摘 要：隨著城市建設(shè)進(jìn)程不斷加快的步伐，地下管線的敷設(shè)工作相對(duì)更加復(fù)雜。為更好地從根本上提升地下管線建設(shè)水平，需要相關(guān)部門使用更加先進(jìn)的似大地平面精化技術(shù)，保障地下管線測(cè)量數(shù)值的精準(zhǔn)度以及全面性，為地下管線施工工作提供更加精準(zhǔn)的參考依據(jù)。文章就針對(duì)此，分析似大地平面精化在地下管線測(cè)量工作中的具體應(yīng)用，以期為相關(guān)工作人員提供幫助。

關(guān)鍵詞：似大地水準(zhǔn)面精化;地下管線測(cè)量;應(yīng)用

一、 引言

就目前來(lái)看，似大地平面精化技術(shù)被廣泛應(yīng)用在各領(lǐng)域測(cè)量工作中。似大地平面精化分為天文水準(zhǔn)、衛(wèi)星測(cè)高等方式，因此，在將該技術(shù)應(yīng)用到地下管線測(cè)量過(guò)程中，需要結(jié)合地下管線測(cè)量要求，應(yīng)用似大地平面精化方法。

二、 概述似大地平面精化原理

大地水準(zhǔn)面是指靜止海平面向大陸延伸形成的不規(guī)則封閉曲線，在物體沿重力等位面運(yùn)動(dòng)時(shí)，重力不做功。大地水準(zhǔn)面是與全球平均海平面相重合的水準(zhǔn)面，可更好應(yīng)用方案描述地球形狀上，同時(shí)也是測(cè)量海拔高程系統(tǒng)的起算面。大地水準(zhǔn)面的確定需要通過(guò)計(jì)算出水準(zhǔn)面與參考橢球面的間距，獲得水準(zhǔn)面差距值。

從地面點(diǎn)沿正常重力線量取正常高所得端點(diǎn)構(gòu)成的封閉曲線，被稱之似大地水準(zhǔn)面。從實(shí)質(zhì)上來(lái)講，似大地水準(zhǔn)面并不是精準(zhǔn)的水準(zhǔn)面，而是主要用作計(jì)算輔助面。似大地水準(zhǔn)面與大地水準(zhǔn)面并不完全重合，所得差值為正常高與正高之差。下圖為似大地水準(zhǔn)面高程關(guān)系。

在似大地平面精化工作中，需要建立起一個(gè)精度高、功能性強(qiáng)的國(guó)家空間坐標(biāo)基準(zhǔn)框架、國(guó)家高層基準(zhǔn)框架等，結(jié)合全球定位系統(tǒng)、水準(zhǔn)與重力等綜合技術(shù)，對(duì)似大地水準(zhǔn)面進(jìn)行精化處理。開(kāi)展似大地平面精化工作對(duì)城市基礎(chǔ)測(cè)繪、數(shù)字中國(guó)地理空間基礎(chǔ)框架結(jié)構(gòu)、環(huán)境預(yù)報(bào)與交通建設(shè)等測(cè)繪工作具有重要意義。

三、 似大地平面精化數(shù)學(xué)模型的構(gòu)建

似大地平面精化數(shù)學(xué)模型構(gòu)建需要使用大地高系統(tǒng)，以橢球面為基準(zhǔn)點(diǎn)，設(shè)置高程系統(tǒng)。大地高屬于幾何量，并不具有傳統(tǒng)意義上的物理性質(zhì)，因此需要配合使用全球定位系統(tǒng)，測(cè)量大地高數(shù)值。

正高系統(tǒng)主要就是以大地水準(zhǔn)面為基準(zhǔn)點(diǎn)的高程系統(tǒng)，地面沿垂直方向到大地水準(zhǔn)平面的距離被稱之為正高，用其可表述地球?qū)嶋H形狀。

在建設(shè)似大地平面精化數(shù)學(xué)模型過(guò)程中，主要就是設(shè)置全球定位系統(tǒng)的水準(zhǔn)點(diǎn)。具體來(lái)說(shuō)，似大地平面精化數(shù)學(xué)模型主要可分為以下幾種形式。

第一，加權(quán)平均擬合模型。此種建模方式較為簡(jiǎn)單，可以被應(yīng)用到小范圍工程測(cè)量以及精度要求不高的地下管線工程建設(shè)中。在構(gòu)建加權(quán)平均擬合模型過(guò)程中，需要將大地水準(zhǔn)面看作與橢球面平行。確保測(cè)量區(qū)域內(nèi)各點(diǎn)高程異常值保持一致。在測(cè)量區(qū)僅需要設(shè)置一個(gè)已知的全球定位值就可以，實(shí)際測(cè)量效率顯著。

第二，曲線擬合模型。在全球定位水準(zhǔn)點(diǎn)呈線狀布設(shè)時(shí)，可以延似大地水準(zhǔn)面繪制一條連續(xù)光滑的曲線。根據(jù)平面坐標(biāo)以及高程異常情況，構(gòu)件出一個(gè)插值函數(shù)擬合測(cè)線方向的似大地水準(zhǔn)面曲線，通過(guò)其他平面坐標(biāo)點(diǎn)確定，構(gòu)成高程異常值。

四、 似大地平面精化在地下管線測(cè)量中的具體應(yīng)用

（一）確定全球定位系統(tǒng)水準(zhǔn)點(diǎn)

為確保似大地平面精化技術(shù)能夠在地下管線測(cè)量工作中發(fā)揮出重要作用，確定地區(qū)似大地水準(zhǔn)面，需要在指定區(qū)域布置多個(gè)全球定位系統(tǒng)水準(zhǔn)點(diǎn)。采用虛擬參考站的動(dòng)態(tài)定位技術(shù)測(cè)定全球定位系統(tǒng)水準(zhǔn)點(diǎn)坐標(biāo)以及大地高度。具體來(lái)說(shuō)，利用虛擬參考站網(wǎng)絡(luò)以及雙頻接收裝置，確保水準(zhǔn)面觀測(cè)時(shí)間大于30分鐘，衛(wèi)星高度大于15。要求采集多組全球定位系統(tǒng)水準(zhǔn)點(diǎn)的坐標(biāo)以及大地高，取平均值獲得最終坐標(biāo)以及大地高數(shù)據(jù)，構(gòu)造出一個(gè)插值函數(shù)來(lái)擬合測(cè)線方向的大地水準(zhǔn)面曲線，確保所獲得的測(cè)量數(shù)據(jù)全面精準(zhǔn)。

（二）計(jì)算二次曲面擬合數(shù)值

借助全球定位系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理軟件，對(duì)測(cè)量地點(diǎn)的全球定位系統(tǒng)控制點(diǎn)的高程異常值進(jìn)行計(jì)算，獲得二次曲面擬合數(shù)值。

（三）精度測(cè)定

要求對(duì)似大地水準(zhǔn)面文件精度進(jìn)行測(cè)定，確保文件內(nèi)容內(nèi)部與外部符合精度要求，從根本上提升地下管線測(cè)量精準(zhǔn)度，確保獲得的大地高、水準(zhǔn)高、實(shí)際高程異常、擬合高程等數(shù)據(jù)能夠在地下管線建設(shè)過(guò)程中滿足地下管線測(cè)繪工作要求。

在開(kāi)展似大地水準(zhǔn)面精化過(guò)程中，需要使用雙頻接收裝置，消除電離層折射的延遲誤差，加強(qiáng)大地水準(zhǔn)面圖形強(qiáng)度控制水平，延長(zhǎng)有效的實(shí)質(zhì)面觀測(cè)時(shí)間。結(jié)合更加先進(jìn)的動(dòng)態(tài)定位技術(shù)，獲得全球定位系統(tǒng)水準(zhǔn)點(diǎn)坐標(biāo)以及大地高度，全面檢驗(yàn)數(shù)據(jù)的精度，確保該數(shù)據(jù)能夠更好滿足擬合要求，地下管線施工技術(shù)方案編制工作奠定堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。

五、 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，為從根本上提升地下管線測(cè)量水平，確保地下管線測(cè)量數(shù)據(jù)精準(zhǔn)全面，需要相關(guān)工作人員使用先進(jìn)的似大地平面精化手段。結(jié)合地下管線具體要求，制訂出更加適宜的似大地平面精化方案。對(duì)于地勢(shì)較平坦的小區(qū)域，似大地水準(zhǔn)面精化中的重力資料只起到提高分辨率作用，可以在加大全球定位系統(tǒng)水準(zhǔn)點(diǎn)密度的基礎(chǔ)不考慮重力因素，更加適宜中小型測(cè)繪單位，通過(guò)積極引進(jìn)更加先進(jìn)的動(dòng)態(tài)定位技術(shù)以及相關(guān)檢測(cè)設(shè)備，應(yīng)用大地水準(zhǔn)面理論和計(jì)算方法，獲取地下管線測(cè)量精準(zhǔn)數(shù)據(jù)，擴(kuò)大地下管線測(cè)量覆蓋面，使測(cè)量數(shù)據(jù)能夠在繪制地下管線圖紙、保障地下管線相關(guān)項(xiàng)目有序規(guī)范開(kāi)展過(guò)程中發(fā)揮出重要作用，從根本上提升地下管線建設(shè)水平。

參考文獻(xiàn)：

[1]羅文生.高原地區(qū)區(qū)域似大地水準(zhǔn)面精化與誤差分析研究[D].昆明：昆明理工大學(xué)，2015.

[2]李建勛.基于重力場(chǎng)模型與GPS水準(zhǔn)組合法區(qū)域似大地水準(zhǔn)面精化對(duì)比研究[D].長(zhǎng)安：長(zhǎng)安大學(xué)，2015.

[3]畢波.似大地水準(zhǔn)面精化方法研究及其在通遼白興吐地區(qū)的應(yīng)用[D].長(zhǎng)春：吉林大學(xué)，2018.

作者簡(jiǎn)介：李坤久，南京市測(cè)繪勘察研究院股份有限公司。