似大地水准面精化在控制测量中应用探析.doc

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1、似大地水准面精化在控制测量中应用探析摘要：本文简要介绍了似大地水准面的现状和理论知识，结合两个工程实例，对似大地水准面精化在控制测量中的应用进行了探讨，分析了作业方法的影响和误差来源。得出结论在精度方面已经达到了规范的要求，而且具有速度快，节省外业工作量及低成本等优点。关键字：似大地水准面、精化、GPS1、绪论近年来，随着科技的不断发展和进步，GPS技术已经普遍的应用在测绘等多个方面的多个环节，利用GPS技术可以达到10-7甚至更髙的精度量级，可以方便快捷的获取所测点位的高精度的平面坐标。但是却一直未能以相应的精度求解点的正常高高程。其原因是尽管GPS能给出髙精度的大地高，却由于没有一

2、个具有相应精度和高分辨率的大地水准模型，致使在GPS大地高至正常高的转换中精度严重丢失。为此，目前包括我国在内的国际大地测量学界都在致力于研究区域性高分辨率高精度似大地水准面。高精度的大地水准面结合GPS定位技术所获得的三维坐标中的大地高分离求解正常高，正在改变着传统的高程测量作业模式，可以节约大量的人力、物力，产生巨大的经济效益，而且具有特别重要的科学意义和社会效益。2、精化似大地水准面的理论2.1似大地水准面似大地水准面严格说不是水准面，但接近于水准面，只是用于计算的辅助面，似大地水准面是获取地理空间信息的高程基准面。似大地水准面尽管不是水准面，它与大地水准面不完全吻合，但在海洋面

3、上时，似大地水准面与大地水准面重合，在大陆上时也几乎重合，在山区有2-4米的差异。我国的高程基准采用的是正常高系统，正常高系统是以似大地水准面为基准的高程系统。测定正常高，经典的、最精密的方法是几何水准测量。随着建立和维持大地测量基准的技术手段、工具和理论方法的变化，大地水准面精化成了大地测量、地球物理等科学研究的重要内容之一，同时也是一项重要的基础测绘项目。确定厘米级的局部似大地水准面是当今大地测量学研究的热点，它将为基础测绘、数字城市建设、交通、水利、电力等多领域提供必要的测绘服务，具有特别重要的科学意义以及巨大的社会效益和经济效益。GPS测量可以得到观测值相对于参考椭球的高度，即

4、大地高。由大地高减去正常高便得到观测点高程异常。2.2区域似大地水准面精化的方法一、GPS水准法常用于建立范围较小的区域似大地水准面。在区域内布设一定数量和密度的GPS点，同时在这些点上进行水准测量,得到它们的正常髙，这样可以计算得到这些点的髙程异常，对这些高程异常进行拟合即可得到该区域的似大地水准面，这种似大地水准面拟合的精度和GPS水准点的精度、密度和分布有关。二、重力法利用重力测量求定GPS点的重力异常，结合GPS大地高,求定出该点的正常高。实践证明，利用重力测量方法，将GPS大地高转换为正常高，对于丘陵和山区而言是一种可靠的方法。3、本文研究内容在地形测绘方面，控制测量是其一项

5、基础性的工作，根据国家规范其平面和高程都要达到一定的精度和密度，当前GPS和RTK的应用在平面控制测量中已经占据了主导地位，可以方便快捷的得到测区控制点高精度的平面坐标，在髙程方面经典和常用的方法还是几何水准测量。根据《城市测量规范》3.1.8,城市各等级平面控制点的高程，在平坦地区用四等水准精度要求施测。利用几何水准可以精确的测定正常高，然而此方法劳动强度大，工期长,在地形复杂的山区和密集的城市往往难以施测，若长距离逐点传递高程，则误差亦随之积累，为了达到相应要求的精度,往往要付出较高的代价。利用当前区域内精密的似大地水准面模型对GPS大地高进行精化可以快速的获取控制点高精度的正常髙

6、，在精度方面也已经达到了规范的要求，而且具有速度快，节省外业工作量及低成本等优点，无疑具有重要的科学意义和广泛的应用前景。2.1工程实践2.1.1四等GPS控制点的高程精化某测区一位于江西省北部，测区范围北靠高速路，西、南两面临水库。测区内70%为山地，主要道路为乡村道路，交通不便。山地树木茂盛，灌木丛生，通行条件不便，通视条件差，测绘难度较大。测区内及周边有一个A级GPS点(A060)和四个C级GPS点(V041、V042、V043、V010)可作测区四等GPS平面控制起算点。测区内及周边附近无国家高等级水准点，测区外围A级GPS点(A060)有二等水准高程成果，四个C级GPS点(V

7、041、V042、V043、V010)高程均为三等水准高程。本测区若采用传统高程测量方法测设控制点的高程,路程都在几十公里之外，劳动强度相当大。所以采用GPS观测采集大地高，并与江西省精化大地水准面模型求取高程异常值，根据高程异常求取正常高。并对测区内可以联测的控制点施测四等水准，对精化水准成果的控制点高差进行检核。3.1.2—级RTK控制点的高程精化某测区二位于浙江省东部，包括四个街道及乡镇，测区内被山地分割，总面积约230平方公里（其中建城