陆希瑶 王紫蔚
江苏省地质勘察技术院210049
摘要：从严格意义上讲，似大地水准面并不真正属于水准面，而是一种接近水准面的封闭曲面，能够作为辅助面提高计算质量。本文通过对似大地水准面进行分析，并结合实际对似大地水准面的精化结果精度提出个人观点，希望为关注似大地水准面精化的人群提供参考。
关键词：似大地水准面；精化；精度检测
引言：似大地水准面本身并不是具备物理意义的水准面，也不是对空间各个点位唯一的高层起算面，但是在测量计算过程中，却能够发挥出非常重要的作用，有效保证计算精确度。因此，有必要对似大地水准面再精化结果精度进行研究。
一、似大地水准面综述
随着科技的持续发展，GPS连续运行参考站在各个地区得到了非常广泛的应用，此时网络实时动态差分测量模式便成为了无线通讯效果良好地区的一种重要测量方式，NRTK在实际测量过程中，据精度测试能够发现，这种测量方式的平面定位精度以及大地高定位精度能够基本满足精度要求，而利用GPS静态定位的方式其大地高精度则会进一步得到优化，然而利用GPS最终得出的结果却不是具有物理意义而正常高，而是一种几何高，只有专门利用似大地水准面模型对于进行合理转换，才能够GPS得出的大地高转变为具有足够精度的正常高。相较于传统水准测量而言，利用似大地水准面完成GPS测量无论是测量期间的劳动强度还是测量效率都会得到大幅提高，保证测量项目的测量结果。
大地高与正高以及正常高相互之间的差别即为大地水准面差距与高程异常，想要对二者进行求解，可以以下几种方法来完成：第一，几何法。在大地水准面精化中，几何法就是利用几何关系对测定两点大地水准面高程差做出直接测定的一种方式。第二，天文大地测量法。在测量期间，使用天文大地测量法需要提前掌握测量点位置的垂线偏差，在实际测量期间很难保证测量精度。第三，重力法。重力测量法在测量期间会结合一种、多种重力数据来完成测量。通过将重力数据作为边值，可以构建出关于扰动位的响应中立边值问题，在对边值问题求解完成之后便可以明确扰动位的函数信息，此时利用Bruns公式便可以完成大地水准面高程转换。第四，组合法。在使用组合测量法之前，应该使用移去恢复法以及ID-FFT技术对重力大地水准面进行计算、拟合至集合大地水准面中，以此来消除大地水准面的系统偏差，促使似大地水准面满足精度的实际需求。
二、似大地水准面精化分析
（一）区域基础数据
某地区利用GPS/水准测量以及数字高层模型、加密重力点成果作为数据核心，然后采用高阶次重力场模型、重力法、移去恢复法完成了似大地水准面精化，保证了精化结果的精度质量[1]。
GPS/水准的最终测量成果共有426点，A、B、C级点数为35、60、331。在对水准点位进行布设时，不仅需要考虑基础测绘与工程建设的实际需求，还需要同时满足区域内部山地部分的似大地水准面精化质量。在布设期间，A、B点位按照50～60km以及30～55km的间距开展了均匀布设。另外在主要城市的都市区外的规划区域内部，一共布设了105个C级点位，在对中心城市进行布设时，点位数量大于5点，而其他城市点位全部大于3点，在测量过程中，GPS点位将会按照二等水准精度开展连测作业。
重力数据经由分析转换、剔除粗差后可以便可以用作似大地水准面的精化计算。该区域内部能够利用的重力点共有90597个，加密重力点的覆盖均匀性将会对似大地水准面精化结果带来非常严重的影响。
（二）似大地水准面确定
在利用重力测量法以及移去恢复技术进行似大地水准面的计算时，需要专门对重力场模型阶次以及积分半径进行参考，地形影响积分半径以及大地水准面积分半径需要按照5km的间隔完成0km至140km的计算，一共需要完成842种计算，以此来保证计算精度，然后结合实测选择适合的重力大地水准面模型开展纠正。在纠正拟合期间，其中528个水准点能够当作拟合数据，用于对重力似大地水准面的纠正，但是考虑到测量区域内的重力似大地水准面并没有足够精度且GPS/水准数据相对较为丰富，所以需要发挥出GPS/水准数据的优势，完成对区域内大地水准面的有效控制。经过对多种模型拟合效果的选定，最终选择薄板样条函数拟合作为似大地水准面模型。
三、模型精度检测
内符合精度检测利用了空点法进行检测，检测期间结合部分点位选定了449个拟合点，其余GPS/水准点开展检核，这部分点位包括都市区域内点位54个与外围地区点位26个，经过检测后发现都市区域内部精度为±1.6cm，而都市区域外围精度则是±1.9cm。在精度检测期间，能够对似大地水准面净化精度造成严重影响的因素有很多，而在本次检测中，GPS/水准点精度与分布将成为决定似大地水准面精度的主要因素，从GPS/水准点的分布设数量与分布趋势来看，都市区域内部的似大地水准面精度会普通高于都市区域外围其他城市。所以在开展外复核精度检测时需要根据都市区、外围区域、其他区域的分类方式分别开展检测分析，为了保证测量精度，可以利用静态GPS测量与RTK测量两种方式来开展结果分析[2]。
都市内部区域中的静态GPS测量可以利用三种测量精度来完成，第一种就是按照C级点精度要求开展8h静态GPS测量并求解，然后使用二等水准接测。其余两种则是按照四等GPS精度开展1h静态GPS测量并求解，然后分别按照二等水准与四等三角高程进行接测。RTK测量法则要结合都市内部水准点与观测条件直接进行RTK测量，测回间应该注意对仪器设备进行初始化，并保证时间间隔能够大于60s。在对都市区域外围县城进行精度检测时，静态GPS测量需要按照城市四等GPS精度做出要求，观测时间需要控制在1h,观测技术之后接测四等三角高程。由于都市区域外围县城共有21个城市，所以RTK测量时需要选择21个二等水准点，然后进行测量。在对其他地区进行检测时，如果区域精化点相对较少，则需要在不同区域选定9个二等水准点，并对水准点开展RTK测量。在对山区进行测量时，则需要使用具有高程值的三角点开展静态GPS测量。经过测量后发现，该地区似大地水准面的测量结果基本能够满足测量需求，即便是部分精化点相对较少的偏远地区以及区域内的部分山区，利用静态GNSS测量与RTK测量同样能够大致满足测量精度需求，在面对碎部点时可以专门利用网络RTK的测量方式来完成最终测量。
结论：总而言之，在似大地水准面再精化期间，水准面最终精度将会与GPS/水准点的数量以及拟合方法等方面均有一定联系，如果促使水准面并不具备足够精度，则要采用足够数量的高精度GPS/水准点来完成精化，但是当GPS/水准点数量达到一定数量时，再精化精度将不再继续提高。
参考文献：
[1]安艳辉.区域似大地水准面再精化精度影响因素分析[J].测绘地理信息,2020,45(04):75-78.
[2]安艳辉,王勇,孔宪森.GPS/水准点数对似大地水准面再精化结果精度分析[J].现代测绘,2019,42(06):16-19.