内蒙古自治区三维测绘基准研究与建立

1、内蒙古自治区三维测绘基准研究与建立 内蒙古自治区三维测绘基准研究与建立 一、引言 根底测绘工作是经济建设及社会可持续开展的前提和根底，也是一项长期而艰巨的公益性事业。经济建设和社会的可持续开展，必须有测绘的支持和保障。随着内蒙古社会经济的开展，政治、经济、科学技术、能源、交通、环境治理等诸多领域，对内蒙古根底测绘工作提出了更高的要求。完善内蒙古平面坐标系统和高程系统的统一性、精准性，并对各等级测量控制成果进行更新和维护，是各项经济建设顺利进行的保障，也是“数字内蒙古地理空间根底框架数据的根底。为此，需要尽快建立内蒙古统一的高精度、三维空间基准、高程基准。 二、内蒙古自治区原有测绘基准状况 1.

2、 平面基准 内蒙古自治区原有测绘基准，根本上是20世纪5070年代建成的，由于历史原因，其点位的相对精度只有10-5，而且已是30年前的观测成果，现势性比拟差。控制网点大局部分布在山头或地区最高处，造成了使用上的极不便利，并且有近一半控制点由于人为和自然的破坏已不存在，难以发挥其应有的基准作用。 2. 高程基准 原有的国家水准点，一般在城市外围大局部是沿着国道、省道布设；在城区选择的是机关、学校、医院等单位。但是由于30多年来国家根底设施建设迅猛开展，原有的国道、省道进行了重新建设，有的已加宽、有的已改道；城市中旧城区改造、机关、学校、医院等单位改扩建等，使原有的国家水准点有的已破坏，有的难以

3、找到。另外，水准点分布不均匀，道路网密集地区水准路线多、道路网稀疏地区水准路线少。 三、内蒙古自治区GPS B级点建设和城市大地水准面精化 1. GPS B级点建设 从2007年至2021年，全区GPS B级点共布设860点，利用一、二等水准点691个，利用三角点9个，新选埋GPS点160个。 GPS控制网采用网联式，布设均匀，结构合理，其中框架点观测37点，平均边长220km，根本点观测823点，平均边长60km。GPS接收机采用双频接收机，观测量至少有L1、L2两个载波相位，同步观测接收机数6台。框架网点观测两时段，每时段观测23.5小时。根本点观测两时段，每时段观测8小时。 CORS站与

4、GPS B级网同步观测。 对新埋设的GPS点，利用三等水准联测，共观测三等水准4830km。 GPS B级网平差精度： 框架网重复性在南北方向上为2.2mm+0.1910-8，在东西方向上为2.1mm+0.2210-8，在垂直方向为7.1mm+0.2710-8，在基线长度方向为1.6mm+0.2310-8。根本网重复性在南北方向上为3.5mm+0.1310-8，在东西方向上为3.8mm+0.0210-8，在垂直方向为19.4mm+0.2910-8，在基线长度方向为3.9mm+0.0210-8。 控制网的平均边长为85.1km，平均相对精度为0.08ppm，最弱边相对精度为0.911ppm，边长

5、为5.7km(B078-B079)。点位精度较高，坐标分量在水平方向上的平均精度为0.008m，大地高方向为0.027m。最弱点为B541，其水平精度为0.012，大地高精度为0.047m。 采用7参数进行坐标转换，计算模型严密，坐标转换精度高，建立了CGCS2000坐标至北京54、西安80之间的转换关系，并获得了CORS基准站在1980西安坐标系和1954年北京坐标系下的坐标。 确定了与国家基准CGCS2000统一的控制点坐标，为今后根底测绘基准的最终建立提供了科学的依据。 2. 大地水准面精化 本工程在内蒙古似大地水准面计算中, 使用了175589个重力数据点和873个GPS水准点资料,

6、EGM08地球重力场模型作为参考重力场，由第二类Helmert凝集法完成了大地水准面的计算。 格网重力异常的内插和推估, 是利用航天飞机雷达地形测绘使命(Shuttle Radar Topography Mission, 简称SRTM)高分辨率7.57.5地形均衡归算、通过移去-复原原理计算。地形均衡归算采用Airy-Haiskanen均衡模型,地形改正(即：Helmert凝集层位所产生的引力影响)和均衡改正采用了考虑地球曲率的严密球面积分公式，积分半径为300公里。利用曲率连续张量样条算法将离散重力异常内插为格网异常，这一方法适合重力数据稀少、分布极其不均匀和地形复杂地区，使用这一方法显著提

7、高了格网空间重力异常的内插和推估精度。 似大地水准面的计算采用了第二类Helmert凝集法(Wichiencharoen，1982；Martinec，1998)，在利用第二类Helmert凝集法计算大地水准面中的各类地形位及地形引力的影响，即：牛顿地形质量引力位和凝集层位间的残差地形位的间接影响以及Helmert重力异常由地形质量引力位和凝集层位所产生的引力影响，采用的公式均考虑了地球曲率影响的严密球面积分公式。计算地形的直接和间接影响的积分半径均采用了300公里。873个GPS水准资料与重力似大地水准面独立比拟精度为0.099m。利用球冠谐调和分析方法将GPS水准与重力似大地水准面联合求解得

8、出的22格网似大地水准面其精度到达0.079m。 3. GPS B级网以及似大地水准面精化成果的检验 由内蒙古自治区测绘产品质量监督检验站组织，于2021年6月20日2021年4月8日对内蒙古自治区测绘事业局完成的“内蒙古自治区高精度三维大地测量基准的建立与研究工程进行检测。以便验证GPS B级网及似大地水准面模型的精度是否到达预期的目标。 检测地点分别为加格达奇、阿尔山、锡林浩特、土左、土右及额济纳旗。检测外业由质检站委托内蒙古测绘院一分院采用GPS C级网连测水准点，内业由质检站进行检测质量检查及数据处理。本次检测投入Trimble GPS双频接收机R8S 5台、5700接收机3台、470

9、0接收机3台。内业质量检查及数据处理采用Trimble公司的随机软件TGO1.63及武汉大学测绘学院编制的Cosa5.11GPS数据处理软件进行。 检测结果： 1平面精度验证 aWGS84无约束平差 b2000坐标系约束平差 2高程精度验证 检测结论 通过检测数据证明，“内蒙古自治区高精度三维大地测量基准的建立与研究工程完全到达预期的精度指标。 四、内蒙古CORS系统的建设 1. NMGCORS系统的建设方案和过程 2007年7月内蒙古国土资源厅主持启动了内蒙古GNSS连续运行参考站综合效劳系统工程，首期工程是利用三年时间建立由15个点组成的呼和浩特市、包头市和鄂尔多斯市GNSS连续运行参考站

10、综合效劳系统，取得经验后按照自治区各地的需求情况综合分析陆续建设，并最终整网覆盖自治区全境。截止2021年3月NMGCORS已建成74个，其中呼伦贝尔市6个，兴安盟1个，通辽市3个，赤峰市18个，锡林郭勒盟3个，集宁市1个，呼和浩特市5个，包头市3个，鄂尔多斯市20个，巴彦淖尔市9个，乌海市1个，阿拉善盟4个。已经试运行的站点共61个。覆盖范围约占自治区面积的三分之一。 NMGCORS设备主要由GNSS接收机、网络RTK软件系统、计算机、效劳器、网络设备、防火墙等设备组成。采用拓普康NET-G3接收机及相关设备作为NMGCORS参考站设备，TopNET+软件包为系统的计算和效劳软件，惠普效劳器

11、、思科路由器和防火墙等相关设备为系统的网络设备。参考站与系统控制中心通过SDH光纤专线或ADSL专线连接，建立了网络RTK和DGPS效劳平台，利用GPRS、CDMA等方式，向用户提供实时厘米级、亚米级定位效劳，为用户提供事后精密数据效劳和信息下载。系统的技术指标见下表： 2. CORS系统的测试情况 通过系统测试，目前NMGCORS已具备以下功能： 1静态测量后处理，在系统有效范围内利用单台或多台GPS测量型接收机可进行各级控制点测量，利用参考站数据进行数据处理。 2参考站网覆盖区域及边界外推35km的范围内，提供可达厘米级精度的网络RTK差分数据效劳。 3采用GPRS、CDMA或3G等公共无

12、线通信技术，进行CMR，CMR+，RTCM-SC104.V2.x/3.0等格式的差分信息播发，并预留与其它通信播送手段的扩展接口。通过Internet或数据盘下载的方式，初步实现覆盖区域内用户的事后精密定位效劳。 4控制中心具备与参考站不间断通信的能力，具备数据完整性分析、多路径影响分析、电离层和对流层变化分析、系统完整性监测等功能；经测试说明，网络RTK等核心算法具有较强的稳健性，可适应电离层和对流层的较大变化。控制中心具备与邻近系统的联网能力，与相关协作单位在可控制的条件下实现数据共享和效劳联网。 5参考站按国家及行业有关标准建设，可升级为国家级的GPS参考站、国家地壳形变监测的参考站；参

13、考站具备长期连续运行的能力。 6系统兼容性测试说明，NMGCORS能接入国内外主流品牌GNSS接收机，并提供相应的数据效劳。 7系统实测技术指标： 动态参考基准的绝对定位精度优于设计的0.1m，相对定位精度高于设计的310-8。 实时定位内符合精度平面方向优于原设计的3cm，垂直方向优于原设计的5cm；外符合精度平面方向优于原设计的5cm，垂直方向优于原设计的10cm。 事后精密定位效劳平面方向优于原设计的5mm，垂直方向优于原设计的10mm。 实时定位效劳的覆盖范围优于原设计的要求。 实时定位效劳的日可用性优于原设计的95%。 五、结束语 2021年5月7日，内蒙古自治区科学技术厅邀请专家组成鉴定委员会，对内蒙古自治区测绘事业局完成的?内蒙古三维测绘基准研究与建立?工程进行了科技成果鉴定，鉴定委员会一致认为，该工程理论严密，技术先进，方法科学，整体到达了国际先进水平。 内蒙古自治区三维测绘基准的应用，对于满足目前“数字内蒙古根底地理信息的迫切需要，改变传统的水准测量和GPS RTK的作业模式，推进“数字内蒙古及其它工程的建设，具有重要的科学意义和社会意义。 参考文献： 【1】 宁津生，罗志才，李建成.我国省市级大地大地水准面精化的现状及技术模式J.大地测量学与地球动力学，