浅谈“数字城市”基础控制测量实施方法的更新

这里以“数字孝感”为例, 我们对整个孝感市孝南区的基础控制测量实施方法进行了更新。基于HBCORS系统连续运行基准站实施C级平面控制网测量, 利用高精密电子水准仪进行国家二等水准测量, 建立本区域内似大地水准面精化成果。

1 高等级基础控制的实施前提

湖北省连续运行卫星定位服务系统 (HB CORS) 是通过建设一定数量的连续运行的全球卫星定位系统 (GNSS) 参考站, 利用卫星定位技术、计算机网络技术、通信技术, 向社会提供精确定位、实时定位和移动目标导航等空间位置信息的服务系统。随着HBCORS的建立, 为“数字孝感”的建设提供了强大的数据基础, 同时给我们测量工作提供了更多的测量手段和技术支撑。同时孝感市委市政府一直非常关注测绘工作, 对“数字孝感”建设更是高度重视和支持, 并成立专门的数字城市建设工作领导小组, 为“数字孝感”的建设提供了强有力的行政支持。随着测绘技术的蓬勃发展、专业人才的大量引进、先进设备的不断配置, 使得建设“数字城市”的各项测绘工作中对各种新技术和新手段的使用成为可能。

2 高等级基础控制的实施目的

促进孝感市现代测绘基准体系的建设, 综合应用各种大地测量技术, 完善孝感空间大地控制网和高程控制网, 不断提高其精度和现势性, 最终达到精化孝感市孝南区似大地水准面的目的。在全省精化似大地水准面的基础上, 将孝感市孝南区似大地水准面的精化精度达到。推动网络RT K技术的快速应用, 使R TK技术不仅确定平面位置, 还可以代替低等级和三、四等甚至相当于二等的水准测量, 改变高程测量模式, 使费用高、劳动强度大、周期长的传统水准测量工作减少到最低限度, 满足目前城市测量、大型工程建设以及大比例尺测区的需要, 具有非常重要的实用价值和现实意义, 也将产生巨大的经济效益和社会效益。加速数字孝感的信息化建设, 通过对GPS水准、重力数据的计算处理, 精化规划区似大地水准面, 改变高程作业模式满足大比例尺测图需要、提供亚厘米级的高精度工程水准成果, 从而推动和加速数字区域的建设。

3 高等级基础控制的实施方法

3.1 高等级平面基础控制

传统城市基础控制一般采用布设城市四等GPS平面控制网和四等水准高程控制网, 如今随着各省的连续运行卫星定位服务系统的建立和运行, 以及网络RTK技术的应用, 以往相对布设较密集的低等级基础控制网逐渐被相对稀疏的高等级控制网所替代。

本测区共埋设C级GPS控制点45个 (包括利用原有的国家C级GPS点及国家B级GPS点) 。测区周围分布6个CORS基准站, 分别为孝感站、应城站、安陆站、大悟站、黄陂站、蔡甸站, 基站分布能满足整个测区的平面起算及提供公共边的要求。

C级GPS测量采用基于HBCORS参考站点观测模式的静态GPS测量。

基于HBCORS参考站点观测模式的静态GPS测量方法原则上与常规GPS相同, 不同之处在于: (1) 每台仪器可以与周围的同步GPS仪器及参考站同步观测完成静态测量, 事后下载测站周围参考站的RINEX格式观测数据参与解算。 (2) 由于基站距离较远, 观测时间应适当延长, 不应低于规定的各时段时间的总和。 (3) 构网非常灵活, 不局限于点连式或点连式, 基线主要以同步环检核为主, 没有重复基线, 且异步环检核较少。

基线处理软件采用美国麻省理工学院和Scripps研究所共同研制的GAMIT软件。该软件是世界上最优秀的GPS数据处理软件之一。同时采用随机软件Gpsurvey (TGO) 进行复核计算, 以进行自校核, 从而确保成果的高精度及可靠性。

3.2 高等级高程基础控制

高等级GPS水准点是似大地水准面精化的基础, 水准起算点采用国家一等水准点, 联测水准路线上的原国家二等水准点, 以及测区范围内的C级网点和现在新埋设的水准点。

二等水准网的观测原则:以国家一等水准点为起算数据, 布设二等水准网, 联测GPS点。为满足检核精化似大地水准面的要求, 控制网内应保证所有的GPSC点都满足二等水准测量要求;为保持水准成果的现势性, 对于市区的部分沉降区域, 其水准点应重新测量构网平差, 不应使用已有观测资料。

本测区选用徕卡DNA03电子水准仪进行二等水准测量。二等水准的实施过程中采用单路线往返观测, 一条路线的往返测必须使用同一类型仪器, 沿同一路线进行;同一观测段的往返测分别在上午或下午仪器成像清晰稳定时进行。每一测段的观测采用后—前—前—后;前—后—后—前, 奇偶站交替的观测方法进行。在返测时交换标尺, 在测量过程中做好水准观测信息的记录。在线路实施的过程中还可根据实际情况做部分可靠、稳定、易于保存的水准过渡点 (间歇点) , 可为线路的连贯实施、像控点检查、成果图形的高程精度检核等方面提供数据依据。

水准网平差起算点应在一等水准路线检测符合要求的情况下确定。水准网平差起算点成果取用孝感市域分布的一等水准点的国家1985高程基准的二期复测成果。一等起算点采用最新发布量成果, 保证全网统一基准;对起算点及观测数据的输入要经过第二人的校核无误后, 方可进行平差计算。

水准网平差后应进行与原有水准成果的比较, 对有高程异常的点位进行分析, 排查其可能错误的原因;水准网平差后, 应立即组织编写水准点成果表, 特别是GPS点的高程成果, 及时整理提交, 便于似大地水准面计算的顺利进行。

4 作业新方法实施的优势

利用平面控制测量的新方法后, 在GPS布网及实际观测的过程中无需局限于传统的点连式、边连式、混连式作业方式, 更加便于理论及实地操作。采用CORS基准站提供的公共基线边可以在实际静态GPS观测人员上在时间分配、车辆使用、作业效率、测量精度、数据汇总、内业计算等方面更为高效, 数据完整性方面得到有效保障等优势。利用高精密电子水准仪进行二等水准控制网测量, 从而避免了使用光学水准仪观测时人为读取、记录数据可能产生的粗差, 同时提高了读数的精度。利用仪器记忆卡自动记录、存储数据, 增强了水准观测数据的真实性与可靠性, 杜绝了人员对数据进行的误操作。

5 结语

通过对HBCORS系统的有效利用, 改进了原有的GPSC级平面控制网的测量方法;通过对高精度电子水准仪的运用, 简化了高等级水准网的测量。这些方法的改进, 成功地在“数字孝感”基础控制测量中进行了运用, 即提高了测量精度, 又提高了工作效率, 以期在其他“数字城市”得到广泛的应用。

摘要：“数字城市”建设是“数字中国”建设的基础, 是实现城市社会信息化的必要前提, 也是城市发展的新的经济增长点。在“数字城市”建设中测绘工作是所有工序的最基础的工序, 而建立比较紧密且牢靠的基础控制网尤为重要。而相对传统城市基础控制的实施方法而言, 我们做了适当的更新。

关键词：数字城市,似大地水准面精化,点观测模式

参考文献

[1] GB/T23709-2009, 区域似大地水准面精化基本技术规定[S].

[2] GB/T18314-2009, 全球定位系统 (GPS) 测量规范[S].

[3] GB/T2009-2010, 全球定位系统实时动态测量 (RTK) 技术规范[S].