宁夏红寺堡开发区工程控制网的建立
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【摘要】红寺堡开发区工程控制网包括三等GPS控制网和四等水准网, 本文表述了为提高平面精度采用的数据处理方法和达到的精度指标,提出了对平面网起算点进行内符精度检测;采用已知GPS水准点对红寺堡区域精化大地水准面进行精度检验,验证红寺堡区域精化大地水准面高程拟合的精度等级。
【关键词】工程控制网;GPS,数据处理;高程拟合;精度;精化大地水准面
引言
红寺堡开发区位于宁夏中宁县东部,面积约2000km? ,属于丘陵地带。我院施测了三等GPS控制网作为首级平面控制网;采用N3水准仪建立了四等水准网作为首级高程控制网,用四等水准联测过的GPS控制点(GPS水准点)作为区域精化大地水准面高程拟合的验证点。
三等GPS网的总点数为88个,联测国家二等三角点4个,水准点3个,新布设GPS控制点78个。该网最长边7.35km,最短边2.31km,平均边长4.58km,控制面积约1500km?。 采用快速静态定位,观测时间≥60min。PDOP≤6,GDOP≤8;平均重复设站数为2。数据处理采用原武汉测绘科技大学《SKI GPS基线解算软件包》和《Poweradj(ver3.0)数据处理综合软件包》。该网分别在1980西安坐标系和1954北京坐标系下进行平差计算, 并联测到国家GPS B基点上,以取得精确WGS-84三位坐标。
四等水准网的总点数为67个,包括4个起算点:国家一等水准点兰包92和兰包95,兰包103,同石08,联测三等GPS点64个;利用三等GPS水准点的精确WGS-84三位坐标在区域精化大地水准面中生成各点的拟合高程,与水准高程进行比较,从而验证红寺堡区域精化大地水准面高程拟合的精度等级。
1 三等GPS控制网对起算点的精度检核
起算点的检核:对四个已知点采用联测两个时段的同步观测,计算出四个起算点相互间的理论边长和实际边长。首先用GPS对4个国家二等三角点Ⅱ青山墩(点号为802),Ⅱ十里山(点号为803),Ⅱ红寺堡(点号为806),Ⅱ甘沟(点号为807),进行内部符合精度的检测。固定802号点、803号点、806号点、807号点中任意一点平差后的精度统计情况详见表1。
对起算点的精度检测统计表表1
从表1中可以看出807点的点位精度较低,802号点、803号点与806号点的内符精度最高,故802号点、803号点与806号点三点作为全网平差的起算点。
2三等GPS控制网基线解算精度统计
2.1 同步环精度统计
三等GPS控制网共构成125个同步环,最小同步环闭合差为0 ppm,最大同步环闭合差为0.673ppm,小于5ppm的精度要求。
2.2 异步环精度统计
三等GPS控制网共构成125个异步环,最小异步环闭合差为0 ppm;最大异步环为2.931ppm,绝对闭合差允许值±200mm,相对闭合差允许值为18.75ppm。
2.3 复测基线精度统计
三等GPS控制网共构成30条复测基线,最大复测基线较差为-5.064ppm,,该基线边长S=5432.3428m,较差允许值为±44.84mm,相对闭合差允许值为34ppm。
2.4 三维无约束平差
该网的总基线数为210条,基线?向量改正数详见表2 ,基线相对精度最弱边相对精度为1/214794,远远小于1/80000;完全满足精度要求。点位中误差在WGS-84坐标系下的三维无约束平差的最弱点位中误差为2.45cm。
基线向量改正数精度统计表表2
以Ⅱ青山墩(点号为802),Ⅱ十里山(点号为803),Ⅱ甘沟(点号为807)为起算点,采用212条基线成果,分别1954北京坐标系和1980西安坐标系下进行二维约束平差计算。
2.5.2 二维约束平差精度统计
二维约束平差后各种精度统计表表3
从表3中看出,该方案的各项精度指标都完全满足规范的要求,可为红寺堡开发区提供的1980西安坐标系坐标和1954北京坐标系坐标。满足土地规划、地下管线、水利工程等对测绘成果的需求。
3红寺堡区域精化大地水准面精度的验证
红寺堡区域精化大地水准面是在1999年为了满足红寺堡地区的1:1万地形图更新测绘而建立起来的利用GPS大地高解决正常高的高程模型。生成的高程精度经验证能够满足1:1万地形图更新测绘的需要。此次四等水准网的建立基本上覆盖了整个红寺堡区域,为精化大地水准面的精确验证提供了可靠的数据支持。以联测过四等水准的GPS点作为高程真值,利用GPS点在WGS-84坐标系下的精确大地高,在精化大地水准面计算机程序中生成拟和正常高程。生成的拟和高程与高程真值的较差即可作为红寺堡区域精化大地水准面高程拟合的验证精度。经计算后63个GPS水准点高程较差统计表,详见表4。
拟合高程与高程真值较差检核统计表如下表4
根据上表可以看出,高程较差在0―10cm范围内的GPS水准点占85.7%,而10―16cm范围内的高程较差只占14.3%,全部范围内高差较差最大值为16cm。整个测区范围内高差较差成规律性分布,既由东向西逐步变大。综合考虑上述统计数据可以得出一个结论:红寺堡开发区区域大地水准面精化高程拟合精度可以达到16cm以内,测区中心向东完全可以达到10cm以内。
4结束语
首级GPS控制网对高等级起算点的精度检测非常重要,采用相对精度较高的起算点,而舍去精度较低的起算点,可显著提高二维约束平差的整体精度。
利用精化大地水准面拟合正常高可以改变传统高程测量作业模式,满足目前1:1万、1:5千测图的需要,可极大的提高经济建设中所需基础测绘的更新速度,提高工程测量中GPS大地高的利用率。能够实现模拟测绘技术系统向数字化测绘技术体系的转变,满足更新基础测绘基准的需求。采用GPS和精化大地水准面相结合,能够充分发挥各自的优越性,既能获得高精度的平面控制网,又获得了位于山地、高山地或楼顶上的控制点的高精度GPS高程拟合成果,减轻了劳动强度,提高了工作效率,提升了工程控制网的使用价值。
【参考文献】
[1]CJJ73-97全球定位系统城市测量技术规程[M].北京:中国建筑工业出版社,1997.10,6-22。
[2] GB12898-91 国家三、四等水准测量规范 [M].北京:中国标准出版社,1992.5,4-13。