淺談工程測量中GPS的平面與高程的精度控制

■李政軍

（秦皇島市測繪大隊(duì)河北秦皇島066000）

淺談工程測量中GPS的平面與高程的精度控制

■李政軍

（秦皇島市測繪大隊(duì)河北秦皇島066000）

由于GPS技術(shù)具有功能多、效率高的特點(diǎn)，所以被廣泛地運(yùn)用到社會各個領(lǐng)域之中。隨著我國科技的發(fā)展，GPS在現(xiàn)代工程測量中，逐步取代了傳統(tǒng)的測量方式。但GPS控制測量技術(shù)與傳統(tǒng)測量技術(shù)相比，直觀性比較差，雖然其平面精度符合相應(yīng)的精度要求，但是在高程上卻存在著很大的誤差。因此，本文針對于工程測量中GPS的平面與高程的精度控制展開了詳細(xì)的分析與討論，以此促進(jìn)我國現(xiàn)代化工程測量的發(fā)展。

工程測量 GPS 平面與高程 精度控制

全球衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)主要是通過在空間保持運(yùn)行狀態(tài)的衛(wèi)星向地球發(fā)送某種頻率，從而對定位系統(tǒng)進(jìn)行定位測量，而GPS定位測量技術(shù)便是其中最典型的技術(shù)之一。在測量過程中，大多數(shù)的工程測量存在著已知點(diǎn)較少，已知點(diǎn)的位置布置不合理，網(wǎng)形缺乏科學(xué)合理性等，因此無法順利開展水準(zhǔn)測量等，從而降低了GPS控制網(wǎng)的精度。由于平面精度在一般情況存在的問題不大，對此本文針對于高程精度問題進(jìn)行了討論。

1　影響GPS的平面與高程精度控制的因素

在工程測量中采用GPS技術(shù)，一般都會利用衛(wèi)星信號進(jìn)行導(dǎo)航定位。工作人員只需要在測量現(xiàn)場設(shè)置一個GPS的接收機(jī)，以此接收衛(wèi)星的信號，并對接收的衛(wèi)星信號采用相應(yīng)的換算方法進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，最后在測量點(diǎn)在這個時間段與衛(wèi)星的距離即可。由于GPS衛(wèi)星的坐標(biāo)在某個時間段內(nèi)是不變的，因此通過換算可以得到三維坐標(biāo)點(diǎn)，從而實(shí)現(xiàn)工程測量的目的。工程測量的步驟為GPS對衛(wèi)星信號的接收、衛(wèi)星數(shù)據(jù)的換算、坐標(biāo)值的輸出。在對工程進(jìn)行測量的過程中，由于大氣中含有許多干擾的物質(zhì)，尤其是在雷雨天氣等惡劣環(huán)境下，流層中較多的反射性物質(zhì)會對衛(wèi)星信號的傳輸與接收產(chǎn)生干擾，導(dǎo)致GPS接收的衛(wèi)星信號產(chǎn)生偏差，從而降低了精度或者在具有磁場的環(huán)境中進(jìn)行工程測量，也會對衛(wèi)星信號產(chǎn)生干擾。在實(shí)際中，平面精度問題不大，而高程精度卻存在著很多問題，這主要是由于地下物質(zhì)的密度分布不均而產(chǎn)生重力異常，導(dǎo)致大地值與正常值出現(xiàn)差異。因此在工程測量的過程中，應(yīng)該采用GPS技術(shù)對大地高進(jìn)行測量，隨后利用水準(zhǔn)測量出正常高，隨后通過計(jì)算得到高程異常，這被稱為GPS高程擬合。在日常工作中，利用高程擬合對高程進(jìn)行測量的時候，由于測量點(diǎn)的選擇與水準(zhǔn)測量的精確度和測量周期有著十分緊密的聯(lián)系，因此增加了工作量，在水準(zhǔn)測量精度等級較低的情況下，會降低高程的精度。

2　高程精度控制的措施

2.1大地高的測量方法

大地高的測量方法主要包括有以下三種：首先，利用同步測量法求得差值。在工程GPS的控制測量過程中，利用同步測量法求得差值是比較簡單且有效的一種數(shù)據(jù)處理手段。同步求差具有明確的理論依據(jù)，觀測距離在20千米范圍之內(nèi)的情況下，兩個同步觀測站接收到對衛(wèi)星星歷誤差、流程影響以及電離層的影響等基本是相一致的，同時運(yùn)用同步求差法可以在一定程度上減少誤差，甚至可以忽略不計(jì)。但是必須在兩個觀測站同步進(jìn)行為前提條件才能使用該方法，而且彼此之間的距離必須在20千米的范圍之內(nèi)；其次，合理的選擇站址。雖然沒有相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)對兩個GPS觀測站之間必須要相互看見的規(guī)定，但是選擇科學(xué)合理的觀測點(diǎn)位置是十分重要的，不僅需要嚴(yán)格按照相關(guān)的規(guī)定，而且還需要根據(jù)實(shí)際的工程測量環(huán)境，制定靈活多變且最佳設(shè)置的站址選擇方案；最后，需要充分保障天線高量取的正確性。如果天線高的測量存在著誤差將會降低GPS高程的精度。因此，應(yīng)該充分重視天線高的測量。一般情況下，在野外工作的時候，天線高的斜高是測量值，在測量過程中，將天線圓盤以100為間隔分為三個不同的方向，并對這三個方向的天線高進(jìn)行分別測量，保證這三個測量結(jié)果的誤差較小，然后取其平均值。除此之外，由于在野外工作中測量天線類型的也有所不同，因此需要注意相位中心的高度變化。除了上述三種方法，還可以將GPS網(wǎng)的圖形結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。

2.2選擇合適的高程擬合數(shù)學(xué)模型

工作人員在高程擬合的過程中，由于數(shù)據(jù)換算是在數(shù)學(xué)曲面對大地水準(zhǔn)面的模型中進(jìn)行模擬的，因此數(shù)學(xué)計(jì)算精度會對其產(chǎn)生嚴(yán)重的影響，導(dǎo)致待觀測點(diǎn)高程與正常點(diǎn)的差值誤差較大。在一般情況下，進(jìn)行計(jì)算的時候，可以采用二次曲面擬合法、二次曲面擬合法、多面函數(shù)法以及樣條函數(shù)法等。其中，二次曲面擬合法的計(jì)算精度比較高，能夠有效降低數(shù)據(jù)參數(shù)誤差。但是，在地形地質(zhì)條件比較復(fù)雜的情況下，采用二次曲面擬合法的工程量較大。

2.3關(guān)于高程控制點(diǎn)的研究

想要使得GPS高程點(diǎn)通過擬合達(dá)到測量標(biāo)準(zhǔn)，高精度的高程起算點(diǎn)是重要的關(guān)鍵因素。高程起算點(diǎn)的精度主要包括有其測量精度等級以及點(diǎn)位的穩(wěn)定性。與此同時，擬合所需要的水準(zhǔn)點(diǎn)必須要滿足均勻分布的要求，并且必須在六個及其以上。當(dāng)所測區(qū)域面積較大或者地形差別較大的時候，可以將測量區(qū)域分成不同的單位，分別建立擬合模型，這可以在一定程度上提高高程的擬合精度。

3　結(jié)束語

隨著我國社會經(jīng)濟(jì)以及科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展與進(jìn)步，GPS技術(shù)已經(jīng)得到了顯著的提高，并被廣泛運(yùn)用到各個行業(yè)之中，為經(jīng)濟(jì)建設(shè)和城市發(fā)展做出重要的貢獻(xiàn)。尤其工程測量中的GPS技術(shù)，發(fā)揮了極其重要的作用，相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理也得到了合理有效的運(yùn)用。在工程測量過程中，GPS控制測量技術(shù)的應(yīng)用不僅降低了工程測量的難度，而且還提高了測量結(jié)果的準(zhǔn)確性和質(zhì)量。因此，需要相關(guān)的技術(shù)人員對GPS控制測量技術(shù)進(jìn)行深入研究，使其在工程測量中發(fā)揮出更大的作用，從而促進(jìn)我國工程建設(shè)良好發(fā)展。

[1]李雪.工程測量中GPS技術(shù)的精度控制措施分析 [J].中國科技縱橫，2015，（8）：36-36，41.

[2]楊智馨.當(dāng)前工程測量中GPS技術(shù)的精度控制分析 [J].黑龍江科學(xué)，2014，5（6）：219.

[3張文軒.淺析GPS控制測量平面與高程精度在工程測量中的應(yīng)用 [J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì)，2015，（12）：2178-2178.

[4]魏海峰，劉炳森，王超賓等.GPS在工程測量中的應(yīng)用分析 [J].中國石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量，2011，31（6）：96.

P2[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2016）-7-243-1