山东省三维定位基准在水文地质测绘中的应用

2016-02-23李本贤

西部探矿工程 2016年2期

关键词：水准面水文地质基准

李本贤

（山东省鲁南地质工程勘察院，山东兖州272100）

山东省三维定位基准在水文地质测绘中的应用

李本贤*

（山东省鲁南地质工程勘察院，山东兖州272100）

地质测绘具有测区环境差、地质点分散等特点，测量难度大。以某水文地质勘察项目为例，介绍了山东省三维动态定位基准在控制测量、地质点测量、地形测量等工作中的应用。山东省三维动态定位基准可以极大地提高地质测绘工作效率。

SDCORS；似大地水准面；地质测绘

供水水文地质勘察时需要进行项目区控制测量、水文地质点测绘、地形图测量等工作。由于项目区大部分比较偏远，测区环境差，传统测量方法劳动强度大，施测困难。目前，国内很多区域已经建立了由CORS、似大地水准面精化成果组成的三维动态定位基准，可以充分利用高精度的大地高，实现了平面坐标与高程成果的一体化作业，极大地方便了测绘工作。目前山东省已经完成了三维动态定位基准的建设工作，探讨三维动态定位基准在地质测绘中的应用，对于提高测量效率、保证测量精度，具有一定的意义。

1　山东省三维动态定位基准简介

1.1SDCORS

SDCORS是重要的空间数据基础建设工程，可以向测绘用户提供统一、动态、连续、高精度的时间和空间基准，还可以向社会各行业提供全方位的地理空间信息数据服务。SDCORS以“共建共享”的方式，纳入济南、淄博、日照、青岛等地市级CORS及气象、地震等已有行业站点，并新建部分站点，在全省范围内建立了101个GNSS连续运行参考站，构成全省新一代网络化的大地基准和空间数据采集服务系统［1］。

根据系统测试数据，SDCORS事后精密定位精度平面可以达到0.0013m，高程精度0.0055m；SDCORS实时定位外符合精度平面0.0188m、高程0.0363m，测试点外符合精度平面最差值为0.0456m、高程0.129m［1］。可以看出，SDCORS精度较高，目前已经在控制测量、地籍测绘、工程测量等领域得到了广泛的应用。

1.2山东省似大地水准面精化

山东省似大地水准面精化工作是华东区域似大地水准面精化工作的一部分，根据全省1551个A、B、C级GPS点数据及22309.8km的一、二、三等水准数据，结合高精度地形数据及360阶次的EGM96、WDM94和IGG05B参考重力场模型，使用移去—恢复法完成了150000km2的精化工作。经统计，山东省似大地水准面精度达到±3.0cm，外部检核精度达到±3.4cm［2］。

2　应用案例

2.1项目概况

某水文地质勘察项目，需要进行控制测量、地质点测量及地形图测绘等工作。测区地势平坦，交通较方便，通视条件较差。该项目共需布设D级GPS点6个，测量钻孔、水位观测点等地质点坐标及高程89点，1∶1000地形图测绘10.8km2。

2.2控制测量及坐标转换

经实地探勘，项目区周边已有高等级控制点已被破坏或存在沉降等问题，无法使用，故采用基于SDCORS的静态测量模式。直接将接收机全部架设在未知点上进行测量。解算时，以SDCORS基准站作为起算点进行解算。选点、观测、解算、成果整理时需严格执行GB/T18314-2009《全球定位系统（GPS）测量规范》［3］。由于测区距离SDCORS基准站距离较远，为了保证精度，应适当增加静态测量时间，D级GPS点测量时间应长于90min。经统计，基线向量结算、三维无约束平差、约束平差精度均满足《全球定位系统（GPS）测量规范》的要求。

经国务院批准，我国2008年7月1日起启用2000国家大地坐标系（CGCS2000），并计划用8～10年的时间完成现有坐标系与CGCS2000的衔接。SDCORS基准站同时具有1980西安坐标系、CGCS2000坐标，且连续运行参考站不间断观测、点位稳定、精度高，与之相对应，测区D级GPS控制网也能得到2套成果。根据2套坐标系成果，可以方便地求得1980西安坐标系与CGCS2000的转换参数，为下一步矿区1980西安坐标系成果往CGCS2000转换提供了方便。同时，可以根据测量得到的高精度大地高，使用山东省似大地水准面成果内插得到正常高，为测量提供方便。

2.3地质点测绘

供水水文地质勘察时，需要测量钻孔、水文孔、河流水位等地质点的坐标与高程。在满足RTK观测要求时，CORS-RTK可以满足地质点的平面精度要求；不能满足观测要求时，可以采用延长观测时间，快速静态测量，在周边测设控制点、使用传统测量方法等措施获得地质点的平面坐标。

相对于平面坐标，供水水文地质勘察地质点高程精度要求较高，要求排泄区域的高程中误差不大于4cm，径流区域不大于8cm，补给区域不大于20cm［4］。根据已有资料，只要采取必要的质量控制措施，RTK可以满足供水水文地质勘察地质点高程精度要求［4-5］。高程测量时，每个水文地质观测点都独立测定2次，2次观测的高程较差应小于5cm，否则应重测，取2次测量成果平均值使用。数据处理时，参考山东省似大地水准面精化成果，可以提高RTK高程的转换精度。

与传统测量方式相比，使用SDCORS-RTK测量水文地质点的平面坐标及高程效率明显提高，且精度可以得到保证。

2.4大比例尺地形图测绘

目前CORS在地形测量中的应用已经非常广泛，一般采用CORS-RTK与全站仪相结合的方式进行测量。首先根据测区已有控制点求取坐标转换参数。对于能够满足RTK测量要求的区域，可以直接使用RTK进行碎部点采集；无法满足RTK测量要求时，在周边布设图根控制点，采用全站仪极坐标法进行测量。布设图根控制点时，应以点组的形式出现，使用RTK进行图根控制点测量时，应独立观测2次，平面较差小于2cm，高程较差小于5cm时取平均值使用。使用SDCORS结合全站仪进行地形测量，作业方式灵活，效率高。