精化似大地水準面在GPS控制測量中的應用

陳 卓（赤峰市國土資源行政服務中心，內蒙古 赤峰024000）

近幾年以來，GPS衛星定位技術已在許多領域得到了廣泛的應用，目前使用GPS進行測量，得到WGS-84系統下的三維坐標，將觀測數據通過處理可以很容易得到觀測點的國家或地方三維坐標，平面精度一般都能達到精度要求，但是得到的高程成果不一定滿足工程建設要求，特別在山區誤差更大。GPS得到的是大地高程（橢球高），實際應用中所采用的高程為海拔高程(正常高)，兩者之間存在高程異常值的差異，本文結合工作實際，利用精化似大地水準面成果進行高程改正，將能很好的解決高程測量的難題，使其高程達到設計要求的IV等水準精度。

1 GPS網布設的基本情況

1.1 資料使用情況

由測繪局檔案館收集B級控制點三個,點位保存完好，可以使用。

1.2 GPS網布設情況

按照測繪設計要求，本項目從西拉木倫河木葉山水庫至紅山水庫，布設帶狀D級GPS控制網，高程要求為四等水準。為取得提高工作效率與質量可靠的雙重成果，掌握好測區概況，摸清測區交通條件有利于GPS網的布設。先把起算點概略地標在1：1萬地形圖上，按照測量規范進行內業布設網點，充分利用地形圖上各個要素，使GPS網符合設計和規范要求。由于GPS控制點大多埋設在沙漠里，估算出水準線路的長度約為200公里，用傳統方法水準測量需要近1個月的時間。這大大地影響工作進度和消耗大量人力財力。

1.3 GPS控制網的數據采集

作業基本要求：衛星截止高度角≥15°，同時觀測有效衛星數≥4，有效觀測衛星總數≥4，觀測時段數≥1.6（即60%的測站應再觀測一個時段），時段長度≥45min，數據采樣間隔10s，時段中任一衛星有效觀測時間≥15min。并且對觀測時對天線高進行兩次量取，其差值不應大于3mm，取其平均值作最終儀器高。

2 GPS數據處理的步驟

2.1 數據平差的準備

本測區GPS外業觀測的數據處理、基線向量解算和網平差采用南方測繪儀器公司提供的南方GPS數據處理軟件（4.0版）。采集野外數據進行通訊，檢查儀器高，分析觀測數據優劣；對基線和重復基線取舍，檢查同步環、異步環和重復基線精度；驗算和分析三維無約束平差與二維約束平差精度。使以上各項均符合規范及設計書要求，以便作下步工序。

2.2 數據平差處理

依據全球定位系統（GPS）測量規范的要求，首先在1984橢球系統下做基線解算，無約束平差，解算出WGS-84坐標，然后在1954北京坐標系進行自由網無約束平差，引入已知點后做約束平差。解算出平面，高程結果。

2.3 水準面精化高程的計算

在經過GPS網平差和數據檢查之后，確認本網各項誤差指標均在限差之內且符合規范要求。確定待測點的WGS84坐標成果、經緯度和大地高之后，加入大地水準面精化模型進行內插計算取得各點的似大地水準面高程

3 精化后成果的精度分析

為了能準確地對精化似大地水準面成果精度進行分析，采用四等水準測量方法對其成果進行評定。對水準附合導線進行檢查之后，各項誤差均限差范圍之內，符合規范要求，達到四等水準精度要求。現在把幾何水準聯測控制點平差計算法與經過似大地水準面高差法求得的成果進行比較如表1。

表1

從表1中可以看出，較差值中最大值為±0.022m，最小值為±0.006m。較差結果完全滿足要求。利用水準方法進行聯測的點數占該網總控制點（27個）的58%，貫穿測區，覆蓋均勻，數據可靠。

4 結論

本項目通過D級GPS控制網的建立，將控制點水準高程和似大地水準面擬合高程進行比較驗證，后者完全達到四等水準精度要求。在測區條件困難情況下，采用似大地水準面擬合高程是完全可行的，大大地提高了工作效率。

［1］周建鄭.GPS 定位原理與技術[M].黃河水利出版社，2005，7.

［2］肖明虹.省級區域精化似大地水準面應用分析[J].測繪與空間地理信息,2009,32(140).

［3］GB/T18314-2001 全球定位系統（GPS）測量規范[S].

［4］GB/12898-91 國家三、四等水準測量規范[S].