高程擬合技術(shù)在水利測量中的應(yīng)用

王金揚

摘 要：本文根據(jù)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(shù)，運用FJCORS系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)RTK對已有的水準點進行高程數(shù)據(jù)采集，進一步驗算擬合高程的準確性。作者結(jié)合其單位在漳州市東南部沿海地區(qū)九龍江調(diào)水工程進行實例分析。所求得的高程擬合參數(shù)，運用于區(qū)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(nèi)業(yè)高程改正過程;與傳統(tǒng)水準測量方法相比，省略了水準測量的外業(yè)時間，從而提高了工作效率。

關(guān)鍵詞：擬合參數(shù);網(wǎng)絡(luò)RTK;高程擬合;水利測量

中圖分類號：TV523 ? ? 文獻標(biāo)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(fā)展，水利項目類型不斷擴大，傳統(tǒng)導(dǎo)線測量、水準測量方法已經(jīng)無法滿足當(dāng)今社會高效率發(fā)展的需要。因此，福建省連續(xù)運行衛(wèi)星定位服務(wù)系統(tǒng)（FJCORS）網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)，已在本省水利建設(shè)中發(fā)揮重要作用，但是移動站接收到FJCORS系統(tǒng)的是CGCS2000大地高數(shù)據(jù)，如何快速實時獲取準確的正常高數(shù)據(jù)至關(guān)重要[1]。本文結(jié)合實例探討高程擬合參數(shù)的計算過程及利用參數(shù)運用于FJCORS系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)RTK進行外業(yè)實時測量獲取擬合高程值，根據(jù)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(shù)應(yīng)用在工程項目中，摒棄傳統(tǒng)的水準測量，節(jié)省外業(yè)時間，提高工作效率。

1 高程擬合原理

FJCORS系統(tǒng)并未加入大地水準面精化模型數(shù)據(jù)，導(dǎo)致RTK外業(yè)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(xiàn)，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(shù)量;（B，L）為已知點的平面坐標(biāo);ɑ0、ɑ1、ɑ2、ɑ3、ɑ4、ɑ5為擬合模型的待定參數(shù);B0、L0為參與計算的已知點平面坐標(biāo)的均值。

2 實例分析

以漳州市東南部沿海地區(qū)九龍江調(diào)水工程為例進行實例分析，工程總投資51.14億元，年調(diào)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(qū)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(yè)區(qū);（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(wù)重、工期短及線路長等特點，采用傳統(tǒng)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(wù)。綜合考慮采用高程擬合方法，實現(xiàn)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(shù)，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(shù)據(jù)采集。

2.1 本項目區(qū)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(qū)范圍。點位位置圖詳見圖1。

2.2 擬合參數(shù)計算

通過已知8個D級控制點，根據(jù)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(shù)，結(jié)果見表1。

2.3 控制點外業(yè)數(shù)據(jù)采集

通過技術(shù)的擬合參數(shù)導(dǎo)入RTK手薄，連接FJCORS系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)RTK，實地采集9個水準點高程數(shù)據(jù)，外業(yè)數(shù)據(jù)采集嚴格按照《技術(shù)規(guī)范》要求操作，各項采集成果限差符合規(guī)范要求[4]，采集擬合高程與原有水準高程誤差精度統(tǒng)計見表2。

2.4 擬合高程結(jié)果分析

網(wǎng)絡(luò)RTK高程測量的內(nèi)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(guī)定，詳見表3。

通過表1、表2與表3精度限差規(guī)定對比，可以得出以下結(jié)論。

①通過內(nèi)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(jié)語

通過大地高和正常高的高程異常值計算高程擬合參數(shù)，通過內(nèi)符合精度分析，可以達到四等水準要求。將高程擬合參數(shù)導(dǎo)入RTK，通過FJCORS系統(tǒng)進行外業(yè)水準點復(fù)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(guī)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(shù)要求。使用此方法外業(yè)采集得到的高程數(shù)據(jù)為擬合后的正常高數(shù)據(jù)，簡化了內(nèi)業(yè)擬合改正過程，取代了傳統(tǒng)的水準測量，進而提高了工作效率。當(dāng)然，使用高程擬合參數(shù)所選的已知點必須能有效覆蓋整個工程區(qū)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(yè)測量過程中應(yīng)該嚴格按照規(guī)范規(guī)定進行操作。

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