精化似大地水准面在GPS控制测量中的应用

1、精化似大地水准面在 GPS 控制测量中的应用【摘 要】本文结合某大型水利工程 D 级 GPS 控制网，利用似大地水准面精化成果进行 GPS 高程转 换，并与水准高程进行比较分析， 实现 GPS 技术在几 何和物理意义上的三维定位功能。解决困难测区控制 点高程，提高工作效率，总结一些经验供大家参考与 探讨。【关键词】精化似大地水准面；GPS;网布设情 况成果分析近几年以来，GPS卫星定位技术已在许多领域得 到了广泛的应用，目前使用 GPS 进行测量，得到 WGS-84 系统下的三维坐标，将观测数据通过处理可 以很容易得到观测点的国家或地方三维坐标，平面精 度一般都能达到精度要求，但是得到的高程成

2、果不一 定满足工程建设要求，特别在山区误差更大。GPS得 到的是大地高程 （椭球高），实际应用中所采用的高程 为海拔高程（正常高），两者之间存在高程异常值的差 异，本文结合工作实际，利用精化似大地水准面成果 进行高程改正，将能很好的解决高程测量的难题，使 其高程达到设计要求的 IV 等水准精度。1 GPS 网布设的基本情况1.1 资料使用情况 由测绘局档案馆收集 B 级控制点三个，点位保存 完好，可以使用。1.2 GPS网布设情况按照测绘设计要求，本项目从西拉木伦河木叶山 水库至红山水库，布设带状D级GPS控制网，高程要 求为四等水准。为取得提高工作效率与质量可靠的双 重成果，掌握好测区概况，

3、摸清测区交通条件有利于 GPS网的布设。先把起算点概略地标在 1: 1万地形 图上，按照测量规范进行内业布设网点，充分利用地 形图上各个要素，使GPS网符合设计和规范要求。由 于GPS控制点大多埋设在沙漠里，估算出水准线路的 长度约为 200 公里，用传统方法水准测量需要近 1 个 月的时间。这大大地影响工作进度和消耗大量人力财 力。1.3 GPS控制网的数据采集作业基本要求：卫星截止高度角15°，同时观 测有效卫星数A 4,有效观测卫星总数A 4,观测时段 数1.6 （即60%的测站应再观测一个时段），时段长 度A 45min，数据采样间隔10s,时段中任一卫星有效 观测时间a 1

4、5min。并且对观测时对天线高进行两次量取，其差值不应大于3mm,取其平均值作最终仪器高。2 GPS 数据处理的步骤2.1 数据平差的准备本测区 GPS 外业观测的数据处理、 基线向量解算 和网平差采用南方测绘仪器公司提供的南方 GPS 数 据处理软件（ 4.0 版）。采集野外数据进行通讯，检查 仪器高，分析观测数据优劣； 对基线和重复基线取舍， 检查同步环、异步环和重复基线精度；验算和分析三 维无约束平差与二维约束平差精度。使以上各项均符 合规范及设计书要求，以便作下步工序。2.2 数据平差处理依据全球定位系统（GPS）测量规范的要求，首 先在 1984 椭球系统下做基线解算， 无约束平差，

5、 解算 出 WGS-84 坐标，然后在 1954北京坐标系进行自由网 无约束平差， 引入已知点后做约束平差。 解算出平面， 高程结果。2.3 水准面精化高程的计算在经过GPS网平差和数据检查之后，确认本网各 项误差指标均在限差之内且符合规范要求。确定待测 点的 WGS84 坐标成果、经纬度和大地高之后，加入 大地水准面精化模型进行内插计算取得各点的似大地 水准面高程3 精化后成果的精度分析 为了能准确地对精化似大地水准面成果精度进行 分析，采用四等水准测量方法对其成果进行评定。对 水准附合导线进行检查之后，各项误差均限差范围之 内，符合规范要求，达到四等水准精度要求。现在把 几何水准联测控制点

6、平差计算法与经过似大地水准面 高差法求得的成果进行比较如表 1。从表 1 中可以看出，较差值中最大值为± 0.022m， 最小值为土 0.006m。较差结果完全满足要求。利用水 准方法进行联测的点数占该网总控制点（ 27 个）的 58%，贯穿测区，覆盖均匀，数据可靠。4 结论本项目通过 D 级 GPS 控制网的建立，将控制点水 准高程和似大地水准面拟合高程进行比较验证，后者 完全达到四等水准精度要求。 在测区条件困难情况下， 采用似大地水准面拟合高程是完全可行的，大大地提 高了工作效率。【参考文献】1 周建郑.GPS定位原理与技术M.黄河水利出 版社， 2005，7.2 肖明虹.省级区域精化似大地水准面应用分析J.测绘与