寧夏紅寺堡開發(fā)區(qū)工程控制網(wǎng)的建立

袁惠林 孫彥龍

【摘要】紅寺堡開發(fā)區(qū)工程控制網(wǎng)包括三等GPS控制網(wǎng)和四等水準網(wǎng), 本文表述了為提高平面精度采用的數(shù)據(jù)處理方法和達到的精度指標,提出了對平面網(wǎng)起算點進行內(nèi)符精度檢測;采用已知GPS水準點對紅寺堡區(qū)域精化大地水準面進行精度檢驗,驗證紅寺堡區(qū)域精化大地水準面高程擬合的精度等級。

【關(guān)鍵詞】工程控制網(wǎng);GPS,數(shù)據(jù)處理;高程擬合;精度;精化大地水準面

引言

紅寺堡開發(fā)區(qū)位于寧夏中寧縣東部,面積約2000km? ,屬于丘陵地帶。我院施測了三等GPS控制網(wǎng)作為首級平面控制網(wǎng);采用N3水準儀建立了四等水準網(wǎng)作為首級高程控制網(wǎng),用四等水準聯(lián)測過的GPS控制點(GPS水準點)作為區(qū)域精化大地水準面高程擬合的驗證點。

三等GPS網(wǎng)的總點數(shù)為88個,聯(lián)測國家二等三角點4個,水準點3個,新布設(shè)GPS控制點78個。該網(wǎng)最長邊7.35km,最短邊2.31km,平均邊長4.58km,控制面積約1500km?。 采用快速靜態(tài)定位,觀測時間≥60min。PDOP≤6,GDOP≤8;平均重復設(shè)站數(shù)為2。數(shù)據(jù)處理采用原武漢測繪科技大學《SKI GPS基線解算軟件包》和《Poweradj(ver3.0)數(shù)據(jù)處理綜合軟件包》。該網(wǎng)分別在1980西安坐標系和1954北京坐標系下進行平差計算, 并聯(lián)測到國家GPS B基點上,以取得精確WGS-84三位坐標。

四等水準網(wǎng)的總點數(shù)為67個,包括4個起算點:國家一等水準點蘭包92和蘭包95,蘭包103,同石08,聯(lián)測三等GPS點64個;利用三等GPS水準點的精確WGS-84三位坐標在區(qū)域精化大地水準面中生成各點的擬合高程,與水準高程進行比較,從而驗證紅寺堡區(qū)域精化大地水準面高程擬合的精度等級。

1 三等GPS控制網(wǎng)對起算點的精度檢核

起算點的檢核:對四個已知點采用聯(lián)測兩個時段的同步觀測,計算出四個起算點相互間的理論邊長和實際邊長。首先用GPS對4個國家二等三角點Ⅱ青山墩(點號為802),Ⅱ十里山(點號為803),Ⅱ紅寺堡(點號為806),Ⅱ甘溝(點號為807),進行內(nèi)部符合精度的檢測。固定802號點、803號點、806號點、807號點中任意一點平差后的精度統(tǒng)計情況詳見表1。

對起算點的精度檢測統(tǒng)計表表1

從表1中可以看出807點的點位精度較低,802號點、803號點與806號點的內(nèi)符精度最高,故802號點、803號點與806號點三點作為全網(wǎng)平差的起算點。

2三等GPS控制網(wǎng)基線解算精度統(tǒng)計

2.1 同步環(huán)精度統(tǒng)計

三等GPS控制網(wǎng)共構(gòu)成125個同步環(huán),最小同步環(huán)閉合差為0 ppm,最大同步環(huán)閉合差為0.673ppm,小于5ppm的精度要求。

2.2 異步環(huán)精度統(tǒng)計

三等GPS控制網(wǎng)共構(gòu)成125個異步環(huán),最小異步環(huán)閉合差為0 ppm;最大異步環(huán)為2.931ppm,絕對閉合差允許值±200mm,相對閉合差允許值為18.75ppm。

2.3 復測基線精度統(tǒng)計

三等GPS控制網(wǎng)共構(gòu)成30條復測基線,最大復測基線較差為-5.064ppm,,該基線邊長S=5432.3428m,較差允許值為±44.84mm,相對閉合差允許值為34ppm。

2.4 三維無約束平差

該網(wǎng)的總基線數(shù)為210條,基線?向量改正數(shù)詳見表2 ,基線相對精度最弱邊相對精度為1/214794,遠遠小于1/80000;完全滿足精度要求。點位中誤差在WGS-84坐標系下的三維無約束平差的最弱點位中誤差為2.45cm。

基線向量改正數(shù)精度統(tǒng)計表表2

以Ⅱ青山墩(點號為802),Ⅱ十里山(點號為803),Ⅱ甘溝(點號為807)為起算點,采用212條基線成果,分別1954北京坐標系和1980西安坐標系下進行二維約束平差計算。

2.5.2 二維約束平差精度統(tǒng)計

二維約束平差后各種精度統(tǒng)計表表3

從表3中看出,該方案的各項精度指標都完全滿足規(guī)范的要求,可為紅寺堡開發(fā)區(qū)提供的1980西安坐標系坐標和1954北京坐標系坐標。滿足土地規(guī)劃、地下管線、水利工程等對測繪成果的需求。

3紅寺堡區(qū)域精化大地水準面精度的驗證

紅寺堡區(qū)域精化大地水準面是在1999年為了滿足紅寺堡地區(qū)的1:1萬地形圖更新測繪而建立起來的利用GPS大地高解決正常高的高程模型。生成的高程精度經(jīng)驗證能夠滿足1:1萬地形圖更新測繪的需要。此次四等水準網(wǎng)的建立基本上覆蓋了整個紅寺堡區(qū)域,為精化大地水準面的精確驗證提供了可靠的數(shù)據(jù)支持。以聯(lián)測過四等水準的GPS點作為高程真值,利用GPS點在WGS-84坐標系下的精確大地高,在精化大地水準面計算機程序中生成擬和正常高程。生成的擬和高程與高程真值的較差即可作為紅寺堡區(qū)域精化大地水準面高程擬合的驗證精度。經(jīng)計算后63個GPS水準點高程較差統(tǒng)計表,詳見表4。

擬合高程與高程真值較差檢核統(tǒng)計表如下表4

根據(jù)上表可以看出,高程較差在0—10cm范圍內(nèi)的GPS水準點占85.7%,而10—16cm范圍內(nèi)的高程較差只占14.3%,全部范圍內(nèi)高差較差最大值為16cm。整個測區(qū)范圍內(nèi)高差較差成規(guī)律性分布,既由東向西逐步變大。綜合考慮上述統(tǒng)計數(shù)據(jù)可以得出一個結(jié)論:紅寺堡開發(fā)區(qū)區(qū)域大地水準面精化高程擬合精度可以達到16cm以內(nèi),測區(qū)中心向東完全可以達到10cm以內(nèi)。

4結(jié)束語

首級GPS控制網(wǎng)對高等級起算點的精度檢測非常重要,采用相對精度較高的起算點,而舍去精度較低的起算點,可顯著提高二維約束平差的整體精度。

利用精化大地水準面擬合正常高可以改變傳統(tǒng)高程測量作業(yè)模式,滿足目前1:1萬、1:5千測圖的需要,可極大的提高經(jīng)濟建設(shè)中所需基礎(chǔ)測繪的更新速度,提高工程測量中GPS大地高的利用率。能夠?qū)崿F(xiàn)模擬測繪技術(shù)系統(tǒng)向數(shù)字化測繪技術(shù)體系的轉(zhuǎn)變,滿足更新基礎(chǔ)測繪基準的需求。采用GPS和精化大地水準面相結(jié)合,能夠充分發(fā)揮各自的優(yōu)越性,既能獲得高精度的平面控制網(wǎng),又獲得了位于山地、高山地或樓頂上的控制點的高精度GPS高程擬合成果,減輕了勞動強度,提高了工作效率,提升了工程控制網(wǎng)的使用價值。

【參考文獻】

[1]CJJ73-97全球定位系統(tǒng)城市測量技術(shù)規(guī)程[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,1997.10,6-22。

[2] GB12898-91 國家三、四等水準測量規(guī)范 [M].北京:中國標準出版社,1992.5,4-13。