基于GNSS技术提升勘测工程测量精度
摘要
关键词
GNSS技术;勘测工程;测量精度
正文
引言:在地形起伏剧烈、缺乏基础测绘数据的区域,传统工程测量手段常存在效率低、精度不足的挑战。某项目因无高等级控制点及CORS信号覆盖,需突破性技术支撑。项目以GNSS为核心,融合地球重力场模型、高程拟合算法,设计系统性解决方案。通过多技术协同,解决了特殊地理条件下的基准缺失问题,保证了工程测绘的可靠性。
1工程概况
某项目区域地形起伏极大,常规测绘基础资料严重匮乏,既无高等级平面与高程控制点,也缺少连续运行参考站系统(CORS)及千寻定位服务的覆盖信号。在复杂的地理条件、已知测绘资料的缺失、项目对成本控制要求等条件下,项目设计了一套综合性的GNSS高程测量方案。该方案利用省级似大地水准面模型进行高程转换,为1:10000比例尺地形图、数字表面模型(DSM)的测绘站点提供高程基准,采用以CORS基准站为起算点的超长基线定位技术,构建整个测区的高程控制框架;运用EGM2008地球重力场模型配合二次曲面拟合算法,对区域内的加密高程控制点进行计算;借助集成高程拟合参数的GNSS实时动态测量技术,完成了像控点定位、测站点布设、地形检测点测量等多项外业工作。整套方法发挥了现代卫星定位技术的优势,多技术融合实现了控制网建立、细部测量的全流程覆盖,保证了工程建设所需基础地理信息的=准确=。
2基于GNSS技术提升勘测工程测量精度的应用
2.1测区高程控制框架
为构建该区域平面与高程控制网络,该项目实施了一套综合技术方法。在高程结果验证环节,对六个高差段进行了检测,对比各项修正后与GNSS调整高程的差异,发现五段偏差小于30倍,一段偏差小于40倍,证明所获GNSS拟合高程精度满足五等水准要求,部分达到四等水准水平。在信息分析阶段,采用GAMIT/GLOBK程序(版本10.70)处理野外采集数据,先将每个观测时段的信息转换为RINEX结构,进行正确性核查,在基线计算中,软件自动确定天线相位中心位置,将其转换到标志石表面,经过预设坐标、IGS快速星历数据等参数,求解未知点与连续运行站以及未知点之间的基线[1]。完成全部基线的χ²验证后,在CGSS2000框架下,约束五个GNSS连续运行站点执行三维限制平差,平差后高程分量的平均误差为±14.0mm,最大误差为±33.2mm,显示出较高的观测与解算准确度。在外业测量方面,使用中海达、天宝GNSS接收设备及配套天线,共收集10个点位(GIV01-GIV10),GIV10基于连续运行站进行单点监测,按照不低于四等GNSS控制网测量规范,每个点位进行1-2个时段的固定点监测,每个时段持续1.5-4h。在观测过程中严格遵循相关规范,监控观测环境、卫星状况等。观测结束后,预处理采集数据进行,剔除粗差、异常值。针对不同地形地貌、测量需求,调整了测量策略,增加了0.5h的观测时段。
2.2测区高程控制点加密
为满足测区内规划的四座梯级水电站大比例尺地形图测绘需求,该项目加密布设了GV01-GV36共计36个五等GNSS控制点。采用EGM2008地球重力场模型并选取双二次插值方法,计算了全部36个点的高程异常值ξGM。为获取高精度高程数据,16个新增点与已有的GIV01-GIV03、GIV05-GIV07等基准点进行了四等光电测距高程联测,构建了附合或闭合高程导线,使得共有22个控制点同时具备了精确的大地高与正常高成果。基于22个点位的Δξ差值,考虑到测区长达40km、地形起伏显著的特点,将区域划分为两个独立单元分别进行数学拟合。区块一选取其中8个点,区块二选取7个点(含3个共用点),通过二次曲面模型计算得到a0-a5两组拟合系数。精度评估显示,两个区块的内符合精度最小值分别为0.017m、0.020m,满足规范要求;符合精度中误差分别为0.065m和0.079m,虽未达到0.03m的严格标准,但优于1m等高距地形图对站点高程0.167m的中误差限制。应用拟合参数,推算了其余五等GNSS点的高程异常改正数ξ和正常高h。通过该加密控制网建立的点位,在精度与密度方面均支撑了前期勘察设计所需的大比例尺测图工作。
2.3高程拟合参数
该项目在局部大比例尺地形图测绘中,高程拟合参数运用于像控点的高程测定、地形特征点校验等勘查工作。为获取以上数据,先在测区内均匀选取至少六个分布合理的控制点作为基准[2]。参数计算可经由两种途径实现,利用自行开发的软件程序求解二次曲面拟合系数,经检验残差满足相关标准后导入实时动态(RTK)测量手簿;或直接采用RTK设备内置的高程拟合功能生成所需参数。在自设基准站的操作模式下,预先验证已知点的准确性,确认无误后与平面坐标采集同步展开作业。该流程提升了数据获取的整体效率,能够精确确定像控点的高程值,同时地形点的快速检测详细调查也顺利完成,为测绘工作提供了高程基准。该方法优化了野外数据采集流程,提高了大比例尺成图的精度,适应复杂地形条件下的工程需求。在该操作流程中,整合质量控制,使高程拟合参数在实际应用中发挥了关键作用,能够支持项目后续的规划、设计阶段。
3结语
某项目整合GNSS定位、高程拟合、动态测量技术,成功构建了适用于复杂地形的工程测量体系。实践表明,采用EGM2008模型与二次曲面拟合算法可提升高程精度,CORS基准站与实时动态测量的结合大幅提高了作业效率。尽管外符合中误差未完全达到0.03m的严格标准,但其结果仍优于地形图测绘的精度要求,验证了方案的可行性。该方法采用多步骤数据校验与技术融合,为无控制点区域的勘测提供了稳定的技术支撑,具有推广价值。
参考文献:
[1]苏秀永,徐卫红,马向阳.组合式GNSS高程测量在藏区水电工程勘测中的应用研究[J].测绘通报,2024,(S1):172-176.
[2]熊文.差分GNSS无人机航测技术在城乡供水工程勘测中的应用[J].智能建筑与智慧城市,2024,(04):33-35.
作者简介:石江洋(1997--),男,本科,助理工程师,从事工程测绘工作。
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