工程測量中GPS 控制測量平面與高程精度分析

■張 磊 ■江西國金建設集團有限公司，江西 南昌 330000

1 簡述我國工程測量中GPS 技術的應用現狀

目前我國的項目工程中的工程測量中的GPS 技術應用，有著許多的優勢，比如:測量工作的時間比較短，測量定位非常快，測量的準確性非常高等等，現在在我國得到了一致的肯定與廣泛的應用。尤其是在進行野外勘查測量的工作時，那些大型的測量用的機械設備沒有辦法進入到測量現場，那么便攜式的GPS 測量設備就可以發揮非常打的作用了，這些設備攜帶方便給測量工作帶來了非常打的方便。一般來說GPS 測量技術是運用先進的衛星定位技術與遙感技術來當作基礎技術來支撐的，在進行測量工作的時候，我們還要考慮到衛星的軌跡，大氣層以及接收設施等這些因素的影響，這個方法子測量高程的時候有著很大的問題，尤其是大氣層中的那些對流層中如果反射的物質比較多的話，那么就一定會對衛星的信號產生相應的干擾，那么測量出來的高程的準確性就會大打折扣，對工程測量結果的準確性產生了非常大的影響。

2 在工程測量中運用GPS 技術測量出現誤差的一些原因

我們在運行GPS 技術進行工程測量的時候，會利用衛星信號來對測量工作進行導航定位，我們只需要在進行測量的現場設置一個GPS接收機，在相同的時間段來同時接受三顆以上衛星所發出的信號就行了，我們再對接受到的這些衛星信號運用一定的換算方法進行數據處理，最后我們的到的這個測量點在這個時間段內和這些衛星的距離。由于在某一個特定的時間段GPS 衛星的空間坐標是一定的，我們通過數據的換算便可以得出該接收機在該時間點相對于空間的三維坐標點。在經過換算之后，便得到了這個測量點在該時間點的相對地球的三維坐標點，從而達到了工程測量的目的。

一般情況下，其測量的步驟為:GPS 接收機接收衛星信號、衛星信號數據參數換算、輸出坐標值。我們在對項目工程進行測量的過程中，由于大氣層中含有大量的信號干擾物質，尤其是在陰雨天等這些惡劣的氣象條件，天氣狀況不是特別理想的情況下，大氣對流層中較多的反射性物質會干擾衛星信號的傳輸與接收，進而使得GPS 接收機接收到的衛星信號產生偏差或者失真的狀況，從而造成精度誤差;或者在具有強磁場的地質條件下進行的工程測量，也會由于信號的干擾造成精度有誤差。一般情況下，GPS 技術在工程測量中的誤差大多集中在某測量點的高程上，也就是說在進行工程測量的過程中常常存在著大量的不精準的高程異常。高程異常通常說的是地下物質及其密度分布不均勻產生的重力異常導致的測量中出現的正常值與大地值的差異。一般情況下，我們在對項目工程進行工程測量的時候，對不精準的高程異常值來進行測量的時候，常常會采用GPS 技術來測量大地高，而利用水準測量出正常高，由二者差異擬合出似大地水準面，然后通過解算得出測量點的高程異常，這種方法被稱為GPS 高程擬合。我們在日常的工作中，利用高程擬合方式來進行高程測量的時候，由于水準測量的精確度與測量點的選擇及測量周期相關，這個工作量就會比較打，在水準測量精度等級不高的情況下，經常會導致高程精度出現誤差的問題。

3 在工程測量中高程精度控制的具體措施

在實際的工作中，我們在利用GPS 技術對項目工程進行工程測量的高程精度控制的時候，一定要考慮到其工作原理以及高程擬合要求等等，一般情況下，我們可以采取以下具體的技術措施來對高程精度來進行控制。

3.1 選用高精度的GPS 接收儀

我們在用GPS 技術進行工程測量的時候，衛星信號的接收質量是測量精度控制的重點，對于那些精度比較低的GPS 接收儀來說，往往由于對衛星信號的不敏感性導致其測量出現較大的偏差，尤其是在信號干擾比較多、地質條件比較復雜的野外進行工程測量的時候，非常容易受到測量現場周圍復雜地形構成的磁場對信號的干擾造成測量誤差。與此同時，高精度的GPS 接收儀在進行工程測量的時候，所采用的是高精度的計算方式，對衛星信號的相對信號變化產生的參數偏差有著較大的敏感性，能夠準確分辨干擾信號與正常工作信號的差別，進行合理的計算選擇。

3.2 選擇合適的天氣狀況

在實際的工作中，大氣對流層常常含有大量的信號干擾物質，特別是空氣對流強烈的自然天氣條件下，一般會影響到GPS 接收儀對衛星信號的接收或者接收的信號相對失真，造成高程計算出現偏差。因此我們在進行工程測量的時候，一般要選擇那些天氣狀況比較好的天氣來進行工程測量，盡量避免不良天氣給工程測量帶來的誤差.。

3.3 對電離層誤差進行修正

大氣電離層對衛星信號存在著干擾與折射、反射作用，使得衛星信號在穿透電離層到達地球表面GPS 接收儀的時候，往往會出現非常大的偏差，因此我們需要對其進行適當的修正。主要采用多頻觀測、電離層模型、同步觀測等這些方式。

(1)多頻觀測。多頻觀測主要指的是在某一測量點對多個偽距進行測量，根據不同頻率測得的偽距測量值在電離層中的折射率差異推算出電離層的折射改正數值，以此提高GPS 測量精度。

(2)電離層模型。我們在用單頻GPS 接收儀來進行工程測量的時候，一般情況下，可以選用導航電文提供的電離層模型進行參數修正。通過測量我們可以得出的參數放置于導航電文提供的電離層模型中來進行參數比對，進而對參數進行精度修正。

(3)同步觀測。我們在某一測量點設置多臺GPS 接收測量儀，通過二者基線兩端觀測差值來對電離層測量精度進行計算，修正測量數據。

3.4 在進行工程測量的時候測量基站與測量點的選擇

我們在用GPS 技術進行工程測量的時候，測量基站及測量點的選擇是非常重要的。尤其是在一些地形情況比較復雜的情況下，地下介質密度分布不是很均勻，測量現場的周邊存在比較強磁場的地區，非常容易在進行工程測量中對衛星接收信號形成干擾。因此，我們在進行工程測量的時候，可以選取周邊較為空曠、相對基站間距穩定、符合實際工程需要的地點進行測量基站和測量點的選擇，以保證工程測量的準確性。

3.5 天線測量精度

我們在利用GPS 技術進行工程測量的時候，測量人員對天線測量精度要求一般不夠重視，尤其是野外作業天線以發散狀斜向上設置的時候，由于天線高程測量不準造成了測量基站對該點測量高程的測量出現一定偏差，然而以該基站為基準進行的其他測量點的高程測量的過程中，常常會因為誤差累計造成最終測量高程誤差結果較大。

3.6 合適的高程擬合數學模型

我們在進行高程擬合的時候，由于數據換算是在數學曲面模擬大地水準面的模型中進行的，會經常受到數學計算精度的影響，使得正常點與待測點高程差值誤差比較大。一般在進行計算的時候采用平面擬合法、二次曲面擬合法、樣條函數法以及多面函數法等。其中二次曲面擬合法計算精度相對較高，能夠將數據參數誤差有效降低，但是，在地質地形條件較為復雜的地區進行的擬合計算相對復雜，其工作量也相對比較大。

4 結束語

綜上所述，把GPS 技術應用到工程測量中，我們可以可以從技術、測量方式、數學模型計算、基礎設施設備等多個方面完成對測量高程精度的控制。隨著我國科學技術的進一步發展，GPS 接收測量儀的不斷改進特別是結合GIS、遙感、計算機等多種技術而推動的測量技術改進，將大大提高工程測量的精度和測量質量，為現代工程設計、施工提供非常好的便利條件，確保了項目工程的質量。

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［2］肖寶玉，魏秀英.當前我國工程測量中GPS 技術的精度控制分析［J］.哈爾濱科學信息，2014，27(24):231 -233.