高程拟合技术在水利测量中的应用

王金扬

摘 要：本文根据已有控制点的大地高和水准高，计算高程异常，通过多项式曲面拟合方法计算高程拟合参数，运用FJCORS系统的网络RTK对已有的水准点进行高程数据采集，进一步验算拟合高程的准确性。作者结合其单位在漳州市东南部沿海地区九龙江调水工程进行实例分析。所求得的高程拟合参数，运用于区域范围的工程测量中能够同步实时获取正常高，减少采集后的内业高程改正过程;与传统水准测量方法相比，省略了水准测量的外业时间，从而提高了工作效率。

关键词：拟合参数;网络RTK;高程拟合;水利测量

中图分类号：TV523     文献标识码：A       文章编号：1003-5168（2021）30-0058-03

Abstract： In this paper， according to the geodetic height and leveling height of the existing control points， the height abnormity is calculated and the height fitting parameters are calculated by the polynomial surface fitting method. The network RTK of FJCORS system is applied to collect the height data of the existing leveling points and the accuracy of elevation fitting can be further checked. The reliability of elevation fitting accuracy is verified by an example of the water diversion project of Jiulong River in the southeast coastal area of Zhangzhou City. The obtained elevation fitting parameters can be simultaneously applied to the regional engineering survey to acquire the normal height in real time and reduce the process of indoor elevation correction after collection. Compared with the traditional leveling method， the field time for leveling is saved so as to improve the work efficiency.

Keywords： fitting parameter; network RTK; elevation fitting; water conservancy survey

随着社会日新月异的发展，水利项目类型不断扩大，传统导线测量、水准测量方法已经无法满足当今社会高效率发展的需要。因此，福建省连续运行卫星定位服务系统（FJCORS）网络RTK技术，已在本省水利建设中发挥重要作用，但是移动站接收到FJCORS系统的是CGCS2000大地高数据，如何快速实时获取准确的正常高数据至关重要[1]。本文结合实例探讨高程拟合参数的计算过程及利用参数运用于FJCORS系统网络RTK进行外业实时测量获取拟合高程值，根据实测拟合高程与原水准高程对比，进行精度分析[2]。将高程拟合技术应用在工程项目中，摒弃传统的水准测量，节省外业时间，提高工作效率。

1 高程擬合原理

FJCORS系统并未加入大地水准面精化模型数据，导致RTK外业采集获得的只是大地高，而实际工程使用的是正常高，与大地高存在高程异常，如何求出高程异常ζ，比较可靠的方法是似大地水准面精化法，但一般工程项目难以实现，工程项目中以二次多项式曲面拟合运用最多[3]。其算法模型为式（1）。

式中：n为参与计算的已知点的数量;（B，L）为已知点的平面坐标;ɑ0、ɑ1、ɑ2、ɑ3、ɑ4、ɑ5为拟合模型的待定参数;B0、L0为参与计算的已知点平面坐标的均值。

2 实例分析

以漳州市东南部沿海地区九龙江调水工程为例进行实例分析，工程总投资51.14亿元，年调水量2.95亿m3，起点为九龙江西溪桥闸上游约800 m处，线路从芗城区至龙海市到漳浦县，总长度约126.34 km，其中隧洞长度39.19 km，管道87.15 km。线路分为4部分：（1）供水主线，西溪取水泵站—眉力水库;（2）前亭支线，小径新村分水口—前亭东部水厂;（3）赤湖支线，眉力水库—赤湖工业区;（4）古雷支线，眉力水库—古雷二水厂。项目工期紧迫，按照上级要求2个月提供126.34 km 的1∶1 000带状地形图。

基于本项目测量任务重、工期短及线路长等特点，采用传统水准测量方法完成100多km水准测量需要花费较多的人力物力，无法按期完成测量任务。综合考虑采用高程拟合方法，实现过程是通过收集已有大地高和水准高的控制点解算高程拟合参数，代入仪器进行实地采集水准点高程，验证拟合高程精度，精度满足要求后，运用到图根控制或者像控点的高程数据采集。

2.1 本项目区域控制点收集

收集线路附近国家D级控制点8个（已有大地高和三等水准高）以及以前项目施测的四等水准点9个，均匀分布于整个测区范围。点位位置图详见图1。

2.2 拟合参数计算

通过已知8个D级控制点，根据各点的大地高和水准高的差值计算高程异常值ζ（ζ=H-Hr，H为大地高，Hr为正常高），采用多项式曲面拟合法代入公式（1），通过南方GpsTool.exe工具软件计算高程拟合参数，结果见表1。

2.3 控制點外业数据采集

通过技术的拟合参数导入RTK手薄，连接FJCORS系统网络RTK，实地采集9个水准点高程数据，外业数据采集严格按照《技术规范》要求操作，各项采集成果限差符合规范要求[4]，采集拟合高程与原有水准高程误差精度统计见表2。

2.4 拟合高程结果分析

网络RTK高程测量的内符合精度、外符合精度高程中误差与已知高程控制点检测较差的限差规定，详见表3。

通过表1、表2与表3精度限差规定对比，可以得出以下结论。

①通过内符合精度分析知，表1高程中误差1.924 cm≤3.0 cm，可以达到四等水准要求。

②通过外符合精度分析知，表2高程中误差2.358 cm≤3.0 cm，与已知高程点检测较差最大3.1 cm≤6.0 cm，可以达到四等水准要求。

3 结语

通过大地高和正常高的高程异常值计算高程拟合参数，通过内符合精度分析，可以达到四等水准要求。将高程拟合参数导入RTK，通过FJCORS系统进行外业水准点复核，由外符合精度分析可以看出，高程中误差和检测点高程较差的精度符合规范要求，说明其拟合精度是可靠的，可满足高程控制点测量技术要求。使用此方法外业采集得到的高程数据为拟合后的正常高数据，简化了内业拟合改正过程，取代了传统的水准测量，进而提高了工作效率。当然，使用高程拟合参数所选的已知点必须能有效覆盖整个工程区域，点位分布尽量均匀，才能更好地保证拟合精度和测量精度;在外业测量过程中应该严格按照规范规定进行操作。

参考文献：

[1] 李凌斌.高程拟合参数在云霄县水利测量项目中的应用与研究[J].江苏：现代测绘，2019：43-46.

[2] 王伟凡，陈俊明.基于FJCORS的高精度定位在国土管理中的应用研究[J].测绘与空间地理信息，2017（9）：94-95，98，102.

[3] 郑金水.似大地水准面精化成果在漳州市大比例尺地形图控制测量中的应用[J].城市勘测，2006（5）：27-28，31.

[4] 国家测绘局.全球定位系统实时动态测量（RTK）技术规范：CH/T 2009—2010[S].北京：测绘出版社，2010.

[5] 福建省质量技术监督局.连续运行基准站网网络rtk高程测量技术规范：DB 35/T 1604—2016[S].2016.