水準(zhǔn)測量測量精度及測量應(yīng)用問題分析

■馮宇華

（遼寧省第二水文地質(zhì)工程地質(zhì)大隊(duì) 遼寧大連 116037）

水準(zhǔn)測量測量精度及測量應(yīng)用問題分析

■馮宇華

（遼寧省第二水文地質(zhì)工程地質(zhì)大隊(duì) 遼寧大連 116037）

傳統(tǒng)水準(zhǔn)方法往往受到很多外在因素影響，如被測區(qū)域的通視、地形、外界條件等因素。近年來，由于GPS技術(shù)及我國北斗導(dǎo)航技術(shù)的廣泛應(yīng)用，利用GPS技術(shù)建立高精度水準(zhǔn)測量的方法已經(jīng)在越來越多的在工程中應(yīng)用。但是傳統(tǒng)的觀點(diǎn)認(rèn)為，由于GPS技術(shù)往往會(huì)受到坐標(biāo)系不一致的影響，工程界往往會(huì)對(duì)其精度和測量方法存在質(zhì)疑，這嚴(yán)重的制約了這種水準(zhǔn)測量技術(shù)的發(fā)展和廣泛應(yīng)用。因此，本文對(duì)這種水準(zhǔn)測量技術(shù)進(jìn)行了研究，希望本文的研究對(duì)拓展GPS水準(zhǔn)測量技術(shù)的應(yīng)用范圍做出貢獻(xiàn)，同時(shí)也可以提高GPS水準(zhǔn)測量的測量精度。

水準(zhǔn)測量GPS技術(shù)測量精度測量應(yīng)用

目前，隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)進(jìn)程也在不斷加快。而在各類基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)工程中水準(zhǔn)測量是工程建設(shè)成功與否的基礎(chǔ)，而在傳統(tǒng)工程測量的方法的精度往往受到觀測儀器精度等因素的影響，如三角測量方法等，這種測量方法往往是在建立平面控制網(wǎng)之后，再利用水準(zhǔn)測量的相關(guān)方法對(duì)高程控制網(wǎng)進(jìn)行建立。傳統(tǒng)方法往往受到很多外在因素影響，如被測區(qū)域的通視、地形、外界條件等因素。而近年來由于GPS技術(shù)及我國北斗導(dǎo)航技術(shù)的廣泛應(yīng)用，利用GPS技術(shù)建立高精度水準(zhǔn)測量的方法已經(jīng)在越來越多的工程中應(yīng)用。越來越多的數(shù)據(jù)表明，GPS水準(zhǔn)測量技術(shù)往往因其獨(dú)特的技術(shù)優(yōu)勢，將會(huì)獲得更高的水準(zhǔn)測量精度。但是傳統(tǒng)的觀點(diǎn)認(rèn)為，由于GPS技術(shù)往往會(huì)受到坐標(biāo)系不一致的影響，工程界往往會(huì)對(duì)其精度和測量方法存在質(zhì)疑，這嚴(yán)重的制約了GPS水準(zhǔn)測量技術(shù)的發(fā)展和廣泛應(yīng)用。因此，本文對(duì)這種水準(zhǔn)測量技術(shù)進(jìn)行了研究，希望本文的研究對(duì)拓展GPS水準(zhǔn)測量技術(shù)的應(yīng)用范圍做出貢獻(xiàn)，同時(shí)也可以提高GPS水準(zhǔn)測量的測量精度。

1 GPS定位技術(shù)的特點(diǎn)

GPS又稱為全球定位系統(tǒng)，它是美國國防部通過衛(wèi)星系統(tǒng)進(jìn)行構(gòu)建，主要是對(duì)空中、陸地和海上運(yùn)動(dòng)載體進(jìn)行高精度定位和高精度導(dǎo)航的系統(tǒng)。這種衛(wèi)星定位系統(tǒng)具有高定位精度、高自動(dòng)化程度、觀測站之間無需通視、作業(yè)時(shí)間全天候、較快的觀測速度和廣泛的用途等特點(diǎn)。目前，GPS系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于軍事、交通、建筑、工業(yè)生產(chǎn)等各個(gè)領(lǐng)域，是全球最大的定位系統(tǒng)。

2 GPS定位技術(shù)主要定位方法

一般來說，GPS定位方法主要分為兩類，一種方法為偽距測量定位方法，另外一種方法是載波相位測量定位方法。其中載波定位方法是目前定位精度最高的方法，而應(yīng)用于水準(zhǔn)測量中，常常也采用載波相位測量定位方法。它同時(shí)是通過測量被測物體的載波相位的變化而對(duì)其位置的精度進(jìn)行測量，它要比其他測量方法的測量精度高2～3個(gè)數(shù)量級(jí)，且不受到精碼保護(hù)和定位區(qū)域的環(huán)境限制。這種方法已經(jīng)成為GPS靜態(tài)定位中最為主要的應(yīng)用最為廣發(fā)的測量方法，一般來說，在水準(zhǔn)測量中，一般測量長基線可達(dá)3000～5000km，而其三維測量位置誤差往往僅達(dá)±3cm。

3 GPS水準(zhǔn)測量技術(shù)的精度和具體應(yīng)用問題分析

這里為了說明GPS水準(zhǔn)測量技術(shù)的精度和具體應(yīng)用問題，我們選擇以某橋梁工程作為研究對(duì)象，這里采用兩種測量方法，一種是傳統(tǒng)的三角測量方法，另外一種GPS水準(zhǔn)測量方法，通過對(duì)比相關(guān)測量數(shù)據(jù)，對(duì)測量精度和GPS水準(zhǔn)測量技術(shù)的具體應(yīng)用相關(guān)問題進(jìn)行分析。

3.1 工程概況分析

這里選取的工程為某地長度為500米的跨河橋梁工程，而為了消除觀測時(shí)間對(duì)相關(guān)測量結(jié)果精度的影響，這里在48小時(shí)內(nèi)，選擇4個(gè)不同的觀測時(shí)間，且嚴(yán)格約定觀測時(shí)間，每次觀測都在1個(gè)小時(shí)，這樣可以消除觀測時(shí)間長對(duì)測量精度的影響。

3.2 測量數(shù)據(jù)和精度擬合分析

根據(jù)4次測量數(shù)據(jù)可得，并采用相同固定點(diǎn)進(jìn)行平差計(jì)算，這樣可以得到不同觀測點(diǎn)的大地高。而分別采用GPS水準(zhǔn)測量和三角測量進(jìn)行測量，以傳統(tǒng)的三角測量的測量值作為基準(zhǔn)高程，并將GPS水準(zhǔn)測量的數(shù)據(jù)與基準(zhǔn)高程進(jìn)行做差計(jì)算，計(jì)算出各點(diǎn)的高程異常，并將不同的高程異常進(jìn)行比較和擬合。這里可知兩種高程異常的最大差值為4mm，且采用一次平面擬合法方法就可以完成相關(guān)擬合計(jì)算，擬合精度較高。而分析對(duì)比數(shù)據(jù)的殘差數(shù)值來看，GPS水準(zhǔn)測量已經(jīng)達(dá)到三角測量的水準(zhǔn)測量的精度。這證明了GPS水準(zhǔn)測量的測量精度，如果通過進(jìn)一步的試驗(yàn)和論證，這種測量方法可以廣泛的應(yīng)用于各種基礎(chǔ)設(shè)施工程水準(zhǔn)測量應(yīng)用領(lǐng)域。

3.3 GPS測量技術(shù)在變形監(jiān)測中的應(yīng)用

隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國對(duì)于各類建筑及工程的安全運(yùn)行要求越來越高。而要確保這些大型建筑物和工程的安全運(yùn)行，需要對(duì)其日常運(yùn)行中的變形量進(jìn)行測量，而建筑物的沉降數(shù)據(jù)是最為常見的變形測量數(shù)據(jù)。而這種測量也往往采用水準(zhǔn)測量的方法，傳統(tǒng)的測量方法也往往受到很多外在因素影響，如被測區(qū)域的通視、地形、外界條件等因素影響。因此，探討GPS水準(zhǔn)測量技術(shù)是否可以應(yīng)用在大型工程中的變形監(jiān)測具有非常重要的意義。利用GPS技術(shù)，可以在測量自動(dòng)化、數(shù)據(jù)采集分析、平差計(jì)算及變形分析等方法獲得極大的優(yōu)勢，同時(shí)也可以獲得較高的測量精度。這里在應(yīng)用GPS水準(zhǔn)測量技術(shù)時(shí)，對(duì)于變形監(jiān)測點(diǎn)的絕對(duì)位置的坐標(biāo)要求不高，通過GPS測量獲得測量點(diǎn)的大地高程后，進(jìn)行相關(guān)坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換。就可以直接獲得監(jiān)測點(diǎn)的直接位置量。

這里同樣利用上文提高的工程進(jìn)行GPS水準(zhǔn)測量技術(shù)的精度驗(yàn)證，這里分別進(jìn)行兩次歷時(shí)1小時(shí)的獨(dú)立測量，這兩次測量的間隔很小，這樣可以保證在兩次測量過程中，工程沒有發(fā)生相關(guān)位置，各測點(diǎn)的高程差應(yīng)該為0，而實(shí)際測量時(shí)的高程差數(shù)值都小于1mm，這驗(yàn)證了GPS的重復(fù)觀測精度是很高，可以應(yīng)用在工程變形監(jiān)測中。

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P2[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2015）-10-180-1