千寻CORS结合七参数模型在水利工程测量中的应用

LIN Zhihong;WANG Haifei

【摘 要】应用千寻CORS网络构建了珠江口门区域高程异常模型,并进行了验证,结果表明:加载七参数模型的千寻CORS平面和高程测量精度满足规范要求,可应用于水利工程测量实践中,尤其是在大区域水利工程测量中,能极大提高作业效率. 【期刊名称】《广东水利水电》 【年(卷),期】2019(000)006 【总页数】3页(P78-80)

【关键词】千寻CORS;七参数模型;工程测量 【作 者】LIN Zhihong;WANG Haifei 【作者单位】 【正文语种】中 文 【中图分类】P226+.3

千寻位置是全球领先的精准定位服务公司，其基于北斗卫星系统(兼容GPS、GLONASS、Galileo)基础定位数据，利用遍及全国的超过2200个地基增强站及自主研发的定位算法，通过互联网技术进行大数据运算，为用户提供高达动态厘米级和静态毫米级的精准定位及延展服务。千寻位置的公共CORS拥有自己的CORS站和位置服务系统，具有单机测量、覆盖范围广、一个账号全国通用、获取便捷、使用灵活等优点，通过北斗地基增强全国网的整合与建设，可以提供全天候

不间断的快速定位及响应服务，正迅速向全国推广。作为新生事物，其精度如何，一直受到测绘业界质疑。尹业彪等[1]结合EGM2008模型分析了千寻CORS的平面和高程精度，但EGM2008模型较为复杂，有些GPS测量手薄不支持模型导入，需内业进行处理改正，影响了作业效率。本文应用千寻CORS系统，在测量外业数据采集时构建了七参数改正模型，此模型适合各种GPS测量手簿应用，可实时测量出相应点位的坐标及高程数据，通过与高等级控制网点成果进行精度对比，验证了千寻CORS结合七参数模型的测量精度，并成功应用于珠江口门(四期)水下地形测量项目，为今后大区域水利工程测量项目提供了高精度、高效率的技术解决思路。

1 千寻CORS数据系统及高程异常

千寻CORS测量所提供数据成果，平面系统为国家2000大地坐标系，可直接满足项目需要，也符合国家对CGC2000的推广要求，高程系统为基于参考椭球的大地高，而水利工程项目高程系统均为正常高，这就需要将千寻CORS测量的大地高转为正常高。

如图1所示，地球表面上一点和似大地水准面之间沿铅垂线的距离为正常高(H)，地球表面上一点和它在参考椭球面上沿其法线的投影之间的距离为大地高(h)，似大地水准面和参考椭球面之间沿其法线的距离叫做高程异常(ξ)。H， h和ξ之间存在如下关系: H=h-ξ (1)

由于高程异常ξ不是一个常数，且无法直接测得，因此无法直接将千寻CORS测得的大地高h精确转换为正常高H。 图1 高程异常的原理

2 千寻CORS结合布尔莎七参数模型

由于高程异常ξ的存在，使用千寻CORS测量并不可以通过较为简单的高程拟合方法来准确测得当地的正常高，尤其在高程异常变化较大的区域，其难度更大。不同专业学者根据其掌握的技术和数据特征，对正常高、大地高和高程异常之间的关系进行了众多研究，并提出了各自的高程异常模型和拟合方法[2-4]，但各模型的精确和适应程度还需要实践检验。布尔莎七参数模型是由布尔莎提出，该模型可用于不同椭球体之间的三维坐标转换，可以获取较高精度的X、Y和H成果，同时该模型存在于商业GNSS数据采集手薄中，参数求取和使用较为方便。 2.1 布尔莎七参数模型

布尔莎七参数模型包含7个转换参数：3个平移参数、3个旋转参数和1个缩放因子。布尔莎七参数模型公式见公式(2)和(3)： (2) (3)

其中 Tx、Ty、Tz为x、y、z平移量；m为缩放因子；R1、R2、R3分别x、y、z轴旋转矩阵；Wx、Wy、Wz为旋转角度。(XYZ)A为一个坐标系坐标；(XYZ)B为另外一个坐标系坐标。 2.2 处理思路

通过千寻CORS精确获取已知点位的平面坐标和大地高h，再根据各已知点的正常高H，利用公式(2)和(3)通过七参数模型直接求出转换参数，参数应用后，再用千寻CORS直接测得待测点的2000国家大地坐标系下的坐标和1985国家高程基准下的高程。 3 项目概况及数据基础

珠江河口(四期)水下地形测量范围包括珠江河口延伸区、磨刀门、港珠澳大桥、十

字门水道、虎跳门水道(河口—小濠涌涌口村)等5块区域，总测量面积约为2 286 km2，其中前3块工作内容为水下地形及河口岸线测量，比例尺为1:10 000；十字门水道和虎跳门水道工作内容为河道地形测量，比例尺为1:2 000。

为统一测区的平面及高程基准，在口门沿岸均匀布设了20个GNSS-D级控制点(GD01-GD20)作为测区首级控制网，每个控制点的高程均为四等水准高程，点位分布情况见图2。所有控制点均为国家2 000大地坐标系，高程为1985国家高程基准。GNSS-D级控制点最大水平距离为40 km，最小水平距离为3 km，最高海拔约490 m，最低海拔2 m，为山区地形。 图2 点位分布情况示意 4 数据处理及精度评定 4.1 已知点数据获取

对前述控制点采集静态数据，采用边连式进行布网观测，选用中海达V60接收机6台进行GNSS-D级静态观测，平均每个点观测不小于1.6个时段，每个时段观测不少于60 min，然后对所有GNSS-D级点进行四等水准联测，获取20个点2 000国家大地坐标系下的平面坐标和1985国家高程基准下的高程数据。 4.2 参数求取

按均匀分布原则，从区域的东南西北和中间选取转换点，分别选取GD01、GD07、GD08、GD11、GD13、GD18和GD20等7个点，采用千寻CORS进行数据采集，每次采集使用10个历元进行平滑，每点共采集3次，以3次采集数据的平均值作为采集数据结果。然后选用布尔莎七参数模型计算求取转换七参数。 4.3 精度评定

以GD01、GD07、GD08、GD11、GD13、GD18、GD20等7个点求取转换七参数，参数应用后，采用千寻CORS七参数模型直接采集其余13个点的坐标高程数据，并与其静态解算和四等水准测量成果进行精度对比、检核和评定，结果如表

1所示。

表1 精度评定 m点名X差值Y差值平面差值H差值GD02-0.0120.0120.017 0.031GD03-0.0020.0110.011 0.012GD04-0.0160.0180.024 0.014GD050.0070.0110.013 -0.023GD06-0.0010.0070.007 -0.025GD090.0120.0170.021 0.022GD10-0.013-0.0160.021 0.009GD12-0.008-0.0060.010 0.016GD14-0.017-0.0080.019 -0.025GD15-0.016-0.0120.020 -0.018GD160.0150.0150.021 -0.015GD170.014-0.0080.016 0.026GD19-0.0090.0170.019 0.032

通过表1可知，检核点平面最大差值为0.024 m，满足《水利水电工程测量规范》规定的图根点平面点位允许中误差要求(图上±0.1 mm，1:500为±0.05 m，1:2 000为±0.2 m)；高程最大差值为0.032 m，小于《水利水电工程测量规范》规定的图根点高程允许中误差要求(±0.1 m，等高距1 m)。检核精度表明，千寻CORS结合七参数模型满足地形测量图根控制的要求。 5 成果应用

通过珠江口门水下地形测量工作，完善了流域口门区域岸线、地形等基础资料，改变了高程基准相对薄弱的被动局面，为流域管理、水利规划、水利工程勘测设计和建设以及防灾减灾等各项工作提供了可靠的测绘保障，发挥了重要的基础支撑作用。而岸线、地形资料的测量首先需要高精度、系统一致的控制点。该次测量项目利用千寻CORS基于布尔莎七参数模型构建了测区的坐标和高程改正模型，快速高效地完成了该区域图根控制测量工作，并进行了成果点较核。检核结果表明千寻CORS结合七参数模型测量精度满足1:500地形图图根控制测量和碎步点数据采集精度要求，且其具有单机测量、覆盖范围广、一个账号全国通用、获取便捷、使用灵活等优点，可以提供全天候不间断的快速定位及响应服务，节约了大量时间和精力，提高了工作效率，有力地支持了后续岸线和水下地形测量工作的开展。

6 结语

1) 基于七参数模型的千寻CORS，可实现对大范围口门区域的快速精确定位，其研究成果可推广至其他水利工程测量领域，其精度满足1:500地形图测量要求。 2) 千寻CORS覆盖范围广，结合七参数模型，可以节约大量人力物力，提高工作效率。

【相关文献】

[1] 尹业彪，王旭，王建国.公共CORS结合EGM2008模型在水利工程领域应用分析[J].西北水电，2018(9)：1-8．

[2] 瓮明忠.城市CORS系统及在基础测绘中应用研究[J]. 建材与装饰，2018(37) ：221． [3] 刘文建，邓思胜，丁华祥，等.基于CORS位置云服务的高并发技术研究[J].全球定位系统，2018(4)：67-72．

[4] 刘盼，熊卫东，刘智敏，等.区域CORS数据库管理信息系统设计与实现[J].地理空间信息，2018(10)：17-20．