寧夏紅寺堡開發區工程控制網的建立

袁惠林 孫彥龍

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

【關鍵詞】工程控制網;GPS,數據處理;高程擬合;精度;精化大地水準面

引言

紅寺堡開發區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控制網作為首級平面控制網;采用N3水準儀建立了四等水準網作為首級高程控制網,用四等水準聯測過的GPS控制點(GPS水準點)作為區域精化大地水準面高程擬合的驗證點。

三等GPS網的總點數為88個,聯測國家二等三角點4個,水準點3個,新布設GPS控制點78個。該網最長邊7.35km,最短邊2.31km,平均邊長4.58km,控制面積約1500km?。 采用快速靜態定位,觀測時間≥60min。PDOP≤6,GDOP≤8;平均重復設站數為2。數據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)數據處理綜合軟件包》。該網分別在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。

四等水準網的總點數為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,從而驗證紅寺堡區域精化大地水準面高程擬合的精度等級。

1 三等GPS控制網對起算點的精度檢核

起算點的檢核:對四個已知點采用聯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計情況詳見表1。

對起算點的精度檢測統計表表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號點的內符精度最高,故802號點、803號點與806號點三點作為全網平差的起算點。

2三等GPS控制網基線解算精度統計

2.1 同步環精度統計

三等GPS控制網共構成125個同步環,最小同步環閉合差為0 ppm,最大同步環閉合差為0.673ppm,小于5ppm的精度要求。

2.2 異步環精度統計

三等GPS控制網共構成125個異步環,最小異步環閉合差為0 ppm;最大異步環為2.931ppm,絕對閉合差允許值±200mm,相對閉合差允許值為18.75ppm。

2.3 復測基線精度統計

三等GPS控制網共構成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

該網的總基線數為210條,基線?向量改正數詳見表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。

基線向量改正數精度統計表表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計

二維約束平差后各種精度統計表表3

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

3紅寺堡區域精化大地水準面精度的驗證

紅寺堡區域精化大地水準面是在1999年為了滿足紅寺堡地區的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。此次四等水準網的建立基本上覆蓋了整個紅寺堡區域,為精化大地水準面的精確驗證提供了可靠的數據支持。以聯測過四等水準的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域精化大地水準面高程擬合的驗證精度。經計算后63個GPS水準點高程較差統計表,詳見表4。

擬合高程與高程真值較差檢核統計表如下表4

根據上表可以看出,高程較差在0—10cm范圍內的GPS水準點占85.7%,而10—16cm范圍內的高程較差只占14.3%,全部范圍內高差較差最大值為16cm。整個測區范圍內高差較差成規律性分布,既由東向西逐步變大。綜合考慮上述統計數據可以得出一個結論:紅寺堡開發區區域大地水準面精化高程擬合精度可以達到16cm以內,測區中心向東完全可以達到10cm以內。

4結束語

首級GPS控制網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高程測量作業模式,滿足目前1:1萬、1:5千測圖的需要,可極大的提高經濟建設中所需基礎測繪的更新速度,提高工程測量中GPS大地高的利用率。能夠實現模擬測繪技術系統向數字化測繪技術體系的轉變,滿足更新基礎測繪基準的需求。采用GPS和精化大地水準面相結合,能夠充分發揮各自的優越性,既能獲得高精度的平面控制網,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,提升了工程控制網的使用價值。

【參考文獻】

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