田 慧

(廣州南方測(cè)繪科技股份有限公司，北京 100000)

0 引言

某天然氣股份有限公司計(jì)劃部署GIS綜合管理平臺(tái)，要求所有管網(wǎng)數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)“一張圖”，在完善已有的市地方坐標(biāo)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上建立CGCS2000國(guó)家大地坐標(biāo)基準(zhǔn)。本研究應(yīng)用已有的前期數(shù)據(jù)，建立了若干北斗衛(wèi)星連續(xù)運(yùn)行基準(zhǔn)站，為移動(dòng)測(cè)量終端提供了高精度厘米級(jí)差分信號(hào)。隨著CGCS2000國(guó)家大地坐標(biāo)的普及，市地方坐標(biāo)基準(zhǔn)以及CGCS2000國(guó)家大地坐標(biāo)基準(zhǔn)逐漸完善，并將已有的管網(wǎng)數(shù)據(jù)從市地方坐標(biāo)轉(zhuǎn)換成2000國(guó)家大地坐標(biāo)列為整個(gè)GIS平臺(tái)的重要任務(wù)之一。

1 研究背景

研究區(qū)域地處中國(guó)東北平原腹地——松遼平原，它是東北地區(qū)天然地理中心、“一帶一路”北線重要節(jié)點(diǎn)城市、中蒙俄經(jīng)濟(jì)走廊節(jié)點(diǎn)城市、長(zhǎng)吉圖戰(zhàn)略腹地城市、哈長(zhǎng)城市群核心城市，地勢(shì)較為平坦，為東部山區(qū)與西部松遼平原過(guò)渡地帶。東南部屬丘陵低山區(qū)，海拔高程多為200～400 m。主要利用市天然氣公司在實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)區(qū)周邊建立的北斗衛(wèi)星連續(xù)運(yùn)行基準(zhǔn)站來(lái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，這些基站的CGCS2000國(guó)家大地坐標(biāo)是通過(guò)GAMIT軟件解算所得，并通過(guò)JLCORS進(jìn)行CGCS2000坐標(biāo)實(shí)測(cè)對(duì)比。市測(cè)繪院位于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)區(qū)周邊的CORS基站，通過(guò)這些基站聯(lián)測(cè)了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)區(qū)8個(gè)控制點(diǎn)，解算了控制點(diǎn)的市地方坐標(biāo)以及基于市測(cè)繪院網(wǎng)絡(luò)CORS框架的經(jīng)緯度和橢球高。

2 控制點(diǎn)布設(shè)

本實(shí)驗(yàn)在市主城區(qū)及周邊共計(jì)布設(shè)了8個(gè)控制點(diǎn)，這些點(diǎn)要基于以下要求進(jìn)行選址[1]：①點(diǎn)位便于安置接收設(shè)備和操作，視野開闊，視場(chǎng)內(nèi)障礙物的高度角不超過(guò)15°。②遠(yuǎn)離大功率發(fā)射源(如電視臺(tái)、電臺(tái)、微波站等)，其距離應(yīng)大于200 m。遠(yuǎn)離高壓輸電線和微波無(wú)線電信號(hào)傳送通道，其距離應(yīng)大于50 m。③附近沒有強(qiáng)烈反射衛(wèi)星信號(hào)的物件(如大型建筑物等)。④交通方便，有利于其他測(cè)量手段擴(kuò)展和聯(lián)測(cè)。

點(diǎn)位中心標(biāo)志采用了簡(jiǎn)易標(biāo)志，利用電錘在符合條件的水泥地面鉆孔，將中心標(biāo)志植入地面并用速干水泥固定，并制作了點(diǎn)之記。

3 靜態(tài)聯(lián)測(cè)

實(shí)驗(yàn)充分利用了具備CGCS2000坐標(biāo)以及市坐標(biāo)的CORS基站資料，市地方坐標(biāo)起算數(shù)據(jù)資料來(lái)源于市測(cè)繪院。

網(wǎng)型中，米沙子、燒鍋、齊家、樂山分別是市測(cè)繪院的4個(gè)衛(wèi)星連續(xù)運(yùn)行基準(zhǔn)站，在等級(jí)理論上屬于B級(jí)GPS點(diǎn)，具備市地方坐標(biāo)。在解算時(shí)，求出了基于這個(gè)框架控制點(diǎn)的橢球高，為后期轉(zhuǎn)換點(diǎn)位的1985黃海高程做了鋪墊[2]。

在CGCS2000坐標(biāo)聯(lián)測(cè)過(guò)程中，最初選擇的是聯(lián)測(cè)市測(cè)繪院的網(wǎng)絡(luò)CORS，經(jīng)測(cè)試發(fā)現(xiàn)，市測(cè)繪院的網(wǎng)絡(luò)CORS和天然氣公司新建的網(wǎng)絡(luò)CORS在CGCS2000框架上存在一定偏差。經(jīng)測(cè)試和討論，最終選擇了聯(lián)測(cè)市天然氣公司新建網(wǎng)絡(luò)CORS其中的3個(gè)基站，即綠園一汽(CCLY)、南關(guān)洋浦(CCNG)和九臺(tái)蓮花山(CCJT)，這3個(gè)基站在市主城區(qū)及周邊，CGCS2000坐標(biāo)框架由迅騰公司利用GAMIT軟件解算所得，精度可靠[3]。

圖1 地方坐標(biāo)靜態(tài)聯(lián)測(cè)示意圖Fig.1 Schematic diagram of local coordinate static measurement

圖2 CGCS2000坐標(biāo)聯(lián)測(cè)網(wǎng)型圖Fig.2 CGCS2000 coordinated network survey

圖3 二維網(wǎng)約束平差指標(biāo)Fig.3 Two-dimensional network constraint adjustment index

4 地方到2000坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模型精度評(píng)價(jià)過(guò)程

4.1 殘差的計(jì)算

V(殘差)=重合點(diǎn)轉(zhuǎn)換坐標(biāo)-重合點(diǎn)已知坐標(biāo)

4.2 平面直角坐標(biāo)系平面點(diǎn)位中誤差的計(jì)算公式

4.3 內(nèi)符合精度計(jì)算

依據(jù)建模點(diǎn)的殘差，按上述點(diǎn)位中誤差計(jì)算公式計(jì)算出的點(diǎn)位中誤差被稱為坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的內(nèi)符合精度。本實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)地方坐標(biāo)到2000坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換模型精度由南方數(shù)碼公司開發(fā)的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換軟件自動(dòng)生成，通過(guò)二維多項(xiàng)式的計(jì)算，殘差均為毫米級(jí)。