[发明专利]一种工程控制网的布设方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及测量工程技术领域，特别涉及一种工程控制网的布设方法和装置。

背景技术

GPS相对定位技术能够在10^-6～10^-8的量级精度上获得所测点位的三维相对坐标。在实际工程测量应用中，GPS测量在平面控制方面发挥了巨大作用，但是，GPS测量中的高程信息却没有得到充分利用，工程测量中的高程控制仍沿用传统的水准测量方法。这是因为GPS技术获得的高程信息是相对于WGS-84椭球的大地高，而我国的法定高程系统是以似大地水准面为基准的正常高系统。

我国采用的是以似大地水准面为起算面的正常高系统,高程基准是1985国家高程基准,该高程基准的起算面为1952～1979年青岛验潮资料确定的黄海平均海平面,由于海面地形与海平面上升的影响,我国区域似大地水准面与全球似大地水准面有量级约为0.5m的偏差。因此,1985国家高程基准为一局部高程基准。高程基准及其相互关系如图1所示。

大地高是以参考椭球面为基准的高程系统，地面点的大地高定义为由地面点沿过该点的椭球法线到参考椭球面的距离。大地高是一个几何量，不具有物理意义，不同定义的椭球具有不同的大地高。椭球面和(似)大地水准面的关系如图2所示。GPS定位测量获得的是WGS-84椭球大地坐标系中的成果，是相对于WGS-84椭球的大地高。大地高H可以分解正常高h和高程异常ζ两部分，正常高h是地面点至似大地水准面的距离，高程异常是ζ是似大地水准面至参考椭球体的距离。

目前，工程应用中GPS高程测量以拟合法为主，拟合法的主要思想是在区域内部分GPS控制网点上进行了水准测量,使这些点即有WGS-84大地高,也有正常高,这样可计算这些离散GPS/水准点的高程异常。拟合法是利用区域内已知高程异常点去推估其余GPS点的高程异常。拟合方法包括曲面拟合法、多面函数法、神经网络法等。若拟合区域较大，可采用分区拟合的方法，即将整个GPS网划分为若干区域，利用位于各个区域中的已知点分别拟合出该区域中的各点的高程异常值。由于作为高程基准面的似大地水准面的不规则性，任何拟合方法都包含模型的代表性误差。在起伏较大的丘陵和山区，拟合方法得到的正常高精度较低。

另一种GPS高程测量的方法是采用区域高精度、高分辨率的似大地水准面数值模型，似大地水准面模型可以给出任一点的似大地水准面高，看作一种测定正常高的参考框架，将GPS大地高转换为正常高，但似大地水准面精化技术所用原始数据种类多，技术复杂，不能为大多数测绘生产单位和施工企业广泛应用。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，提供一种工程控制网的布设方法和装置，能够在同一个GPS控制网中，既可以得到平面坐标，也可以得到海拔高程。

一方面，为一种工程控制网的布设方法，包括：

在测区控制区域内，选定GPS控制网点；

获取所述GPS控制网点的正常高h；

在所述测区控制区域内，选择平面控制点；

利用所述平面控制点的工程应用坐标，对GPS控制网进行平面约束平差，得到所述GPS控制网点的工程应用平面坐标；

根据所述GPS控制网点的正常高h和所述GPS控制网点的工程应用平面坐标，进行工程施工的处理。

所述获取所述GPS控制网点的正常高h的步骤包括：

获取所述GPS控制网点的高程异常ζ₂₀₀₈；

获取所述GPS控制网点的相对参考椭球面的大地高H′；

根据所述GPS控制网点的相对参考椭球面的大地高H′和所述GPS控制网点的高程异常ζ₂₀₀₈，获取所述GPS控制网点的正常高h。

所述获取所述GPS控制网点的高程异常ζ₂₀₀₈的步骤包括：

在WGS-84坐标系中进行无约束平差，获得所述GPS控制网点在WGS-84地心三维坐标系中的坐标(X,Y,Z)；

将所述GPS控制网点在WGS-84地心三维坐标系中的坐标(X,Y,Z)转换为第一大地坐标(B,L,H)；

利用EGM2008超高阶重力场模型，根据所述GPS控制网点的所述第一大地坐标，计算所述GPS控制网点的高程异常ζ₂₀₀₈。

所述获取所述GPS控制网点的相对参考椭球面的大地高H′的步骤包括：

在测区控制区域内，选取高程控制点；

计算所述高程控制点相对所述参考椭球面的大地高；