng)今大地測(cè)量學(xué)研究的熱點(diǎn)，它將為基礎(chǔ)測(cè)繪、數(shù)字城市建設(shè)、交通、水利、電力等多領(lǐng)域提供必要的測(cè)繪服務(wù)，具有特別重要的科學(xué)意義以及巨大的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。GPS測(cè)量可以得到觀測(cè)值相對(duì)于參考橢球的高度，即

4、大地高。由大地高減去正常高便得到觀測(cè)點(diǎn)高程異常。2.2區(qū)域似大地水準(zhǔn)面精化的方法一、GPS水準(zhǔn)法常用于建立范圍較小的區(qū)域似大地水準(zhǔn)面。在區(qū)域內(nèi)布設(shè)一定數(shù)量和密度的GPS點(diǎn)，同時(shí)在這些點(diǎn)上進(jìn)行水準(zhǔn)測(cè)量,得到它們的正常髙，這樣可以計(jì)算得到這些點(diǎn)的髙程異常，對(duì)這些高程異常進(jìn)行擬合即可得到該區(qū)域的似大地水準(zhǔn)面，這種似大地水準(zhǔn)面擬合的精度和GPS水準(zhǔn)點(diǎn)的精度、密度和分布有關(guān)。二、重力法利用重力測(cè)量求定GPS點(diǎn)的重力異常，結(jié)合GPS大地高,求定出該點(diǎn)的正常高。實(shí)踐證明，利用重力測(cè)量方法，將GPS大地高轉(zhuǎn)換為正常高，對(duì)于丘陵和山區(qū)而言是一種可靠的方法。3、本文研究?jī)?nèi)容在地形測(cè)繪方面，控制測(cè)量是其一項(xiàng)

5、基礎(chǔ)性的工作，根據(jù)國(guó)家規(guī)范其平面和高程都要達(dá)到一定的精度和密度，當(dāng)前GPS和RTK的應(yīng)用在平面控制測(cè)量中已經(jīng)占據(jù)了主導(dǎo)地位，可以方便快捷的得到測(cè)區(qū)控制點(diǎn)高精度的平面坐標(biāo)，在髙程方面經(jīng)典和常用的方法還是幾何水準(zhǔn)測(cè)量。根據(jù)《城市測(cè)量規(guī)范》3.1.8,城市各等級(jí)平面控制點(diǎn)的高程，在平坦地區(qū)用四等水準(zhǔn)精度要求施測(cè)。利用幾何水準(zhǔn)可以精確的測(cè)定正常高，然而此方法勞動(dòng)強(qiáng)度大，工期長(zhǎng),在地形復(fù)雜的山區(qū)和密集的城市往往難以施測(cè)，若長(zhǎng)距離逐點(diǎn)傳遞高程，則誤差亦隨之積累，為了達(dá)到相應(yīng)要求的精度,往往要付出較高的代價(jià)。利用當(dāng)前區(qū)域內(nèi)精密的似大地水準(zhǔn)面模型對(duì)GPS大地高進(jìn)行精化可以快速的獲取控制點(diǎn)高精度的正常髙

6、，在精度方面也已經(jīng)達(dá)到了規(guī)范的要求，而且具有速度快，節(jié)省外業(yè)工作量及低成本等優(yōu)點(diǎn)，無疑具有重要的科學(xué)意義和廣泛的應(yīng)用前景。2.1工程實(shí)踐2.1.1四等GPS控制點(diǎn)的高程精化某測(cè)區(qū)一位于江西省北部，測(cè)區(qū)范圍北靠高速路，西、南兩面臨水庫。測(cè)區(qū)內(nèi)70%為山地，主要道路為鄉(xiāng)村道路，交通不便。山地樹木茂盛，灌木叢生，通行條件不便，通視條件差，測(cè)繪難度較大。測(cè)區(qū)內(nèi)及周邊有一個(gè)A級(jí)GPS點(diǎn)(A060)和四個(gè)C級(jí)GPS點(diǎn)(V041、V042、V043、V010)可作測(cè)區(qū)四等GPS平面控制起算點(diǎn)。測(cè)區(qū)內(nèi)及周邊附近無國(guó)家高等級(jí)水準(zhǔn)點(diǎn)，測(cè)區(qū)外圍A級(jí)GPS點(diǎn)(A060)有二等水準(zhǔn)高程成果，四個(gè)C級(jí)GPS點(diǎn)(V

7、041、V042、V043、V010)高程均為三等水準(zhǔn)高程。本測(cè)區(qū)若采用傳統(tǒng)高程測(cè)量方法測(cè)設(shè)控制點(diǎn)的高程,路程都在幾十公里之外，勞動(dòng)強(qiáng)度相當(dāng)大。所以采用GPS觀測(cè)采集大地高，并與江西省精化大地水準(zhǔn)面模型求取高程異常值，根據(jù)高程異常求取正常高。并對(duì)測(cè)區(qū)內(nèi)可以聯(lián)測(cè)的控制點(diǎn)施測(cè)四等水準(zhǔn)，對(duì)精化水準(zhǔn)成果的控制點(diǎn)高差進(jìn)行檢核。3.1.2—級(jí)RTK控制點(diǎn)的高程精化某測(cè)區(qū)二位于浙江省東部，包括四個(gè)街道及鄉(xiāng)鎮(zhèn)，測(cè)區(qū)內(nèi)被山地分割，總面積約230平方公里（其中建城