簡析工程測量中GPS控制測量平面與高程精度

宮立偉

摘 要：隨著現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，GPS技術(shù)被廣泛應(yīng)用于各種領(lǐng)域中，而通過GPS控制測量技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)工程中平面和高程精度的測量，但在測量的過程中還存在一些不足，需要相關(guān)人員對其進(jìn)行不斷的完善?；诖?，下文對工程測量中GPS控制測量平面與高程精度展開了分析，希望對相關(guān)人員提供幫助。

關(guān)鍵詞：工程測量；GPS控制測量平面；高程精度

引言

隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，我國工程測量領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了較為長足的進(jìn)步，GPS測量技術(shù)在該領(lǐng)域中的廣泛應(yīng)用就是這一進(jìn)步的直觀體現(xiàn)。但是，在GPS測量技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用過程中，仍然存在著工程測量平面與高程精度不相符的問題，不僅對我國的工程建設(shè)質(zhì)量產(chǎn)生了一定的阻礙，而且不利于工程建設(shè)行業(yè)的長久發(fā)展。

1GPS系統(tǒng)的概述

GPS系統(tǒng)也就是全球定位系統(tǒng)，其最初應(yīng)用于無線電導(dǎo)航中，能夠?yàn)橛脩籼峁┤蛐?、全天性、可連續(xù)性、實(shí)時(shí)性的高精度三維坐標(biāo)，并且被廣泛應(yīng)用于多種行業(yè)領(lǐng)域中。同時(shí)，GPS系統(tǒng)的內(nèi)容主要包括為各種運(yùn)輸行業(yè)提供必要的定位功能以及導(dǎo)航數(shù)據(jù)；在城市勘探、采礦勘探、海洋勘探等項(xiàng)目的布局設(shè)計(jì)中進(jìn)行布網(wǎng)控制；對地質(zhì)變化和海洋變化等地球力學(xué)運(yùn)動進(jìn)行監(jiān)控；測量大地水準(zhǔn)面等。此外，因GPS在操作過程中不需要設(shè)置觀察標(biāo)，并且操作比較方便，所以很符合當(dāng)前我國社會建設(shè)和軍事建設(shè)的需求。

2影響平面與高程測量精度的主要因素

2.1大地高程測量很難獲取高精度的數(shù)據(jù)

在工程測量的過程中，可以根據(jù)大地高程的GPS控制測量計(jì)算出精度較高的測量數(shù)據(jù)，也就是說在測量過程中需要獲得精度較高的大地高程測量數(shù)據(jù)。但是，大地高程測量數(shù)據(jù)的精度很難得到保障，其在測量過程中很容易受到相對效應(yīng)以及衛(wèi)星的時(shí)差影響，其中還包括量取天線高所引起的誤差、天線整平誤差、天線對中誤差等，并且在工程測量的過程中，還會因GPS接收設(shè)備出現(xiàn)誤差而導(dǎo)致測量數(shù)據(jù)的精度下降。因此，在GPS靜態(tài)定位測量過程中，相關(guān)人員要想得到能滿足要求的觀測數(shù)據(jù)，就要設(shè)置好合理的控制點(diǎn)以及GPS接收設(shè)備的數(shù)量，從而保證高程測量精度的準(zhǔn)確性。

2.2GPS高程擬合方法

利用傳統(tǒng)測量方法所獲得幾何水準(zhǔn)高程值雖然具有很高的精度，但其在實(shí)際的工程施工測量中，具有工程量大、觀測時(shí)間長以及測量成本高的通病，在一些地形復(fù)雜的地區(qū)，其測量值達(dá)不到工程所要求的精度值。而GPS高程擬合法是利用GPS測量技術(shù)獲取大地高度，然后利用水準(zhǔn)測量得到正常高度，再對大地高度與正常高度之間的差值進(jìn)行計(jì)算所得到的高程異常值。同時(shí)，利用高程異常值可以擬合得到大地的水準(zhǔn)面，然后利用相應(yīng)的計(jì)算方法來獲取位置測量點(diǎn)的高程異常值。但是，在實(shí)際的控制測量工作中，往往因擬合模型選擇不對，獲得的結(jié)果也不準(zhǔn)確，最終造成較大高程誤差的出現(xiàn)。

3工程測量中GPS控制測量平面及高程精度的提高措施

3.1GPS控制測量平面精度的提高措施

控制平面的測量主要是通過建立GPS控制網(wǎng)來進(jìn)行測量，而且在測量的過程中，GPS控制網(wǎng)絡(luò)要遵循分級設(shè)置、逐級控制的原則，從而保證能夠在GPS控制測量平面中獲取高精度的數(shù)據(jù)。而對于GPS控制測量平面精度的提高措施，主要可以從以下幾點(diǎn)入手：第一，為了在測量過程中保障GPS控制網(wǎng)的各個(gè)測量控制點(diǎn)能夠獲得高精度的數(shù)據(jù)，可以采用同步測量的方法來獲取相鄰兩控制點(diǎn)之間的觀察基線；第二，在工程測量的過程中，所設(shè)置的GPS控制網(wǎng)點(diǎn)要盡量與國家高等級GPS控制點(diǎn)進(jìn)行聯(lián)測，其中包括尺寸精度、方位精度以及絕對精度等，從而提高工程測量中的數(shù)據(jù)精度；第三，如果在工程測量時(shí)無法與高等級的測量網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行聯(lián)測時(shí)，為了能夠提升GPS控制平面測量精度，可以通過增加測量時(shí)間并采用基線向量的測量法，在設(shè)置GPS測量網(wǎng)絡(luò)時(shí)使用精度更高的激光來測量網(wǎng)絡(luò)中的邊距。

3.2GPS控制測量中高程精度的提高措施

工程建設(shè)過程中高程精度測量比較容易出現(xiàn)失誤，而且高程精度測量數(shù)據(jù)對整個(gè)工程項(xiàng)目的建設(shè)質(zhì)量有著直接的影響。因此，通過上述對GPS控制測量高程精度影響因素的分析，要采取有效的措施來提高GPS高程測量精度。下面是對GPS控制測量中高程精度提高措施的幾點(diǎn)分析：

3.2.1大地高測量的優(yōu)化

首先，正確量取天線高。GPS高程精度會出現(xiàn)嚴(yán)重的誤差，大多是因?yàn)樵谔炀€高測量中產(chǎn)生了較大的誤差。所以，在具體的測量過程中，相關(guān)人員要對天線高的測量工作引起高度重視。同時(shí)，由于在野外測量過程中會應(yīng)用到不同類型的天線，相關(guān)人員就要對天線的中心高度進(jìn)行重點(diǎn)關(guān)注，因此中心高度會隨天線類型的變化而變化，從而確保天線高測量的準(zhǔn)確性；其次，重視站址的選擇。雖然GPS觀測站之間沒有對可視度提出明確的要求，但是對觀測點(diǎn)位置的選擇也是要引起充足重視的，所以在對其進(jìn)行選擇時(shí)要嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)定，并結(jié)合工作過程中具體測量環(huán)境對觀測點(diǎn)的位置進(jìn)行合理選擇，同時(shí)針對站址選擇制定出靈活的選擇策略；最后，使用同步測量法求取差值。同步觀測量求差法是GPS控制量當(dāng)中的一個(gè)有效的數(shù)據(jù)處理方法，再加上同步求差法具有相對明確的理論依據(jù)，其在使用過程中，能夠確保兩個(gè)觀測站同步進(jìn)行，并對觀測站之間存在的誤差進(jìn)行忽略，從而確保測量的準(zhǔn)確度，為相關(guān)工程的順利實(shí)施提供有力的數(shù)據(jù)保障。

3.2.2高程擬合方法的優(yōu)化

第一，選擇恰當(dāng)?shù)母叱炭刂泣c(diǎn)數(shù)量。如果工程測量的區(qū)域范圍比較廣，就要對測量區(qū)域進(jìn)行劃分，并建立擬合模型來實(shí)現(xiàn)測量，從而確保高程測量的精準(zhǔn)度。同時(shí)，在高程擬合模型的建立過程中，要想保證高程點(diǎn)的精度，就要對高程點(diǎn)的起算點(diǎn)進(jìn)行嚴(yán)格要求，并且保證水準(zhǔn)點(diǎn)的均勻排列，從而保證高程起算點(diǎn)與點(diǎn)位不會對測量精度產(chǎn)生影響；第二，選擇合理的高程擬合模型。在高程擬合模型的選擇過程中，要將其與測量區(qū)域的實(shí)際情況結(jié)合起來，通常情況下，對于高程擬合模型的選擇要使用數(shù)學(xué)中的平面擬合法與二次曲面擬合法，來實(shí)現(xiàn)對計(jì)算控制區(qū)域內(nèi)的控制點(diǎn)與待定點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行有效測量，從而保證高精度的精準(zhǔn)度；第三，選擇合理的高程擬合方法。在實(shí)際的工程建設(shè)工作中，因數(shù)學(xué)曲面模型中所存在的大地水準(zhǔn)面模型實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)換算，并且在工程測量中的高程精度也會受到數(shù)學(xué)模型計(jì)算精度所產(chǎn)生的不利影響，從而導(dǎo)致正常點(diǎn)高程和待測點(diǎn)高程出現(xiàn)較大誤差，所以對高程擬合方法的選擇是非常重要的。對于此方法的選擇，除了上述所提到的平面擬合法與二次曲面擬合法之外，還包含多面函數(shù)法，而對于這些方法的應(yīng)用，都需要結(jié)合觀測地的實(shí)際情況，以及觀測地的地形、地貌等，來選擇采用最佳的方式。

結(jié)束語

綜上所述，GPS測量技術(shù)的應(yīng)用能夠使工程建設(shè)的效率得到有效的提高。但由于GPS控制測量高程精度的影響因素比較多，所以在面對GPS控制測量平面與高程精度測量中存在的問題時(shí)，要加強(qiáng)對GPS測量精度及相關(guān)技術(shù)的研究，從而不斷提升GPS的控制測量精度，切實(shí)將工程測量中GPS控制測量技術(shù)的價(jià)值發(fā)揮出來。

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