基于已知系统的平面网建网和复建及复测稳定性评判方法与流程

1.本发明涉及测绘技术领域，具体涉及到一种基于已知系统的平面网建网和复建及复测稳定性评判方法。


背景技术：

2.随着全站仪监测技术和gnss监测技术的不断发展，以及我国北斗导航卫星系统组网成功，全站仪测量法和gnss测量法在工程安全监测中联合应用的案例越来越多，但在具体应用中还存在一些值得改进和提高的地方。
3.自“5.12汶川特大地震”以来，地震活动越来越频繁，特别是有感地震发生后，作为安全监测基准的控制网点或多或少的都会产生一定的位移，若不能正确判定控制网点的位移情况，则监测得到的结论均是不可靠的。
4.现有平面网建网的建网方式及各自的优点和缺点：
5.1、全站仪边角网建网方式的优点和缺点
6.1)优点
7.(1)角度和边长测量精度高；
8.(2)可进行自动化数据采集；
9.(3)相对关系严密、且成果精度高。
10.2)缺点
11.(1)点间要求通视；
12.(2)每个点的多余观测量不完全一致，因此各点精度不均匀；
13.(3)受仪器更换、检定和环境因素的影响，不同期次测量成果之间存在尺度、方向和位置三个方面的系统误差；
14.(4)地震发生后，所有控制点均发生位移的情况下，控制网无法恢复到建网时的基准。
15.2、gnss静态测量建网方式的优点和缺点
16.1)优点
17.(1)不要求点间通视；
18.(2)可进行自动化数据采集；
19.(3)采用与控制网点数相同的gnss接收机同时进行观测，可实现每个点都有相同的多余观测，当观测条件基本一致时，点位精度基本一致；
20.(4)尺度基准精度高。
21.2)缺点
22.(1)由于各点所处位置不一样，受环境因素的影响不一样，gnss测量通常平差成果的精度很高，但常常存在与实际不一致的情况，即gnss成果与全站仪成果不一致；
23.(2)地震发生后，所有控制点均发生位移的情况下，控制网无法恢复到建网时的基准。
24.3、全站仪边角网和gnss静态测量结合的建网方式的优点和缺点
25.1)优点
26.(1)多余观测量多；
27.(2)数据处理方案多；
28.(3)成果可相互印证。
29.2)缺点
30.(1)观测量的类型不一致、存在定权难的问题；
31.(2)数据独立处理模式得到的成果往往存在较大的差异；
32.(3)联合处理方式虽说得到只有一套成果，不存在差异的问题，但对观测数据定权可能存在不合理的情况，使得平差得到的成果不一定与实际相符。
33.(4)地震发生后，所有控制点均发生位移的情况下，控制网无法恢复到建网时的基准。


技术实现要素：

34.本发明的目的是提供一种基于已知系统的平面网建网和复建及复测稳定性评判方法。
35.本发明需要解决的技术问题：
36.(1)如何建立尺度精准、点位精度均匀、相对精度高的平面网建网。
37.(2)工程监测区域内发生地震后，平面网建网在震后复建与建网基准已知系统继承的问题。
38.为达上述目的，本发明的一个实施例中提供了一种基于已知系统的平面网建网的方法，包括以下步骤：
39.步骤(a1)在工程监测区域的稳定范围内设置若干个具有强制对中装置的控制网点；
40.步骤(a2)在具有强制对中装置的控制网点上架设全站仪完成两次测量，全站仪测量的第一次成果为已知系统成果；同时以第一次成果为基准，利用二维四参数转换模型对全站仪测量的第二次成果进行归算，得到全站仪的第二次归算成果，取全站仪测量的第一次成果和第二次归算成果的均值作为全站仪成果；
41.步骤(a3)在控制网点上采用网络rtk方式获取每个控制网点的cgcs2000成果；
42.步骤(a4)在控制网点上架设gnss接收机，连续观测两个24小时的时段数据，得到首期两个时段的gnss网成果；
43.步骤(a5)将gnss网成果平移，使平移后gnss网成果中地心坐标的重心与cgcs2000地心坐标的重心保持一致，从而得到两个时段的gnss网-cgcs2000成果；
44.步骤(a6)获取工程监测区域的最大经度和最小经度，以工程监测区域最大经度和最小经度的均值作为中央子午线；以控制网点指定的投影面正常高与工程监测区域高程异常的最大值和最小值的均值为基准得到投影面大地高作为高斯投影面；
45.将gnss网-cgcs2000成果投影为高斯平面坐标，第一时段的高斯平面坐标为已知系统成果；同时以第一时段的高斯平面坐标为基准，利用二维四参数转换模型对第二时段的gnss网-cgcs2000成果进行归算，得到第二时段的gnss网-cgcs2000归算成果；取第一时
段的已知系统成果和第二时段的gnss网-cgcs2000归算成果的均值作为gnss网均值成果；
46.步骤(a7)以步骤(a6)中的gnss网均值成果作为已知系统成果，采用二维四参数平面坐标转换模型计算全站仪成果与gnss网均值成果之间的缩放系数、旋转参数和位移参数；
47.步骤(a8)以全站仪平差时的起算点为固定点，以步骤(a7)中得到的缩放系数、旋转参数和位移参数为基准，将全站仪成果归算为与gnss网均值成果尺度一致的成果，得到平面网建网的工程坐标系建网成果。
48.本发明优选的，步骤(a2)中，全站仪的标称精度不低于：测角0.5
″
，测距1mm+1ppm；使用全站仪测量后，对全站仪测量的数据进行限差检验，检验合格后采用边角网平差计算方法，按固定单点坐标和固定单方向值平差得到全站仪的两次独立测量成果，即第一次成果和第二次成果。
49.本发明优选的，步骤(a2)中，还包括确定第一次成果与第二次归算成果之间的平面位置较差是否大于规范限值，当不大于规范限差值时，取全站仪测量的第一次成果和第二次归算成果的均值作为全站仪成果；规范限差值为4mm。
50.本发明优选的，步骤(a4)中gnss接收机的静态平面精度不低于
±
3mm+1ppm，静态高程精度不低于
±
5mm+1ppm。
51.本发明优选的，步骤(a6)中，还包括确定第一时段的已知系统成果与第二时段的gnss网-cgcs2000归算成果之间的平面位置较差是否大于规范限值，当不大于规范限差值时，取第一时段的已知系统成果与第二时段的gnss网-cgcs2000归算成果的均值作为gnss网均值成果；规范限差值为4mm。
52.本发明还公开了一种基于已知系统的平面网建网后震后复建的方法，包括以下步骤：
53.步骤(b)在工程监测区域内，通过基于已知系统的平面网建网方法得到平面网建网的工程坐标系建网成果；该工程坐标系建网成果为震前的工程坐标系建网成果；在发生地震后，按照以下方法对工程监测区域的工程坐标系建网成果进行复建，复建的方法为：
54.步骤(b1)对工程监测区域内的控制网点进行恢复重建，在控制网点上架设全站仪完成两次测量，全站仪测量的第一次成果为已知系统成果；同时以第一次成果为基准，利用二维四参数转换模型对全站仪测量的第二次成果进行归算，得到全站仪的第二次归算成果，取全站仪测量的第一次成果和第二次归算成果的均值作为震后全站仪成果；
55.步骤(b2)在控制网点上采用网络rtk方式获取每个控制网点的cgcs2000成果；
56.步骤(b3)在控制网点上架设gnss接收机，连续观测两个24小时的时段数据，得到震后两个时段的gnss网成果，将两个时段的gnss网成果的均值作为震后gnss网成果；
57.步骤(b4)将震后gnss网成果平移，使平移后震后gnss网成果中地心坐标的重心与cgcs2000地心坐标的重心保持一致，从而得到震后gnss网-cgcs2000成果；
58.步骤(b5)获取工程监测区域的最大经度和最小经度，以工程监测区域最大经度和最小经度的均值作为中央子午线；以控制网点指定的投影面正常高与工程监测区域高程异常的最大值和最小值的均值为基准得到投影面大地高作为高斯投影面；将震后gnss网-cgcs2000成果投影为高斯平面坐标；
59.步骤(b6)判断震后gnss网成果的稳定点数量；
60.当稳定点不少于3个时，以控制网建网时gnss网均值成果作为已知系统成果，以控制网建网时的gnss网均值成果为基准，利用二维四参数转换模型对震后gnss网成果进行归算，得到震后gnss网归算成果；以震后gnss网归算成果作为新的已知系统成果；
61.当稳定点的数量小于3个时，获取控制网建网时gnss网均值成果和平面网建网的工程坐标系建网成果；建立gnss网均值成果与工程坐标系建网成果之间的二维四参数转换模型；利用该二维四参数转换模型，导入震后gnss网成果得到震后的工程坐标系建网成果。
62.本发明优选的，稳定点的平面位置较差不大于规范限差值，规范限差值为4.0mm。
63.本发明公开了一种基于已知系统的平面网网建网的复测稳定性评价方法，包括以下步骤：
64.s1、收集平面网建网的数据资料
65.s2、采集首期两次测量数据建立首期成果；
66.s3、获取复测自由网成果
67.s4、利用分析判断稳定点复测自由网成果，通过二维四参数转换模型将复测自由网成果归算为上期已知系统成果；
68.s5、计算稳定点的复测成果和成果权，位移点的复测成果、成果权，以及位移点的位移量及位移方向。
69.综上所述，本发明具有以下优点：
70.本发明充分利用了全站仪边角网和gnss网各自的优势，建立了尺度精准、点位精度均匀、相对精度高的平面网建网。同时基于控制网建网后，能够在地震发生后，根据稳定点数量来对震后的控制网进行复建。
附图说明
71.图1为本发明一个实施例中平面网建网全站仪边角网形图；
72.其中tn01～tn08为控制网点，网点间连线为观测边及观测方向。
73.图2为本发明一个实施例中平面网建网gnss网形图。
具体实施方式
74.本发明提供了一种基于已知系统的平面网建网的方法，包括以下步骤：
75.步骤(a1)在工程监测区域的稳定范围内设置若干个具有强制对中装置的控制网点。
76.步骤(a2)在具有强制对中装置的控制网点上架设全站仪完成两次测量，全站仪测量的第一次成果为已知系统成果；同时以第一次成果为基准，利用二维四参数转换模型对全站仪测量的第二次成果进行归算，得到全站仪的第二次归算成果，取全站仪测量的第一次成果和第二次归算成果的均值作为全站仪成果。
77.本发明的全站仪的标称精度不低于：测角0.5
″
，测距1mm+1ppm。使用全站仪测量后，对全站仪测量的数据进行限差检验，检验合格后采用边角网平差计算方法，按固定单点坐标和固定单方向值平差得到全站仪的两次独立测量成果，即第一次成果和第二次成果。
78.步骤(a2)中，还包括确定第一次成果与第二次归算成果之间的平面位置较差是否大于规范限值，当不大于规范限差值时，取全站仪测量的第一次成果和第二次归算成果的
均值作为全站仪成果；规范限差值为4mm。
79.步骤(a3)在控制网点上采用网络rtk方式获取每个控制网点的cgcs2000成果。
80.步骤(a4)在控制网点上架设gnss接收机，连续观测两个24小时的时段数据，采用gnss数据处理软件，对gnss观测数据进行规范要求的各项限差检验合格后，得到首期两个时段的gnss网成果。步骤(a4)中gnss接收机的静态平面精度不低于
±
3mm+1ppm，静态高程精度不低于
±
5mm+1ppm。
81.步骤(a5)将gnss网成果平移，使平移后gnss网成果中地心坐标的重心与cgcs2000地心坐标的重心保持一致，从而得到两个时段的gnss网-cgcs2000成果。
82.步骤(a6)获取工程监测区域的最大经度和最小经度，以工程监测区域最大经度和最小经度的均值作为中央子午线；以控制网点指定的投影面正常高与工程监测区域高程异常的最大值和最小值的均值为基准得到投影面大地高作为高斯投影面；
83.将gnss网-cgcs2000成果投影为高斯平面坐标，第一时段的高斯平面坐标为已知系统成果；同时以第一时段的高斯平面坐标为基准，利用二维四参数转换模型对第二时段的gnss网-cgcs2000成果进行归算，得到第二时段的gnss网-cgcs2000归算成果；取第一时段的已知系统成果和第二时段的gnss网-cgcs2000归算成果的均值作为gnss网均值成果。
84.步骤(a7)以步骤(a6)中的gnss网均值成果作为已知系统成果，采用二维四参数平面坐标转换模型计算全站仪成果与gnss网均值成果之间的缩放系数、旋转参数和位移参数。
85.步骤(a8)以全站仪平差时的起算点为固定点，以步骤(a7)中得到的缩放系数、旋转参数和位移参数为基准，将全站仪成果归算为与gnss网均值成果尺度一致的成果，得到平面网建网的工程坐标系建网成果；该工程坐标系建网成果即为控制网建网成果。
86.本发明的优化实施例中，步骤(a6)中，还包括确定第一时段的已知系统成果与第二时段的gnss网-cgcs2000归算成果之间的平面位置较差是否大于规范限值，当不大于规范限差值时，取第一时段的已知系统成果与第二时段的gnss网-cgcs2000归算成果的均值作为gnss网均值成果；规范限差值为4mm。
87.控制网建网完成后，若未发生地震或者其他严重地质灾害，建网后的控制网不需要进行复建，当发生地震或者严重地质灾害后，控制网点有可能发生位移，因此需要对控制网的成果进行复建以进行校验和校准。本发明基于上述控制网建网方法，本发明还公开了一种基于已知系统的平面网建网后震后复建的方法，包括以下步骤：
88.步骤(b)在工程监测区域内，通过基于已知系统的平面网建网方法得到平面网建网的工程坐标系建网成果；该工程坐标系建网成果为震前的工程坐标系建网成果；在发生地震后，按照以下方法对工程监测区域的工程坐标系建网成果进行复建，复建的方法为：
89.步骤(b1)对工程监测区域内的控制网点进行恢复重建，在控制网点上架设全站仪完成两次测量，全站仪测量的第一次成果为已知系统成果；同时以第一次成果为基准，利用二维四参数转换模型对全站仪测量的第二次成果进行归算，得到全站仪的第二次归算成果，取全站仪测量的第一次成果和第二次归算成果的均值作为震后全站仪成果；
90.步骤(b2)在控制网点上采用网络rtk方式获取每个控制网点的cgcs2000成果；
91.步骤(b3)在控制网点上架设gnss接收机，连续观测两个24小时的时段数据，得到震后两个时段的gnss网成果，将两个时段的gnss网成果的均值作为震后gnss网成果；
92.步骤(b4)将震后gnss网成果平移，使平移后震后gnss网成果中地心坐标的重心与cgcs2000地心坐标的重心保持一致，从而得到震后gnss网-cgcs2000成果；
93.步骤(b5)获取工程监测区域的最大经度和最小经度，以工程监测区域最大经度和最小经度的均值作为中央子午线；以控制网点指定的投影面正常高与工程监测区域高程异常的最大值和最小值的均值为基准得到投影面大地高作为高斯投影面；将震后gnss网-cgcs2000成果投影为高斯平面坐标；
94.步骤(b6)判断震后gnss网成果的稳定点数量；稳定点的平面位置较差需要不大于规范限差值，规范限差值为4.0mm。
95.当稳定点不少于3个时，以控制网建网时gnss网均值成果作为已知系统成果，以控制网建网时的gnss网均值成果为基准，利用二维四参数转换模型对震后gnss网成果进行归算，得到震后gnss网归算成果；以震后gnss网归算成果作为新的已知系统成果；
96.当稳定点的数量小于3个时，获取控制网建网时gnss网均值成果和平面网建网的工程坐标系建网成果；建立gnss网均值成果与工程坐标系建网成果之间的二维四参数转换模型；利用该二维四参数转换模型，导入震后gnss网成果得到震后的工程坐标系建网成果。
97.实施例1：
98.以某工程监测区域为例进行监测，按照本发明的方法进行观测。
99.步骤(1)在工程监测区域内设置8个具有强制对中装置的观测墩，即设定了8个控制网点；
100.步骤(2)在观测墩上架设tm50全站仪和tm30全站仪，按图1的网形要求采集边角数据，两个全站仪各自采集一次，采集48个方向值和24条往返边长值。同时以第一次成果tm50为基准，利用二维四参数转换模型对全站仪测量的第二次成果tm30进行归算，得到全站仪的第二次归算成果，取全站仪测量的第一次成果和第二次归算成果的均值作为全站仪成果。
101.两个全站仪的监测成果以及归算成果如下表所示：
102.表1、tm50成果
[0103][0104]
表2、tm30成果
[0105][0106]
表3、表1和表2成果直接比较
[0107][0108]
从表3可以得知，直接比较的结论显然不正确，因为同期观测控制网点不可能发生位移。说明两台仪器观测成果之间存在系统误差，因此以tm50工程坐标系成果为已知系统，采用二维四参数平面坐标转换模型将tm30成果转归算为以tm50成果为基准的已知系统成果进行比较。
[0109]
表4、tm30成果-tm50成果已知系统转换模型计算表
[0110][0111]
[0112]
从表4可以看出，tm30成果尺度大4.7354mm/km,转换模型内符合中误差为0.5mm，方向旋转为0.0442
″
，说明两次观测之间除尺度相差较大外，两期成果的内符合精度都很高。
[0113]
表5、tm30归算成果-tm50成果比较表
[0114][0115]
从表5可以得知，tm30归算成果与tm50成果比对，所有点均在限差之内，因此取tm30归算成果和tm50成果的均值作为全站仪成果。
[0116]
表6、全站仪成果
[0117][0118]
步骤(3)在控制网点上采用网络rtk方式获取每个控制网点的cgcs2000成果，成果如下所示：
[0119]
表7、基于已知系统的平面网建网cgcs2000成果
[0120][0121][0122]
步骤(4)在控制网点上架设i90华测的gnss接收机，连续观测两个24小时的时段数据，采用gnss数据处理软件，对gnss观测数据进行规范要求的各项限差检验合格后，平差后得到首期两个时段的gnss网成果；两个时段的gnss网成果如下表所示：
[0123]
表8、第一个24小时时段成果
[0124][0125]
表9、第二个24小时时段成果
[0126][0127]
步骤(5)将gnss网成果平移，使平移后gnss网成果中地心坐标的重心与cgcs2000地心坐标的重心保持一致，从而得到两个时段的gnss网-cgcs2000成果；成果如下表所示：
[0128]
表10、第一个时段原成果及gnss网-cgcs2000成果
[0129][0130]
表11、第二个时段原成果及gnss网-cgcs2000成果
[0131][0132]
步骤(6)获取工程监测区域的最大经度和最小经度，以工程监测区域最大经度和最小经度的均值作为中央子午线；以控制网点指定的投影面正常高与工程监测区域高程异
常的最大值和最小值的均值为基准得到投影面大地高作为高斯投影面；
[0133]
将gnss网-cgcs2000成果投影为高斯平面坐标，第一时段的高斯平面坐标为已知系统成果；同时以第一时段的高斯平面坐标为基准，利用二维四参数转换模型对第二时段的gnss网-cgcs2000成果进行归算，得到第二时段的gnss网-cgcs2000归算成果；取第一时段的已知系统成果和第二时段的gnss网-cgcs2000归算成果的均值作为gnss网均值成果。
[0134]
表12、91
°
52
′
51
″
中央子午线/大地高3859.7m高斯投影坐标
[0135][0136]
表13、两个24小时时段成果比较
[0137][0138]
从表13知，两换热时段的成果较差虽说均未超限，但有一个点与限差一致，说明两时段之间同样存在一定的系统误差，因此以第一换热时段高斯平面坐标为已知系统成果，按二维四参数转换模型将第二个时段成果归算为以第一个时段为基准的已知系统成果进行比较。
[0139]
表14、第二时段成果—第一时段成果已知系统转换模型计算
[0140][0141][0142]
从表14可以得知，两时段成果之间尺度仅相差0.3860mm/km，转换模型内符合中误差为1.0mm，方向旋转0.0921
″
，说明gnss时段成果之间尺度相差不大。
[0143]
表15、第二个时段已知系统归算成果及其与第一换热时段成果较差
[0144][0145]
由此可见第二个时段归算成果与第一时段成果较差均小于限差4.0mm。
[0146]
表16、gnss网两个时段均值成果
[0147][0148]
本发明的具体实施例中，以步骤(a6)中的gnss网均值成果作为已知系统成果，采用二维四参数平面坐标转换模型计算全站仪成果与gnss网均值成果之间的缩放系数、旋转参数和位移参数。
[0149]
表17、全站仪成果
‑‑
gnss网成果尺度计算
[0150]
[0151][0152]
从表17可以得知，全站仪成果尺度比gnss成果尺度小了3.0943mm/km。
[0153]
步骤(8)以全站仪平差时的起算点为固定点，以步骤(a7)中得到的缩放系数、旋转参数和位移参数为基准，将全站仪成果归算为与gnss网均值成果尺度一致的成果，得到平面网建网的工程坐标系建网成果。本发明的全站仪平差时的起算点可以选择边角网上的一个控制网点作为起算点，例如可以选择图1或图2中的tn05作为起算点，以该点坐标作为固定值。
[0154]
表18、平面网建网工程坐标系建网成果
[0155][0156]
本发明的具体实施例中，步骤(9)以步骤(8)中表18的建网成果为已知系统成果，计算gnss网均值成果与建网成果之间的二维四参数转换模型，这一模型作为地震后稳定的控制网点不足3个时，震后复建gnss网成果与建网成果的转换模型，从而使震前与震后的系统保持一致。
[0157]
表19、gnss网均值成果-工程坐标系建网成果已知系统转换模型计算
[0158]
[0159][0160]
从表19可以得知，gnss均值成果与工程坐标系建网成果的尺度相差可忽略不计，转换模型内符合中误差为1.7mm。
[0161]
gnss网均值成果与工程坐标系建网成果的转换公式：
[0162]
x＝(0.999952047583179).x+(-0.00979287780776686).y+(3625.58180701621)
ꢀꢀꢀꢀ
(1)
[0163]
y＝(0.00979287780776686).x+(0.999952047583179).y+(-140491.345034089)
ꢀꢀꢀꢀ
(2)
[0164]
式中：x、y为gnss网均值成果；
[0165]
x、y为全站仪工程坐标系成果。
[0166]
公式(1)和公式(2)就是地震后控制网点不足3个稳定点时，震后复建gnss成果归算至以工程坐标系建网成果为已知系统的转换模型。
[0167]
实施例2：震后复建
[0168]
步骤(b1)架设tm60全站仪，按图1的网形要求采集边角数据，各自采集一次，采集48个方向值和24条往返边长值。
[0169]
在控制网点上架设全站仪完成两次测量，全站仪测量的第一次成果为已知系统成果；同时以第一次成果为基准，利用二维四参数转换模型对全站仪测量的第二次成果进行归算，得到全站仪的第二次归算成果，取全站仪测量的第一次成果和第二次归算成果的均值作为震后全站仪成果。
[0170]
采用与建网相同的边角网数据处理软件，对全站仪观测数据进行规范要求的各项限差检验合格后，按固定单点坐标和固定单方向值平差得到震后复测两次独立成果。
[0171]
表20、震后复建全站仪两次测量均值成果
[0172][0173]
步骤(b2)在控制网点上采用网络rtk方式获取每个控制网点的cgcs2000成果。
[0174]
表21、震后复建rtk方式采集的cgcs2000成果
[0175][0176]
步骤(b3)在控制网点上架设gnss接收机，连续观测两个24小时的时段数据，得到震后两个时间段的gnss网成果，将两个时间段的gnss网成果的均值作为震后gnss网成果。本发明可以采用与建网相同的gnss数据处理软件，对gnss观测数据进行规范要求的各项限差检验合格后，按无约束平差得到震后两个时段的成果，且两个时段成果之间较差符合规范规定的限差，取两个时段成果的中数作为震后复建gnss网成果。
[0177]
表22、震后复建gnss网两时段均值成果
[0178][0179]
步骤(b4)将震后gnss网成果平移，使平移后震后gnss网成果中地心坐标的重心与cgcs2000地心坐标的重心保持一致，从而得到震后gnss网-cgcs2000成果。
[0180]
表23、震后复建gnss网cgcs2000成果
[0181][0182]
步骤(b5)获取工程监测区域的最大经度和最小经度，以工程监测区域最大经度和最小经度的均值作为中央子午线；以控制网点指定的投影面正常高与工程监测区域高程异常的最大值和最小值的均值为基准得到投影面大地高作为高斯投影面；将震后gnss网-cgcs2000成果投影为高斯平面坐标。
[0183]
表24、震后复建gnss网cgcs2000高斯投影坐标
[0184][0185][0186]
步骤(b6)判断震后gnss网成果的稳定点数量；
[0187]
当稳定点不少于3个时，以控制网建网时gnss网均值成果作为已知系统成果，以控制网建网时的gnss网均值成果为基准，利用二维四参数转换模型对震后gnss网成果进行归算，得到震后gnss网归算成果；以震后gnss网归算成果作为新的已知系统成果；
[0188]
当稳定点的数量小于3个时，获取控制网建网时gnss网均值成果和平面网建网的工程坐标系建网成果；建立gnss网均值成果与工程坐标系建网成果之间的二维四参数转换模型；利用该二维四参数转换模型，导入震后gnss网成果得到震后的工程坐标系建网成果。
[0189]
表25、震后复建gnss网cgcs2000高斯投影坐标
[0190][0191]
从表25知，地震后有两点发生位移，根据6个稳定点解算的转换模型,反映震后复建成果为0.3274mm/km，内符合中误差为1.8mm，说明稳定点间相互关系很好，尺度相差也非常小。
[0192]
表26、震后复建gnss网转换为建网成果
[0193][0194][0195]
采用公式(1)和公式(2)将表26成果转换为工程坐标系建网成果(已知系统成果)。
[0196]
表27、震后复建gnss网工程坐标系建网成果(已知系统成果)
[0197][0198]
本发明的具体实施例中，步骤(7)以第(6)步表27的gnss网的工程坐标系建网成果为已知系统成果，按二维四参数转换模型将全站仪震后成果转换为工程坐标系建网成果(已知系统成果)。
[0199]
表28、震后复建全站仪成果
‑‑
震后复建gnss网工程坐标系已知系统成果转换模型
[0200][0201]
从表28可以得知，震后复建全站仪成果的尺度比震后复建gnss网工程坐标成果尺度大8.5837mm/km,两成果转换模型内符合中误差为0.5mm，由此可见震后复建全站仪成果和gnss成果精度都很高，只是两成果之间尺度相差较大。
[0202]
震后复建全站仪成果
‑‑‑‑
震后复建gnss工程坐标成果转换公式：
[0203]
x＝(0.999991416265417).x+(-4.40783953156237e-06).y+(30.1994909793592)
ꢀꢀꢀꢀ
(3)
[0204]
y＝(4.40783953156237e-06).x+(0.999991416265417).y+(-11.2469762429828)
ꢀꢀꢀꢀ
(4)
[0205]
式中：x、y为震后复建全站仪成果；
[0206]
x、y为震后复建gnss工程坐标成果。
[0207]
按公式(3)和公式(4)将全站仪成果转换为震后复建全站仪工程坐标成果，并将其与建网成果比较，达到地震后平面网建网的位移量。
[0208]
表29、震后复建全站仪工程坐标成果与建网成果比较
[0209][0210]
从表29可以得知，地震后平面网建网有两点发生位移，其中tn02位移量为9.8mm，tn05位移量为11.2mm。
[0211]
从以上本发明的具体实施例中成果可知全站仪各期成果精度高，但各期成果之间尺度相差大；gnss各期成果之间尺度相差非常小，本案例虽说gnss成果与全站仪成果尺度统一后，平面位置较差均小于4mm，但通常情况下存在差异较大的少量异常点，因此必须采
用全站仪边角网与gnss网相结合的建网和震后复建的方法，才能解决本发明的问题。
[0212]
因为全站仪边角网使用不同的仪器观测或同一观测数据采用不同期次的仪器检定参数得到的成果存在较大的尺度差异，因此应将全站仪边角网的数据归算为尺度一致的成果。
[0213]
本发明公开了一种基于已知系统的平面网网建网的复测稳定性评价方法，包括以下步骤：
[0214]
s1、收集平面网建网的数据资料
[0215]
s2、采集首期两次测量数据建立首期成果；
[0216]
s3、获取复测自由网成果
[0217]
s4、利用分析判断稳定点复测自由网成果，通过二维四参数转换模型将复测自由网成果归算为上期已知系统成果；
[0218]
s5、计算稳定点的复测成果和成果权，位移点的复测成果、成果权，以及位移点的位移量及位移方向。
[0219]
具体的，稳定性评价方法包括以下步骤：
[0220]
步骤1收集平面网建网的相关资料
[0221]
步骤2首期成果计算；
[0222]
步骤2.1平面网建网首期第一次测量，按单点单方向自由网平差建立平面网建网尺度、方向和位置基准，即首期第一次成果；
[0223]
步骤2.2采用二维四参数转换模型，以首期第一次自由网成果为基准，计算首期第二次测量自由网成果与第一次自由网成果之间的二维四参数平面坐标转换模型参数，按此模型将首期第二次测量自由网成果归算为已知系统成果，比较归算成果与首期第一次成果的差异量；
[0224]
步骤2.3剔除差异量大于稳定性判定限值的点，重新计算转换模型参数，利用新的转换模型将首期第二次测量自由网成果归算为新的已知系统成果，再次计算归算成果与首期第一次成果的差异量；
[0225]
步骤2.4重复步骤2.2-2.3，直至剔除所有差异量大于稳定性判定限值的点，计算得到最终的二维四参数平面坐标转换模型参数，利用最终的二维四参数平面坐标转换模型将首期第二次成果归算为已知系统成果；
[0226]
步骤2.5首期成果取值规定：
[0227]
(1)稳定点
[0228]
a)首期成果＝(首期第一次成果+首期第二次归算成果)/2；
[0229]
b)首期成果权＝1+1＝2；
[0230]
(2)位移点
[0231]
a)首期成果＝首期第二次归算成果；
[0232]
b)首期成果权＝1；
[0233]
步骤3本期复测成果计算；
[0234]
步骤3.1将本期复测观测值按单点单方向起算进行自由网平差，获得平面网建网的本期复测自由网成果；
[0235]
步骤3.2以上期成果为基准，计算本期复测自由网成果与上期成果之间的二维平
面坐标转换模型参数，按此模型将本期复测自由网成果归算为已知系统成果，比较归算成果与上期成果的差异量；
[0236]
步骤3.3剔除差异量大于稳定性判定限值的点，重新计算转换模型参数，利用新的转换模型将本期复测自由网成果归算为新的已知系统成果，再次计算归算成果与上期成果的差异量；
[0237]
步骤3.4重复步骤3.2-3.3，直至剔除所有差异量大于稳定性判定限值的点，计算得到最终的二维四参数平面坐标转换模型参数，利用最终的转换模型将本期复测自由网成果归算为已知系统成果；
[0238]
步骤3.5本期成果取值规定：
[0239]
(1)稳定点
[0240]
a)本期成果＝(上期成果
×
上期成果权+本期归算成果)/(上期成果权+1)；
[0241]
b)本期成果权＝上期成果权+1；
[0242]
(2)位移点
[0243]
a)本期成果＝本期归算成果；
[0244]
b)本期成果权＝1；
[0245]
(3)位移量及位移方向
[0246]
a)期间位移量＝上期成果-本期成果；位移方向用位移矢量的方位角表示；
[0247]
b)累计位移量＝首期成果-本期成果；位移方向用位移矢量的方位角表示。
[0248]
步骤1中，所述收集的资料包括但不限于监测设计文件、原始观测数据、仪器检定证书、监测计算资料和监测报告。
[0249]
步骤2具体为：以平面网建网全网首期第一次观测固定单点和固定单方向的平差成果为已知系统成果，按二维四参数平面坐标转换模型，将首期第二次固定单点和固定单方向的平差成果归算为以首期第一次固定单点和固定单方向的平差成果为基准的已知系统成果，并判定是否存在位移点。
[0250]
步骤2中：
[0251]
a)以两次固定单点和固定单方向平差的自由网成果为已知数据，用剔除位移点的成果求出二维四参数平面坐标转换模型的参数，此时不含有位移点；
[0252]
b)采用a)计算的二维四参数平面坐标转换模型将首期第二次固定单点和固定单方向平差的自由网成果归算为已知系统成果；
[0253]
c)首期已知系统成果取值。
[0254]
步骤c)中包括如下步骤：
[0255]
(a)稳定点取第一次成果和第二次已知系统成果之均值作为首期成果，成果权为2；
[0256]
(b)位移点取首期第二次固定单点和固定单方向平差的自由网成果已知系统归算成果为首期成果，成果权为1，位移点是指首期第二次自由网已知系统归算成果与第一成果较差大于3倍平面网建网估算中误差的点。
[0257]
步骤3中，得到复测观测数据后，首先对复测数据进行预处理，所述预处理是指采用固定单点和固定单方向的平差方法获得复测自由网成果。
[0258]
对复测数据进行预处理后，以上期成果为基准，用本期复测自由网成果和上期成
果为已知数据，采用剔除位移点后的稳定点成果计算二维四参数平面坐标转换模型的参数，采用该转换模型将本期自由网成果归算为已知系统成果，并对本期已知系统成果进行取值。
[0259]
对本期成果进行取值，其具体包括如下步骤：
[0260]
(a)稳定点成果取上期成果与本期归算成果的加权均值，本期成果权为上期权+1；
[0261]
(b)位移点成果取本期归算成果，本期成果权为1，其中位移点包括：本期已知系统归算成果与上期成果的较差大于3倍平面网建网估算中误差的点和本期已知系统归算成果与首期已知系统成果的较差大于3倍平面网建网估算中误差的点。
[0262]
本发明步骤2.4和步骤3.4，剔除所有位移点，计算最终的二维四参数平面坐标转换模型参数，具体包括如下步骤：
[0263]
a)以上期成果和本期自由网成果全部成果为已知数据，计算出第一次二维四参数平面坐标转换模型参数；
[0264]
b)用a)计算的转换参数将本期自由网成果归算为上期成果为基准的成果，比较归算成果与上期成果，将差异量大于3倍平面网建网估算中误差的点判定为位移点；
[0265]
c)剔除位移点后，重新计算出第二次二维四参数平面坐标转换模型参数；
[0266]
d)重复b)和c)，直至剔除所有位移点，计算出最终的二维四参数平面坐标转换模型参数。
[0267]
当计算出最终的二维四参数平面坐标转换模型参数后，按权利要求1步骤2.5和步骤3.5的规定即可得到平面网建网稳定性分析结论。
[0268]
虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了详细地描述，但不应理解为对本专利的保护范围的限定。在权利要求书所描述的范围内，本领域技术人员不经创造性劳动即可做出的各种修改和变形仍属本专利的保护范围。

技术特征：
1.一种基于已知系统的平面网建网的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤(a1)在工程监测区域的稳定范围内设置若干个具有强制对中装置的控制网点；步骤(a2)在具有强制对中装置的控制网点上架设全站仪完成两次测量，全站仪测量的第一次成果为已知系统成果；同时以第一次成果为基准，利用二维四参数转换模型对全站仪测量的第二次成果进行归算，得到全站仪的第二次归算成果，取全站仪测量的第一次成果和第二次归算成果的均值作为全站仪成果；步骤(a3)在控制网点上采用网络rtk方式获取每个控制网点的cgcs2000成果；步骤(a4)在控制网点上架设gnss接收机，连续观测两个24小时的时段数据，得到首期两个时段的gnss网成果；步骤(a5)将gnss网成果平移，使平移后gnss网成果中地心坐标的重心与cgcs2000地心坐标的重心保持一致，从而得到两个时段的gnss网-cgcs2000成果；步骤(a6)获取工程监测区域的最大经度和最小经度，以工程监测区域最大经度和最小经度的均值作为中央子午线；以控制网点指定的投影面正常高与工程监测区域高程异常的最大值和最小值的均值为基准得到投影面大地高作为高斯投影面；将gnss网-cgcs2000成果投影为高斯平面坐标，第一时段的高斯平面坐标为已知系统成果；同时以第一时段的高斯平面坐标为基准，利用二维四参数转换模型对第二时段的gnss网-cgcs2000成果进行归算，得到第二时段的gnss网-cgcs2000归算成果；取第一时段的已知系统成果和第二时段的gnss网-cgcs2000归算成果的均值作为gnss网均值成果；步骤(a7)以步骤(a6)中的gnss网均值成果作为已知系统成果，采用二维四参数平面坐标转换模型计算全站仪成果与gnss网均值成果之间的缩放系数、旋转参数和位移参数；步骤(a8)以全站仪平差时的起算点为固定点，以步骤(a7)中得到的缩放系数、旋转参数和位移参数为基准，将全站仪成果归算为与gnss网均值成果尺度一致的成果，得到平面网建网的工程坐标系建网成果。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤(a2)中，全站仪的标称精度不低于：测角0.5
″
，测距1mm+1ppm；使用全站仪测量后，对全站仪测量的数据进行限差检验，检验合格后采用边角网平差计算方法，按固定单点坐标和固定单方向值平差得到全站仪的两次独立测量成果，即第一次成果和第二次成果。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤(a2)中，还包括确定第一次成果与第二次归算成果之间的平面位置较差是否大于规范限值，当不大于规范限差值时，取全站仪测量的第一次成果和第二次归算成果的均值作为全站仪成果；规范限差值为4mm。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(a4)中gnss接收机的静态平面精度不低于
±
3mm+1ppm，静态高程精度不低于
±
5mm+1ppm。5.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤(a6)中，还包括确定第一时段的已知系统成果与第二时段的gnss网-cgcs2000归算成果之间的平面位置较差是否大于规范限值，当不大于规范限差值时，取第一时段的已知系统成果与第二时段的gnss网-cgcs2000归算成果的均值作为gnss网均值成果；规范限差值为4mm。6.一种基于已知系统的平面网建网后震后复建的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤(b)在工程监测区域内，通过基于已知系统的平面网建网方法得到平面网建网的工程坐标系建网成果；该工程坐标系建网成果为震前的工程坐标系建网成果；在发生地震
后，按照以下方法对工程监测区域的工程坐标系建网成果进行复建，复建的方法为：步骤(b1)对工程监测区域内的控制网点进行恢复重建，在控制网点上架设全站仪完成两次测量，全站仪测量的第一次成果为已知系统成果；同时以第一次成果为基准，利用二维四参数转换模型对全站仪测量的第二次成果进行归算，得到全站仪的第二次归算成果，取全站仪测量的第一次成果和第二次归算成果的均值作为震后全站仪成果；步骤(b2)在控制网点上采用网络rtk方式获取每个控制网点的cgcs2000成果；步骤(b3)在控制网点上架设gnss接收机，连续观测两个24小时的时段数据，得到震后两个时段的gnss网成果，将两个时段的gnss网成果的均值作为震后gnss网成果；步骤(b4)将震后gnss网成果平移，使平移后震后gnss网成果中地心坐标的重心与cgcs2000地心坐标的重心保持一致，从而得到震后gnss网-cgcs2000成果；步骤(b5)获取工程监测区域的最大经度和最小经度，以工程监测区域最大经度和最小经度的均值作为中央子午线；以控制网点指定的投影面正常高与工程监测区域高程异常的最大值和最小值的均值为基准得到投影面大地高作为高斯投影面；将震后gnss网-cgcs2000成果投影为高斯平面坐标；步骤(b6)判断震后gnss网成果的稳定点数量；当稳定点不少于3个时，以控制网建网时gnss网均值成果作为已知系统成果，以控制网建网时的gnss网均值成果为基准，利用二维四参数转换模型对震后gnss网成果进行归算，得到震后gnss网归算成果；以震后gnss网归算成果作为新的已知系统成果；当稳定点的数量小于3个时，获取控制网建网时gnss网均值成果和平面网建网的工程坐标系建网成果；建立gnss网均值成果与工程坐标系建网成果之间的二维四参数转换模型；利用该二维四参数转换模型，导入震后gnss网成果得到震后的工程坐标系建网成果。7.如权利要求6中所述的方法，其特征在于：稳定点的平面位置较差不大于规范限差值，规范限差值为4.0mm。8.权利要求1至5中任意一种基于已知系统的平面网网建网的复测稳定性评价方法，其特征在于，包括以下步骤：s1、收集平面网建网的数据资料s2、采集首期两次测量数据建立首期成果；s3、获取复测自由网成果s4、利用分析判断稳定点复测自由网成果，通过二维四参数转换模型将复测自由网成果归算为上期已知系统成果；s5、计算稳定点的复测成果和成果权，位移点的复测成果、成果权，以及位移点的位移量及位移方向。

技术总结
本发明公开了一种基于已知系统的平面网建网和复建及复测稳定性评判方法，包括利用全站仪取得全站仪成果；利用GNSS接收机连续观测得到首期两个时段的GNSS网成果；将GNSS网成果平移，得到两个时段的GNSS网-CGCS2000成果；将GNSS网-CGCS2000成果投影为高斯平面坐标，取均值作为GNSS网均值成果；计算全站仪成果与GNSS网均值成果之间的缩放系数、旋转参数和位移参数；将全站仪成果归算为与GNSS网均值成果尺度一致的成果，得到平面网建网的工程坐标系建网成果。本发明充分利用了全站仪边角网和GNSS网各自的优势，建立了尺度精准、点位精度均匀、相对精度高的平面网建网。同时基于控制网建网后，能够在地震发生后，根据稳定点数量来对震后的控制网进行复建。来对震后的控制网进行复建。来对震后的控制网进行复建。


技术研发人员：聂强 冯永祥 张晨 李啸啸 陈锡鑫 柳存喜 刘健 邓多 陈尚云 何杰 陈洪 杨卫 刘非 阮梦妍 赵芩
受保护的技术使用者：四川中水成勘院测绘工程有限责任公司
技术研发日：2023.07.07
技术公布日：2023/10/5