参考资料--gps跨河水准测的理论与实践.doc

GPS定位技术运用于跨河水准测量的理论与实践 目 录 第一节：GPS定位技术运用于跨河水准测量的理论依据 1 第二节GPS定位技术运用于跨河水准测量的适用范围 5 第三节GPS定位技术运用于跨河水准测量的布点要求 5 第四节GPS技术运用于跨河水准测量中GPS观测及数据处理 7 第五节GPS定位技术运用于淮扬镇新建铁路项目跨河水准测量 9 第一节：GPS定位技术运用于跨河水准测量的理论依据 GPS大地高，水准测量的正常高，高程异常 GPS测量是以WGS-84椭球面为基准,在WGS-84地心坐标系中进行的,所提供的高程为相对于WGS-84椭球的大地高,遗憾的是相对于WGS-84椭球的GPS大地高是没有物理意义的,只是一个假定的高程系统,而实际工程应用中采用的是以似大地水准面为基准的正常高系统。所以,在实际应用中一般要将GPS大地高转化为目前我国使用的正常高(我国现有的高程资料基本属于黄海56高程系或85高程系)。进行GPS高程转换要考虑WGS-84椭球和本地参考椭球的差异以及大地水准面和似大地水准面相对本地参考椭球的高差,即大地水准面高和高程异常。大地高、正常高和高程异常之间有如下关系: HG=HN+ξ 其中,HG为大地高;HN为正常高;ξ为高程异常， 高程异常，即同一测站点以WGS-84为基准的GPS大地高与以似大地水准面为基准的正常高之间的高程异常。其几何关系见下图 ⒉高程异常变化值，高程异常变化率 高程异常变化值：当测区中某一个点A既用GPS定位技术测得其GPS大地高HGA，又用常规高程测量方法测得其正常高HNA,我们就可以求出A点的高程异常值； ξA=HGA- HNA 同样，当测区中某一个点B既用GPS定位技术测得其GPS大地高HGB，又用常规高程测量方法测得其正常高HNB,我们就可以求出B点的高程异常值。 ξB=HGB- HNB 测区中AB两点的高程异常变化值即为 △ξAB=ξA-ξB=( HGA- HNA)-( HGB- HNB) 高程异常变化率:当AB两点的水平距离为LAB时，那么AB两点高程异常变化率即为： VξAB =△ξAB/LAB ⒊跨河水准测量理论依据 高程异常变化值，以及高程异常变化率在工程实践中应用非常广泛，其内涵及外延各种论述专著各有不同，本文上述两个概念是专为论述跨河水准测量而设，仅以此文为限。 高程异常产生的物理原因如下： 第一：地球是一个类椭球，而非严格意义上的椭球。在某些区域地球形状与几何椭球相去甚远。 第二：组成地球的介质的质量分布不均匀。由于万有引力定律得知，各地地球重力加速度分布不均匀，造成似大地水准面与WGS-84椭球面不一致。 知道了高程异常产生的物理原因，我们就容易明白高程异常规律难寻，因此，GPS定位技术在水准高程方面一直存在难以逾越的障碍，但高程异常变化在对于某一具体位置而言是恒定的，他取决于该地地球的形状及该地地下介质的质量（即该地的重力加速度），同时，对于某一个区域而言高程异常变化值是有规律可循。地球的介质的质量的变化，导致该地重力加速度的变化。从而导致高程异常变化，但是，对于某一个区域而言，地球的介质的质量的变化是渐进的过程，这是地球在几亿年的变化的过程中逐渐形成。从而导致重力加速度的变化也是渐进的过程，最终导致高程异常变化也是渐进的过程，因而，对于某一个较小区域而言，高程异常变化率呈现逐渐递增或者逐渐递减的变化趋势。 对于一条直线而言，如下图所示：从AB区间的高程异常变化率，到BC区间的高程异常变化率,到CD区间的高程异常变化率，必然是一个渐进的过程。 因此: AB区间的高程异常变化率是BC区间的高程异常变化率与CD区间的高程异常变化率的平均值。如下列公式所示： VξBC= （VξAB +VξCD）/2 ●跨河点 ○非跨河点 这就是GPS定位技术运用于跨河水准测量的理论依据 第二节GPS定位技术运用于跨河水准测量的适用范围 ⒈当海拔高度超过500米的地区，不宜进行一二等水准测量，当海拔高度超过多少米的地区，不宜进行三四等水准测量，在测量规范没有规定，本人认为：应根据实地情况，具体确定，当河两端的高程异常变化率差值超过每公里15mm时，不宜采用GPS定位技术进行三四等跨河水准测量。这既考虑了仪器系统误差，也考虑人为观测误差，同时考虑三四等跨河水准测量限差要求。 ⒉当海拔高度超过500米的地区，河面宽度小于1000米，河两端的高程异常变化率的差值小于每公里15mm时，本人认为：可以采用GPS定位技术进行三四等跨河水