淺談2000國(guó)家大地坐標(biāo)系控制網(wǎng)的建設(shè)

張一飛 李霞

1.中煤航測(cè)遙感集團(tuán)有限公司 陜西 西安 710199；2.青海省自然資源綜合調(diào)查監(jiān)測(cè)院 青海 西寧 810001

引言

2000國(guó)家大地坐標(biāo)系（CGCS2000）是國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)和發(fā)展的必然選擇，是我國(guó)為了建立以全球參考基準(zhǔn)為背景的、全國(guó)統(tǒng)一協(xié)調(diào)的坐標(biāo)基準(zhǔn)而建設(shè)的地心坐標(biāo)系，CGCS2000的建立，為構(gòu)建全國(guó)統(tǒng)一的測(cè)繪地理信息基準(zhǔn)、保證測(cè)繪地理信息資源的完整性和一致性，推進(jìn)測(cè)繪地理信息資源的無縫銜接和信息共享具有重要意義[1-2]。然而，我國(guó)現(xiàn)有測(cè)繪資料大都采用BJ-54坐標(biāo)系和西安80坐標(biāo)系，GPS系統(tǒng)采用WGS-84坐標(biāo)系，區(qū)域性或地方性較小范圍的測(cè)繪活動(dòng)在已有數(shù)據(jù)成果基礎(chǔ)上采用適合測(cè)繪作業(yè)活動(dòng)的地方坐標(biāo)系，為了與CGCS2000進(jìn)行有效融合，促進(jìn)國(guó)家統(tǒng)一測(cè)量基準(zhǔn)的構(gòu)建，采用科學(xué)合理的方法進(jìn)行已有坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換和CGCS2000控制網(wǎng)的建立勢(shì)在必行[3]。本文以陽泉某礦區(qū)控制網(wǎng)建設(shè)項(xiàng)目為例，對(duì)CGCS2000控制網(wǎng)的建設(shè)進(jìn)行探討和分析。

1 項(xiàng)目概況

控制網(wǎng)建設(shè)項(xiàng)目區(qū)域主要要位于東經(jīng)112°47′-113°41′，北緯37°01′-38°06′之間，整體地勢(shì)西高東低。已有控制點(diǎn)的資料：①礦區(qū)內(nèi)共計(jì)70個(gè)高等級(jí)GPS控制點(diǎn)，523個(gè)低等級(jí)礦區(qū)邊界、進(jìn)井點(diǎn)等控制點(diǎn)，坐標(biāo)系統(tǒng)1954年北京坐標(biāo)系、1980西安坐標(biāo)系、礦區(qū)獨(dú)立坐標(biāo)系；②從山西省測(cè)繪地理信息院收集到的可以覆蓋全測(cè)區(qū)的連續(xù)進(jìn)行參考站系統(tǒng)（CORS）高等級(jí)GPS控制點(diǎn)。

項(xiàng)目的主要任務(wù)包括：①完成區(qū)域內(nèi)近70個(gè)GPS控制點(diǎn)的CGCS2000坐標(biāo)系下坐標(biāo)測(cè)量；②完成礦區(qū)內(nèi)523個(gè)控制點(diǎn)轉(zhuǎn)換為2000國(guó)家大地坐標(biāo)系坐標(biāo)。

項(xiàng)目的主要生成方案：①以收集到的參考站系統(tǒng)（CORS）高等級(jí)GPS控制點(diǎn)成果為起算點(diǎn)資料，對(duì)礦區(qū)內(nèi)共70個(gè)GPS控制點(diǎn)進(jìn)行CGCS2000坐標(biāo)系下坐標(biāo)測(cè)量；②用礦區(qū)內(nèi)已有的控制點(diǎn)坐標(biāo)與從測(cè)繪局收集到的同名控制點(diǎn)坐標(biāo)組成重合點(diǎn)坐標(biāo)對(duì)，求取轉(zhuǎn)換參數(shù)進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換；③用礦區(qū)內(nèi)已測(cè)量的70個(gè)GPS控制點(diǎn)測(cè)量成果來檢驗(yàn)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的精度。

2 70個(gè)GPS控制點(diǎn)的測(cè)量方案

以參考站系統(tǒng)（CORS）高等級(jí)GPS控制點(diǎn)成果為起算點(diǎn)資料，采用GPS靜態(tài)定位技術(shù)，進(jìn)行區(qū)域內(nèi)共70個(gè)GPS控制點(diǎn)的測(cè)量。控制網(wǎng)采用邊連式、網(wǎng)連式布網(wǎng)，網(wǎng)內(nèi)禁止存在自由基線，且控制網(wǎng)中最簡(jiǎn)異步環(huán)環(huán)或符合線路的邊數(shù)不得大于8條。為了進(jìn)行約束平差并測(cè)量檢驗(yàn)精度，聯(lián)測(cè)不少于3個(gè)分布合理的高等級(jí)平面已知點(diǎn)。控制點(diǎn)測(cè)量工作依據(jù)《全球定位系統(tǒng)(GPS)測(cè)量規(guī)范》GB/T 18314-2009相關(guān)規(guī)定進(jìn)行。

采用GPS靜態(tài)定位技術(shù)測(cè)量，開工前要對(duì)光學(xué)對(duì)中器進(jìn)行檢查，確保對(duì)中精度在2mm以內(nèi)。GPS基線測(cè)量的中誤差應(yīng)小于標(biāo)準(zhǔn)差σ。在進(jìn)行計(jì)算時(shí)要進(jìn)行相應(yīng)檢查：①同一時(shí)段觀測(cè)值的數(shù)據(jù)剔除率不宜大于10%；②重復(fù)基線檢驗(yàn)；③閉合環(huán)的坐標(biāo)閉合差應(yīng)符合式2要求；④網(wǎng)平差計(jì)算，當(dāng)各項(xiàng)檢差符合要求時(shí)，應(yīng)以所有獨(dú)立基線組成閉合圖形，進(jìn)行GPS網(wǎng)的三維無約束平差，基線向量的改正數(shù)絕對(duì)值應(yīng)符合規(guī)范要求。

3 控制點(diǎn)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換

3.1 模型選擇

二維四參數(shù)轉(zhuǎn)換模型，見式（1），比較適合進(jìn)行較低等級(jí)控制點(diǎn)不同坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換，或者構(gòu)建區(qū)域性獨(dú)立平面坐標(biāo)系與國(guó)家大地坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換參數(shù)聯(lián)系。基于已有礦區(qū)內(nèi)控制點(diǎn)坐標(biāo)與測(cè)繪局收集到的同名控制點(diǎn)坐標(biāo)組成重合點(diǎn)坐標(biāo)對(duì)，利用已有的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模型對(duì)坐標(biāo)對(duì)相應(yīng)的轉(zhuǎn)換參數(shù)進(jìn)行求取，進(jìn)而以獲取的參數(shù)為基礎(chǔ)對(duì)區(qū)域內(nèi)其他控制點(diǎn)坐標(biāo)進(jìn)行國(guó)家2000布坐標(biāo)系下坐標(biāo)轉(zhuǎn)換。坐標(biāo)擇優(yōu)選用同名點(diǎn)在轉(zhuǎn)換前的坐標(biāo)系與轉(zhuǎn)換后坐標(biāo)系下均有坐標(biāo)數(shù)據(jù)成果，在選取的同名點(diǎn)中優(yōu)先選擇控制點(diǎn)等級(jí)較高、相對(duì)精度高、同名點(diǎn)所處區(qū)域變形較小、點(diǎn)位分布均勻、點(diǎn)位選擇后控制范圍能夠覆蓋整個(gè)區(qū)域的點(diǎn)位。

3.2 控制點(diǎn)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換

（1）按照同名控制點(diǎn)擇選標(biāo)準(zhǔn)，選取足夠數(shù)量的同名點(diǎn)；

（2）基于選擇的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模型，以及同名控制點(diǎn)，進(jìn)行轉(zhuǎn)換參數(shù)求取，并進(jìn)行精度評(píng)定，剔除殘差較大的同名點(diǎn)；

（3）繼續(xù)利用剩下的同名點(diǎn)進(jìn)行轉(zhuǎn)換參數(shù)計(jì)算，循環(huán)步驟（2），直到精度滿足要求，并對(duì)參數(shù)轉(zhuǎn)換結(jié)果進(jìn)行精度評(píng)定和檢核。

4 結(jié)束語

為了保證GPS控制測(cè)量、控制點(diǎn)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換等工作的順利進(jìn)行，應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格執(zhí)行質(zhì)量、環(huán)境和安全管理等各項(xiàng)規(guī)定，嚴(yán)格遵照各項(xiàng)技術(shù)規(guī)范，確保各項(xiàng)設(shè)計(jì)指標(biāo)均達(dá)到或優(yōu)于指標(biāo)設(shè)定。要嚴(yán)格把控GPS測(cè)量的數(shù)學(xué)精度、觀測(cè)質(zhì)量和計(jì)算質(zhì)量，認(rèn)真選取坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)計(jì)算所需重合點(diǎn)點(diǎn)位，并對(duì)求取的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)進(jìn)行嚴(yán)格的精度評(píng)估和實(shí)際檢核。