工程測量中GPS控制測量平面與高程精度分析

李雅寧　劉利

[摘要]當(dāng)前GPS技術(shù)已經(jīng)在工程測量中得到了廣泛應(yīng)用，并逐步取代了傳統(tǒng)測量手段，通常情況下大面積面狀城市基礎(chǔ)控制網(wǎng)測量中都可以得到比較理想的GPS網(wǎng)形，但是，很多工程測量中存在的已知點比較少，因此GPS控制網(wǎng)精度或多或少會受到一些影響。下面主要針對工程測量中GPS控制測量平面與高程精度的相關(guān)內(nèi)容進行分析，相信一定可以為同行的研究提供一些參考。

[關(guān)鍵詞]工程測量；GPS控制測量平面；高程精度 文章編號：2095-4085（2017）05-0032-02

GPS控制測量技術(shù)與傳統(tǒng)測量技術(shù)相比其直觀性要稍差一些，平面精度可以符合精度需求，高程精度比較低，嚴(yán)重影響了GPS控制測量技術(shù)的推廣及應(yīng)用。實際測量工作中，很多因素都會對其造成影響，很多工程測量中都存在一些問題，例如已知點位置分布不合理、已知點少、網(wǎng)形不佳、不適合進行水準(zhǔn)測量等，若GPS控制測量中缺少理想的網(wǎng)形條件，最終的高程誤差將會非常大。

1分析高程測量精度的影響因素

上世紀(jì)八十年代開始，GPS測量技術(shù)開始逐步應(yīng)用于實際工作中，具體來說包括地面監(jiān)控系統(tǒng)、空間衛(wèi)星星座及用戶設(shè)備等部分來完成測量工作，然而應(yīng)用GPS控制測量精度不能實現(xiàn)直觀控制的目的，同時目前的GPS商業(yè)平差軟件也不能保證精度的可靠性。下面我們主要針對高程測量精度的影響因素進行總結(jié)及分析。

1.1GPS大地高測量精度

在工程測量中，只有獲得了精準(zhǔn)的大地高程數(shù)據(jù)，才能對GPS正常高進行準(zhǔn)確計算。按照以往的經(jīng)驗來看，GPS大地高測量精度的影響因素是多方面的，衛(wèi)星誤差相對論效應(yīng)、信號傳輸對流層延遲、衛(wèi)星鐘差一級衛(wèi)星星歷誤差等均是其影響因素。與此同時，CPS大地高測量精度誤差的出現(xiàn)與系統(tǒng)生成模型誤差也有一些聯(lián)系。應(yīng)用GPS技術(shù)進行靜態(tài)測繪的過程中，一定要確?？刂泣c的準(zhǔn)確性，并安裝足夠數(shù)量的信號接收設(shè)備，但是，在測量控制過程中，以上要求很難得到滿足，同時采樣觀察時間也很難得到原來的時問要求，因此高程測量精度也會受到很大影響。

1.2公共點幾何水準(zhǔn)測量精度

通常有效控制大地高測量值值差與測量點高程異常值即可獲得正常值，高程異常值計算中會用到數(shù)學(xué)方法，在獲取數(shù)值的過程中，測量點GPS大地高于集合水準(zhǔn)高程測量差二者之間會出現(xiàn)較大差值，該差值的出現(xiàn)會對高程測量精度產(chǎn)生較大影響。若不能對水準(zhǔn)測量精度進行準(zhǔn)確嚴(yán)格的控制，那么高程異常值精度則很難得到保證，這種情況下往往會出現(xiàn)高程精度上的誤差。

1.3GPS高程擬合方法

所謂GPS高程擬合是指利用GPS測量技術(shù)獲得大地高，然后利用水準(zhǔn)測量得到正常高，計算大地高于正常高二者之間差值，即可得到高程異常值。利用高程異?？梢詳M合得到大地水準(zhǔn)面，利用相應(yīng)的計算方法即可獲得未知測量點的高程異常值?？v觀多種傳統(tǒng)測量方法，具有工程量大、觀測時間長、測量成本高等通病，應(yīng)用傳統(tǒng)測量技術(shù)很難保證幾何水準(zhǔn)高程值的精度，特別是在一些復(fù)雜地形的地區(qū)，其高程精度更難控制。所以，為了避免高程誤差的出現(xiàn)，通?？梢岳盟疁?zhǔn)測量的方式對高程進行測量，通過少數(shù)GPS點高程測量之后，利用高程擬合技術(shù)可以即刻獲得其他GPS點高程。實際控制測量工作中，往往由于擬合模型選擇不對，獲得的結(jié)果也不準(zhǔn)確，最終必然會造成較大高程誤差的出現(xiàn)。

2工程測量中提升GPS測量精度的路徑

從上文的分析中可以看出，平面精度智能滿足工程實際需求，高程精度由于受到GPS大地高測量精度、GPS高程擬合方法等因素的制約，其值比較低，這種情況下，只有采取合理的對策才能提升其高程精度，使GPS技術(shù)得到推廣及應(yīng)用。下面主要針對工程測量中提升GPS測量精度的具體路徑進行分析。

2.1強化控制點的布設(shè)

要想保證其他各控制點高程值的精度，就必須確保高程起算點的精度，所以，在實際工程測量過程中，應(yīng)對控制點進行科學(xué)合理的布設(shè)，并嚴(yán)格控制高程起算點測量的精度及穩(wěn)定度。具體來說，擬合需要的水準(zhǔn)點通常應(yīng)在6個以上，并注意這些控制點應(yīng)均勻布設(shè)。而對于一些范圍較大的測區(qū)來說，要想有效提升擬合精度，除了上述需要注意的地方以外，還要構(gòu)建分區(qū)擬合模型。

2.2合理運用高程擬合法

對大地水準(zhǔn)面進行擬合的過程中，數(shù)學(xué)曲面構(gòu)件法比較常用，利用該方法擬合大地水準(zhǔn)面，可以確保GPS測量點計算的準(zhǔn)確性，同時還能計算出待測量點的正常高值。具體來說，在實際工程測量工作中，應(yīng)合理選擇并利用高程擬合法，例如，應(yīng)用樣條函數(shù)法、平面擬合法及二次曲面擬合法等方法都能很好的達到測量要求。二次曲面擬合法是其中應(yīng)用范圍最廣的一種方法；應(yīng)用該測量法得到的高程異常值誤差最小。具體在工程測量中，需要結(jié)合觀測環(huán)境情況的不同對不同的擬合方法進行選擇。

2.3修正電離層誤差

大氣電離層影響衛(wèi)星信號時，會出現(xiàn)信號反射、折射等問題，進而在接受信號過程中就會出現(xiàn)一定偏差，對高程測量精度造成不利影響。測量人員可以合理選擇下列措施對電離層誤差進行修正：（1）多頻觀測修正。該方法是指一個測量點上對多個偽距進行測量，并計算出這些偽距測量值的折射率，最終得到折射改正數(shù)值；（2）同步觀測修正。該方法是指選擇兩個觀測站，注意兩個觀測站之間的距離不能超過20 km，同時觀測，并以觀測到的結(jié)果作為依據(jù)，對電離層測量精度進行計算，達到修正衛(wèi)星信號參數(shù)精度的目的，有效降低誤差；（2）電離層模型修正。利用電離層模型可以修正衛(wèi)星信號參數(shù)以及獲得參數(shù)，進而達到修正衛(wèi)星信號參數(shù)精度的目的。上述方法中同步觀測修正是修正作用最大的一種方法，可以有效降低高程精度誤差，經(jīng)過修正之后獲得的高程精度誤差甚至可以達到忽略不計。

2.4準(zhǔn)確量取天線高

天線高測量若存在誤差也會影響高程測量精度，實際工程測量過程中，很多觀測者在天線高測量方面都不夠重視，尤其是在野外測量過程中，應(yīng)以天線斜高為測量值，平均將天線圓盤三等分，并分別在不同方向防治，基于不同方向測量出天線高。注意天線高測量誤差通常不會超過3 mm，然后計算其平均值。

3結(jié)語

綜上，當(dāng)前很多工程測量中均應(yīng)用了GPS測量技術(shù)，該項技術(shù)在工程測量領(lǐng)域中具有測量效率高、功能齊全等諸多優(yōu)點，然而當(dāng)前平面及高程精度測量上還存在一些問題，GPS控制測量高程精度的影響因素非常多，所以急需加強對GPS控制測量精度及相關(guān)技術(shù)的研究，這對GPS控制測量精度的提升非常有利，切實將工程測量中GPS控制測量技術(shù)的價值發(fā)揮出來。