淺談“數(shù)字城市”基礎(chǔ)控制測量實(shí)施方法的更新

摘 要：“數(shù)字城市”建設(shè)是“數(shù)字中國”建設(shè)的基礎(chǔ)，是實(shí)現(xiàn)城市社會信息化的必要前提，也是城市發(fā)展的新的經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)。在“數(shù)字城市”建設(shè)中測繪工作是所有工序的最基礎(chǔ)的工序，而建立比較緊密且牢靠的基礎(chǔ)控制網(wǎng)尤為重要。而相對傳統(tǒng)城市基礎(chǔ)控制的實(shí)施方法而言，我們做了適當(dāng)?shù)母隆?/p>

關(guān)鍵詞：數(shù)字城市 似大地水準(zhǔn)面精化 點(diǎn)觀測模式

中圖分類號：P2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2012）10（a）-0021-01

這里以“數(shù)字孝感”為例，我們對整個孝感市孝南區(qū)的基礎(chǔ)控制測量實(shí)施方法進(jìn)行了更新。基于HBCORS系統(tǒng)連續(xù)運(yùn)行基準(zhǔn)站實(shí)施C級平面控制網(wǎng)測量，利用高精密電子水準(zhǔn)儀進(jìn)行國家二等水準(zhǔn)測量，建立本區(qū)域內(nèi)似大地水準(zhǔn)面精化成果。

1 高等級基礎(chǔ)控制的實(shí)施前提

湖北省連續(xù)運(yùn)行衛(wèi)星定位服務(wù)系統(tǒng)（HBCORS）是通過建設(shè)一定數(shù)量的連續(xù)運(yùn)行的全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)（GNSS）參考站，利用衛(wèi)星定位技術(shù)、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信技術(shù)，向社會提供精確定位、實(shí)時定位和移動目標(biāo)導(dǎo)航等空間位置信息的服務(wù)系統(tǒng)。隨著HBCORS的建立，為“數(shù)字孝感”的建設(shè)提供了強(qiáng)大的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，同時給我們測量工作提供了更多的測量手段和技術(shù)支撐。同時孝感市委市政府一直非常關(guān)注測繪工作，對“數(shù)字孝感”建設(shè)更是高度重視和支持，并成立專門的數(shù)字城市建設(shè)工作領(lǐng)導(dǎo)小組，為“數(shù)字孝感”的建設(shè)提供了強(qiáng)有力的行政支持。隨著測繪技術(shù)的蓬勃發(fā)展、專業(yè)人才的大量引進(jìn)、先進(jìn)設(shè)備的不斷配置，使得建設(shè)“數(shù)字城市”的各項測繪工作中對各種新技術(shù)和新手段的使用成為可能。

2 高等級基礎(chǔ)控制的實(shí)施目的

促進(jìn)孝感市現(xiàn)代測繪基準(zhǔn)體系的建設(shè)，綜合應(yīng)用各種大地測量技術(shù)，完善孝感空間大地控制網(wǎng)和高程控制網(wǎng)，不斷提高其精度和現(xiàn)勢性，最終達(dá)到精化孝感市孝南區(qū)似大地水準(zhǔn)面的目的。在全省精化似大地水準(zhǔn)面的基礎(chǔ)上，將孝感市孝南區(qū)似大地水準(zhǔn)面的精化精度達(dá)到。推動網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)的快速應(yīng)用，使RTK技術(shù)不僅確定平面位置，還可以代替低等級和三、四等甚至相當(dāng)于二等的水準(zhǔn)測量，改變高程測量模式，使費(fèi)用高、勞動強(qiáng)度大、周期長的傳統(tǒng)水準(zhǔn)測量工作減少到最低限度，滿足目前城市測量、大型工程建設(shè)以及大比例尺測區(qū)的需要，具有非常重要的實(shí)用價值和現(xiàn)實(shí)意義，也將產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。加速數(shù)字孝感的信息化建設(shè)，通過對GPS水準(zhǔn)、重力數(shù)據(jù)的計算處理，精化規(guī)劃區(qū)似大地水準(zhǔn)面，改變高程作業(yè)模式，滿足大比例尺測圖需要、提供亞厘米級的高精度工程水準(zhǔn)成果，從而推動和加速數(shù)字區(qū)域的建設(shè)。

3 高等級基礎(chǔ)控制的實(shí)施方法

3.1 高等級平面基礎(chǔ)控制

傳統(tǒng)城市基礎(chǔ)控制一般采用布設(shè)城市四等GPS平面控制網(wǎng)和四等水準(zhǔn)高程控制網(wǎng)，如今隨著各省的連續(xù)運(yùn)行衛(wèi)星定位服務(wù)系統(tǒng)的建立和運(yùn)行，以及網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)的應(yīng)用，以往相對布設(shè)較密集的低等級基礎(chǔ)控制網(wǎng)逐漸被相對稀疏的高等級控制網(wǎng)所替代。

本測區(qū)共埋設(shè)C級GPS控制點(diǎn)45個（包括利用原有的國家C級GPS點(diǎn)及國家B級GPS點(diǎn)）。測區(qū)周圍分布6個CORS基準(zhǔn)站，分別為孝感站、應(yīng)城站、安陸站、大悟站、黃陂站、蔡甸站，基站分布能滿足整個測區(qū)的平面起算及提供公共邊的要求。

C級GPS測量采用基于HBCORS參考站點(diǎn)觀測模式的靜態(tài)GPS測量。

基于HBCORS參考站點(diǎn)觀測模式的靜態(tài)GPS測量方法原則上與常規(guī)GPS相同，不同之處在于：（1）每臺儀器可以與周圍的同步GPS儀器及參考站同步觀測完成靜態(tài)測量，事后下載測站周圍參考站的RINEX格式觀測數(shù)據(jù)參與解算。（2）由于基站距離較遠(yuǎn)，觀測時間應(yīng)適當(dāng)延長，不應(yīng)低于規(guī)定的各時段時間的總和。（3）構(gòu)網(wǎng)非常靈活，不局限于點(diǎn)連式或點(diǎn)連式，基線主要以同步環(huán)檢核為主，沒有重復(fù)基線，且異步環(huán)檢核較少。

基線處理軟件采用美國麻省理工學(xué)院和Scripps研究所共同研制的GAMIT軟件。該軟件是世界上最優(yōu)秀的GPS數(shù)據(jù)處理軟件之一。同時采用隨機(jī)軟件Gpsurvey（TGO）進(jìn)行復(fù)核計算，以進(jìn)行自校核，從而確保成果的高精度及可靠性。

3.2 高等級高程基礎(chǔ)控制

高等級GPS水準(zhǔn)點(diǎn)是似大地水準(zhǔn)面精化的基礎(chǔ)，水準(zhǔn)起算點(diǎn)采用國家一等水準(zhǔn)點(diǎn)，聯(lián)測水準(zhǔn)路線上的原國家二等水準(zhǔn)點(diǎn)，以及測區(qū)范圍內(nèi)的C級網(wǎng)點(diǎn)和現(xiàn)在新埋設(shè)的水準(zhǔn)點(diǎn)。

二等水準(zhǔn)網(wǎng)的觀測原則：以國家一等水準(zhǔn)點(diǎn)為起算數(shù)據(jù)，布設(shè)二等水準(zhǔn)網(wǎng)，聯(lián)測GPS點(diǎn)。為滿足檢核精化似大地水準(zhǔn)面的要求，控制網(wǎng)內(nèi)應(yīng)保證所有的GPSC點(diǎn)都滿足二等水準(zhǔn)測量要求；為保持水準(zhǔn)成果的現(xiàn)勢性，對于市區(qū)的部分沉降區(qū)域，其水準(zhǔn)點(diǎn)應(yīng)重新測量構(gòu)網(wǎng)平差，不應(yīng)使用已有觀測資料。

本測區(qū)選用徠卡DNA03電子水準(zhǔn)儀進(jìn)行二等水準(zhǔn)測量。二等水準(zhǔn)的實(shí)施過程中采用單路線往返觀測，一條路線的往返測必須使用同一類型儀器，沿同一路線進(jìn)行；同一觀測段的往返測分別在上午或下午儀器成像清晰穩(wěn)定時進(jìn)行。每一測段的觀測采用后—前—前—后；前—后—后—前，奇偶站交替的觀測方法進(jìn)行。在返測時交換標(biāo)尺，在測量過程中做好水準(zhǔn)觀測信息的記錄。在線路實(shí)施的過程中還可根據(jù)實(shí)際情況做部分可靠、穩(wěn)定、易于保存的水準(zhǔn)過渡點(diǎn)（間歇點(diǎn)），可為線路的連貫實(shí)施、像控點(diǎn)檢查、成果圖形的高程精度檢核等方面提供數(shù)據(jù)依據(jù)。

水準(zhǔn)網(wǎng)平差起算點(diǎn)應(yīng)在一等水準(zhǔn)路線檢測符合要求的情況下確定。水準(zhǔn)網(wǎng)平差起算點(diǎn)成果取用孝感市域分布的一等水準(zhǔn)點(diǎn)的國家1985高程基準(zhǔn)的二期復(fù)測成果。一等起算點(diǎn)采用最新發(fā)布量成果，保證全網(wǎng)統(tǒng)一基準(zhǔn)；對起算點(diǎn)及觀測數(shù)據(jù)的輸入要經(jīng)過第二人的校核無誤后，方可進(jìn)行平差計算。

水準(zhǔn)網(wǎng)平差后應(yīng)進(jìn)行與原有水準(zhǔn)成果的比較，對有高程異常的點(diǎn)位進(jìn)行分析，排查其可能錯誤的原因；水準(zhǔn)網(wǎng)平差后，應(yīng)立即組織編寫水準(zhǔn)點(diǎn)成果表，特別是GPS點(diǎn)的高程成果，及時整理提交，便于似大地水準(zhǔn)面計算的順利進(jìn)行。

4 作業(yè)新方法實(shí)施的優(yōu)勢

利用平面控制測量的新方法后，在GPS布網(wǎng)及實(shí)際觀測的過程中無需局限于傳統(tǒng)的點(diǎn)連式、邊連式、混連式作業(yè)方式，更加便于理論及實(shí)地操作。采用CORS基準(zhǔn)站提供的公共基線邊可以在實(shí)際靜態(tài)GPS觀測人員上在時間分配、車輛使用、作業(yè)效率、測量精度、數(shù)據(jù)匯總、內(nèi)業(yè)計算等方面更為高效，數(shù)據(jù)完整性方面得到有效保障等優(yōu)勢。利用高精密電子水準(zhǔn)儀進(jìn)行二等水準(zhǔn)控制網(wǎng)測量，從而避免了使用光學(xué)水準(zhǔn)儀觀測時人為讀取、記錄數(shù)據(jù)可能產(chǎn)生的粗差，同時提高了讀數(shù)的精度。利用儀器記憶卡自動記錄、存儲數(shù)據(jù)，增強(qiáng)了水準(zhǔn)觀測數(shù)據(jù)的真實(shí)性與可靠性，杜絕了人員對數(shù)據(jù)進(jìn)行的誤操作。

5 結(jié)語

通過對HBCORS系統(tǒng)的有效利用，改進(jìn)了原有的GPSC級平面控制網(wǎng)的測量方法；通過對高精度電子水準(zhǔn)儀的運(yùn)用，簡化了高等級水準(zhǔn)網(wǎng)的測量。這些方法的改進(jìn)，成功地在“數(shù)字孝感”基礎(chǔ)控制測量中進(jìn)行了運(yùn)用，即提高了測量精度，又提高了工作效率，以期在其他“數(shù)字城市”得到廣泛的應(yīng)用。

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