论文部分内容阅读
摘要：巴丹吉林沙漠位于内蒙古自治区的西部，是我国第三大沙漠，但准确的海拔高度至今没有进行精确的测量。必鲁图主峰峰顶高程测绘可以填补阿拉善沙漠世界地质公园沙漠测量领域的空白，为进一步推进巴丹吉林沙漠与其它沙漠在数据上的分析研究，科学分析沙漠的形成、发展、环境变化等提供有利的数据来源。内蒙古巴丹吉林沙漠必鲁图主峰重要地理信息数据的采集，将进一步提升内蒙古巴丹吉林沙漠在世界上的知名度和影响力，为提高内蒙古阿拉善盟经济、文化、旅游业等发展起到推动作用。
关键词：观测；数据检核；基线解算；计算分析
一、解算控制点的布设
在必鲁图峰主峰峰顶及必鲁图峰周边选择易于长期保存的地方埋设了5个固定标志，标志采用不锈钢管标志。取直径为51mm不锈钢钢管做成1米长套丝扣连接，加工一套抱箍和套管夹紧钢管顶部，用大锤砸在套管部位，将钢管夯入地下3m。采用直径180mm不锈钢钢棒，切割厚度为45mm的圆形标志，留15mm圆盘，余30mm加工成直径50mm外丝扣，与不锈钢钢管连接。必鲁图峰峰顶标志采用强制对中装置。在大盘标志中心钻孔，将直径17mm英制螺杆镶嵌于大盘标志中心，不锈钢钢管每10厘米加工一圈标志，作为流沙移动检测。其余在大盘标志中心刻制“+”。
在已有资料的基础上，选取17个水准点进行GNSS网联测，加入重力改正等数据，进行区域似大地水准面精化。
二、GNSS网外业观测
GNSS接收机采用美国Trimble公司生产的4700、5700、R8双频GNSS接收机、日本Topcon公司生产的HiperproⅡ双频GNSS接收机、广州中海达卫星导航技术有限公司生产的V8双频GNSS接收机，同步观测，观测前作业员提前进入现场，观测23.5小时，两个时段。两人一组。每一时段结束后必须关机重新整置仪器，重新开机，重新量测天线高。天线高要在测前、测后各量测三次，每次应在天线互为120°方向上量测一次，三次量取的互差均小于3㎜。观测时段不得跨年积日，观测结束后将人员集中进行数据下载，进行转换、检查。
三、基线数据预处理及数据检核
3.1 基线数据预处理
（1）数据下载：依据外业观测手簿，将两个时段的观测数据按仪器编号放在一个文件夹内，按日期分类，导入各种仪器随机软件进行基线数据质量分析，剔除多余的周跳和多路径效应等不利于基线质量的数据，保存数据。
（2）数据整理：将观测数据进行整理之后转化为rinex格式，并进行以下数据正确性的检验：点名一致性与正确性；接收机与天线型号的正确性；天线高的正确性；年积日的一致性。
（3）数据标准化：使用随机软件标准化，形成观测数据文件：测点编号（4位）+年代（2位）+该天的年积日（3位）+D（1位）（表示原始观测数据），。
（4）天线高的归算：按照天线结构，天线高统一采用观测值归算。将量测的斜高归算到天线相位中心，下标至标石标志面。
3.2 数据检核
为了保证数据的完整性，根据网图我们选用了三个点作为平面和高程的检核，平面选用点周围找到非网中的两个控制点，组成三角形进行GNSS静态观测8小时，一个时段，解算平面坐标与网中的坐标进行比较。
高程在选用点周围找到一个水准点，进行二等水准联测，严格按照《国家一、二等水准测量规范》执行，所有联测的水准点都在实地检查，没有发现点位破坏和挪动的痕迹。
四、GNSS基线解算
4.1 GNSS连续运行站的选取
根据测区地理位置分布，本次数据处理收集了北京房山（BJFS）、乌鲁木齐（URUM）、拉萨（LHAZ）、安乐河（SX01）、IRKT五个GNSS连续运行站的数据。
4.2 GNSS网平差
GNSS 网平差在2000国家大地坐标系下进行。约束BJFS、URUM、LHAZ、SX01、IRKT五个GNSS连续运行站，做三维约束平差，求出其他GNSS网点成果。
4.3 坐标精度统计
GNSS网点空间直角坐标X分量的中误差平均值为±1.4mm，最大值为±1.5mm；Y分量的中误差平均值为±2.8mm，最大值为±3.4mm；Z分量的中误差平均值为±2.3mm，最大值为±2.8mm。GNSS网点南北分量的中误差平均值为±1.0mm，最大值为±1.1mm；东西分量的中误差平均值为±1.3mm，最大值为±1.4mm；高程分量的中误差平均值为±3.5mm，最大值为±4.3mm。
4.4 基线精度统计
GNSS网相邻点基线南北分量的中误差平均值为±1.0mm，最大值为±1.2mm；东西分量的中误差平均值为±1.0mm，最大值为±1.2mm；相邻点基线垂直分量的中误差平均值为±4.0m，最大值为±5.3mm；GNSS网基线相对中误差平均值为1.80×10-8，最大值为8.78×10-7。
五、巴丹吉林沙漠必鲁图峰地区似大地水准面计算
5.1 基础资料整理与处理
工作主要内容包括数字地形模型资料分析整理、重力测量成果收集与分析整理、重力点重力异常归算、格网地形和均衡改正计算、2.5′×2.5′格网平均空间异常的确定、GNSS水准资料的整理与分析等。
5.2 GNSS水准资料分析
巴丹吉林沙漠必鲁图峰实测了17个自治区B级点（水准点），其中将B007、B692、B702作为空点检核点，共计14个自治区B级点（水准点）作为似大地水准面精化初步计算的起算点。利用14个自治区B级点（水准点）初步纠正试算，自治区B级点（水准点）B004、B694、B703残差分别为-12.2cm、-14.0cm、-14.5cm，这些点的残差都大于整体精度的3倍，判断B004、B694、B703为粗差点，不参加最终的似大地水准面计算。因此，最终利用11个自治区B级点（水准点）纠正该区域重力似大地水准面。
5.3 巴丹吉林沙漠必鲁图峰地区似大地水准面的确定
采用该地区的重力资料以及1949阶次的EIGAN参考重力场模型，得到巴丹吉林沙漠必鲁图峰区域高精度高分别率的重力似大地水准面，利用11个自治区B级点（水准点）的数据纠正似大地水准面与重力似大地水准面的系统误差，即采用重力似大地水准面+常数（0.190m）的方法得到该区域似大地水准面。
六、结论
6.1 完成22个GNSS点的数据处理，其中南北分量的中误差平均值为±1.0mm，最大值为±1.1mm；东西分量的中误差平均值为±1.3mm，最大值为±1.4mm；高程分量的中误差平均值为±3.5mm，最大值为±4.3mm。相邻点基线南北分量的中误差平均值为±1.0mm，最大值为±1.2mm；东西分量的中误差平均值为±1.0mm，最大值为±1.2mm；垂直分量的中误差平均值为±4.0m，最大值为±5.3mm。基线相对中误差平均值为1.80×10-8，最大值为8.78×10-7。
6.2 利用20个重合点坐标数据，采用Bursa七参数坐标转换模型，将GNSS点2000系成果转换为80系坐标系成果。其中坐标转换精度：X方向精度为±0.211m，Y方向精度为±0.220m，平面精度为±0.305m。
6.3 似大地水准面精化综合利用了常规大地测量、卫星大地测量、现代地球重力场确定理论与方法，详细分析了GNSS水准数据现势性，充分发挥了GNSS水准点对区域似大地水准面的作用。最终巴丹吉林沙漠必鲁图峰似大地水准面模型的内符合精度为±4.1cm，空点检核精度为±5.2cm。
关键词：观测；数据检核；基线解算；计算分析
一、解算控制点的布设
在必鲁图峰主峰峰顶及必鲁图峰周边选择易于长期保存的地方埋设了5个固定标志，标志采用不锈钢管标志。取直径为51mm不锈钢钢管做成1米长套丝扣连接，加工一套抱箍和套管夹紧钢管顶部，用大锤砸在套管部位，将钢管夯入地下3m。采用直径180mm不锈钢钢棒，切割厚度为45mm的圆形标志，留15mm圆盘，余30mm加工成直径50mm外丝扣，与不锈钢钢管连接。必鲁图峰峰顶标志采用强制对中装置。在大盘标志中心钻孔，将直径17mm英制螺杆镶嵌于大盘标志中心，不锈钢钢管每10厘米加工一圈标志，作为流沙移动检测。其余在大盘标志中心刻制“+”。
在已有资料的基础上，选取17个水准点进行GNSS网联测，加入重力改正等数据，进行区域似大地水准面精化。
二、GNSS网外业观测
GNSS接收机采用美国Trimble公司生产的4700、5700、R8双频GNSS接收机、日本Topcon公司生产的HiperproⅡ双频GNSS接收机、广州中海达卫星导航技术有限公司生产的V8双频GNSS接收机，同步观测，观测前作业员提前进入现场，观测23.5小时，两个时段。两人一组。每一时段结束后必须关机重新整置仪器，重新开机，重新量测天线高。天线高要在测前、测后各量测三次，每次应在天线互为120°方向上量测一次，三次量取的互差均小于3㎜。观测时段不得跨年积日，观测结束后将人员集中进行数据下载，进行转换、检查。
三、基线数据预处理及数据检核
3.1 基线数据预处理
（1）数据下载：依据外业观测手簿，将两个时段的观测数据按仪器编号放在一个文件夹内，按日期分类，导入各种仪器随机软件进行基线数据质量分析，剔除多余的周跳和多路径效应等不利于基线质量的数据，保存数据。
（2）数据整理：将观测数据进行整理之后转化为rinex格式，并进行以下数据正确性的检验：点名一致性与正确性；接收机与天线型号的正确性；天线高的正确性；年积日的一致性。
（3）数据标准化：使用随机软件标准化，形成观测数据文件：测点编号（4位）+年代（2位）+该天的年积日（3位）+D（1位）（表示原始观测数据），。
（4）天线高的归算：按照天线结构，天线高统一采用观测值归算。将量测的斜高归算到天线相位中心，下标至标石标志面。
3.2 数据检核
为了保证数据的完整性，根据网图我们选用了三个点作为平面和高程的检核，平面选用点周围找到非网中的两个控制点，组成三角形进行GNSS静态观测8小时，一个时段，解算平面坐标与网中的坐标进行比较。
高程在选用点周围找到一个水准点，进行二等水准联测，严格按照《国家一、二等水准测量规范》执行，所有联测的水准点都在实地检查，没有发现点位破坏和挪动的痕迹。
四、GNSS基线解算
4.1 GNSS连续运行站的选取
根据测区地理位置分布，本次数据处理收集了北京房山（BJFS）、乌鲁木齐（URUM）、拉萨（LHAZ）、安乐河（SX01）、IRKT五个GNSS连续运行站的数据。
4.2 GNSS网平差
GNSS 网平差在2000国家大地坐标系下进行。约束BJFS、URUM、LHAZ、SX01、IRKT五个GNSS连续运行站，做三维约束平差，求出其他GNSS网点成果。
4.3 坐标精度统计
GNSS网点空间直角坐标X分量的中误差平均值为±1.4mm，最大值为±1.5mm；Y分量的中误差平均值为±2.8mm，最大值为±3.4mm；Z分量的中误差平均值为±2.3mm，最大值为±2.8mm。GNSS网点南北分量的中误差平均值为±1.0mm，最大值为±1.1mm；东西分量的中误差平均值为±1.3mm，最大值为±1.4mm；高程分量的中误差平均值为±3.5mm，最大值为±4.3mm。
4.4 基线精度统计
GNSS网相邻点基线南北分量的中误差平均值为±1.0mm，最大值为±1.2mm；东西分量的中误差平均值为±1.0mm，最大值为±1.2mm；相邻点基线垂直分量的中误差平均值为±4.0m，最大值为±5.3mm；GNSS网基线相对中误差平均值为1.80×10-8，最大值为8.78×10-7。
五、巴丹吉林沙漠必鲁图峰地区似大地水准面计算
5.1 基础资料整理与处理
工作主要内容包括数字地形模型资料分析整理、重力测量成果收集与分析整理、重力点重力异常归算、格网地形和均衡改正计算、2.5′×2.5′格网平均空间异常的确定、GNSS水准资料的整理与分析等。
5.2 GNSS水准资料分析
巴丹吉林沙漠必鲁图峰实测了17个自治区B级点（水准点），其中将B007、B692、B702作为空点检核点，共计14个自治区B级点（水准点）作为似大地水准面精化初步计算的起算点。利用14个自治区B级点（水准点）初步纠正试算，自治区B级点（水准点）B004、B694、B703残差分别为-12.2cm、-14.0cm、-14.5cm，这些点的残差都大于整体精度的3倍，判断B004、B694、B703为粗差点，不参加最终的似大地水准面计算。因此，最终利用11个自治区B级点（水准点）纠正该区域重力似大地水准面。
5.3 巴丹吉林沙漠必鲁图峰地区似大地水准面的确定
采用该地区的重力资料以及1949阶次的EIGAN参考重力场模型，得到巴丹吉林沙漠必鲁图峰区域高精度高分别率的重力似大地水准面，利用11个自治区B级点（水准点）的数据纠正似大地水准面与重力似大地水准面的系统误差，即采用重力似大地水准面+常数（0.190m）的方法得到该区域似大地水准面。
六、结论
6.1 完成22个GNSS点的数据处理，其中南北分量的中误差平均值为±1.0mm，最大值为±1.1mm；东西分量的中误差平均值为±1.3mm，最大值为±1.4mm；高程分量的中误差平均值为±3.5mm，最大值为±4.3mm。相邻点基线南北分量的中误差平均值为±1.0mm，最大值为±1.2mm；东西分量的中误差平均值为±1.0mm，最大值为±1.2mm；垂直分量的中误差平均值为±4.0m，最大值为±5.3mm。基线相对中误差平均值为1.80×10-8，最大值为8.78×10-7。
6.2 利用20个重合点坐标数据，采用Bursa七参数坐标转换模型，将GNSS点2000系成果转换为80系坐标系成果。其中坐标转换精度：X方向精度为±0.211m，Y方向精度为±0.220m，平面精度为±0.305m。
6.3 似大地水准面精化综合利用了常规大地测量、卫星大地测量、现代地球重力场确定理论与方法，详细分析了GNSS水准数据现势性，充分发挥了GNSS水准点对区域似大地水准面的作用。最终巴丹吉林沙漠必鲁图峰似大地水准面模型的内符合精度为±4.1cm，空点检核精度为±5.2cm。