李信用
(新疆交通规划勘察设计研究院,新疆 乌鲁木齐 830000)
GPS测量直接得到的是大地高H,即该点沿通过该点的参考椭球面法线至参考椭球的距离[1]。水准测量值是正常高,即点相对于似大地水准面的高度。二者存在如下的关系式:
ζ为高程异常,它是由似大地水准面上的点量测到参考椭球面的距离。
控制点既有直接测量的大地高,又有水准测量得到的正常高,通过公式 (1)求得控制点处的高程异常值。合;4)选取K1、K3、K5、K7、K9等5个控制点进行平面拟合;对该区域地形点分别进行GPS水准测量和联测三等水准点进行水准路线测量,得到地形点高程精度如表1所示:
Dx14 17 13 16 22 Dx15 -19 -11 -17 46 Dx16 -25 -18 -24 -38 Dx17 16 11 18 29 Dx18 -9 -10 19 35 Dx19 16 10 19 50 Dx20 -24 -16 -21 -25 Dx21 16 8 9 19 Dx22 18 6 8 37 Dx23 -22 -12 -13 -26 Dx24 25 11 11 31 Dx25 -18 -10 -10 34
计算得,中误差 m1Δ=19.3mm,m1Δ=12mm,m1Δ=15.7mm,m1Δ=30.4mm,由结果数据可知,控制点完全相同的情况下,方案二 (平面拟合)的精度明显优于方案一 (曲面拟合)的精度;方案三 (网形首尾四个控制点)比方案二(首尾及中间6个控制点)精度要低,说明控制点密度过低,影响地形点精度,特别是离控制点较远的地形点精度很差;方案四 (网形呈线状分布)比方案二、三 (网形呈面状分布)精度要低,方案四中误差达到了3cm,并且有部分点高程误差达到了5cm,说明近乎线性的控制点分布,对高程精度影响很大。
通过本文的理论分析及实例数据验证,可以得出如下结论:1)在带状小区域进行GPS高程拟合,采用平面拟合精度要好于曲面拟合的精度;2)用于高程拟合的控制点点位分布对拟合精度有着重要的影响,当网形较好,控制点分布呈面状,且能将测区很好的包围,高程拟合较好。而当控制点近乎处于一条直线上时,高程拟合精度很差;3)用于拟合的控制点要有一定的密度,实例证明,当地形点距离控制点大于1.5KM时,拟合精度降低,不能达到四等水准的精度;对于公路等需要大量较高精度高程数据的工程项目,GPS水准测量很大的提高了测量的效率,针对带状工程线路狭长、高程拟合精度不佳的特点,本文从不同角度探讨了提高GPS高程拟合精度的有效措施,得出一些有益的结论,为今后的公路勘察设计测量工作提供参考。
[1]李征航,黄劲松等.GPS测量与数据处理 [M].武汉:武汉大学出版社,2010.
[2]于小平,杨国东等.GPSRTK高程拟合方法精度研究[J].测绘通报,2006(11):19-21.
[3]王毅明.GPSRTK测量技术的应用与体会 [J].现代测绘,2003,26(2):28-29.