基于似大地水准面精化模型的GNSS高程在山区水利测量中的应用

阎秀明

似大地水准面精化是以GPS水准确定的高精度但分辨率较低的几何大地水准面作为控制，将重力学方法确定的高分辨率但精度较低的重力大地水准面与其拟合，实现对局部似大地水准面的精化。

1. 工程概况

崇礼申奥工程水利实施项目就是要对清水河上游东沟和滑雪集聚区支流河进行治理。为此，需进行控制网建立、纵横断面测量和地形测量等大量的基础测绘工作，而高程测量是其中一项关键性工作。

2. 测量工作技术路线

一是选埋满足当前测量阶段需要的一定数量的控制点。二是平面控制：以测区现有的D级GPS点为已知点，采用网络RTK(CORS站)法测定新建控制点1980年西安坐标系坐标。三是高程控制：同时采用网络RTK(CORS站)法测定新建控制点国家2000大地坐标系坐标（包括大地经纬度和大地高），利用河北省似大地水准面精化模型将大地高转换为1985国家高程基准高程。四是应用以上控制点平高成果进行纵横断面和地形测量。五是提供满足设计要求的成果后，再补充选埋部分控制点，以同样的方法测定其坐标和高程，以满足施工控制要求。六是采用四等水准连测全部控制点进行高程精度验证。

3. 大地高的获取

我们使用的GPS接收机为南方灵锐S86T,仅以此机型说明测量方法。

3.1 设置

开启GPS接收机，工作模式设置为移动站模式，数据链设置为GPRS网络模式；在手簿上执行“EGStar”，新建工程，输入工程名，在工程设置对话框中，“坐标系统”栏下点击“编辑”按钮，再点击 “增加”，输入参数系统名 （自定），在 “椭球名称”下拉列表框中选“CGCS2000”,输入中央子午线，点击“OK”，完成设置。

3.2 测量

在“测量”功能项中选“控制点测量”，进行平滑测量。测量完毕后点击“报告”，生成测点报告，再点击“存储”，完成当前控制点的测量工作。以此类推，完成全部控制点的测量工作。

4. 基于似大地水准面精化模型的GNSS高程转换及精度分析

为了获取待定控制点的GPS正常高，利用河北省似大地水准面精化模型，以经纬度和大地高为输入数据，将待定点的大地高转换为正常高,从而完成GPS高程转换工作。事后将转换得到的控制点的GPS正常高与采用四等水准测量所获得的水准正常高进行较差计算，以较差的中误差作为本次GPS高程转换的精度验证指标。为简化工作，假设水准高程为控制点高程真值，对所测控制点的基于似大地水准面精化模型的高程进行精度评定。共测高程控制点32个，其中较差者最大为0.082m，较差最小者为0.004m，高程中误差为±45.7mm，能够满足设计和施工对控制点要求。

5. 结论

采用基于似大地水准面模型精化方法进行高程测量，与平面控制测量同时进行，无需单独测量，劳动强度小，工作效率显著提高，而且精度较均匀，无误差累积。在地处山区的水利工程采用GPS定位结合区域似大地水准面模型进行高程测量，更能够体现出GPS高程测量的优越性。此方法应用于工期紧、任务重的常规水利工程测量项目时，可减省水准测量环节，在满足设计要求的前提下，能够大大提高测绘工作效率，缩短测量工期，取得良好的经济和社会效益。