精化似大地水准面在GPS控制测量中的应用

陈 卓（赤峰市国土资源行政服务中心，内蒙古 赤峰024000）

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，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≥4，有效观测卫星总数≥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≥45min，数据采样间隔10s，时段中任一卫星有效观测时间≥15min。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，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。

表1

从表1中可以看出，较差值中最大值为±0.022m，最小值为±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。

［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].测绘与空间地理信息,2009,32(140).

［3］GB/T18314-2001 全球定位系统（GPS）测量规范[S].

［4］GB/12898-91 国家三、四等水准测量规范[S].