北京市地理空间框架基准体系建设与应用

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1、北京市地理空间框架基准体系建设与应用陈品祥,陈庭武(北京市测绘设计研究院,北京100038)摘要:重点介绍了北京市地理空间框架基准体系的实现过程,包括空间坐标基准、高程基准、似大地水准面和全球卫星定位测绘服务系统建设。基准体系检测结果表明,北京市地理空间框架基准体系达到设计要求,在国内率先实现了测绘基准的现代化建设。关键词:测绘摹准;GPS;水准;似大地水准面;连续运行参考站一、引言地球参考框架是由一系列控制点在地球上的位置和速度实现的,现代空间大地测量技术的发展为地球参考框架的实现、发展和维持提供了必要的技术基础。同样,城市测量的框架基准也是由控制点在城市坐标系

2、中的位置实现、维持的,特别是GPs技术的广泛应用,为进一步维持和精化城市坐标框架基准提供了可能。北京地方测绘基准从建国初期50年代开始进行建设,经过多年努力,形成了比较完善的平面和高程控制体系。但是,由于历史原因以及技术的局限性,它所提供的控制精度、可靠性以及完整性等方面都暴露出一些问题,在测绘基准的应用领域产生了矛盾。因此,需要建立更加完善的基准体系来实现、维持地理空间信息在时域和空域上的整体性。二、框架基准体系建设北京市地理空间框架基准体系建设就是利用空间定位技术、水准测量、重力测量等现代大地测量手段,以国家GPSA、B级网点为基础,在全市范围内完成对旧有控制

3、网的改造及北京市似大水准面精化工作,建立北京市三维基本控制网和GPS连续运行参考站系统。1.空间坐标基准(1)三维基本控制网建设1)GPS网选点及观测根据总体布网原则以及《华北地区大地水准面精化项目设计书》的要求,北京全市域共布设GPSA级点1个,B级点33个,C级点224个。以高精度GPSA、B级网点为基础,均匀布设GPSC级网点,点位满足GPS观测条件,并尽量与水准点重合或在一、二、三等水准路线附近,以便纳入水准路线中进行观测。GPSC级网点的平均边长在平坦地区为8km、山区为13km。图l为GPS网点位分布图,图中“星号”表示GPSA、B级点,“圆点”表示G

4、PSC级点。图1GPS网点位分布GPsA、B级观测采用基于连续运行参考站的作业模式,A级网连续观测5个时段,B级网连续观测3个时段,GPSC级网观测1个时段,以上每个观测时段长度均为23.5小时。GPSC级网采用同步环边、点连接静态相对定位作业模式,同步观测仪器台数不少于5台,观测c级点时将邻近的GPSA、B级点纳入GPSC级网内一起观测,最简独立闭合环的边数不大于6。2)GPS网数据处理GPS网数据处理采用GAMIT,GLOBK软件。参考框架与参考历元同2000国家GPS大地控制网的参考框架与参考历元保持一致,即参考框架为ITRF97,参考历元为2000.O。卫

5、星轨道采用IGs精密星历,数据处理时充分利用国内GPs连续运行参考站提高整网精度。GPS框架网(A、B级点)和GPs基本网(C级点)重复基线互差主要分布在三分之一限差内,无超限基线。GPS网采用整体平差,固定市域内及周边地区GPS连续运行站,做三维约束平差,解算得到GPs框架网点和基本网点坐标。北京市GPS框架网坐标精度优于±4.3mm,水平方向的精度优于±1.2衄,高程方向的精度优于±5.8l砌;基本网坐标精度优于±8.5mm;水平方向的精度优于±2.7mm,高程方向的精度优于±12.1111In。(2)北京市全球卫星定位测绘服务系统建设系统由GPS连续运行参考

6、站网、数据处理中心、数据通信网络和用户服务系统组成。为此,搭建了北京市测绘设计研究院与北京市信息资源管理中心之间可靠的数据链路,与北京市全球卫星定位综合应用服务系统实现资源共享,将15个连续运行基准站接入系统,详见图2。为了获得各参考站精确坐标,将各参考站观测数据与北京市GPS框架网、基本网的观测数据进行联合处理,得到坐标系统一致、精度均匀的各参考站坐标。各参考站相对位置测定的基线最弱相对精度达到了4.64×10~,绝对位置精度优子士10I砌,达到了提供基准服务的精度要求,可以满足不同用户的需求。ll#’0‘116’伽’n6’4’Il?10t117。38’札‘n4

7、I。心,酗歹\、—n—^^∥!№柚’、^r一、入4旷,t:0’≮.√¨·一P<豁一蜮r_;小.一一”、20’NVN、~;以/kr■墨平e■啐:糕tll、<、,.“、Ⅳ\群,辔,灞j夕卵,、。/¨,帮≮●赢生磁裂、集∽4n’气■等嗍,喇。\j。蛆’、州√.蹦l、p—~jn510’116铷0’11611B’117镛0’11710’图2基准站分布图系统数据处理中心安装Timble公司的GPSNET软件,从安全及应用效率角度考虑,系统单独进行网络敷设,采用与其它网络物理隔离的方式进行建设,数据处理中心、中心机房和控制室有专用网络连接,系统使用专有宽带发布实时动态数据和静态

8、后处理数据

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