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      淺談GPS測(cè)定正常高

      2015-08-01 02:00:46李志鵬付江濤撫州經(jīng)天測(cè)繪有限公司江西撫州344000
      山東工業(yè)技術(shù) 2015年21期
      關(guān)鍵詞:水準(zhǔn)面檢核撫州

      李志鵬,付江濤(撫州經(jīng)天測(cè)繪有限公司,江西 撫州 344000)

      淺談GPS測(cè)定正常高

      李志鵬,付江濤
      (撫州經(jīng)天測(cè)繪有限公司,江西 撫州 344000)

      GPS測(cè)量技術(shù)以其自動(dòng)化、高效率、高精度、全天候等優(yōu)勢(shì),得到了廣泛應(yīng)用。由于GPS測(cè)量的高程系統(tǒng)不同,需要將GPS測(cè)量的大地高轉(zhuǎn)換為我國(guó)法定高程系統(tǒng)(正常高系統(tǒng))。我們將分析測(cè)量數(shù)據(jù),討論GPS高程測(cè)量可以滿足我國(guó)高程系統(tǒng)要求。

      GPS;正常高;高程擬合;高程測(cè)量

      0 引言

      高程測(cè)量方法一般有水準(zhǔn)測(cè)量、三角高程測(cè)量、GPS高程測(cè)量。水準(zhǔn)測(cè)量和三角高程測(cè)量是通過(guò)測(cè)定兩點(diǎn)間的高程差來(lái)求出正常高。雖然這種方法直接快速,但實(shí)施起來(lái)費(fèi)時(shí)費(fèi)力, 工作效率較低。隨著GPS測(cè)量技術(shù)的發(fā)展, 以其自動(dòng)化、高效率、高精度、全天候等優(yōu)勢(shì)引起測(cè)繪界的廣泛關(guān)注。通過(guò)一定數(shù)量的已知GPS點(diǎn),建立工作區(qū)域的高程模型,進(jìn)而計(jì)算出其它未知點(diǎn)的高程,這將極大地減輕外業(yè)工作量,提高工作效率。

      1 正常高

      莫洛堅(jiān)斯基于1945年提出了正常高的概念, 即地面點(diǎn)沿鉛垂線到似大地水準(zhǔn)面的距離。由于γm是待定點(diǎn)的正常重力值,所以正常高可以通過(guò)重力值求得。由各地面點(diǎn)沿正常重力線向下截取各點(diǎn)所構(gòu)成的曲面, 稱為似大地水準(zhǔn)面, 它是正常高的基準(zhǔn)面。目前我國(guó)法定高程系統(tǒng)采用的是正常高,而GPS高程是WGS-84坐標(biāo)系中的大地高(大地高是從一地面點(diǎn)沿過(guò)此點(diǎn)的地球橢球面的法線到地球橢球面的距離),想要使GPS高程在工程實(shí)際中得到使用,必須實(shí)現(xiàn)GPS大地高向正常高的轉(zhuǎn)換。

      圖1 各高程系統(tǒng)關(guān)系圖

      2 GPS測(cè)定正常高

      通過(guò)GPS網(wǎng)中已知點(diǎn)的大地高進(jìn)行GPS網(wǎng)平差,可以得到網(wǎng)中各點(diǎn)大地高Η1。如果同時(shí)已知該點(diǎn)的正常高Η2,水準(zhǔn)測(cè)量得到其他GPS點(diǎn)與該點(diǎn)的正常高差h,則各點(diǎn)的高程異常(a=Η1-Η2-h)。當(dāng)認(rèn)為已知大地高無(wú)誤差時(shí),由GPS網(wǎng)得到的大地高具有相當(dāng)高的精度,同時(shí)由水準(zhǔn)測(cè)量得到的正常高差h,故可以求得高精度的似大地水準(zhǔn)面。通過(guò)已知點(diǎn)上的異常值擬合出工作區(qū)域的似大地水準(zhǔn)面,進(jìn)而計(jì)算出未知點(diǎn)上的高程異常,利用公式(a=Η1-Η2-h)反向求出未知點(diǎn)的正常高。

      3 實(shí)例分析

      小港鎮(zhèn)首級(jí)GPS控制網(wǎng),采用北京清華山維測(cè)量技術(shù)開(kāi)發(fā)公司開(kāi)發(fā)的軟件(NASEW3.0)進(jìn)行控制網(wǎng)平差,由軟件根據(jù)已知點(diǎn)的高程計(jì)算出各個(gè)待求點(diǎn)的高程。為分析曲面擬合模型的精度,特選取其中分布均勻的10個(gè)一級(jí)控制點(diǎn),該10個(gè)控制點(diǎn)可構(gòu)成一小區(qū)域控制網(wǎng),并對(duì)其進(jìn)行GPS測(cè)量和水準(zhǔn)聯(lián)測(cè),水準(zhǔn)路線總長(zhǎng)約為40km,平均兩點(diǎn)間距離約為6.5km,其中G4057, G4059,G4063,G4066為GPS控制點(diǎn)進(jìn)行水準(zhǔn)聯(lián)測(cè),其余6個(gè)為檢核點(diǎn)。

      表1 10個(gè)GPS/水準(zhǔn)點(diǎn)平面高程成果表

      采用文獻(xiàn)中的高程數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換擬合軟件,得出表2。

      表2 4個(gè)已知點(diǎn)的GPS大地高及其高程異常

      表3 6個(gè)GPS/水準(zhǔn)檢核點(diǎn)擬合成果表

      通過(guò)程序計(jì)算出已知點(diǎn)和檢核點(diǎn)上的標(biāo)準(zhǔn)差、最大值、最小值,列于表[4]。

      表4 檢核點(diǎn)的精度統(tǒng)計(jì)

      4 結(jié)論

      通過(guò)一定數(shù)量的已知點(diǎn)和GPS點(diǎn)高程聯(lián)測(cè),建立工作區(qū)域的高程異常模型,實(shí)現(xiàn)GPS大地高向正常高的轉(zhuǎn)換,計(jì)算出未知點(diǎn)的正常高。利用北京清華山維測(cè)量技術(shù)開(kāi)發(fā)公司開(kāi)發(fā)的軟件(NASEW3.0),根據(jù)已知點(diǎn)高程計(jì)算出各個(gè)未知點(diǎn)高程,并對(duì)全網(wǎng)進(jìn)行高程分析,我們得出GPS高程測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)差、最大值、最小值滿足要求。

      [1]劉立龍,林文介.GPS測(cè)定正常高的方法研究[J].桂林工學(xué)院學(xué)報(bào),2001(03).

      [2]Shresha R.把GPS 大地高轉(zhuǎn)化為正高時(shí)的曲面內(nèi)插技術(shù)[J].武測(cè)譯文,1994(02):1-11.

      [3]陶本藻.GPS 水準(zhǔn)似大地水準(zhǔn)面擬合和正常高計(jì)算[J].測(cè)繪通報(bào),1992(04):14-18.

      [4]劉長(zhǎng)建,吳洪舉,張俊.GPS 水準(zhǔn)擬合方法的比較與軟件編制[J].信息工程大學(xué)報(bào),2006(01).

      [5]張大倫,耿繼原,馬力.基于VC的GPS 高程的應(yīng)用研究[J].華北師范學(xué)院學(xué)報(bào),2006(03).

      10.16640/j.cnki.37-1222/t.2015.21.112

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      北方作家(2012年1期)2012-12-18 20:59:30
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