工程測量中應(yīng)用GPS控制測量平面及高程精度的方法分析

黃創(chuàng) 李志勇

1.湖北鐵安檢測技術(shù)有限公司 湖北武漢 430000

2.深圳市勘察研究院有限公司 廣東深圳 518000

GPS 系統(tǒng)，即全球定位系統(tǒng)，最早主要是應(yīng)用于無線導(dǎo)航中，為交通工具或者個人用戶提供全天候、全球性、續(xù)航性高的實時精準(zhǔn)三維坐標(biāo)服務(wù)[1]?，F(xiàn)今 GPS 不斷地發(fā)展，除了導(dǎo)航也開始拓展到其它各行各業(yè)中，比如現(xiàn)今各種運(yùn)輸交通工具中的定位以及路線查找；勘探行業(yè)中觀測周邊環(huán)境，了解需要裝備的各項物品；地址海洋變化的實時監(jiān)控；對于國界以及領(lǐng)土海洋邊間的確定和標(biāo)記；測算大地的水準(zhǔn)面等等，都可以用到GPS 系統(tǒng)，尤其是在工程測量方面，不僅能夠精準(zhǔn)測量，還能夠有效降低測量成本。

1 提高 GPS 控制平面測量精度水平的方針政策

1.1 GPS 控制平面測量的要求

在工程項目的測量當(dāng)中平面的測量的方式方法較為容易，GPS控制平面測量主要是建立 GPS 系統(tǒng)中的一部分控制網(wǎng)進(jìn)行測量工作，其中也包括了系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計，以及針對工程測量中精度和基準(zhǔn)方面采用的監(jiān)控手段，在進(jìn)行平面測量時要密切關(guān)注 GPS 系統(tǒng)中的控制網(wǎng)絡(luò)需要，按照國家制定的分級標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行逐步控制，這樣才能保證在平面測量中采集到高精度數(shù)據(jù)。通常 GPS 系統(tǒng)都會使用相對定位法，尤其是出現(xiàn)在一部分對于 GPS工程平面測量精度要求標(biāo)準(zhǔn)較高的項目，就會選擇更加精確的網(wǎng)絡(luò)連接式或者是GPS 控制網(wǎng)進(jìn)行測量的方式。

1.2 方針政策

提高 GPS 系統(tǒng)在控制平面測量的精度要注意以下四個環(huán)節(jié)：（1）在測量過程中為了保證控制平面測量的數(shù)據(jù)具有較高的精確性，就要保證在整個測量過程中各個控制點能夠獲取較高精度的數(shù)據(jù)，這就要求兩個相鄰的控制點之間能夠進(jìn)行同步測量，從而形成直接的觀察基線，有助于提升精準(zhǔn)度。（2）在設(shè)置 GPS 系統(tǒng)中的控制網(wǎng)點時，要注意網(wǎng)格當(dāng)中設(shè)置的最小步環(huán)的邊數(shù)要小于 6才能進(jìn)行。（3）在工程測了中 GPS 系統(tǒng)的測量網(wǎng)絡(luò)也是有分級別的，如果需要更高的精度等級就需要盡可能的使用高等級的 GPS 系統(tǒng)控制點來聯(lián)網(wǎng)測量，比如說國家級的 A 級或者 B 級網(wǎng)絡(luò)，城市的市級 C 級網(wǎng)絡(luò)等等，以整體測量工具的提升來提升數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)度。（4）如果在測量過程中無法與標(biāo)準(zhǔn)較高的 GPS 系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)測，還可以通過增加測量時間的方式提高整體控制測量的精確性，同時可以使用基線向量的方式進(jìn)行測量，在測算邊距的過程中利用精準(zhǔn)度更高的激光測量，從而有效提升測量的精準(zhǔn)度。

2 影響 GPS 高程測量精度的要素

2.1 大地高程測量精度難以保證

大地高程的 GPS 系統(tǒng)測量數(shù)據(jù)很難采集到較為精確的數(shù)據(jù)，這主要是因為在測量大地的高程測量時數(shù)據(jù)會有多種因素產(chǎn)生或多或少的干擾，其中就包括數(shù)據(jù)的相對效應(yīng)，以及測量衛(wèi)星的時差變動，這些因素與GPS 系統(tǒng)中關(guān)鍵性的衛(wèi)星系統(tǒng)有關(guān)，因此這種誤差的主要來源就是衛(wèi)星。此外也會因為 GPS 系統(tǒng)自身接收系統(tǒng)的調(diào)整出現(xiàn)一些誤差，這種誤差會直接導(dǎo)致大地高程測量的精度不能得到保障，因此在進(jìn)行大地高程測量時要注意優(yōu)先設(shè)置好控制點并檢查相關(guān)的測量設(shè)備，控制點的選擇直接關(guān)系到測量的精確程度。

2.2 幾何水準(zhǔn)導(dǎo)致測量精度誤差

要確保 GPS 控制測量能夠進(jìn)行高程測量，幾何水準(zhǔn)測量是不二之選，但是造成數(shù)值異常也要從兩個方面進(jìn)行考慮，高程測量中出現(xiàn)的數(shù)值異常主要是公式應(yīng)用中得出的，主要影響到數(shù)值的原因是：受到測量時地域性幾何水準(zhǔn)的影響，高程測量產(chǎn)生了一些列的高程測量變化性差值。這就表明了如果要采用 GPS 系統(tǒng)進(jìn)行幾何水準(zhǔn)測量，就要注意測量時產(chǎn)生的異常數(shù)值，才能保證整個測量過程的精度。

2.3 測量當(dāng)?shù)丨h(huán)境較為復(fù)雜

現(xiàn)今許多工程測量時工程現(xiàn)場的周邊環(huán)境都比較復(fù)雜，從地形到地貌、從起伏程度到相關(guān)水文環(huán)境，加上地理位置比較偏僻，周邊的氣候以及地理環(huán)境比較惡劣，因此也會影響到工程測算的精準(zhǔn)程度，這會大大增加測量工作的測量內(nèi)容、測量時間以及測量經(jīng)費(fèi)等等，這些情況對于GPS 控制測量法中針對數(shù)據(jù)的測量都會造成負(fù)面影響，在一般的工程測量中一般會采用高程擬合的方式，借由直高程測量的方式進(jìn)行精度測量。首先是通過 GPS 控制測量法得到相應(yīng)的大地高程數(shù)值，再由這個高程數(shù)值減掉正常情況下的高程數(shù)值，從而獲得高程異常數(shù)值，再通過高程擬合的相關(guān)公式重新進(jìn)行計算，之后就得出大地水準(zhǔn)控制點。當(dāng)然在實際的測算中還會存在許多的原因影響到 GPS 系統(tǒng)控制測量的精確性，這都是需要一一解決或者克服的困難。

3 提高 GPS 控制測量中高程精度水平的方針政策

3.1 科學(xué)化設(shè)置高程測量的控制點

根據(jù)前文已經(jīng)可知高程測量的控制點選擇方式對于整個 GPS控制測量中，高程測量的精度的程度有著較大的作用[2]。如果需要測量的范圍比較大，由于地球的本身是球體，很容易受到地表曲面率的影響形成測量誤差，因此要基于衛(wèi)星標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測量區(qū)域的劃分，之后再進(jìn)行測量活動，有效降低地表曲面率對于測量誤差的影響，尤其要注意的是在較小的區(qū)域中可以直接建立高程數(shù)據(jù)的擬合模型，以高程擬和的方式提升測量的進(jìn)度。

3.2 大地高程測量的注意事項

在 GPS 控制測量中，要注意大地高程測量不僅會受到外部環(huán)境的影響，還可能會受到操作人員操作習(xí)慣的影響，尤其要注意的是測量天線的高度要符合 GPS 控制測量的標(biāo)準(zhǔn)，測量天譴的高度能夠直接影響到GPS 控制測量所得數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，一般情況下需要設(shè)立三個不同位置的測量天線高度，從而活動三個標(biāo)準(zhǔn)下狀況下的數(shù)據(jù)情況，計算出天線高數(shù)據(jù)的平均值后還要確保天線高產(chǎn)生的誤差不能超過 3mm。在應(yīng)用 GPS 控制測量的過程中也要選擇合適的測量站點進(jìn)行有效的測量，確保數(shù)據(jù)能夠按照標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行有效接受，這就要求 GPS 控制測量時要選擇合適的地理環(huán)境進(jìn)行 GPS 信號的接受工作。

4 結(jié)語

綜上所述，GPS 控制測量法能夠有效提升工程測量的精準(zhǔn)度，但是在工程測量時高程測量中往往會存在較多的因素導(dǎo)致測量誤差，平面與高程測量則變得比較難以掌握，因此要不斷加強(qiáng)管理，逐步減少測量中可能導(dǎo)致誤差的因素，后逐個分析，從而提高高程測量的精度。