内蒙古巴丹吉林沙漠必鲁图峰峰顶高程测绘

2021-12-16贾中甫崔锦龙内蒙古自治区测绘院贾敏王淑春内蒙古自治区地图院

环球市场 2021年34期

贾中甫崔锦龙内蒙古自治区测绘院贾敏王淑春内蒙古自治区地图院

巴丹吉林沙漠位于内蒙古西部的阿拉善高原，面积约4.92万km2，是我国第二大流动沙漠，因其腹地沙山高大、湖泊众多而备受关注[1-2]。相关的地理资料记载的高程在1150~1700m之间，但准确的海拔高度至今没有进行精确的测量[3]。必鲁图主峰峰顶高程测绘不但可以填补阿拉善沙漠世界地质公园沙漠测量领域的空白，而且可以推进巴丹吉林沙漠与其它沙漠在数据上的分析研究，还可以为科学分析沙漠的形成、发展、环境变化等提供有利的数据来源。内蒙古巴丹吉林沙漠必鲁图主峰重要地理信息数据的采集，将进一步提升内蒙古巴丹吉林沙漠在世界上的知名度和影响力，为提高内蒙古阿拉善盟经济、文化、旅游业等发展起到推动作用。

一、GNSS网布设及外业观测

在必鲁图峰主峰峰顶及必鲁图峰周边选择易于长期保存的地方埋设了5个固定标志，标志采用不锈钢管标，志。取直径为51mm不锈钢钢管做成1米长套丝扣连接，加工一套抱箍和套管夹紧钢管顶部，用大锤砸在套管部位，将钢管夯入地下3m。采用直径180mm不锈钢钢棒，切割厚度为45mm的圆形标志，留15mm圆盘，余30mm加工成直径50mm外丝扣，与不锈钢钢管连接。必鲁图峰峰顶标志采用强制对中装置。在大盘标志中心钻孔，将直径17mm英制螺杆镶嵌于大盘标志中心，不锈钢钢管每10厘米加工一圈标志，作为流沙移动检测。其余在大盘标志中心刻制“+”。埋石点示意图如图1。

图1

在已有资料的基础上，选取17个国家一等水准点进行GNSS网联测，加入重力改正等数据，进行区域似大地水准面精化。

GNSS接收机采用美国Trimble公司生产的4700、5700、R8双频GNSS接收机、日本Topcon公司生产的HiperproⅡ双频GNSS接收机、广州中海达卫星导航技术有限公司生产的V8双频GNSS接收机，同步观测，观测前作业员提前进入现场，观测23.5小时，两个时段。两人一组。每一时段结束后必须关机重新整置仪器，重新开机，重新量测天线高。天线高要在测前、测后各量测三次，每次应在天线互为120°方向上量测一次，三次量取的互差均小于2mm。观测时段不得跨年积日，观测结束后将人员集中进行数据下载，进行转换、检查。巴丹吉林沙漠必鲁图峰高程联测示意图如图2。

图2

二、基线数据预处理及数据检核

（一）基线数据预处理

（1）数据下载：依据外业观测手簿，将两个时段的观测数据按仪器编号放在一个文件夹内，按日期分类，导入各种仪器随机软件进行基线数据质量分析，剔除多余的周跳和多路径效应等不利于基线质量的数据，保存数据。

（2）数据整理：将观测数据进行整理之后转化为rinex格式，并进行以下数据正确性的检验：点名一致性与正确性；接收机与天线型号的正确性；天线高的正确性；年积日的一致性。

（3）数据标准化：使用随机软件标准化，形成观测数据文件：测点编号（4位）+年代（2位）+该天的年积日（3位）+D（1位）（表示原始观测数据）。

（4）天线高的归算：按照天线结构，天线高统一采用观测值归算。将量测的斜高归算到天线相位中心，下标至标石标志面。

（二）数据检核

为了保证数据的完整性，根据网图我们选用了三个点作为平面和高程的检核，平面选用点周围找到非网中的两个控制点，组成三角形进行GNSS静态观测8小时，一个时段，解算平面坐标与网中的坐标进行比较。

高程在选用点周围找到一个水准点，进行二等水准联测，严格按照《国家一、二等水准测量规范》执行，所有联测的水准点都在实地检查，没有发现点位破坏和挪动的痕迹。

三、GNSS基线解算

（一）GNSS连续运行站的选取

根据测区地理位置分布，本次数据处理收集了北京房山（BJFS）、乌鲁木齐（URUM）、拉萨（LHAZ）、安乐河（SX01）、IRKT五个GNSS连续运行站的数据。

（二）GNSS网平差

GNSS 网平差在2000国家大地坐标系下进行。约束BJFS、URUM、LHAZ、SX01、IRKT五个GNSS连续运行站，做三维约束平差，求出其他GNSS网点成果。

（三）坐标精度统计

GNSS网点空间直角坐标X分量的中误差平均值为±1.4mm，最大值为±1.5mm；Y分量的中误差平均值为±2.8mm，最大值为±3.4mm；Z分量的中误差平均值为±2.3mm，最大值为±2.8mm。GNSS网点南北分量的中误差平均值为±1.0mm，最大值为±1.1mm；东西分量的中误差平均值为±1.3mm，最大值为±1.4mm；高程分量的中误差平均值为±3.5mm，最大值为±4.3mm。

（四）基线精度统计

GNSS网相邻点基线南北分量的中误差平均值为±1.0mm，最大值为±1.2mm；东西分量的中误差平均值为±1.0mm，最大值为±1.2mm；相邻点基线垂直分量的中误差平均值为±4.0m，最大值为±5.3mm；GNSS网基线相对中误差平均值为1.80×10-8，最大值为8.78×10-7。

四、巴丹吉林沙漠必鲁图峰地区似大地水准面计算

国内外文献及试验均表明，GPS水准高程拟合在一定的条件下可得出令人满意的正常高或正高高程。在确定高程过程中，关键是确定高精度的大地水准面差距或高程异常。高程异常的确定方法主要有重力法和GPS高程拟合的几何法[4-6]。利用重力法，无论地势平坦与否，如果利用精确、密集的重力数据及地形数据，高程求解精度就可达到cm级（Rapp，1985）[7-10]。为了满足高程精度，本次研究在数字地形模型资料分析整理、重力测量成果收集与分析整理、重力点重力异常归算、格网地形和均衡改正计算、2.5′×2.5′格网平均空间异常的确定、GNSS水准资料的整理与分析等方面进行了收集与整理工作。

（一）GNSS水准资料分析

巴丹吉林沙漠必鲁图峰实测了17个自治区B级点（B级点均为国家一、二等水准点），其中将B007、B692、B702作为空点检核点，共计14个自治区B级点作为似大地水准面精化初步计算的起算点。利用14个自治区B级点初步纠正试算，自治区B级点B004、B694、B703残差分别为-12.2cm、-14.0cm、-14.5cm，这些点的残差都大于整体精度的3倍，判断B004、B694、B703为粗差点，不参加最终的似大地水准面计算。因此，最终利用11个自治区B级点纠正该区域重力似大地水准面。

（二）巴丹吉林沙漠必鲁图峰地区似大地水准面的确定

采用该地区的重力资料以及1949阶次的EIGAN参考重力场模型，得到巴丹吉林沙漠必鲁图峰区域高精度高分别率的重力似大地水准面，利用11个自治区B级点的数据纠正似大地水准面与重力似大地水准面的系统误差，即采用重力似大地水准面+常数（0.190m）的方法得到该区域似大地水准面。

五、结论

（一）GNSS观测结果分析

完成22个GNSS点的数据处理，其中南北分量的中误差平均值为±1.0mm，最大值为±1.1mm；东西分量的中误差平均值为±1.3mm，最大值为±1.4mm；高程分量的中误差平均值为±3.5mm，最大值为±4.3mm。相邻点基线南北分量的中误差平均值为±1.0mm，最大值为±1.2mm；东西分量的中误差平均值为±1.0mm，最大值为±1.2mm；垂直分量的中误差平均值为±4.0m，最大值为±5.3mm。基线相对中误差平均值为1.80×10-8，最大值为 8.78×10-7。

利用20个重合点坐标数据，采用Bursa七参数坐标转换模型，将GNSS点2000系成果转换为80系坐标系成果。其中坐标转换精度：X方向精度为±0.211m，Y方向精度为±0.220m，平面精度为±0.305m。