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第1章　大地測量

§1.4　區域似大地水準面精化案例

知識點：

一、似大地水準面精度與分辨率

二、似大地水準面精化基礎數據要求

三、高程異常控制點的布設

四、數據處理

五、似大地水準面精度檢驗

規范 《區域似大地水準面精化基本技術規定

知識點一、似大地水準面精度與分辨率

1.         精度表示

2.         目的、分級、分辨率

3.         各級應用目標

4.         各級似大地水準面精度與分辨率要求

1精度： 由格網平均高程異常相對于本區域內各高程異常控制點的高程異常平均中誤差表示。

2 分辨率：以一定分辨率的格網平均高程異常來表示，   

主要目的：用于不同比例尺地形圖的高程點測定，

分為三類：按照用途不同，劃分為：

國家似大地水準面、

似大地水準面和

城市似大地水準面。

3 國家似大地水準面、省級似大地水準面和城市似大地水準面分別以滿足1：5萬、1∶1萬和1：500基本比例尺地形圖測制為基本應用目標，

其分辨率和精度的確定以不超過圖根高程控制點的高程中誤差（基本等高距的1/10）為最低精度

 4 各級似大地水準面的精度和分辨率應不低于下表規定

知識點二、似大地水準面精化基礎數據要求

似大地水準面精化基礎數據要求

1.格網平均重力異常的分辨率和精度

2.數字高程模型的分辨率和精度

3.高程異常控制點測量精度

1.格網平均重力異常的分辨率和精度

采用的格網平均重力異常分辨率應不低于下表規定。

格網平均重力異常的精度以格網平均重力異常的代表誤差表示，格網平均重力異常的代

表誤差計算公式為

式中，    為格網平均重力異常代表誤差，單位為10-5m/s2；         

               為平均重力異常格網分辨率，單位為角分；

                c為平均重力異常代表誤差系數。

2.數字高程模型的分辨率和精度

所采用的數字高程模型（dem）分辨率應不低于下表的規定。

各級數據高程模型分辨率

數字高程模型的精度不低于國家1∶5萬比例尺數字高程模型的數據，其格網間距不大于25m×25m，格網高程中誤差不大于下表的要求。

 各類地形格網高程中誤差

3.高程異常控制點測量精度

（1）用于精化國家似大地水準面的高程異常控制點，其坐標和高程精度應不低于 b級gps網點和國家二等水準網點的精度。

（2）用于精化省級似大地水準面的高程異常控制點，其坐標和高程精度應不低于 c級gps網點和國家三等水準網點的精度。

（3）用于精化城市似大地水準面的高程異常控制點，其坐標和高程精度應不低于 c級gps網點和國家三等水準網點的精度。

知識點三、高程異常控制點的布設

1.技術設計準備

2.點位布設原則

3.外業觀測

 1.技術設計準備

（1）根據需要，收集測區范圍已有的大地測量成果和資料。

（2）搜集測區范圍內有關的地形圖、交通圖等資料；必要時，還應搜集有關的地震、地質資料等。

（3）技術設計前，應對上述資料進行分析研究，并進行實地勘察，然后進行圖上設計。

2.點位布設原則

（1）應均勻分布于似大地水準面精化區域。

（2）應具有代表性，

點位分布應顧及平原、丘陵和山地等不同的地形類別區域，點位在不同地形類別中均應占有一定的比例；

在可能的情況下，對丘陵和山地等地形變化劇烈地區應適當加大高程異常控制點分布密度。

（3）大地控制網點和水準網點的利用

不低于《區域似大地水準面精化基本技術規定》中規定精度的大地控制網點和水準網點。

（4）相鄰高程異常控制點最大間距不宜大于

式中，d為相鄰高程異常控制網點最大間距，單位為km； m為似大地水準面的精度，單位為cm；c為平均重力異常代表誤差系數；λ為平均重力異常格網分辨率，單位為角分

（5）新埋設的高程異常控制點：天線墩上埋設滿足gps和水準測量的標志。

（6）利用已有大地控制點和水準點，應檢查該點的穩定性、可靠性和完好性。

（7）選點與埋石工作結束后應上交選點工作總結、高程異常控制點選點圖、點之記、選點搜集的各種資料等。

3.外業觀測

（1）符合gb/t18314—2009《全球定位系統（gps）測量規范》的相關規定。

（2）高程異常控制點的正常高程應以國家一等或二等水準點作為起算點。

（3）高程異常控制點水準測量

gb/t12898—2009《國家三、四等水準測量規范》的相關規定。

知識點四、數據處理

1.高程異常控制點數據處理

gps數據處理    高程數據處理   高程異常計算

（1）高程異常控制點gps測量數據處理按照

gb/t18314—2009 《全球定位系統（gps）測量規范》的要求執行。

（2）高程異常控制點水準測量數據處理按照gb/t12898—2009《國家三、四等水準測量規范》的要求執行。

（3）高程異常控制點的高程異常按下式計算

式中，       為高程異常；h為大地高，由gps測量方法獲得；h為正常高，由水準測量方法獲得。

2.似大地水準面計算流程

似大地水準面計算流程如圖所示。

知識點五、似大地水準面精度檢驗

1.檢驗點布設原則

（1）檢驗點的點位應分布均勻，在平原、丘陵和山區等不同的地形類別以及有效區域邊緣地區均應布設檢驗點，

采用未參加似大地水準面計算的實測高程異常點作為檢驗點。

（2）城市似大地水準面相鄰檢驗點的間距不宜超過30km，檢驗點總數不應少于20個。

（3）檢驗點與用于區域似大地水準面精化的高程異常控制點間的距離應不小于似大地準面格網間距。

（4）檢驗點應滿足gps觀測與水準聯測條件。

（5）在利用舊點作為檢驗點時，

應檢查舊點的穩定性、可靠性和完好性是否滿足gps觀測與水準觀測。

細部要求

2.檢驗點觀測

（1）檢驗點的測量精度應不低于區域似大地水準面精化時高程異常控制點的測量精度。

（2）檢驗點的外業觀測與區域似大地水準面精化時高程異常控制點的測量要求一致。

3.檢驗點數據處理

（1）gps數據處理按照

gb/t18314—2009 《全球定位系統（gps）測量規范》

（2）水準數據處理按照

gb/t 12897—2006《國家一、二等水準測量規范》

gb/t12898—2009《國家三、四等水準測量規范》

（3）計算檢驗點的實測高程異常

（4）利用檢驗點的大地坐標和擬合后似大地水準面模型計算各檢驗點的高程異常

4.似大地水準面精度評定

由似大地水準面模型計算的各檢驗點高程異常與其實測高程異常不符值計算的中誤差，作為似大地水準面精度。

案例樣題

1.任務概況

利用gps技術和水準測量技術，在已有加密重力資料、數字高程模型的基礎上，通過對重力、地形數據及gps水準數據的處理，精化該市似大地水準面，涉及測區面積約5000km2。

2.目標

××市區域似大地水準面精化的目標是綜合利用重力資料、地形資料、重力場模型與gps水準成果，采用物理大地測量理論與方法，應用移去—恢復技術確定該市區域性精密似大地水準面。

本項目外業工作內容主要包括gps c級點選埋50點，gps c級點觀測100點（新選埋50點，利用已有點位50個），gps c級點三等水準聯測（含水準路線檢測）1000km以及外業成果整理、歸檔。

本項目數據處理工作內容主要包括：

加密重力數據整理，重力數據分析、重力歸算，

dem數據加工處理，格網平均重力異常計算，

gps點數據處理，水準數據處理，

區域似大地水準面計算，

數據處理成果整理、歸檔。

3.指標要求

gps c級網相鄰點基線水平分量中誤差不超過10mm，相鄰點基線垂直分量中誤差不超過20mm。

三等水準測量每千米偶然中誤差不超過3mm，每千米的全中誤差不超過6mm。

似大地水準面分辨率2.5′×2.5′，似大地水準面精度為±0.05ｍ。

4.現有資料

××市及其轄區共有國家一、二級三角點100個，經過外業實地踏勘與內業分析，其中，50個點保存完好，點位穩定、可靠，在布設××市似大地水準面精化所需的高程異常控制點時，可直接選擇利用其中的部分點位。

××市及其轄區共有國家高等級gps點20個，經過外業實地踏勘與內業分析，15個點位保存完好，點位穩定、可靠，在布設該市似大地水準面精化所需的高程異常控制點時，可直接選擇利用其中的部分點位。

××市共有國家第二期一、二等水準復測路線200km，基本水準點45個，經過外業實地踏勘與內業分析，其中35個點保存完好，點位穩定、可靠，在布設該市似大地水準面精化所需的高程異常控制點時，可直接選擇利用其中的部分點位。同時選擇部分點位保存完好、觀測資料與成果齊全且地質條件穩定的國家一二等水準點作為高程異常控制點的正常高程的起算點。經過資料分析，該市似大地水準面計算區域內擁有加密重力測量資料約1萬多點，在每個2.5′×2.5′格網內至少有一個實測重力點，重力數據的分布密度可滿足該市似大地水準面精化需要。

1.簡述高程異常控制點布設原則。

2.簡述似大地水準面計算流程。

3.簡述似大地水準面精度檢驗原則和精度評定方法。

[參考答案]                                

1.高程異常控制點布設原則如下：

（1）高程異常控制點應均勻分布于似大地水準面精化區域。

（2）高程異常控制點應具有代表性，點位分布應顧及平原、丘陵和山地等不同的地形類別區域，點位在不同地形類別均應占有一定的比例；在可能的情況下，對丘陵和山地等地形變化劇烈地區應適當加大高程異常控制點分布密度。

（3）各級似大地水準面的高程異常控制點宜利用不低于gb/t23709—2009《區域似大地水準面精化基本技術規定》中4.5規定精度的大地控制網點和水準網點。

（4）相鄰高程異常控制點最大間距不宜大于式（1.4.2）的計算結果。

2.似大地水準面計算流程如下：

（1）高程異常控制點gps測量數據處理。

（2）高程異常控制點水準測量數據處理。

（3）計算高程異常控制點的高程異常。

（4）收集似大地水準面精化區域的重力資料與數字高程模型資料，并按格網平均重力異常計算要求對數據進行整理。

（5）可采用地形均衡重力歸算等方法完成重力點的重力歸算與格網平均重力異常計算。

（6）根據不同情況選擇適當的參考重力場模型，采用移去—恢復技術，完成重力似大地水準面計算。

（7）采用融合技術消除或削弱高程異常控制點與對應的重力似大地水準面的不符值，完成與國家高程系統一致的似大地水準面計算。

3.似大地水準面精度檢驗原則和精度評定方法

檢驗點布設原則如下：

（1）檢驗點的點位分布均勻

在平原、丘陵和山區等不同的地形類別以及有效區域邊緣地區均應布設檢驗點，

采用未參加似大地水準面計算的實測高程異常點作為檢驗點。

（2）國家似大地水準面相鄰檢驗點的間距不宜超過300km，檢驗點總數不應少于200個；

省級似大地水準面相鄰檢驗點的間距不宜超過100km，檢驗點總數不應少于50個；

城市似大地水準面相鄰檢驗點的間距不宜超過30km，檢驗點總數不應少于20個。

（3）檢驗點與用于區域似大地水準面精化的高程異常控制點間的距離應不小于似大地水準面格網間距。

（4）檢驗點應滿足gps觀測與水準聯測條件。

（5）在利用舊點作為檢驗點時，應檢查舊點的穩定性、可靠性和完好性以及是否滿足gps觀測與水準觀測，符合要求方可利用。

檢驗點數據處理如下：

（1）gps數據處理按照gb/t18314—2009 《全球定位系統（gps）測量規范》的要求執行。

（2）水準數據處理按照gb/t12897—200《國家一、二等水準測量規范》6和gb/t12898—2009《國家三、四等水準測量規范》的要求執行。

（3）計算檢驗點的實測高程異常。

（4）利用檢驗點的大地坐標和擬合后似大地水準面模型計算各檢驗點的高程異常。

似大地水準面精度評定則由似大地水準面模型計算的各檢驗點高程異常與其實測高程異常不符值計算的中誤差，作為似大地水準面精度。