成都市高精度似大地水准面模型建立及精度分析.pdf
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1、66测绘第46 卷第2 期2 0 2 3年4月成都市高精度似大地水准面模型建立及精度分析尚金光1,2 引张小波1.2 陈华3邝鹃1(1.成都市勘察测绘研究院,四川成都6 10 0 8 1;2.四川省城市信息化测绘工程技术研究中心,四川成都6 10 18 1;3.武汉大学卫星导航定位技术研究中心,湖北武汉430 0 7 9)摘要在平原、丘陵、山区等多地貌覆盖的成都地区,利用2 2 15个点重力数据、30 0 个GNSS水准控制点及7.57.5数字高程模型,以EIGENO1C地球重力场模型作为参考重力场,采用Airy-Heiskanen地形均衡归算模型,由第二类Helmert凝集法,建立了成都市高
2、精度似大地水准面新模型。经多种实测数据进行数学精度和可靠性检核,模型整体精度优于土0.0 17 m,模型具备全域覆盖、精度高且均匀可靠的特点,可有效支撑成都市现代测绘基准服务体系。关键词似大地水准面;重力;Helmert凝集法;均衡改正;模型检验中图分类号 P22Establishment and Precision Analysis of the High-precisionSHANG Jin-guang文献标识码 AQuasi-Geoid Model in Chengdug ZHANG Xiao-bo CHENHua KUANG Kun文章编号】16 7 4-50 19(2 0 2 3)0
3、 2-0 0 6 6-0 41引言利用GNSS定位技术和当地高精度似大地水准面模型可以快速获得精密海拔高程。精密的大地水准面数字模型成为高程基准现代化的关键基础-,从而根本改变高程基准的维持模式和高程测定的作业模式。这种新的维持模式是一种无需建立地面标石的“绿色模式”,是一种不受山区和水域所限的“无障碍模式”,也是一种无传递累积误差的“独立测高模式”2 。近年来,为了满足城市快速发展的需要,全国大部分省市相继更新了各自的似大地水准面精化模型 5-7 。如四川省建立省域2 2 似大地水准面精化模型,精度为土0.0 6 5m;重庆市建立22格网似大地水准面精化模型,精度为土0.0 16m。成都市似
4、大地水准面计算早期模型在2 0 0 7 年完成,采用的数学基准为WGS84和19 8 5国家高程基准,模型未覆盖山区和东部新区“。伴随着四川天府新区、成都东部新区规划、建设发展,成都迫切需要建立覆盖全域的新精化模型,消除系统误差、提高精度和扩大范围 6,10 。因而在基础测绘“十三五”规划实施期间,市勘测院决定采用CGCS2000和198 5国家高程基准,综合利用GNSS水准测量资料、数字地面高程模型、重力数据等,联合武汉大学技术团队建立新模型,实现高程基准全市域高精度满覆盖。2数据收集2.1 GNSS水准点布设利用2 0 16 一2 0 18 年连续建立的高精度GNSS水准网,获得330 个
5、GNSS水准点的高程异常值,点间距约10 15km,优于规范要求,设置检查点30个。图1为成都市GNSS水准点的分布图。Aknown points*check points图1成都市GNSS水准点的分布2.1.1C级GNSS网整体解算基线解算采用国外的GAMIT/GLOBK软件,CGCS2000坐标系下的三维平差采用武汉大学的cosaGPS软件,质量检核采用自研认证软件GPSNAAS。数据解算分时段进行,项目参数设置如下:(1)卫星钟差的模型改正:采用广播星历中的钟差参数进行改正。(2)接收机钟差的模型改正:采用根据伪距观测绘第46 卷第2 期2 0 2 3年4月测值计算的钟差。(3)电离层折
6、射影响:采用LCHELP观测值消除。(4)对流层折射影响:根据标准大气模型用Sasstamoinen模型改正,采用分段线形的方法估算折射量偏差参数。(5)卫星和接收机天线相位中心改正:接收机L1、L2 相位中心偏差采用经过天线模型添加后的antmod.dat 文件。(6)轨道误差改正:轨道文件采用IGS提供的sp3格式最终精密星历数据。为提高运算效率,对GNSS观测形成的16 2 个时段数据进行批处理,编制快速处理脚本。解算后,所有数据单天解合格,跨年基线重复性较好,基线各分量中误差为毫米级。整网平差后,最弱点C447水平精度为土0.0 0 9m,大地高精度为0.0 11m。2.1.2二等水准
7、网整体解算本项目二等水准观测单程36 9 4km,构成2 4个测段、92 个闭合环。经各项改正后,每千米水准测量偶然中误差最大测段为土0.9 9 mm,最小测段为0.39mm,平均值为土0.6 8 mm,全中误差为0.8 5mm,水准网内符合精度非常高。约束平差后,每千米验后单位权中误差土1.33mm,最弱点(位于山区)中误差土0.0 0 8 m。验后单位权中误差(1.33mm)稍稍大于验前单位权中误差(土1mm),说明已知点间存在微量级兼容性残差,从而影响水准网精度指标,但水准点高程值已然是兼顾水准网内符合以及外附合的最优解。2.2数字高程模型成都市西部高山区、东部丘陵、中部为平原和龙泉山脉
8、,最高处约536 0 m,最低处约40 0 m,平均高程约56 0 m。本项目地形数据采用SRTM制作7.57.5数字高程模型,如图2 所示。67而西部山区非常稀疏,如图3所示。2.4参考重力场模型计算局部大地水准面时需要选择适合本地区的高阶全球重力场模型作为参考重力场,分别采用EGM2008、EI G EN0 1C 参考重力场模型,计算不同重力场模型下不同计分半径、不同地形改正的区域重力似大地水准面,分析对比后,最终选择EIGENO1C作为参考重力场模型。图3成都地区重力点的分布3精化计算步骤本项目采用Airy-Heiskanen 地形均衡归算模型(均衡抵偿深度取32 km),计算了成都市2
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