GPS三角高程测量在高原山地的研究与应用.pdf

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1、第4期矿山测量N0.42012年8月MINESURVEYINGAu2O12doi:10-3969/j·issn.1001—358X.2d12.04.003GPS三角高程测量在高原山地的研究与应用张洪升,冯艳顺,邱胜强,魏磊(1_河南省地质测绘总院,河南郑州450006;2.河南省地质勘查信息化工程技术研究中心,河南郑州450006)摘要:在地形起伏较大的地区,由于国家等级水准点稀少,高程异常变化大等原因,高程测量难度大、精度低。在建立GPS平面控制网后,利用GPS网的基线边长代替光电测距边长,就可以省去测距的工作量,从而提高三角高程测量

2、的作业效率和精度。关键词:GPS;三角高程测量;GPS基线;正常高中图分类号:P228.4文献标识码:B,文章编号:1001—358X(2012)04—0005—02(il—i2)+(1+2)]1GPS三角高程测量的基本方法=—(ftanA一tan~B)+i(BA一ARB)+c(2)根据GPS网的基线改正边长和相应边段上所观测天顶距化算的竖直角,按三角公式计算各GPS点之间上式中C:(i1+i2)+(1+2),如果设2=的高差,进而求得GPS点的高程。而我国工程上采用tan一tan,可得GPS三角高程测量对向观测高差的坐标系一般是投影到

3、高斯平面上的平面直角坐标,需的中误差为:将测得的地面上基线长度归算到高斯平面内,为此需进m=÷(tanZ~A+tan2~B)m2。+Dz(sec4一行二化改正,即将地面观测距离首先归化到参考椭球面上的大地线长度,然后将参考椭球面上大地线长度归算s眈ec。aB)+丽l_i,m孔2v+mc(3j)到高斯平面上的弦线长度。在GPS基线解算后,将GPSGPS基线误差主要取决于电离层时延、对流层实测的基线地面平距与2个已知点(一条基线的2个端点)反算的高斯平面距离相比,得到约束比,从而实时延、测距误差,整周多值性、失周,多路效应及卫星现将所有的观

4、测地面基线约束到高斯平面上。再根据误差、测站误差,这些误差可以通过采用一定的观测高差计算公式和所需的计算条件计算出各个GPS点间方法,模型改正及差分法予以削弱。的高差及各点的高程。为了预测GPS三角高程测量高差中误差的值,假设水平距离测量中误差15mm;m。(=m)=2精度及误差估算±15mill竖直角测量的中误差分两种情况,(1)mGPS三角高程测量中,单向观测天顶距时,垂线=±1.5”,(2)m=±2.0”;大气折光系数差的中误偏差将对高差产生不可忽略的影响,但若采用对向差mAk:±0,05;其他误差m=±1mm;;则表1是观测天顶

5、距,垂线偏差对高差影响将小于1/lClm。故将式(3)作为平均竖直角(=)及平均水平边长在下面的论述计算中忽略了垂线偏差的影响。(d=d)的函数而计算出求的预期中误差。GPS三角高程测量按式(1)计算两点间高差:表1GPS三角高程对向测量预期中误差n2h=Dtan~+(1一)+i一(1)n式中:为大气折光系数;R为地球曲率半径,采0。±1.52.85.68.913.0用6371km;i为仪器高;V为照准高。±2.03.67.211.215.810。±1.53.46.09.313.2由对向观测可得到A、B两点高差平均值:±2.04.07.

6、4l1.415.91h=÷(h一h)20。±1.55.07.310.614.6厶±2.05.38.211.916.31n2=÷[D(tanA—tanB)+(BA一AB)+由水准测量规范和表1的结果可以看出,当竖5第4期矿山浸d量角观测精度≤±1.5”时,GPS三角高程对向测量在竖角角值不超过1O。的情况下,水平边长在10001"1以内,可获得三等水准测量的精度,水平边长在Gl2000m以内可达到四等水准的精度。G53实例分析图1控制点网形实例测区位于藏区中南部,雅鲁藏布江中游北表2是根据GPS基线长算得基线平距和高斯改岸,谷深岩峭,测区

7、在海拔4000~4750m之间,相对正平距后,再结合基线直返觇测出的竖直角算得高高差750m以上。利用GPS三角高程测量方法计算差。算出高差平差值之后,利用已知点Gl的高程,出各控制点高程后,再利用常规三角高程测量方法便可求出各控制点的高程。计算出各控制点高程,然后比较两种方法的计算结由表2可知,直返觇高差较差均能满足规范所果和各项误差,从而评价GPS三角高程测量的精度规定的限差要求。四等水准限差为土2,总基线和可靠性。控制点网形参见图1。长度为4435.747m。可以算出允许限差为42mm,表2GPS三角高程测量计算表而经计算GPS三

8、角高程测量闭合差为23mm.在限表4高程对比表差允许范围内。由表(3)可知,直返觇高差较差均能满足规范所规定的限差要求。常规三角高程测量的闭合差为25mm也在允许限差20~~-范围内。(下转第1O页)6第4

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