田宗彪，章 磊，李 淼，楊緒峰

（1.國家測繪產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)測試中心，北京 100830）

機(jī)載重力測量是目前高效獲取區(qū)域性重力場信息的有效手段，具有效率高、精度均勻、范圍廣、分辨率較高等特點(diǎn)[1]，其應(yīng)用和研究已受到業(yè)內(nèi)的廣泛重視。國內(nèi)外許多學(xué)者已對機(jī)載重力測量相關(guān)理論、技術(shù)進(jìn)行了深入研究，其測量成果在大地測量、基準(zhǔn)建立、航空航天、國防建設(shè)等領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用。圍繞機(jī)載重力測量的新理論、新技術(shù)和新應(yīng)用也取得了較多進(jìn)展。然而，我國機(jī)載重力測量成果質(zhì)量檢驗(yàn)?zāi)壳叭蕴幱诳瞻谞顟B(tài)，部分學(xué)者在測量精度質(zhì)量檢驗(yàn)等局部領(lǐng)域開展了相應(yīng)研究，但尚未形成完整的質(zhì)量評定體系。本文在已有的機(jī)載重力技術(shù)研究的基礎(chǔ)上，對影響機(jī)載重力測量質(zhì)量的因素進(jìn)行了分析，總結(jié)了機(jī)載重力測量成果質(zhì)量檢驗(yàn)的內(nèi)容；并根據(jù)影響成果質(zhì)量的程度差異，參照現(xiàn)行測繪成果質(zhì)量評定方式方法和GB/T 24356-2009《測繪成果質(zhì)量檢查與驗(yàn)收》評定模式，完成了對質(zhì)量（子）元素、權(quán)重配比和錯(cuò)漏的劃分，取得了一定的成果，初步形成了完整的質(zhì)量評定體系。

1 研究路線

目前測繪產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)領(lǐng)域主要參考GB/T24356-2009《測繪成果質(zhì)量檢查與驗(yàn)收》、GB/T18316-2008《數(shù)字測繪成果質(zhì)量檢查與驗(yàn)收》等標(biāo)準(zhǔn)，但對于機(jī)載重力測量成果的質(zhì)量評定體系始終是一項(xiàng)空白，本文以建立完整的質(zhì)量評定體系為目標(biāo)，研究提出了質(zhì)量元素、質(zhì)量子元素及其權(quán)重、錯(cuò)漏的劃分，以指導(dǎo)相應(yīng)質(zhì)量評定工作的開展。

大地類測繪成果的質(zhì)量元素通常被劃分為數(shù)據(jù)質(zhì)量和資料質(zhì)量兩個(gè)部分。本文首先通過研究機(jī)載重力測量關(guān)鍵技術(shù)，將在測量過程和數(shù)據(jù)處理中影響成果質(zhì)量的各項(xiàng)內(nèi)容作為檢查內(nèi)容，并將各類檢查項(xiàng)歸納分類為不同的質(zhì)量子元素；再按照各質(zhì)量（子）元素對成果質(zhì)量的影響程度，賦予對應(yīng)的權(quán)重；然后根據(jù)已有研究成果和實(shí)際工作開展情況，探討各質(zhì)量子元素對應(yīng)的錯(cuò)漏劃分，主要分析影響成果質(zhì)量判定的A類錯(cuò)漏問題，并在檢驗(yàn)過程中積累經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上征求相關(guān)專家的意見對其加以完善，進(jìn)而形成完整的質(zhì)量評定體系。

2 機(jī)載重力測量理論模型

目前，機(jī)載重力測量的數(shù)學(xué)模型[2]可表示為：

式中，ΔgH為高程H處空間點(diǎn)的重力異常；gb為地面重力基準(zhǔn)點(diǎn)的重力值；為機(jī)載重力儀實(shí)測的相對于gb的重力變化；Av為飛機(jī)垂直擾動(dòng)加速度改正；AE為厄特弗斯改正[3]；Ah為橫向水平加速度；γ0為觀測點(diǎn)在參考橢球面上的正常重力值；0.308 6H為正常重力的空間改正。

由數(shù)學(xué)模型不難看出，機(jī)載重力測量成果質(zhì)量受重力基準(zhǔn)點(diǎn)重力值、飛機(jī)加速度和姿態(tài)、GNSS定位精度等因素的影響；除數(shù)據(jù)觀測質(zhì)量外，還受計(jì)算質(zhì)量的雙重影響；而作為一項(xiàng)大地測量成果，測量本身的精度也是一項(xiàng)重要內(nèi)容。部分學(xué)者已對其進(jìn)行了深入研究，本文以此為出發(fā)點(diǎn)，將機(jī)載重力測量成果質(zhì)量元素的數(shù)據(jù)質(zhì)量劃分為數(shù)學(xué)精度、觀測質(zhì)量和計(jì)算質(zhì)量。

3 質(zhì)量 （子）元素與權(quán)重

質(zhì)量評分按照GB/T24356-2009《測繪成果質(zhì)量檢查與驗(yàn)收》執(zhí)行，將成果錯(cuò)漏類型分為A、B、C、D四個(gè)等級，但其中并未對機(jī)載重力測量成果的質(zhì)量元素與錯(cuò)漏分類、權(quán)重進(jìn)行規(guī)定，因此得到各質(zhì)量子元素對應(yīng)的檢查項(xiàng)后，還需結(jié)合GB/T 24356-2009《測繪成果質(zhì)量檢查與驗(yàn)收》自身特點(diǎn)和權(quán)重的調(diào)整原則，給出權(quán)重分配，如表1所示。通過征求多方專家意見和具體工作實(shí)施驗(yàn)證，該辦法能充分反映成果質(zhì)量狀況，評定辦法科學(xué)合理，具有可操作性。

表1 機(jī)載重力測量成果質(zhì)量元素與權(quán)重表

4 關(guān)鍵錯(cuò)漏劃分

在上述研究成果的基礎(chǔ)上，還需完成成果的錯(cuò)漏劃分，才能形成完整的質(zhì)量評定體系，限于篇幅，本文僅對影響成果質(zhì)量評定的關(guān)鍵錯(cuò)漏進(jìn)行闡述。

4.1 數(shù)學(xué)精度

1）擾動(dòng)重力交叉點(diǎn)不符值比例超限[4-6]。目前，機(jī)載重力測量成果的精度評定主要采用兩種方式：①利用不同測線形成的交叉點(diǎn)不符值進(jìn)行平差分析，從而得到內(nèi)符合精度；②利用外部基準(zhǔn)重力數(shù)據(jù)對空中測量數(shù)據(jù)進(jìn)行直接評估從而得到較準(zhǔn)確的外符合精度，具體可通過泊松積分法評估或點(diǎn)質(zhì)量法評估。

受客觀因素影響，測區(qū)內(nèi)精度良好的重力測量數(shù)據(jù)一般都比較匱乏，從而難以通過外符合精度進(jìn)行評價(jià)，因此第一種方式成為目前可行的應(yīng)用最普遍的評價(jià)方式。通過綜合考慮，本文認(rèn)為大范圍機(jī)載重力測量項(xiàng)目一般都缺乏地面重力數(shù)據(jù)，因此現(xiàn)階段只能將通過交叉點(diǎn)不符值得到的內(nèi)符合精度作為一項(xiàng)關(guān)鍵錯(cuò)漏，而在測區(qū)條件成熟時(shí)，外符合精度也必須作為一項(xiàng)關(guān)鍵錯(cuò)漏。

2）重力基點(diǎn)、地面基準(zhǔn)站點(diǎn)聯(lián)測精度超限[7]。機(jī)載重力測量的原理是相對重力測量，核心是將空中重力觀測值與地面重力基準(zhǔn)值相聯(lián)系；而地面基準(zhǔn)站點(diǎn)布設(shè)的正確性是飛機(jī)在飛行過程得以精確定位和測速的條件，也是后期各項(xiàng)改正數(shù)得以正確計(jì)算的保證，因此本文將重力基點(diǎn)、地面基準(zhǔn)站點(diǎn)聯(lián)測精度作為一項(xiàng)關(guān)鍵錯(cuò)漏。

4.2 觀測質(zhì)量

1）無儀器檢定資料或機(jī)載重力儀器[8]和GNSS儀器檢定關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)超限。測繪成果的準(zhǔn)確性是以測繪儀器計(jì)量檢定合格為基礎(chǔ)的。我國早已將測繪儀器的計(jì)量檢定納入到技術(shù)質(zhì)量監(jiān)督管理中，其目的是通過對測繪儀器的檢定來保證測繪生產(chǎn)的正常進(jìn)行，避免因儀器設(shè)備的問題造成重大經(jīng)濟(jì)損失和質(zhì)量事故，因此機(jī)載重力測量成果質(zhì)量檢驗(yàn)時(shí)，應(yīng)按照現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)要求，將儀器檢定資料或檢驗(yàn)關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)的符合性作為一項(xiàng)重要內(nèi)容。

2）采用未經(jīng)批準(zhǔn)使用的數(shù)據(jù)采集軟件。數(shù)據(jù)采集軟件的使用合法，類似于測繪儀器的檢定，本文不再闡述。

3）未經(jīng)批準(zhǔn)擅自更改作業(yè)方案。在項(xiàng)目作業(yè)初期，飛行日期、測區(qū)邊界、飛行邊界、測線設(shè)計(jì)（測線方位、測線間距等）、飛行海拔（航高）等內(nèi)容都會(huì)在作業(yè)方案中明確，按照方案進(jìn)行機(jī)載重力測量是測量成果質(zhì)量得以保證的基礎(chǔ)，也是生產(chǎn)成果能實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目目的的保證，因此作業(yè)方案的執(zhí)行情況是檢驗(yàn)的重要內(nèi)容，方案的調(diào)整必須經(jīng)過批準(zhǔn)。

4）機(jī)載重力儀參數(shù)設(shè)置錯(cuò)誤。機(jī)載重力儀參數(shù)設(shè)置錯(cuò)誤將直接影響成果質(zhì)量，甚至導(dǎo)致返工，產(chǎn)生嚴(yán)重影響。

4.3 計(jì)算質(zhì)量

1）采用未經(jīng)批準(zhǔn)使用的數(shù)據(jù)處理軟件或數(shù)據(jù)處理采用的各參數(shù)值錯(cuò)誤。為了保證數(shù)據(jù)處理的正確性，項(xiàng)目一般會(huì)指定相應(yīng)的軟件，合規(guī)的數(shù)據(jù)處理軟件和正確的參數(shù)值設(shè)置是數(shù)據(jù)計(jì)算質(zhì)量正確的保證，否則將對計(jì)算成果造成直接影響，甚至需要重新計(jì)算。

2）計(jì)算方法和結(jié)果錯(cuò)誤幾乎是所有大地類測量成果檢查時(shí)的重要項(xiàng)，是計(jì)算質(zhì)量最直接的體現(xiàn)，重要性不言而喻。

本文僅闡述了部分質(zhì)量元素的關(guān)鍵錯(cuò)漏劃分，資料質(zhì)量對應(yīng)的整飾質(zhì)量和資料完整性，可直接參考GB/T 24356-2009《測繪成果質(zhì)量檢查與驗(yàn)收》中的對應(yīng)內(nèi)容。除關(guān)鍵錯(cuò)漏之外的其他錯(cuò)漏（B類錯(cuò)漏），限于篇幅不再闡述，具體如表2所示。

表2 機(jī)載重力測量成果質(zhì)量錯(cuò)漏分類表

5 質(zhì)量評定

根據(jù)成果錯(cuò)漏類型和扣分標(biāo)準(zhǔn)，各質(zhì)量子元素得分的計(jì)算公式為：

式中，S為質(zhì)量子元素得分值；b為B類錯(cuò)漏個(gè)數(shù)；c為C類錯(cuò)漏個(gè)數(shù)；d為D類錯(cuò)漏個(gè)數(shù)；t為調(diào)整系數(shù)。

成果錯(cuò)漏類型和扣分標(biāo)準(zhǔn)如表3所示。若某質(zhì)量子元素得分低于60，則判定單位成果不合格；若質(zhì)量子元素項(xiàng)出現(xiàn)A類錯(cuò)漏，則不計(jì)分，判定單位成果不合格。

表3 成果錯(cuò)漏類型與扣分標(biāo)準(zhǔn)

所有質(zhì)量子元素均合格后，再根據(jù)表1規(guī)定的權(quán)重和各質(zhì)量子元素得分計(jì)算質(zhì)量元素得分，計(jì)算公式為：

式中，SI、SIIi分別為質(zhì)量元素、質(zhì)量子元素得分；pi為相應(yīng)質(zhì)量子元素的權(quán)重；n為質(zhì)量元素中包含的質(zhì)量子元素個(gè)數(shù)。

所有質(zhì)量元素評分完成后，再根據(jù)表1規(guī)定的權(quán)重和各質(zhì)量元素得分計(jì)算批成果總分，計(jì)算公式為：

式中，S、SIj分別為批成果質(zhì)量得分、質(zhì)量元素得分；pj為相應(yīng)質(zhì)量元素的權(quán)重；n為成果中包含的質(zhì)量子元素個(gè)數(shù)。

根據(jù)批成果質(zhì)量得分，完成“批合格”與“批不合格”的質(zhì)量評定。

6 結(jié) 語

機(jī)載重力測量作為一門新興的測繪技術(shù)，在重力測量領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛。測繪成果檢驗(yàn)必須依據(jù)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，但在該領(lǐng)域內(nèi)缺乏相應(yīng)的驗(yàn)收規(guī)范，給工作的開展帶來了極大的不便，因此對其進(jìn)行研究探索十分必要。結(jié)合具體質(zhì)檢工作的開展情況，本文主要完成了以下工作：

1）從質(zhì)檢層面對機(jī)載重力測量成果質(zhì)量評定背景進(jìn)行了探討，并結(jié)合目前僅有的檢驗(yàn)技術(shù)依據(jù)，交代了本文研究的意義所在：在機(jī)載重力測量成果質(zhì)量檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)空白的背景下，可指導(dǎo)相關(guān)成果檢驗(yàn)工作的開展，同時(shí)為今后該類成果檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)的制定提供參考。

2）測繪成果檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)的主要依據(jù)之一為GB/T 24356-2009《測繪成果質(zhì)量檢查與驗(yàn)收》，本文在充分考慮其特點(diǎn)后，將機(jī)載重力測量成果檢驗(yàn)內(nèi)容（質(zhì)量元素）劃分為數(shù)據(jù)質(zhì)量和資料質(zhì)量兩個(gè)部分；并結(jié)合GB/T 24356-2009《測繪成果質(zhì)量檢查與驗(yàn)收》中權(quán)重的分配和調(diào)整原則，對質(zhì)量元素、質(zhì)量子元素的權(quán)重進(jìn)行了研究。數(shù)據(jù)質(zhì)量對應(yīng)的質(zhì)量子元素為數(shù)學(xué)精度、觀測質(zhì)量和計(jì)算質(zhì)量，資料質(zhì)量對應(yīng)的質(zhì)量子元素為整飾質(zhì)量和資料完整性。

3）在參考GB/T 24356-2009《測繪成果質(zhì)量檢查與驗(yàn)收》的基礎(chǔ)上，對機(jī)載重力測量成果質(zhì)量評定涉及的成果錯(cuò)漏類型以及扣分標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了研究，得到了詳細(xì)的錯(cuò)漏劃分類別，形成了一套完整的質(zhì)量評定體系。

本文在機(jī)載重力測量成果檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范空白的背景下做出了探索，所取得的成果對檢驗(yàn)工作的開展以及今后相關(guān)檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)的制定均具有參考價(jià)值。