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【摘要】采用D级GPS网WGS-84坐标的大地高与不低于四等精度的水准高,然后基于曲面拟合比较分析,从而得出不同的计算方案,通过这些对比关系,确定出搞成改正的计算方案,得出D级网中GPgS点的水准高度值,然后根据省级CORS系统RTK测量的三等水准点2000坐标转换成WGS-84坐标大地高度值,检测RTK的精度。结论是:D级网内拟合运用精度高,而CORS-RTK运用由于坐标转换以及观测时间较短的问题,精度较低。
【关键字】大地高;水准高;坐标转换
水准测量的方法是截至目前世界范围内公认的最为精密的测量技术之一,但是由于坐标系不同的原因,GPS测量所得大地高必须经过转换之后才可以在工程测量中使用,在使用GPS测量时,采用相对定位的方法可以大幅度提高大地高的精度值。在我国城市测量中,高程一般采用似大地水准面为基准的正常高,在正常高与大地高之间存在高程差异,高程差异值大小等于大地高减正常高,因此想要将GPS大地高转化为正常高,只需要了解高程异常值即可计算求得高程异常值大小。而在山区中测量高程异常值的方法中,曲面拟合法是最为常用的方法,其最大优点在于简单易行,容易操作。
本文将以某山区22个D级GPS点,每个点至少要设置两个时段,每个时段的观测时间为2h,其中21个点坐标系统进行了三等水准测量或者三角高程测量,控制面积约为400平方千米。为了准确获得所测山区另一侧的GPS点的水准高度值,并且对拟合方案在CORS-RTK中进行验证。
1 曲面拟合计算原理
在本例中所计算利用的原理是将曲面拟合函数的系数作为未知量,然后对其进行求解,再结合GPS测量大地高和曲面拟合函数求解GPS点的水准高。
2.1 方案一
由于采用三等水准联测的GPS点数目较少,只有4个,根据已知点精度分析,这四个点的精度相对比三角高程测量所得点的精度仍然要高,但是由于曲面拟合要求的点数必须在6个点以上,因此采用平面等精度拟合来对其进行计算,平面拟合计算公式也就是曲面拟合前三项,查看若采用平面拟合,起算点的精度足够高,对待定点的高程异常影响的大小。计算函数系数如下:
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由平面拟合系数,计算得出各点的高程异常残差精度统计,具体数据见表1 。
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2.2 方案二
将4个水准点和17个三角高程点作为已知的高程异常点,通过计算确定求解高程差异值是否与点的个数相关,曲面拟合系数计算方法为:
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然后通过曲面拟合方程,计算求得各点高程差异残差,各项数据见表1 。
3 拟合方案的精度分析
在该地区内由于D级网建设工作先于CORS系统,因此应用CORS系统-RTK对整体测区十个满足观测条件的三等水准点进行联测,在观测过程中,每一个需要进行6次初始化操作,每次平滑18次之后取平均值,注意使用对中杆进行对中整平,坐标系选择2000坐标系。由于曲面拟合计算过程中采用的坐标系为WCG-84坐标系统,因此必需求得坐标转化参数值,在D级网内部观测2000坐标线14个GPS点,每点观测15mins,每分钟平滑20次,使用脚架或者强制对中装置进行对中整平,进而利用布尔沙转换确定各参数值的大小(见表2),然后再将测区内的三等水准点的2000坐标转换为WGS-84坐标,从而达到应用方案三种曲面拟合函数的目的,求得各个三等水准点的高程异常残差(数据值见表3)。
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通过对转换过程分析可知,平面坐标与高程之间存在比较大的数据误差,因此,方案三在CORS-RTK系统的运用精度低,不够满足城市测量中放样和图根控制的标准精度要求。
4 结论
在该实例中,平面拟合模型精度相对较低,虽然一直的水准点各项数据准确度较高,但是由于其地区丘陵山区地带,拟合程度较低;参与拟合的点数并非数目越多,拟合程度越高,实际操作时应当选取高程测量准确,测区分布情况均匀的点位进行计算,并且注意权重的分配计算;权的设置对曲面拟合精度影响作用不大,在本实例中反而存在负面的影响。在D级网内,由于三维坐标观测时间长,而且整体进行平差,因此,在测区内部高程拟合残差较小,可以达到进度要求,在使用CORS测量时,使用曲面系数拟合水准高的精度不够,其原因在于,其参数求解时联测的原来的D级网,2000坐标观测时间较短,并且没有进行整体平差;坐标转换过程进一步扩大了精度的误差范围;三等水准联测过程,大地高精度也不如静态整体平差之后的精度高,因此想要在高山区获得较高的精度测量水准高,则原CORS建立过程中必须要得到较高精度的大地高和水准高进行计算,同时需要与该地区所用坐标在相同坐标系内,也就是避免出现坐标转换问题带来的影响。
【参考文献】
[1] 刘大杰,姚连壁,周全基.GPS水准的拟合基准面高程系统[J].测绘学报.2000,29(05):11-15
[2] 江金霞,邹自力.浙江省级CORS在地方应用精度分析[J].工程勘察.2011(10):46-48
[3] 陈俊勇,张鹏,武军郦.关于在中国构建全球导航卫星国家级连续运行站系统的思考[J].测绘学报.2007,36(4):366-369
[4] 杨光.基于CORS平台的三位坐标在线转换系统[J].测绘通报.2008(11):10-13
【关键字】大地高;水准高;坐标转换
水准测量的方法是截至目前世界范围内公认的最为精密的测量技术之一,但是由于坐标系不同的原因,GPS测量所得大地高必须经过转换之后才可以在工程测量中使用,在使用GPS测量时,采用相对定位的方法可以大幅度提高大地高的精度值。在我国城市测量中,高程一般采用似大地水准面为基准的正常高,在正常高与大地高之间存在高程差异,高程差异值大小等于大地高减正常高,因此想要将GPS大地高转化为正常高,只需要了解高程异常值即可计算求得高程异常值大小。而在山区中测量高程异常值的方法中,曲面拟合法是最为常用的方法,其最大优点在于简单易行,容易操作。
本文将以某山区22个D级GPS点,每个点至少要设置两个时段,每个时段的观测时间为2h,其中21个点坐标系统进行了三等水准测量或者三角高程测量,控制面积约为400平方千米。为了准确获得所测山区另一侧的GPS点的水准高度值,并且对拟合方案在CORS-RTK中进行验证。
1 曲面拟合计算原理
在本例中所计算利用的原理是将曲面拟合函数的系数作为未知量,然后对其进行求解,再结合GPS测量大地高和曲面拟合函数求解GPS点的水准高。
2.1 方案一
由于采用三等水准联测的GPS点数目较少,只有4个,根据已知点精度分析,这四个点的精度相对比三角高程测量所得点的精度仍然要高,但是由于曲面拟合要求的点数必须在6个点以上,因此采用平面等精度拟合来对其进行计算,平面拟合计算公式也就是曲面拟合前三项,查看若采用平面拟合,起算点的精度足够高,对待定点的高程异常影响的大小。计算函数系数如下:
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由平面拟合系数,计算得出各点的高程异常残差精度统计,具体数据见表1 。
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2.2 方案二
将4个水准点和17个三角高程点作为已知的高程异常点,通过计算确定求解高程差异值是否与点的个数相关,曲面拟合系数计算方法为:
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然后通过曲面拟合方程,计算求得各点高程差异残差,各项数据见表1 。
3 拟合方案的精度分析
在该地区内由于D级网建设工作先于CORS系统,因此应用CORS系统-RTK对整体测区十个满足观测条件的三等水准点进行联测,在观测过程中,每一个需要进行6次初始化操作,每次平滑18次之后取平均值,注意使用对中杆进行对中整平,坐标系选择2000坐标系。由于曲面拟合计算过程中采用的坐标系为WCG-84坐标系统,因此必需求得坐标转化参数值,在D级网内部观测2000坐标线14个GPS点,每点观测15mins,每分钟平滑20次,使用脚架或者强制对中装置进行对中整平,进而利用布尔沙转换确定各参数值的大小(见表2),然后再将测区内的三等水准点的2000坐标转换为WGS-84坐标,从而达到应用方案三种曲面拟合函数的目的,求得各个三等水准点的高程异常残差(数据值见表3)。
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通过对转换过程分析可知,平面坐标与高程之间存在比较大的数据误差,因此,方案三在CORS-RTK系统的运用精度低,不够满足城市测量中放样和图根控制的标准精度要求。
4 结论
在该实例中,平面拟合模型精度相对较低,虽然一直的水准点各项数据准确度较高,但是由于其地区丘陵山区地带,拟合程度较低;参与拟合的点数并非数目越多,拟合程度越高,实际操作时应当选取高程测量准确,测区分布情况均匀的点位进行计算,并且注意权重的分配计算;权的设置对曲面拟合精度影响作用不大,在本实例中反而存在负面的影响。在D级网内,由于三维坐标观测时间长,而且整体进行平差,因此,在测区内部高程拟合残差较小,可以达到进度要求,在使用CORS测量时,使用曲面系数拟合水准高的精度不够,其原因在于,其参数求解时联测的原来的D级网,2000坐标观测时间较短,并且没有进行整体平差;坐标转换过程进一步扩大了精度的误差范围;三等水准联测过程,大地高精度也不如静态整体平差之后的精度高,因此想要在高山区获得较高的精度测量水准高,则原CORS建立过程中必须要得到较高精度的大地高和水准高进行计算,同时需要与该地区所用坐标在相同坐标系内,也就是避免出现坐标转换问题带来的影响。
【参考文献】
[1] 刘大杰,姚连壁,周全基.GPS水准的拟合基准面高程系统[J].测绘学报.2000,29(05):11-15
[2] 江金霞,邹自力.浙江省级CORS在地方应用精度分析[J].工程勘察.2011(10):46-48
[3] 陈俊勇,张鹏,武军郦.关于在中国构建全球导航卫星国家级连续运行站系统的思考[J].测绘学报.2007,36(4):366-369
[4] 杨光.基于CORS平台的三位坐标在线转换系统[J].测绘通报.2008(11):10-13