基于gdcorsrk和gps技术的广东省两大山地高程的确定

基于gdcorsrk和gps技术的广东省两大山地高程的确定

1实时高程测定由于历史原因，广东省两座著名的高山山脉云龙山和罗浮山没有正确的高度数据。2005年广东省国土资源厅组织完成了广东省似大地水准面精化转换成果,转换精度在5cm以内。2007年完成了广东省连续运行卫星定位综合服务系统(简称:GDCORS),一期建立了46个CORS基准站。这两大项目成果技术的结合,确定了广东省三维框架实时定位系统,为测定两大名山海拔高程提供了帮助。方案设计采用GDCORSRTK测量方式,实时测定白云山、罗浮山最高顶处的GPS点的大地坐标和大地高程值,利用广东省似大地水准面精化转换模型,将大地高转换成正常高,再利用大地水准面与似大地水准面的差值,求取山顶的正高值。2罗浮山网络rtk观测法白云山位于广州市东北部,摩星岭为最高峰。最高处设有测量标志,视野开阔,网络通信条件好,便于GDCORSRTK观测。罗浮山位于惠州市博罗县西北,飞云顶为最高点,山顶视野开阔,但由于山顶没有手机网络信号,无法进行网络RTK作业。在距离飞云顶约400m的地方设定一个过渡点,进行网络RTK观测,求得此点的大地高,再利用电磁波测距高程进行往返观测,通过求解两点之间的高差,求得罗浮山的最高点飞云顶的大地高。为保证大地高程精度,另在两山最高顶处进行常规静态GPS测量。2.1观测数据的自适应测试GDCORSRTK测量采用GPRS网络通讯方式,使用Trimble5800系列RTK接收机,白云山最高点BYS和罗浮山过渡点LFST分别进行3次初始化观测,每次记录180历元观测值,分析比较两个点所有观测值的内符合精度情况:GDCORSRTK测量点的数据稳定,内符合精度高,平面精度和高程精度可以满足测量要求。2.2基线解和平差计算为保证精度,两山最高点另采用静态GPS测量方式,仪器选用Trimble5800双频接收机,数据采样率为15s,观测两个时段,每个时段为3h。基线解算是利用GAMIT软件对GDCORS4个跟踪站(省国土厅测绘院、清远市国土资源局、河源市国土资源局和惠州市国土资源局楼顶站)和白云山、罗浮山最高顶GPS接收机观测数据进行精密事后处理,提供平差需要的有效基线;平差计算利用Superadj平差软件,以符合要求的基线,组成基线网,先进行环检验,再进行无约束,最后约束GDCORS4个跟踪站的WGS-84坐标进行约束平差,求解各个点的空间直角坐标。静态GPS网平差精度满足四等GPS精度要求,统计如下:2.3罗浮山顶高程分高差计算白云山最高顶摩星岭用静态GPS观测所得的大地高与网络RTK测量所得的大地高比对表:罗浮山最高点飞云顶至罗浮山过渡点进行了电磁波测距高程往返观测,往返观测的高差绝对值互差为8.6mm,满足技术要求,取高差中数作为高差成果。罗浮山过渡点大地高加上过渡点到山顶的三角高程差,作为罗浮山顶的大地高值。罗浮山最高顶飞云顶用静态GPS观测所得的大地高和罗浮山过度点用网络RTK测量所得的大地高的高差值A,与罗浮山最高顶飞云顶至罗浮山过度点用电磁波测距高程测得的高差值B之间的比对表:由以上两个表的比对结果可以看出,我们所采用的观测模式是正确的,白云山顶大地高取静态测量和网络RTK测量大地高平均值,罗浮山最高点大地高采用静态GPS测量计算得到的大地高值。3高、高程异常转换模型白云山、罗浮山最高顶的大地高利用广东省似大地水准面内插,转换得到两山的正常高值。罗浮山、白云山的WGS-84坐标,采用Shepard插值法内插广东省似大地水准面精化模型,完成罗浮山、白云山高程异常的推算,根据各山峰的大地高H和高程异常值ζ,按下式计算各山峰的正常高:h*=H-ζ(1)根据罗浮山、白云山大地高和高程异常的精度,其正常高精度按以下公式计算:mh=√m2Η+m2ζ(2)mh=m2H+m2ζ−−−−−−−−√(2)广东省似大地水准面精化转换精度经过大量数据测试论证达到±0.048m。4布格重力异常计算在利用GPS技术和似大地水准面精确求定山峰的正常高后,需要利用大地水准面与似大地水准面的差值求解山峰的正高。在将似大地水准面转换为大地水准面时,相应的公式为:Ν-ζ=△gBGγmh-12γm∂δg∂Ηh2(3)N−ζ=△gBGγmh−12γm∂δg∂Hh2(3)N和ζ分别为大地水准面和似大地水准面异常,△gBG为布格重力异常,γm为高程从0到h处的正常重力平均值,可取全球正常重力平均值(γm≈981Gal=981000mGal)‚∂δg∂Η(γm≈981Gal=981000mGal)‚∂δg∂H为挠动重力梯度,这里h取为正常高值。布格重力异常按下式计算,即:gBG=△gFA+BG(4)其中,△gFA为离散点上的空间重力异常,BG为层间改正,其计算公式如下:BG={-0.1118h‚在陆地上-0.0686h‚在海洋上(5)BG={−0.1118h‚在陆地上−0.0686h‚在海洋上(5)离散点上的空间重力异常△gFA或布格重力异常可由散点网格化在内插得到。挠动重力梯度的求解如下:∂δg∂Η≈∂△g∂h=R22π∂δg∂H≈∂△g∂h=R22π∬σ∬σ△g-△gpl3dσ=12π△g−△gpl3dσ=12π∬σ△g-△gpl3ds(6)微分求解,格网点重力异常格网间距若为1000m,则:∂△g∂h=1062π∑△g-△gpl3i(7)对于因重力场存在误差,似大地水准面与大地水准面的转换精度mξN按下列公式计算:m2ζΝ=√(Ηγm)2m2△gb+(Η2γm)2m2∂δg∂Η(8)山峰正高的精度按下列公式:mΗgQ=√m2ΗγQ+m2ζΝ(9)计算结果如下:(1)求解点位的布格重力异常;(2)求解大地水准面与似大地水准面差异及正高。5地表点和地面点的正高值的确定大地水准面是一个与地球平均海水面密合的重力等位面,是地球重力场在地球表面的几何表象,不仅是地球形状的代表,也是反映地球内部不同空间尺度的物质分布规律。大地水准面是正高系统的参考面,确定地表点的正高值具有非常强的地学研究意义。广东省的两大名