工程測(cè)量中GPS控制測(cè)量平面與高程精度分析

路凱

（北京環(huán)安工程檢測(cè)有限責(zé)任公司，北京100082）

1 引言

進(jìn)行工程測(cè)量時(shí)，大部分工程測(cè)量所具有的已知點(diǎn)相對(duì)較少，已知點(diǎn)位置分布不合理、網(wǎng)狀不佳等情況，使其水準(zhǔn)測(cè)量很難進(jìn)行，采用GPS控制測(cè)量時(shí)，極易使得其控制網(wǎng)精度無(wú)法得到保障，而這個(gè)過(guò)程中對(duì)應(yīng)平面精度不會(huì)受到影響，高程精度誤差則相對(duì)比較明顯。因此，結(jié)合實(shí)際情況對(duì)工程測(cè)量特性做全方位的分析，根據(jù)具體情況提高其高程測(cè)量精度，是保障工程測(cè)量GPS控制測(cè)量準(zhǔn)確性，體現(xiàn)測(cè)量效果和價(jià)值的關(guān)鍵。

2 工程測(cè)量中GPS控制測(cè)量應(yīng)用現(xiàn)狀及影響因素

2.1 現(xiàn)狀

GPS即全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)，利用GPS技術(shù)進(jìn)行控制測(cè)量時(shí)，其相對(duì)傳統(tǒng)技術(shù)有著更高的精確性，同時(shí)其在進(jìn)行控制測(cè)量過(guò)程中相鄰點(diǎn)之間不需要進(jìn)行通視，使得其測(cè)量速度相比其他定位系統(tǒng)更加具有時(shí)效性。工程測(cè)量中GPS控制測(cè)量是通過(guò)形成網(wǎng)形來(lái)體現(xiàn)測(cè)量效果。在實(shí)際實(shí)踐過(guò)程中，如果GPS網(wǎng)形成型相對(duì)較為完善清晰，相應(yīng)已知點(diǎn)足夠且分布均勻，在測(cè)量中其精度便會(huì)得以保障。與此同時(shí)，在高程方面，一旦網(wǎng)形成型不清晰，已知點(diǎn)較少其誤差性則相對(duì)較大。因此，當(dāng)前GPS控制測(cè)量過(guò)程中其高程精度測(cè)量的質(zhì)量，決定了工程測(cè)量中GPS控制測(cè)量的質(zhì)量[1]。

2.2 影響因素

結(jié)合工程測(cè)量中GPS控制測(cè)量應(yīng)用現(xiàn)狀，對(duì)其影響高程測(cè)量精度進(jìn)行全面有效的分析，并結(jié)合實(shí)際制定具有針對(duì)性的措施預(yù)案，是保障GPS控制測(cè)量能夠完全發(fā)揮其作用價(jià)值的關(guān)鍵，其對(duì)相應(yīng)工程測(cè)量質(zhì)量以及我國(guó)測(cè)量行業(yè)整體技術(shù)水平的提升意義重大。

在進(jìn)行GPS控制測(cè)量時(shí)，影響高程精度的主要因素與其大地高測(cè)量精度有著直接關(guān)系。而在實(shí)際實(shí)踐過(guò)程中GPS大地高測(cè)量所涉及專業(yè)節(jié)點(diǎn)相對(duì)較多，比如，衛(wèi)星鐘差、衛(wèi)星星歷誤差等有關(guān)衛(wèi)星的誤差，都會(huì)使得大地高程測(cè)量精度受到影響。同時(shí)，相應(yīng)對(duì)流層、電離層所存在的延遲以及多路徑效應(yīng)，都會(huì)使得衛(wèi)星信號(hào)受到一定程度的不良影響，且在傳播誤差上，天線對(duì)中誤差、天線整平誤差等都使得其與相應(yīng)接收設(shè)備傳輸精度遭到破壞，繼而使后續(xù)大地高程測(cè)量真實(shí)度無(wú)法得以保障。這個(gè)過(guò)程中，如果選用模型無(wú)法對(duì)其進(jìn)行及時(shí)全面的分析，將會(huì)使得整個(gè)數(shù)據(jù)處理出現(xiàn)問(wèn)題，造成后續(xù)高程測(cè)量精準(zhǔn)度無(wú)法得以體現(xiàn)。

確定高程值可通過(guò)對(duì)大地高程和高程異常值的差值來(lái)進(jìn)行確定。這個(gè)過(guò)程中高程異常值主要是運(yùn)用相應(yīng)數(shù)學(xué)方法進(jìn)行擬合而獲取，其與測(cè)區(qū)某些節(jié)點(diǎn)的GPS大地高程以及相應(yīng)幾何水準(zhǔn)高程測(cè)量值的差值存在一定關(guān)聯(lián)，因此，高程異常值必須要明確幾何水準(zhǔn)測(cè)量起算點(diǎn)的精度，在工程測(cè)量中水準(zhǔn)測(cè)量本身精度等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)有著較為嚴(yán)格的劃分，因此，一旦幾何水準(zhǔn)測(cè)量精度缺乏實(shí)效性，也會(huì)導(dǎo)致高程測(cè)量精度出現(xiàn)問(wèn)題。通常用大地高程與正常高程相減則會(huì)得到對(duì)應(yīng)高程異常，其中大地高程由GPS測(cè)量得到，正常高程中由水準(zhǔn)測(cè)量獲取，之后將高程異常值進(jìn)行擬合，形成對(duì)應(yīng)大地水準(zhǔn)面，采取相關(guān)結(jié)算得出未知點(diǎn)的高程異常。通常采用傳統(tǒng)測(cè)量方法由于工作量大、測(cè)量費(fèi)用高、觀測(cè)時(shí)間長(zhǎng)等問(wèn)題，使最終效果無(wú)法得以保障，因此，在實(shí)際實(shí)踐過(guò)程中，采用水準(zhǔn)測(cè)量方法進(jìn)行對(duì)應(yīng)測(cè)量時(shí)，只對(duì)較少部分GPS點(diǎn)進(jìn)行高程測(cè)量，之后結(jié)合高程擬合技術(shù)手段計(jì)算剩下相關(guān)GPS點(diǎn)的高程，以此完成GPS高程擬合。

公共點(diǎn)的密度和分布狀況也是影響高程測(cè)量精度的常見(jiàn)因素。GPS控制網(wǎng)中已知點(diǎn)的數(shù)量和位置對(duì)其測(cè)量精度有一定影響，公共點(diǎn)密度分散范圍間距大，分布狀況不夠密集，使得高程控制點(diǎn)數(shù)量較少，無(wú)法滿足測(cè)區(qū)范圍內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)要求，導(dǎo)致高程擬合整體精度受到影響，繼而造成高程測(cè)量精度無(wú)法體現(xiàn)。這些影響高程精度的因素，使得工程測(cè)量中GPS控制測(cè)量效果無(wú)法達(dá)到預(yù)期標(biāo)準(zhǔn)，嚴(yán)重影響工程整體質(zhì)量和后續(xù)工作的開(kāi)展。

3 提高工程測(cè)量中GPS控制測(cè)量精度對(duì)策分析

結(jié)合上文，對(duì)工程測(cè)量中GPS控制測(cè)量進(jìn)行分析，可以看出在實(shí)際實(shí)踐期間所測(cè)平面精度相對(duì)較為精確，主要是高程精度在測(cè)量過(guò)程中受各方因素影響較多，使得所測(cè)高程差異性較大，影響最終測(cè)量結(jié)果。因此，針對(duì)影響高程測(cè)量精度因素，進(jìn)行相應(yīng)對(duì)策方案設(shè)置，是提高工程測(cè)量中GPS控制測(cè)量精度的關(guān)鍵。

3.1 注重GPS大地高程測(cè)量精度

對(duì)影響高程測(cè)量精度的因素進(jìn)行分析，結(jié)合實(shí)際對(duì)其所用設(shè)備做全面的性能、參數(shù)、質(zhì)量檢測(cè)。在進(jìn)行GPS靜態(tài)定位測(cè)量時(shí)，注重其控制點(diǎn)位的準(zhǔn)確性，所設(shè)置接收機(jī)數(shù)量一定要滿足要求，觀測(cè)數(shù)據(jù)過(guò)程必須按照相關(guān)規(guī)范進(jìn)行，比如，在采樣率時(shí)間和觀測(cè)時(shí)間段上，必須保障其每段時(shí)間達(dá)到25min以上；同時(shí)這個(gè)過(guò)程中，需要注意野外觀測(cè)遭遇不良?xì)夂驎r(shí)，對(duì)流層內(nèi)信號(hào)干擾因素較多，對(duì)GPS接收機(jī)信號(hào)會(huì)產(chǎn)生影響，因此，在進(jìn)行測(cè)量時(shí)盡量選擇天氣情況較好的時(shí)段進(jìn)行觀測(cè)，針對(duì)天線高度及衛(wèi)星借助高度角做一定分析設(shè)定，對(duì)衛(wèi)星信息受空氣電離層影響等進(jìn)行數(shù)據(jù)信息收集，結(jié)合具體數(shù)值進(jìn)行方案預(yù)測(cè)，最大限度降低天線及衛(wèi)星問(wèn)題引起的大地高測(cè)量誤差現(xiàn)象出現(xiàn)，以此保障GPS大地高測(cè)量精度能夠完全得以體現(xiàn)。

3.2 GPS高程擬合方法的專業(yè)合理運(yùn)用

通過(guò)數(shù)學(xué)方法擬合得出高程異常值過(guò)程，應(yīng)結(jié)合實(shí)際對(duì)GPS高程擬合方法進(jìn)行全面的分析和比對(duì)，明確高程擬合方法及流程的專業(yè)性。通常在進(jìn)行高程擬合時(shí)，先要構(gòu)造數(shù)學(xué)曲面，擬合似大地水準(zhǔn)面作業(yè)，以此來(lái)推算測(cè)量區(qū)域控制點(diǎn)以及待定點(diǎn)的正常高程，這個(gè)過(guò)程中所用擬合方法主要以平面擬合法、多面函數(shù)法、樣條函數(shù)法及二次曲面擬合來(lái)體現(xiàn)。根據(jù)實(shí)際情況，對(duì)其地形地貌做好數(shù)據(jù)信息的整理分析，采取適當(dāng)?shù)臄M合方法進(jìn)行對(duì)應(yīng)解算。解算期間需要注意，高程異常值大小與地球內(nèi)部質(zhì)量分布等有著直接關(guān)系，擬合準(zhǔn)確性決定著相應(yīng)實(shí)際大地水準(zhǔn)面的成像展示效果，對(duì)高程測(cè)量精度有著直接影響，因此，確保GPS高程擬合方法的專業(yè)合理運(yùn)用，對(duì)GPS控制測(cè)量高程精度的提升作用明顯。

3.3 明確高程點(diǎn)密度及分布標(biāo)準(zhǔn)

注重高程起算點(diǎn)的精度，是擬合所獲的各GPS高程點(diǎn)能夠達(dá)到測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)的前提條件。對(duì)高程起算點(diǎn)位所處位置的合理性以及測(cè)量精度等級(jí)正確性進(jìn)行全面檢測(cè)，保障擬合所需水準(zhǔn)點(diǎn)能夠與實(shí)際情況相吻合，完全達(dá)到均勻分布的原則，保障其數(shù)量密度符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。在此期間對(duì)所測(cè)區(qū)域內(nèi)可能存在的地形差異進(jìn)行全面分析，對(duì)相應(yīng)局部復(fù)雜地形做分區(qū)設(shè)置，結(jié)合區(qū)域建立對(duì)應(yīng)的擬合模型，以此保障高程擬合精度能夠完全得以體現(xiàn)，最大限度提升GPS控制測(cè)量高程精度。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)工程測(cè)量中GPS控制測(cè)量平面與高程精度分析，可以看出GPS控制測(cè)量對(duì)平面精度影響相對(duì)較小，主要是對(duì)高程精度影響較為明顯。因此，在實(shí)際測(cè)量過(guò)程中，需結(jié)合具體信息情況做好科學(xué)合理的對(duì)策，保障工程測(cè)量中GPS控制測(cè)量效果能夠達(dá)到預(yù)期的關(guān)鍵。