似大地水准面精化在地下管线测量中的应用

摘 要：随着城市建设进程不断加快的步伐，地下管线的敷设工作相对更加复杂。为更好地从根本上提升地下管线建设水平，需要相关部门使用更加先进的似大地平面精化技术，保障地下管线测量数值的精准度以及全面性，为地下管线施工工作提供更加精准的参考依据。文章就针对此，分析似大地平面精化在地下管线测量工作中的具体应用，以期为相关工作人员提供帮助。

关键词：似大地水准面精化;地下管线测量;应用

一、 引言

就目前来看，似大地平面精化技术被广泛应用在各领域测量工作中。似大地平面精化分为天文水准、卫星测高等方式，因此，在将该技术应用到地下管线测量过程中，需要结合地下管线测量要求，应用似大地平面精化方法。

二、 概述似大地平面精化原理

大地水准面是指静止海平面向大陆延伸形成的不规则封闭曲线，在物体沿重力等位面运动时，重力不做功。大地水准面是与全球平均海平面相重合的水准面，可更好应用方案描述地球形状上，同时也是测量海拔高程系统的起算面。大地水准面的确定需要通过计算出水准面与参考椭球面的间距，获得水准面差距值。

从地面点沿正常重力线量取正常高所得端点构成的封闭曲线，被称之似大地水准面。从实质上来讲，似大地水准面并不是精准的水准面，而是主要用作计算辅助面。似大地水准面与大地水准面并不完全重合，所得差值为正常高与正高之差。下图为似大地水准面高程关系。

在似大地平面精化工作中，需要建立起一个精度高、功能性强的国家空间坐标基准框架、国家高层基准框架等，结合全球定位系统、水准与重力等综合技术，对似大地水准面进行精化处理。开展似大地平面精化工作对城市基础测绘、数字中国地理空间基础框架结构、环境预报与交通建设等测绘工作具有重要意义。

三、 似大地平面精化数学模型的构建

似大地平面精化数学模型构建需要使用大地高系统，以椭球面为基准点，设置高程系统。大地高属于几何量，并不具有传统意义上的物理性质，因此需要配合使用全球定位系统，测量大地高数值。

正高系统主要就是以大地水准面为基准点的高程系统，地面沿垂直方向到大地水准平面的距离被称之为正高，用其可表述地球实际形状。

在建设似大地平面精化数学模型过程中，主要就是设置全球定位系统的水准点。具体来说，似大地平面精化数学模型主要可分为以下几种形式。

第一，加权平均拟合模型。此种建模方式较为简单，可以被应用到小范围工程测量以及精度要求不高的地下管线工程建设中。在构建加权平均拟合模型过程中，需要将大地水准面看作与椭球面平行。确保测量区域内各点高程异常值保持一致。在测量区仅需要设置一个已知的全球定位值就可以，实际测量效率显著。

第二，曲线拟合模型。在全球定位水准点呈线状布设时，可以延似大地水準面绘制一条连续光滑的曲线。根据平面坐标以及高程异常情况，构件出一个插值函数拟合测线方向的似大地水准面曲线，通过其他平面坐标点确定，构成高程异常值。

四、 似大地平面精化在地下管线测量中的具体应用

（一）确定全球定位系统水准点

为确保似大地平面精化技术能够在地下管线测量工作中发挥出重要作用，确定地区似大地水准面，需要在指定区域布置多个全球定位系统水准点。采用虚拟参考站的动态定位技术测定全球定位系统水准点坐标以及大地高度。具体来说，利用虚拟参考站网络以及双频接收装置，确保水准面观测时间大于30分钟，卫星高度大于15。要求采集多组全球定位系统水准点的坐标以及大地高，取平均值获得最终坐标以及大地高数据，构造出一个插值函数来拟合测线方向的大地水准面曲线，确保所获得的测量数据全面精准。

（二）计算二次曲面拟合数值

借助全球定位系统数据处理软件，对测量地点的全球定位系统控制点的高程异常值进行计算，获得二次曲面拟合数值。

（三）精度测定

要求对似大地水准面文件精度进行测定，确保文件内容内部与外部符合精度要求，从根本上提升地下管线测量精准度，确保获得的大地高、水准高、实际高程异常、拟合高程等数据能够在地下管线建设过程中满足地下管线测绘工作要求。

在开展似大地水准面精化过程中，需要使用双频接收装置，消除电离层折射的延迟误差，加强大地水准面图形强度控制水平，延长有效的实质面观测时间。结合更加先进的动态定位技术，获得全球定位系统水准点坐标以及大地高度，全面检验数据的精度，确保该数据能够更好满足拟合要求，地下管线施工技术方案编制工作奠定坚实的理论基础。

五、 结语

综上所述，为从根本上提升地下管线测量水平，确保地下管线测量数据精准全面，需要相关工作人员使用先进的似大地平面精化手段。结合地下管线具体要求，制订出更加适宜的似大地平面精化方案。对于地势较平坦的小区域，似大地水准面精化中的重力资料只起到提高分辨率作用，可以在加大全球定位系统水准点密度的基础不考虑重力因素，更加适宜中小型测绘单位，通过积极引进更加先进的动态定位技术以及相关检测设备，应用大地水准面理论和计算方法，获取地下管线测量精准数据，扩大地下管线测量覆盖面，使测量数据能够在绘制地下管线图纸、保障地下管线相关项目有序规范开展过程中发挥出重要作用，从根本上提升地下管线建设水平。

参考文献：

[1]罗文生.高原地区区域似大地水准面精化与误差分析研究[D].昆明：昆明理工大学，2015.

[2]李建勋.基于重力场模型与GPS水准组合法区域似大地水准面精化对比研究[D].长安：长安大学，2015.

[3]毕波.似大地水准面精化方法研究及其在通辽白兴吐地区的应用[D].长春：吉林大学，2018.

作者简介：李坤久，南京市测绘勘察研究院股份有限公司。