高程擬合技術在水利測量中的應用

王金揚

摘 要：本文根據已有控制點的大地高和水準高，計算高程異常，通過多項式曲面擬合方法計算高程擬合參數，運用FJCORS系統的網絡RTK對已有的水準點進行高程數據采集，進一步驗算擬合高程的準確性。作者結合其單位在漳州市東南部沿海地區九龍江調水工程進行實例分析。所求得的高程擬合參數，運用于區域范圍的工程測量中能夠同步實時獲取正常高，減少采集后的內業高程改正過程;與傳統水準測量方法相比，省略了水準測量的外業時間，從而提高了工作效率。

關鍵詞：擬合參數;網絡RTK;高程擬合;水利測量

中圖分類號：TV523 ? ? 文獻標識碼：A ? ? ? 文章編號：1003-5168（2021）30-0058-03

Abstract： In this paper， according to the geodetic height and leveling height of the existing control points， the height abnormity is calculated and the height fitting parameters are calculated by the polynomial surface fitting method. The network RTK of FJCORS system is applied to collect the height data of the existing leveling points and the accuracy of elevation fitting can be further checked. The reliability of elevation fitting accuracy is verified by an example of the water diversion project of Jiulong River in the southeast coastal area of Zhangzhou City. The obtained elevation fitting parameters can be simultaneously applied to the regional engineering survey to acquire the normal height in real time and reduce the process of indoor elevation correction after collection. Compared with the traditional leveling method， the field time for leveling is saved so as to improve the work efficiency.

Keywords： fitting parameter; network RTK; elevation fitting; water conservancy survey

隨著社會日新月異的發展，水利項目類型不斷擴大，傳統導線測量、水準測量方法已經無法滿足當今社會高效率發展的需要。因此，福建省連續運行衛星定位服務系統（FJCORS）網絡RTK技術，已在本省水利建設中發揮重要作用，但是移動站接收到FJCORS系統的是CGCS2000大地高數據，如何快速實時獲取準確的正常高數據至關重要[1]。本文結合實例探討高程擬合參數的計算過程及利用參數運用于FJCORS系統網絡RTK進行外業實時測量獲取擬合高程值，根據實測擬合高程與原水準高程對比，進行精度分析[2]。將高程擬合技術應用在工程項目中，摒棄傳統的水準測量，節省外業時間，提高工作效率。

1 高程擬合原理

FJCORS系統并未加入大地水準面精化模型數據，導致RTK外業采集獲得的只是大地高，而實際工程使用的是正常高，與大地高存在高程異常，如何求出高程異常ζ，比較可靠的方法是似大地水準面精化法，但一般工程項目難以實現，工程項目中以二次多項式曲面擬合運用最多[3]。其算法模型為式（1）。

式中：n為參與計算的已知點的數量;（B，L）為已知點的平面坐標;ɑ0、ɑ1、ɑ2、ɑ3、ɑ4、ɑ5為擬合模型的待定參數;B0、L0為參與計算的已知點平面坐標的均值。

2 實例分析

以漳州市東南部沿海地區九龍江調水工程為例進行實例分析，工程總投資51.14億元，年調水量2.95億m3，起點為九龍江西溪橋閘上游約800 m處，線路從薌城區至龍海市到漳浦縣，總長度約126.34 km，其中隧洞長度39.19 km，管道87.15 km。線路分為4部分：（1）供水主線，西溪取水泵站—眉力水庫;（2）前亭支線，小徑新村分水口—前亭東部水廠;（3）赤湖支線，眉力水庫—赤湖工業區;（4）古雷支線，眉力水庫—古雷二水廠。項目工期緊迫，按照上級要求2個月提供126.34 km 的1∶1 000帶狀地形圖。

基于本項目測量任務重、工期短及線路長等特點，采用傳統水準測量方法完成100多km水準測量需要花費較多的人力物力，無法按期完成測量任務。綜合考慮采用高程擬合方法，實現過程是通過收集已有大地高和水準高的控制點解算高程擬合參數，代入儀器進行實地采集水準點高程，驗證擬合高程精度，精度滿足要求后，運用到圖根控制或者像控點的高程數據采集。

2.1 本項目區域控制點收集

收集線路附近國家D級控制點8個（已有大地高和三等水準高）以及以前項目施測的四等水準點9個，均勻分布于整個測區范圍。點位位置圖詳見圖1。

2.2 擬合參數計算

通過已知8個D級控制點，根據各點的大地高和水準高的差值計算高程異常值ζ（ζ=H-Hr，H為大地高，Hr為正常高），采用多項式曲面擬合法代入公式（1），通過南方GpsTool.exe工具軟件計算高程擬合參數，結果見表1。

2.3 控制點外業數據采集

通過技術的擬合參數導入RTK手薄，連接FJCORS系統網絡RTK，實地采集9個水準點高程數據，外業數據采集嚴格按照《技術規范》要求操作，各項采集成果限差符合規范要求[4]，采集擬合高程與原有水準高程誤差精度統計見表2。

2.4 擬合高程結果分析

網絡RTK高程測量的內符合精度、外符合精度高程中誤差與已知高程控制點檢測較差的限差規定，詳見表3。

通過表1、表2與表3精度限差規定對比，可以得出以下結論。

①通過內符合精度分析知，表1高程中誤差1.924 cm≤3.0 cm，可以達到四等水準要求。

②通過外符合精度分析知，表2高程中誤差2.358 cm≤3.0 cm，與已知高程點檢測較差最大3.1 cm≤6.0 cm，可以達到四等水準要求。

3 結語

通過大地高和正常高的高程異常值計算高程擬合參數，通過內符合精度分析，可以達到四等水準要求。將高程擬合參數導入RTK，通過FJCORS系統進行外業水準點復核，由外符合精度分析可以看出，高程中誤差和檢測點高程較差的精度符合規范要求，說明其擬合精度是可靠的，可滿足高程控制點測量技術要求。使用此方法外業采集得到的高程數據為擬合后的正常高數據，簡化了內業擬合改正過程，取代了傳統的水準測量，進而提高了工作效率。當然，使用高程擬合參數所選的已知點必須能有效覆蓋整個工程區域，點位分布盡量均勻，才能更好地保證擬合精度和測量精度;在外業測量過程中應該嚴格按照規范規定進行操作。

參考文獻：

[1] 李凌斌.高程擬合參數在云霄縣水利測量項目中的應用與研究[J].江蘇：現代測繪，2019：43-46.

[2] 王偉凡，陳俊明.基于FJCORS的高精度定位在國土管理中的應用研究[J].測繪與空間地理信息，2017（9）：94-95，98，102.

[3] 鄭金水.似大地水準面精化成果在漳州市大比例尺地形圖控制測量中的應用[J].城市勘測，2006（5）：27-28，31.

[4] 國家測繪局.全球定位系統實時動態測量（RTK）技術規范：CH/T 2009—2010[S].北京：測繪出版社，2010.

[5] 福建省質量技術監督局.連續運行基準站網網絡rtk高程測量技術規范：DB 35/T 1604—2016[S].2016.