GPS控制网高程测量及精度评定

ＧＰＳ控制网高程测量及精度评定：张月　文章编号：１６７２—７４７９（２０１１）０４—００１１—０２　Ｇ　ＰＳ控制网高程测量及精度评定　张　月　（中铁二院工程集团有限责任公司，ｌ￣）ｌｌ成都６１００３１）　ＧＰＳ　Ｃｏｎｔｒｏｌｅｄ　Ｎｅｔｗｏｒｋ　Ｈｅｉｇｈｔ　Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ　ａｎｄ　Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ　Ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ　Ｚｈａｎｇ　Ｙｕｅ　摘要随着ＧＰＳ高程测量技术的日益成熟，采用ＧＰＳ进行高程测量的方法已经在铁路勘测设计　的初测、定测，以及航测、Ｌｉｄａｒ摄影地面控测工作中广泛应用。结合中老铁路磨万线ＧＰＳ控制网高程测　量的实例，详细论述了ＧＰＳ高程测量的方法，并对其精度作出相应评定。　关键词　高程异常　高程拟合　内符合精度中图分类号：Ｐ２２８．４　文献标识码：Ｂ　外符合精度　１　ＧＰＳ高程测量原理　全球定位系统（Ｇ￣Ｓ）直接测定的为地面点的大地　用多种数学模型比选，保证拟合计算高程异常的准　确性。　（３）尽量避免或者减少多路径误差以及电离层、　高，仅为一个几何量，不具备实际的物理意义。为将大　地高转化为工程使用的正常高，需要进行ＧＰＳ高程测　量，确定大地高和正常高之间的差值，即高程异常。　ＧＰＳ高程测量采用在ＧＰＳ控制网中联测若干已知水　准点，根据联测的已知水准点的大地高和正常高求得　对流层对ＧＰＳ观测的影响，提高ＧＰＳ基线的观测　精度。　（４）采用型号相同的双频ＧＰＳ接收机进行观测，　减少相位中心偏差、天线高误差带来的精度影响。　高程异常。然后由高程异常采用合理的数学模型拟合　计算的方法，拟合出区域的似大地水准面，即可求出　ＧＰＳ联测网上各ＧＰＳ点的高程异常值，由此计算出　ＧＰＳ点的正常高。　３　ＧＰＳ控制网高程测量的精度评定　ＧＰＳ高程测量目前在规范中尚无相关的精度指标　规定，仅能采用测量平差相关理论公式以及水准测量　规范对其进行精度统计和评定。　２提高ＧＰＳ高程测量精度的方法　ＧＰＳ高程测量过程中，高程异常的确定是ＧＰＳ高　３．１　内符合精度　根据参与拟合计算的已知水准点的高程值　与　其拟合计算后的高程值蠡，计算高程不符值　＝　一　。　在同等观测精度条件下，按照下式（１）计算ＧＰＳ高程　测量拟合计算的内符合精度　＝－４－￣／［　］／（Ⅳ一１）　式中＾Ｌ一　的个数。　（１）　程测量精度的关键。通常提高ＧＰＳ高程测量的精度　有以下几种方法：　（１）保证已知水准点的联测密度，增加多余观测，　保证高程异常计算的可靠性。当已知水准点不能满足　要求时，应采用常规测量方法加密已知水准点。　（２）已知水准点应在ＧＰＳ网中均匀分布，同时保　证在ＧＰＳ网边界联测已知水准点。拟合计算时应选　收稿日期：２０１１—０６—０８　３．２外符合精度　根据控制网中ＧＰＳ点精密工程水准测量的高程　值　与其拟合计算后的高程值　，计算高程差值　＝　作者简介：张月（１９７９一），男，２００２年毕业于西南交大摄影测量与遥　感专业，工程师。　一￡，在同等观测精度条件下，按照下式（２）计算ＧＰＳ　高程测量拟合计算的外符合精度　１２　铁道勘察　２０ｌ１年第４期　Ｍ＝±￣／『ＶＶ］／（Ｎ一１）　（２）　式中／Ｖ　一　的个数。　３．３　ＧＰＳ高程测量精度评定　ＧＰＳ高程测量精度评定可将控制网中经过精密工　程水准测量的ＧＰＳ点作为检核点，计算检核点拟合高　程与水准测量实测高程之间的差值作为拟合误差，根　据各检核点距已知水准点的平均距离　（单位：ｋｍ），　取其拟合误差的平均值与表１的允许误差限值相互对　照，以此作为ＧＰＳ高程测量所能达到的精度。　表１水准测量限差　等级　允许误差／ｍｍ　三等　￣１２，ｒｅ　四等　￣２０，／Ｌ　普通　￣３０ＪＬ　４中老铁路磨万线ＧＰＳ控制网高程测量应　用实例　根据中老铁路磨万线勘测设计工序的安排，精密　水准测量无法满足工期要求。故采用ＧＰＳ控制网高　程测量的方法为初、定测，以及航测、ｌｉｄａｒ摄影地面控　测工作提供高程成果。　４．１　ＧＰＳ控制网高程测量方案　根据已知水准点分布情况，结合工程任务的精度　需求和ＧＰＳ高程测量的技术特点，制定磨万线ＧＰＳ控　制网高程测量具体方案。　（１）ＡＫＯ—ＡＫ１５段：已知水准点分布从ＡＫ１５开　始，采用二等水准测量方法施测，提供ＧＰＳ点实测高　程。同时，二等水准测量测至中国境内的已知水准点，　计算中老铁路境内外两种高程系统的差值。　（２）ＡＫ８０～ＡＫ１２０段：无已知水准点，采用三角高　程测量方法施测，提供ＧＰＳ点实测高程，同时完成　ＧＰＳ高程测量已知水准点的加密工作。　（３）ＡＫ１５一ＡＫＳ０，ＡＫ１２０一ＡＫ４１５：二等水准测量、　三角高程测量以及已知水准点的分布情况，满足ＧＰＳ　高程测量要求。故采用分区域ＧＰＳ高程测量施测，通　过拟合计算提供ＧＰＳ点的拟合高程。　４．２　ＧＰＳ控制网高程测量网型构建　（１）已知水准点的分布情况　通过二等水准测量和三角高程测量沿线路方案完　成对已知水准点加密后，整个磨万线ＧＰＳ控制网中，　已知水准点纵向沿线路方案间距为４—２０　ｋｍ，横向偏　离线位方案间距为０．１—２５　ｋｍ，已知水准点在整个控　制网中呈均匀分布，有效的控制了网中ＧＰＳ点的分布　范围。　（２）ＧＰＳ控制网高程测量构网　为保证网形强度，ＧＰＳ控制网将已知水准点与多　个相邻的ＧＰＳ点构成三角形或大地四边形方式构网。　当已知水准点的位置无法满足ＧＰＳ接收机观测要求　时，应使用水准仪将已知水准点的高程引测至观测信　号条件好的区域，再使用ＧＰＳ进行观测。联测已知水　准点的观测时间应与ＧＰＳ控制网观测保持一致。联　测过程应注意仪高量取，避免精度损失。　４．３　内业计算　根据ＧＰＳ控制网中联测已知水准点的情况，结合　测区内地形和似大地水准面的变化特点，将ＧＰＳ高程　测量控制网划分为若干合理的拟合区域，分段拟合计　算测区内的高程异常值。磨万线ＧＰＳ高程测量拟合　高程计算采用平面数学模型方法，划分为五个区域进　行拟合计算。对于相邻区域重复拟合计算的ＧＰＳ点，　应计算拟合高程的不符值，当不符值满足精度要求后　取平均值作为高程成果。　４．４　ＧＰＳ控制网高程测量的精度统计及评定　（１）ＧＰＳ高程测量内符合精度统计　磨万线ＧＰＳ高程测量分成五个拟合区域进行计　算，按式（１）计算内符合精度，见表２。　表２磨万线ＧＰＳ高程测量内符合精度统计　拟合区域　内符合精度ｕ／ｃｍ　Ａ　ｌ５—Ａ　ｊ０　±５．７ｌ　ＡＫ１２０一Ａ　１Ｏ　±２．８３　Ａ　１Ｏ＿Ａ　８５　±５．７４　ＡｊＱ８５一Ａ　４５　±１．２１　ＡＪｉ３４５—Ａ　１５　士３．１４　从表２可以看出，内符合精度较高，说明纳人拟合　计算的已知水准点可靠无误，相互间兼容性较好。　（２）ＧＰＳ高程测量外符合精度统计及精度评定　为验证拟合高程的可靠性，在拟合区域ＡＫ２８５一　ＡＫ３４５段进行三等水准测量，对ＧＰＳ控制网高程测量　进行精度评定。三等水准测量每隔１０　ｋｍ左右联测一　ＧＰＳ点，共联测了８个。通过水准测量实测高程与拟　合高程比较（见表３），计算外符合精度，并且对ＧＰＳ　高程测量精度进行评定。　从表３可以看出，拟合高程与实测高程差值最大　为一４．１７　ｃｍ，最小为一０．３８　ｅｎｌ。综合考虑分析，高程差　值较大是由于地形变化引起的高程异常变化较大以及　在观测过程中量取的仪高误差等方面的原因造成。　按照式（２）计算磨万线ＡＫ２８５一Ａ　４５段ＧＰＳ高　程测量的外符合精度　＝±３．１２　ｃｍ。取检核点距已知　铁路工程ＧＰＳ—ＣＰＩ控制网的数据处理与精度分析：贾克永刘瑞厂　１３　文章编号：１６７２—７４７９（２０１１）０４—００１３—０４　铁路工程Ｇ　ＰＳ—ＣＰＩ控制网的数据处理与精度分析　贾克永　刘瑞厂　（中铁工程设计咨询集团有限公司济南设计院，山东济南２５００２２）　Ｄａｔａ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　ａｎｄ　Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ　Ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　ＧＰＳ—ＣＰＩ　Ｃｏｎｔｒｏｌｅｄ　Ｎｅｔｗｏｒｋ　ｆｏｒ　Ｒａｉｌｗａｙ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｊｉａ　Ｋｅｙｏｎｇ　Ｌｉｕ　Ｒｕｉｃｈａｎｇ　摘要　以德大新建铁路工程ＧＰＳ—ＣＰＩ控制网实测数据为基础，研究ＧＰＳ－ＣＰＩ工程控制网的数据　处理方法；基于ＴＧ０软件按观测时段实现基线处理与质量检核，采用ＣｏｓａＧＰＳ软件实现网平差处理及　精度分析。通过对整网的数值分析，结果表明：铁路工程ＧＰＳ－ＣＰＩ控制网中，各ＣＰＩ控制点的平面点位　精度在　方向上优于０．７５　ｃｍ，ｙ方向上优于Ｏ．７０　ｃｍ，点位精度优于０．９０　ｃｍ；基线方位角中误差优于　０．９４”，约束平差后的最弱边长相对精度为３．６０ｘ１０一，取得了满意结果。　关键词铁路工程ＧＰＳ—ＣＰＩ数据处理精度评估　中图分类号：Ｐ２２８．４　收稿日期：２０１１—０５—０４　文献标识码：Ｂ　１　工程概况　德大新建铁路沿线总的地势为东部高，中、西部　量完全能够满足铁路勘察设计阶段相关工程测量使用　的精度要求。通过分析论证，可以得到下面的结论：　—４．１７　—２．６９　＋２．３７　＋３．４２　＋３．１８　＋３．９６　—０．４５　第一作者简介：贾克永（１９７９一），男，２００２年毕业于山东理工大学测绘　工程专业，工程师，工学学士。　表３磨万线Ａ／￣８５一ＡＫ３４５段ＧＰＳ拟合高程　与水准高程对照　点号　ＧＰＳ５７　ＧＰＳ５９　ＧＰＳ６１　ＧＰＳ６５　ＧＰＳ６７　ＧＰＳ６９　ＧＰＳ＂Ｉ１　三等水准高程　ｍ　ＧＰＳ拟合高程∥ｎｌ高程差值Ｗｃｍ　３３９．６９５　３　２６９．９６０１　２４９．７３６　７　２６７．５８９　２　２０９．９８３　８　２４０．５８９　６　２１２．０８６　５　３３９．７３７　２６９．９８７　２４９．７１３　２６７．５５５　２０９．９５２　２４０．５５０　２１２．０９１　（１）ＧＰＳ高程测量无法准确获取高程异常，测量　精度很大程度上取决于控制网中已知水准点的密度和　分布位置。　（２）ＧＰＳ高程拟合应根据测区地形变化以及高程　异常的变化特点合理划分拟合计算区域，计算时应通　过多次比选选用合理的数学模型计算高程异常。　（３）ＧＰＳ高程测量目前尚无完整规范的精度指标　规定，仍处于参考试验阶段，其拟合成果只能在部分工　程测量中应用，不能满足施工高程控制网的精度要求。　参国铁道出版社，２００９　ＧＰＳ７２　２０８．４２８　２　２０８．４３２　—０．３８　水准点的平均距离Ｌ＝２　ｋｍ（控制网中，　均大于２　ｋｍ），按照表１计算１２　＜２．５８　ｃｍ＜２０　，本区域ＧＰＳ　考文献　高程测量的拟合精度接近于四等水准测量的精度，拟　合高程成果可靠。　［１］　中铁二院．ＴＢ１０６０１－２００９高速铁路工程测量规范［ｓ］．北京：中　［２］ＧＢ／Ｔ１８３１４－－２００１全球定位坐标系统（ＧＰＳ）测量规范［ｓ］　５　结束语　ＧＰＳ控制网高程测量成果在中老铁路磨万线勘测　设计初、定测，以及航测、ｌｉｄａｒ摄影地面控测工作中得到　了实际应用，取得了很好的效果。实例验证ＧＰＳ高程测　［３］　吴伟高．新建铁路昆明至万象线磨憨至万象段１：２０００航测控测　制图及ＧＰＳ控测技术设计书［ｚ］．成都：中铁二院，２０１０　［４］武汉测绘科技大学测量平差教研室．测量平差基础［Ｍ］．北京：测　绘出版社，１９９６　［５］孔祥元，等．大地测量学基础［Ｍ］．武汉：武汉大学出版社，２００５