区域大地水准面精化在市政工程中的应用

摘要：大地水准面是通过地理空间信息获取的高程基准面。大地水面积测量可以为各种学科例如海洋学、地球动力学等学科的发展提供了滴定的地球空间信息。通过大地水准面精华与GPS技术的相结合，最终可以取代一般的传统高程测量。本文将通过分析大地水准面精化在市政工程中的应用，提出若干建议。

关键词：大地水准面；工程；应用

中图分类号：F407.9 文献标识码：A 文章编号：

在上世纪五六十年代开始，我国开始建造各种测绘基准。然而随着社会的不断发展，这些测绘基准已经越来越不能够适应我国国防建设的需求了。这些测绘基准存在精度低、覆盖率少等缺点。另外，非动态的坐标系是不利于进行测绘的。因此，国家必须改进大地测量的技术，改变大地测量的工具，完善大地测量的相关理论方法。

大地水准面精化概况

为满足国民经济建设和国防建设，国家测绘局在经过对三维动态大地测量基准框架需求的讨论之后，组织编写了《国家地理空间信息基准框架工程》等相关建议书和报考设计书。目的就在于力求在21世纪出能够建立新的坐标基准框架，具有高精度、多功能特点。此外，国家将着重提高大地水准面的综合技术以及其分辨率。

坐标基准框架的建立，对于中国的国防建设、海洋科学、天气预报甚至是交通电力等多项研究提供必要的基础服务，从而大大的提高了社会科学效益。坐标基准框架具有重大的科学意义和经济效益。

因此, 我国各地区应该考虑到国家以后的测绘基准应该与大地水面精化目标达成一致，然后在着手从事区域大地水准面精化。国家要注意运用GPS大地控制网实施测量基础设施建设。在国家GPS大地控制基础设施建设当中，又分为A级和B级两级的检测。其中一等水准缓解点、验潮站、国家水准原点等地方时GPSA级的主要网点，它们长期保存并且满足观察条件。而B级网点则选择水准内部均匀布点。这样设置网点的主要目的是，通过对A级B级网点的不断复测，给予国家空间坐标更加精准的信息传递，提高国家大地控制网的精准度、可靠性等等。不断的定期检测，能够加强水准检测的精密度，通过结合精密水准测量，使我国大地基准框架能够得到充分的完善。

另外，对于传统的水准测量方法，GPS技术与大地水准面模型的相结合显得更有优势，它能够真正实现GPS的三维定位功能。因此，传统大地测量模式正式成为历史。这种新型的技术将会提供高效的数据采集技术，为构建数字化城市、数字化地球贡献力量。鉴于此，在GPS定位时代的今天，大地水准面模型也可以作为一种正常的参考框架来进行正高或正常高的检查。因此，精华区域大地水准面试非常重要的，也是国家实施现代高程基准的首要任务之一。

尽管很多国家都研制出各自的大地水准面模型，但是对于大地水准面模型的分辨率来说，每一个国家的差异是非常大的。例如，美国最新推出的GEOID99大地水准面模型的分辨率为1′×1′, 精度为±2. 0cm~±2. 4cm[1, 2]。而加拿大研发出的大地水准面模型GSD95具有5′× 5′的分辨率，以及在几十公里上达到±5cm~ ±10cm的精度.

而在经过半个多世纪的发展，我国也研发了自己的大地水准面模型――CQG2000。由于其分辨率都不同于以往的模型，因此，CQG2000的成功研制对于我国精华大地水准面的发展来讲，是具有阶段性的。但是CQG2000与欧美等发达国家的大地水准面模型的水平还相距甚远。因此，我国还必须不断发展不断吸取别人的优势，不断地进步。

在我国有相当多的发达地区，经济发达地区建立大地水准模型是非常有必要的。这也逐渐成为了一种必然的趋势。下面主要讨论一下各省市大地水准精化中所取得的成果。

2.相关省市的大地水准面

关于省市的大地水准面的研究工作，武汉大学可谓是其中的佼佼者，武汉大学一直致力于这方面的研究工作，包括区域性大地水准面精化的研究工作。武汉大学先后在各个区域建立了大地水准面模型，这些区域包括塔里木盆地、香港特别行政区、深圳、江苏等大型省市。

2.1香港特别行政区大地水准面模型分析

以WDM94Z作为参考重力场的香港大地水准面模型――HKGEOID-2000。它首先采用的是，香港本地区640分辨率的重力异常、香港沿岸地区的2158分辨率以及海洋重力异常。其次，WDM94Z设置了50个高精准度的GPS水准数据。第三，WDM94Z 大地水准面模型覆盖了香港的独立坐标系下东西南北方向分别为870km和850km。

2.2深圳市大地水准面模型分析

众所周知，深圳市的经济发展非常迅速，为了适应目前深圳市的经济发展水平。在2000年，深圳市国土规划局建立了大地水准面模型，分辨率为1km。为了适应目前深圳市经济建设与科技高速发展的需要, 深圳市规划与国土资源局于2000年立项建立深圳市1km分辨率的厘米级似大地水准面。并且在2001年，武汉大学完成了深圳特区高精度的GPS水准测量以及海陆重力的数据采集。利用这些数据，武汉大学计算了深圳东西方向和南北方向的大地水准面覆盖范围为：南北方向8-60km;东西方向79-179km。按照总体上来讲，SZGEOID-2000的实际精度和分辨率要比HKGEOID-2000的略优，也是目前位置我国大地水准面分辨率最高的。

3.技术模式

大地水准面的几种归纳法包括：1.GPS水准、卫星测高、重力学方法等等。目前, 我国大地水准面的采用方法多是采用组合法，就是利用高精度的GPS进行水准确定，利用低分辨率的集合准面作为控制。将高分辨率低精确度的重力大地水准面与之拟合,最后精化局部大地水准面，能够利用这样不同类型的重力场的数据进行分析，首先要有先进的计算方法。但是有一点必须注意的是，大地水准面的计算成果取决于数据的来源是否有质量、是否精确。

现在，无论国内还是国外，区域大地水面积的技术主要是采用最小二乘配置法、输出算法等等。

4. 大地水准面数据的采用途径

4.1精化区域大地水准面地区的数据主要是通过国家测绘局收集的。其中一

些地区完成了庞大的数据库建设，最高达到1:10000DEM。而这些DEM主要都是由数据库建设而成的。

4.2大地水准面的数据收集很大程度上包括了一些高精度数据的收集。这些数据分别包括GPS数据、海洋重力数据、陆地重力数据、测高数据等

4.3建立不同级别的水准网，例如A级和B级网点相联测。这样子的GPS水准的数据精确度就会大大提高，也可以作为省市大地水准面精化的控制收集的资料。

5.精化区域大地水准面的有关问题

首先，由于各省市的经济发展状况很不一样，因此存在着不均衡的情况。这种情况就会导致了测绘工作的差异比较大。各省市地区的测绘主要以本地区为主，因此每一个省市对于精化大地水准面的要去也不相同。所以，大地水准面的精化原则必须是要因地制宜，制定合理的方案。这是由于各地目标不一样所导致的。各省市大地水准面应该注意要尽量采用相同的高程系统，以利于测绘信息的共享和建设。

其次，由于地壳运动、地平线升高等等自然因数，我国的一些水准网已经开始出现了偏差。因此国家一定要及时注意，发现水准网的现实性较差的时候，就不能控制大地水准面。

最后，在数据处理的过程中，同类的数据也是存在有不同观测时期的，例如实测数据和已有数据都是不同时期检测得到的。基准不同、观测精度不同，各种各样的不同会给实际的处理带来一定的困难。那么不同类型的数据则更不用说，由于地壳运动等自然原因，检测得到的高程会存在系统偏差的现象。因此，在处理这些数据的时候应当引起足够的重视。

6结论与建议

由省市级大地水准面精化组成国家大地水准面精化,是建立我国现代大地测量基准主要内容之一。近几年, 我国的高精度高分辨大地水准面模型已经在少数省市建立了并逐渐取代了传统低等级水准的测量, 大大改善了测绘工作的工作模式和技术模式，对社会的经济效益产生巨大影响。

我国是一个版图辽阔，地形变化大的国家。因此，我国的各个省市地区的经济发展存在着严重的不平衡。特别是东西部的经济悬殊，要建立厘米等级的大地水准面精化，还需要政府的大力支持和各级部门的不懈努力。下面提出几点建议：

1)各大地区的大地水准面应该保持一致，不要出现偏差。这样是实现资源管理共享的一个根本前提。

2)与东部地区相比，中西部地区应该着重研究山区的大地水准面精化，时刻关注地壳密度是否异常，这些对于精化大地水准面会有着理论上的贡献。

3)对于GPS水准布测，研究人员可以选择研究它对大地水准面精化有什么影响。包括GPS水准点的密度分布、精准度等等，都可以作为研究对象。这样的研究可以有非常大的收获，并且投入资金少。

4)对于我国的一二级水准网，相关部门一定要尽快实行复测。除此之外，要实现GPS水准网和国家高等级点联测，时刻保持数据的完整性和高度一致性。

5)国家应该大力开展重力测量技术的研究，通过新一代卫星数据的联合，建立我国重力场信息，以确保更加精细的建立重力场模型。重力场模型的建立，可以提供更加精密的参考给我国国家大地水准面以及省市级大地水准面精化。

参考文献

[1] 宁津生 罗志才 李建成，我国省市级大地水准面精化的现状及技术模式[J]，大地测量与地球动力学，2004

[2] 黄永军 沿海地区似大地水准面精化探讨[J]，2004

[3] 张全德 张燕平 张鹏 陈现军.精化区域大地水准面若干问题的探讨[J] 武汉大学学报,2003