山東省三維定位基準在水文地質測繪中的應用

李本賢

（山東省魯南地質工程勘察院，山東兗州272100）

山東省三維定位基準在水文地質測繪中的應用

李本賢*

（山東省魯南地質工程勘察院，山東兗州272100）

地質測繪具有測區環境差、地質點分散等特點，測量難度大。以某水文地質勘察項目為例，介紹了山東省三維動態定位基準在控制測量、地質點測量、地形測量等工作中的應用。山東省三維動態定位基準可以極大地提高地質測繪工作效率。

SDCORS；似大地水準面；地質測繪

供水水文地質勘察時需要進行項目區控制測量、水文地質點測繪、地形圖測量等工作。由于項目區大部分比較偏遠，測區環境差，傳統測量方法勞動強度大，施測困難。目前，國內很多區域已經建立了由CORS、似大地水準面精化成果組成的三維動態定位基準，可以充分利用高精度的大地高，實現了平面坐標與高程成果的一體化作業，極大地方便了測繪工作。目前山東省已經完成了三維動態定位基準的建設工作，探討三維動態定位基準在地質測繪中的應用，對于提高測量效率、保證測量精度，具有一定的意義。

1　山東省三維動態定位基準簡介

1.1SDCORS

SDCORS是重要的空間數據基礎建設工程，可以向測繪用戶提供統一、動態、連續、高精度的時間和空間基準，還可以向社會各行業提供全方位的地理空間信息數據服務。SDCORS以“共建共享”的方式，納入濟南、淄博、日照、青島等地市級CORS及氣象、地震等已有行業站點，并新建部分站點，在全省范圍內建立了101個GNSS連續運行參考站，構成全省新一代網絡化的大地基準和空間數據采集服務系統［1］。

根據系統測試數據，SDCORS事后精密定位精度平面可以達到0.0013m，高程精度0.0055m；SDCORS實時定位外符合精度平面0.0188m、高程0.0363m，測試點外符合精度平面最差值為0.0456m、高程0.129m［1］。可以看出，SDCORS精度較高，目前已經在控制測量、地籍測繪、工程測量等領域得到了廣泛的應用。

1.2山東省似大地水準面精化

山東省似大地水準面精化工作是華東區域似大地水準面精化工作的一部分，根據全省1551個A、B、C級GPS點數據及22309.8km的一、二、三等水準數據，結合高精度地形數據及360階次的EGM96、WDM94和IGG05B參考重力場模型，使用移去—恢復法完成了150000km2的精化工作。經統計，山東省似大地水準面精度達到±3.0cm，外部檢核精度達到±3.4cm［2］。

2　應用案例

2.1項目概況

某水文地質勘察項目，需要進行控制測量、地質點測量及地形圖測繪等工作。測區地勢平坦，交通較方便，通視條件較差。該項目共需布設D級GPS點6個，測量鉆孔、水位觀測點等地質點坐標及高程89點，1∶1000地形圖測繪10.8km2。

2.2控制測量及坐標轉換

經實地探勘，項目區周邊已有高等級控制點已被破壞或存在沉降等問題，無法使用，故采用基于SDCORS的靜態測量模式。直接將接收機全部架設在未知點上進行測量。解算時，以SDCORS基準站作為起算點進行解算。選點、觀測、解算、成果整理時需嚴格執行GB/T18314-2009《全球定位系統（GPS）測量規范》［3］。由于測區距離SDCORS基準站距離較遠，為了保證精度，應適當增加靜態測量時間，D級GPS點測量時間應長于90min。經統計，基線向量結算、三維無約束平差、約束平差精度均滿足《全球定位系統（GPS）測量規范》的要求。

經國務院批準，我國2008年7月1日起啟用2000國家大地坐標系（CGCS2000），并計劃用8～10年的時間完成現有坐標系與CGCS2000的銜接。SDCORS基準站同時具有1980西安坐標系、CGCS2000坐標，且連續運行參考站不間斷觀測、點位穩定、精度高，與之相對應，測區D級GPS控制網也能得到2套成果。根據2套坐標系成果，可以方便地求得1980西安坐標系與CGCS2000的轉換參數，為下一步礦區1980西安坐標系成果往CGCS2000轉換提供了方便。同時，可以根據測量得到的高精度大地高，使用山東省似大地水準面成果內插得到正常高，為測量提供方便。

2.3地質點測繪

供水水文地質勘察時，需要測量鉆孔、水文孔、河流水位等地質點的坐標與高程。在滿足RTK觀測要求時，CORS-RTK可以滿足地質點的平面精度要求；不能滿足觀測要求時，可以采用延長觀測時間，快速靜態測量，在周邊測設控制點、使用傳統測量方法等措施獲得地質點的平面坐標。

相對于平面坐標，供水水文地質勘察地質點高程精度要求較高，要求排泄區域的高程中誤差不大于4cm，徑流區域不大于8cm，補給區域不大于20cm［4］。根據已有資料，只要采取必要的質量控制措施，RTK可以滿足供水水文地質勘察地質點高程精度要求［4-5］。高程測量時，每個水文地質觀測點都獨立測定2次，2次觀測的高程較差應小于5cm，否則應重測，取2次測量成果平均值使用。數據處理時，參考山東省似大地水準面精化成果，可以提高RTK高程的轉換精度。

與傳統測量方式相比，使用SDCORS-RTK測量水文地質點的平面坐標及高程效率明顯提高，且精度可以得到保證。

2.4大比例尺地形圖測繪

目前CORS在地形測量中的應用已經非常廣泛，一般采用CORS-RTK與全站儀相結合的方式進行測量。首先根據測區已有控制點求取坐標轉換參數。對于能夠滿足RTK測量要求的區域，可以直接使用RTK進行碎部點采集；無法滿足RTK測量要求時，在周邊布設圖根控制點，采用全站儀極坐標法進行測量。布設圖根控制點時，應以點組的形式出現，使用RTK進行圖根控制點測量時，應獨立觀測2次，平面較差小于2cm，高程較差小于5cm時取平均值使用。使用SDCORS結合全站儀進行地形測量，作業方式靈活，效率高。

3　三維動態定位基準的優點

（1）真正實現了平面高程一體化作業。使用三維動態定位基準測量，可是使用似大地水準面成果將高精度的GPS大地高轉換為正常高，實現了平面、高程一體化作業。

（2）節約成本，提高儀器利用效率。以SDCORS基準站作為起算點進行靜態測量時，不需在起算點架設儀器；CORS-RTK測量時，無需架設基準站，單人單機即可進行CORS-RTK測量。

（3）成果質量更加穩定可靠。與傳統RTK相比，CORS接收來自經過數據中心處理的數據，更加穩定可靠；同時似大地水準面成果的應用保證了高程精度。

4　結論

山東省三維動態定位基準的建立，為測繪工作提供了極大的方便。綜合使用SCORS、似大地水準面精化成果，可以方便地完成水文地質勘察項目區控制測量、水文地質點坐標及高程測量、地形圖測繪等工作，在保證精度的同時節省時間，提高了工作效率。

［1］張海平，高士民，周長志，等.SDCORS系統測試與技術性能分析［J］.全球定位系統，2013，38（6）：61-65.

［2］張全德，郭春喜，王斌，等.華東、華中區域似大地水準面精化［J］.地理信息世界，2007（5）：21-26.

［3］GB/T18314-2009全球定位系統（GPS）測量規范［S］.

［4］韓正，薄懷志，宋朝輝.基于RTK的水文地質勘察測量研究［J］.全球定位系統，2009（2）：47-50.

［5］魏善明，袁國霞，魏升.SDCORS在高程測量中的應用［J］.地理信息世界，2012，10（5）：26-28.

P282.2

B

1004-5716（2016）02-0183-02

2015-03-11

李本賢（1969-），男（漢族），山東嘉祥人，工程師，現從事地質測繪、工程測量、地籍測繪工作。