水準測量測量精度及測量應(yīng)用問題分析

■馮宇華

（遼寧省第二水文地質(zhì)工程地質(zhì)大隊 遼寧大連 116037）

水準測量測量精度及測量應(yīng)用問題分析

■馮宇華

（遼寧省第二水文地質(zhì)工程地質(zhì)大隊 遼寧大連 116037）

傳統(tǒng)水準方法往往受到很多外在因素影響，如被測區(qū)域的通視、地形、外界條件等因素。近年來，由于GPS技術(shù)及我國北斗導(dǎo)航技術(shù)的廣泛應(yīng)用，利用GPS技術(shù)建立高精度水準測量的方法已經(jīng)在越來越多的在工程中應(yīng)用。但是傳統(tǒng)的觀點認為，由于GPS技術(shù)往往會受到坐標系不一致的影響，工程界往往會對其精度和測量方法存在質(zhì)疑，這嚴重的制約了這種水準測量技術(shù)的發(fā)展和廣泛應(yīng)用。因此，本文對這種水準測量技術(shù)進行了研究，希望本文的研究對拓展GPS水準測量技術(shù)的應(yīng)用范圍做出貢獻，同時也可以提高GPS水準測量的測量精度。

水準測量GPS技術(shù)測量精度測量應(yīng)用

目前，隨著我國國民經(jīng)濟的快速發(fā)展，我國基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)進程也在不斷加快。而在各類基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)工程中水準測量是工程建設(shè)成功與否的基礎(chǔ)，而在傳統(tǒng)工程測量的方法的精度往往受到觀測儀器精度等因素的影響，如三角測量方法等，這種測量方法往往是在建立平面控制網(wǎng)之后，再利用水準測量的相關(guān)方法對高程控制網(wǎng)進行建立。傳統(tǒng)方法往往受到很多外在因素影響，如被測區(qū)域的通視、地形、外界條件等因素。而近年來由于GPS技術(shù)及我國北斗導(dǎo)航技術(shù)的廣泛應(yīng)用，利用GPS技術(shù)建立高精度水準測量的方法已經(jīng)在越來越多的工程中應(yīng)用。越來越多的數(shù)據(jù)表明，GPS水準測量技術(shù)往往因其獨特的技術(shù)優(yōu)勢，將會獲得更高的水準測量精度。但是傳統(tǒng)的觀點認為，由于GPS技術(shù)往往會受到坐標系不一致的影響，工程界往往會對其精度和測量方法存在質(zhì)疑，這嚴重的制約了GPS水準測量技術(shù)的發(fā)展和廣泛應(yīng)用。因此，本文對這種水準測量技術(shù)進行了研究，希望本文的研究對拓展GPS水準測量技術(shù)的應(yīng)用范圍做出貢獻，同時也可以提高GPS水準測量的測量精度。

1 GPS定位技術(shù)的特點

GPS又稱為全球定位系統(tǒng)，它是美國國防部通過衛(wèi)星系統(tǒng)進行構(gòu)建，主要是對空中、陸地和海上運動載體進行高精度定位和高精度導(dǎo)航的系統(tǒng)。這種衛(wèi)星定位系統(tǒng)具有高定位精度、高自動化程度、觀測站之間無需通視、作業(yè)時間全天候、較快的觀測速度和廣泛的用途等特點。目前，GPS系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于軍事、交通、建筑、工業(yè)生產(chǎn)等各個領(lǐng)域，是全球最大的定位系統(tǒng)。

2 GPS定位技術(shù)主要定位方法

一般來說，GPS定位方法主要分為兩類，一種方法為偽距測量定位方法，另外一種方法是載波相位測量定位方法。其中載波定位方法是目前定位精度最高的方法，而應(yīng)用于水準測量中，常常也采用載波相位測量定位方法。它同時是通過測量被測物體的載波相位的變化而對其位置的精度進行測量，它要比其他測量方法的測量精度高2～3個數(shù)量級，且不受到精碼保護和定位區(qū)域的環(huán)境限制。這種方法已經(jīng)成為GPS靜態(tài)定位中最為主要的應(yīng)用最為廣發(fā)的測量方法，一般來說，在水準測量中，一般測量長基線可達3000～5000km，而其三維測量位置誤差往往僅達±3cm。

3 GPS水準測量技術(shù)的精度和具體應(yīng)用問題分析

這里為了說明GPS水準測量技術(shù)的精度和具體應(yīng)用問題，我們選擇以某橋梁工程作為研究對象，這里采用兩種測量方法，一種是傳統(tǒng)的三角測量方法，另外一種GPS水準測量方法，通過對比相關(guān)測量數(shù)據(jù)，對測量精度和GPS水準測量技術(shù)的具體應(yīng)用相關(guān)問題進行分析。

3.1 工程概況分析

這里選取的工程為某地長度為500米的跨河橋梁工程，而為了消除觀測時間對相關(guān)測量結(jié)果精度的影響，這里在48小時內(nèi)，選擇4個不同的觀測時間，且嚴格約定觀測時間，每次觀測都在1個小時，這樣可以消除觀測時間長對測量精度的影響。

3.2 測量數(shù)據(jù)和精度擬合分析

根據(jù)4次測量數(shù)據(jù)可得，并采用相同固定點進行平差計算，這樣可以得到不同觀測點的大地高。而分別采用GPS水準測量和三角測量進行測量，以傳統(tǒng)的三角測量的測量值作為基準高程，并將GPS水準測量的數(shù)據(jù)與基準高程進行做差計算，計算出各點的高程異常，并將不同的高程異常進行比較和擬合。這里可知兩種高程異常的最大差值為4mm，且采用一次平面擬合法方法就可以完成相關(guān)擬合計算，擬合精度較高。而分析對比數(shù)據(jù)的殘差數(shù)值來看，GPS水準測量已經(jīng)達到三角測量的水準測量的精度。這證明了GPS水準測量的測量精度，如果通過進一步的試驗和論證，這種測量方法可以廣泛的應(yīng)用于各種基礎(chǔ)設(shè)施工程水準測量應(yīng)用領(lǐng)域。

3.3 GPS測量技術(shù)在變形監(jiān)測中的應(yīng)用

隨著我國國民經(jīng)濟的快速發(fā)展，我國對于各類建筑及工程的安全運行要求越來越高。而要確保這些大型建筑物和工程的安全運行，需要對其日常運行中的變形量進行測量，而建筑物的沉降數(shù)據(jù)是最為常見的變形測量數(shù)據(jù)。而這種測量也往往采用水準測量的方法，傳統(tǒng)的測量方法也往往受到很多外在因素影響，如被測區(qū)域的通視、地形、外界條件等因素影響。因此，探討GPS水準測量技術(shù)是否可以應(yīng)用在大型工程中的變形監(jiān)測具有非常重要的意義。利用GPS技術(shù)，可以在測量自動化、數(shù)據(jù)采集分析、平差計算及變形分析等方法獲得極大的優(yōu)勢，同時也可以獲得較高的測量精度。這里在應(yīng)用GPS水準測量技術(shù)時，對于變形監(jiān)測點的絕對位置的坐標要求不高，通過GPS測量獲得測量點的大地高程后，進行相關(guān)坐標系的轉(zhuǎn)換。就可以直接獲得監(jiān)測點的直接位置量。

這里同樣利用上文提高的工程進行GPS水準測量技術(shù)的精度驗證，這里分別進行兩次歷時1小時的獨立測量，這兩次測量的間隔很小，這樣可以保證在兩次測量過程中，工程沒有發(fā)生相關(guān)位置，各測點的高程差應(yīng)該為0，而實際測量時的高程差數(shù)值都小于1mm，這驗證了GPS的重復(fù)觀測精度是很高，可以應(yīng)用在工程變形監(jiān)測中。

[1]徐紹銓,張華海，楊志強等.GPS測量原理及應(yīng)用.武漢：武漢大學出版社，2014，7.

[2]劉永啟：全球定位系統(tǒng)在GIS數(shù)據(jù)采集中的應(yīng)用： [碩士學位論文].武漢：武漢大學，2014.

[3]謝世杰,奚有根.RTK的特點與誤差分析.測繪工程，2012,11(2)：34～37.

[4]朱萬彥.GPS-RTK在公路橋梁測量中的應(yīng)用及優(yōu)缺點分析.石家莊鐵道學院學報，2013,18卷增刊.

[5]陶東奎.RTK技術(shù)的特點及提成果精度的技術(shù)關(guān)鍵.山西師范大學學報 (自然科學版)研究生論文專刊,2013(3).

P2[文獻碼]B

1000-405X（2015）-10-180-1