七参数的高程转换精度的分析.doc

七参数的高程转换精度的分析康英平( 中石油工程设计有限公司青海分公司，甘肃 敦煌 736202)摘 要 gps 七参数转换的高程精度到底是个什么概念? 本文首先谈了 gps 测高和七参数的原理，然后根据三个实例分析了采用七参数进行高程转换的精度，得到结论: gps 七参数的高程转换在一定 测 区 内 可 以达到五等水准的精度; 检验合格后，gps 七参数转换的高程数据可以满足图根控制精度的要求。关键词 gps; 七参数; 高程;中图分类号 p228. 4文献标识码b文章编号 1007 3000( 2011) 04 3gps 测得坐标成果是基于 wgs 84 坐 标 系，工程上一般采用的是北京 54 坐标，西安 80 坐标或地方 独立坐标系，将 wgs 84 坐标系成果转换到上述地 方坐标系一直是测绘界研究的热点问题。但 大 多 都 是关于平面转换的问题的讨论。本文拟讨 论 七 参 数 转换的高程 精 度，首先介绍七参数转换和 gps 测 高 相关原理，然后通过三个实例分析 gps 七 参 数 的 高 程转换精度，得出有用结论。1相关原理及概念1 1七参数gps 所得坐标是基于 wgs 84 坐标系，而 我 国 采用的是北京 54 坐标系和西安坐标系和最近才投入 使用的 2000 坐标系。不论哪个，都要把 wgs 84 坐 标系下的成果转换到我国的坐标系，都要用到四参数 或七参数进行转换。四参数只涉及到平面 坐 标 的 转 换，七参 数不但包括平面坐标还有高程的转换。因 此，本文只讨论七参数的相关内容。坐标转换模型有 多种，应用最多的是七参数转换模型，有布 尔 莎 模 型 和莫洛金斯基模型。下面是布尔莎模型的数学模型:bb1 y x z bb y ( 2 2)1x1 z iz bb xyt1 2gps 测高和 gps 高程绝对定位方面，由于含有高程异常的存在，使 得gps 大地高误差非常大，西部地区甚至可达米级的误差。不过，gps 测高的相对定位高程可达 2 3 微米对于 10km 以下的基线边长，可达几个厘米。gps 测得的一般是基于 wgs 84 椭球的大 地 高，而 我 国 采用的是基于克拉索夫斯基椭球的正常高。为 了 获 得正常高，通常的做法是采用 gps 水准的方法进行高 程拟合，即 gps 网一定区域内，根据各个公共点的水准高和大地 高 计算这些点的高程异常，然 后 根 据 各gps 点的平面坐标和高程异常采用数值拟合的方法 拟合出该区域的似大地水准面，然后可计算各个 gps点的高程异常，继而可得各 gps 点的正常高。1 3gps 水准的精度评定标准对 gps 水准 精 度 的 评 定，应采用在方法和精度 评价上更接近于常规几何水准测量的方 法。在 进 行b x0 x gps 水准拟合时，通常只选取部分已知点作为拟合支 yb + y =mb ) r ( b ) r ( b ) r ( b )( 1+ z x 1x2y3z0 撑点参与拟 合 ( 求 定 模 型 参 数 ) ，其他的已知点作为 b z0is检核点 评价拟合曲面与区域似大地水 准 面 的 逼 近程度。1 3 1 y ( 2 1) z 单位权中误差测绘成果的重要精度指标，也是拟合成果的重要精度之一。it和简化计算公式:1 3 2高程精度。内符合精度也就是仪器标定的 rtkb x0 x x yb y mb ) r y =+( 1+1 3 3外符合精度拟合成果与外部数据的 z z 0 符合程度。1 3 4b z0isit根据检核点拟合残差评定 gps 水准的精度根据检核点至已知点 ( 支 撑 点) 的 距 离 l ( km)收稿日期2011 04 052 1) ，将残差与限值比较，评定 gps 水准的精度。表 2 1 等级水准精度要求测区位于青海油田昆 北 油 区，南 接 昆 仑 山，北 临昆北草原，地势 平 坦，属 于 戈 壁 平 摊。gps 和 水 准 控 制网 控 制 面 积 25km2 ，是 由 8 个 gps 网 点 组 成 gps 网，网 点布设示意图见图 2。采 用 6401 和 切 07、切09、大沟北 160 三个已知点对 gps 网进行约束，其中，6401 为一等三角点; 切 07 为二等三角点; 切 09 为三 等三角点; 高程为四等水准高。水准线路沿控制点布 设，等级为四等水准，以 6401 为 起 始 点，沿 gh01，gh02，切 09，gh04，大 沟 北 160，gh03，以 切 07 为 闭合点，线路长度 20km。采 用 和 实 例 1 同 样 的 方 案 进 行比较分析，以 6401、切 07、切 09、大沟北 160、gh01为参与拟合点，以 gh02、gh03、gh04 为 检 核 点 进 行检核。得出采用七参数转换和拟合成果的 较 差 最 大 为 30 7mm，较差结果见表 2 所示。允许残差( mm)等级普通几何水准测量 30 槡l2实验和分析下面系列实验地点均在青海油田花土沟及周边 地区，区域海拔 3000 米以上，属于大陆荒漠区气候类 型，风多雨少、寒冷干燥、冬长夏短，四季不分明、昼夜 温差大是其主要特征，也是环境艰苦、制约 经 济 发 展 的重要 因 素。已知数据为柴达木盆地基准网数据。 柴达木盆地基准网是 2004 年青海油田和武汉大学合 作项目成果，目前是柴达木盆地主要的基准数据。2 1实例 1测区覆盖青海油田花 土 沟 基 地，测 区 地 势 平 坦。测区 gps 控制网和水准网的布设示意图见图 1，网等 级为 gps 二级网，平均边长 500 多米，控制面积大概8 km2 。水准线路沿控制点布设，为四等水准闭合环， 已知点索格 19 为三等水准点。“cg”开 头 的 编 号 为2004 年布设的基地 c 级网成果，高程为三等水准高。 实验采用位于测区中间的 cg02、和 边 缘 的 cg03、 cg06 作 为 检 核 点。 以在测区均匀分 布 的 cg01、 cg05、cg09、cg08、cg10 为拟合点，计算上述检核点 的高程，然后以测区控制点都参与平差计算的七参数 为转换参数，计算检核点的高程。然后将上述两种方 法的结果进行比较分析。发现，采用七参数转换和拟 合成 果的较差最大为 20 8mm，最 小 为 9 4mm，而 rtk 高程精度一般为 50mm，较差结果见表 1 所示。表 2 拟合成果和七参数转换成果比较较差( mm)点号gh02gh03gh0420 430 723 12 3实例 3测区位于青海油田油砂山西侧，南 接 嘎 斯 联 合站，地势中等，有 少 许 起 伏。gps 和水准控制网控制 面积 40km2 ，是有 8 个 gps 点组成网，其中，已知点有 三等三角点油砂山 10，二等三角点机场北，水准点索 格 19，三等三角点公路右，水 准等级布设为三等水 准，水 准 线 路 方 面，以 索 格 19 为 起 始 点，沿 gp04，gp02，公路右，gp01，油砂山 1，gp03，机场北，最后闭合到索格 19。同样采用实例 1 方案进行计算分析，得 出 采用七参数转换和拟合成果的较差最大为 806mm，较差结果见表 3 所示。表 3 拟合成果和七参数转换成果比较点号较差( mm)gp01gp02gp03gp04gp057 318 230 563 480 6图 1 油砂山道路控制网的布设示意图3结论表 1 拟合成果和七参数转换成果比较实例 1 所示测区中控制点分布均匀，测区地势平坦，区域面积小，较差相对较小。实 例 2 所 示 测 区 控 制分布较均匀，地势起伏不大，但区域面积稍大。实例 3 中所示测区控制点分布也较均匀，但测区有少许地形起较差( mm)点号cg02cg03cg0610 29 420 8实例 1 中较差最大为 20 8mm，实例 2 中较差最大为 30 7mm，实例 3 中较差最大为 80 6mm，而 rtk 高程精度一般为 50mm，显然，实例 1 和实例 2，采 用 七参数转换的高程达到高程拟合的精度，而实例 3 达 不到高程拟合精度的要求，可以得到结论: 在 一 定 测 区内，采用七参数转换的高程可以达到高程拟合的精 度，判断一个七参数可以直接达到高程拟合的精度与 否，要进行检核后方能知道。出版社，20052 中华人民共和国建设部 工程测量m 北 京: 中 国计划出版社，20073 李建平，康英平 花土沟 gps 控制网测绘技术总结报告r 敦煌: cpe 青海分公司 20104 康英平 gps 水准拟合方法的比 较j 测 绘 工 程2010，19( 6) : 86 875 康英平 基于 matlab 的 gps 水准拟合方法的应用及比较j 测绘与地理信息 2010 6; 123 127参考文献1 张勤，李家权 gps 测量原理及应用m 北京: 科学analysis ofelevation got by sven parameterskang ying-ping( china petroleum engineering co ，ltd qinghai branch，gansu province，dunhuang，736202)abstract: what concept is gps seven parameters of conversion of elevation precision ? this paper first talked about height get bygps and the principle of seven parameter，then，analyzed the precision of elevation get by seven parameter，and give the con-clude that : the precision of elevation get by seven parameter can satisfy the five level and can do figure root measurementkeywords: gps; seven parameter; elevation;全国第二十三届海洋测绘综合性学术研讨会暨纪念海洋测绘创刊 30 周年大会召开中国测绘学会海洋测绘专业委员会第二十三届海洋测绘综合性学术研讨会暨纪念海洋测绘创刊 30 周 年大会于 2011 年 9 月 9 13 日在湖南省长沙市召开。会议由海洋测绘专业委员会和海洋测绘编辑部 主办，由劳雷工业公司和美国 caris 公司赞助。海洋测 绘专业委员会主任、海司航保部副部长许春明致开幕 词，总参测绘局处长翟跃欢、海军海洋测绘研究所政委 裴莘、劳雷工业公司副总经理张勐宁分别致辞。海洋 测绘专业委员会副主任、海军海洋测绘研究所总工欧 阳永忠主持会议。来自国土资源部、交通运输部、水利 部、中科院、高等院校、军队、测绘仪器厂商和军内外期 刊出版界等系统的代表，共计 200 余人参加了会议。本次会议共征集到文学类作 品 6 篇、学 术 论 文193 篇，为历届之最。其中有 181 篇论文收录本届会 议论文集，有 20 余篇论文和新产品信息在大会上进 行了交流。宁津生院士、朱建军教 授、吴 美 平 教 授 等 著名专家作了专题学术报告。内容涵盖了 海 洋 重 力 测量、海洋磁力测量、海洋大地测 量、海 洋 遥 感、海 洋 地形地貌、多 波 束 测 深、gps、gis、卫 星 导 航、数 字 海 图研制与生产、海洋水文、海洋测绘标准规 范 以 及 测的理论研究、技术发展和实际应用的现状及水平。会上还对 20 余位获得“海洋测绘风采 30 年暨劳雷caris 杯”优秀论文作者进行了颁奖。其间还召开了第八届海洋测绘专业委员会第三 次全体委员会 议，40 余 位委员和代表共同研究和探 讨了学会工 作 的 特 点、难点和要点以及下一步工作 方案。在研讨会 同 时，还 召 开 了 纪 念海 洋 测 绘 创 刊30 周年座谈