工程測量中GPS控制測量平面與高程精度分析

■鄭成娟

（洛陽業(yè)豐建設(shè)工程服務(wù)有限公司　河南　洛陽　471000）

工程測量中GPS控制測量平面與高程精度分析

■鄭成娟

（洛陽業(yè)豐建設(shè)工程服務(wù)有限公司河南洛陽471000）

GPS技術(shù)在工程測量中的應(yīng)用比較成熟，并且以及得到了較好的推廣，在工程建設(shè)中發(fā)揮著巨大的作用。但是GPS技術(shù)在工程測量的使用當(dāng)中仍然會(huì)出現(xiàn)一定的誤差，這個(gè)誤差主要是高程誤差。本文對GPS技術(shù)在工程測量中的應(yīng)用進(jìn)行介紹，并且產(chǎn)生的誤差進(jìn)行分析，進(jìn)而提高提出相應(yīng)措施，提高測量精度。

工程測量GPS技術(shù)測量平面高程精度

GPS技術(shù)是近年來在工程測量中發(fā)展的一項(xiàng)技術(shù)，該技術(shù)的測量精度比較高，并且測量效率非常高，特別是野外的測量作業(yè)，在提高測量精度的同時(shí)，能夠大大節(jié)省人力、物力。GPS技術(shù)的使用基礎(chǔ)為遙感技術(shù)以及衛(wèi)星技術(shù)，在工程測量中，我們使用GPS技術(shù)時(shí)必須要對接收設(shè)備、衛(wèi)星軌跡等影響因素充分的進(jìn)行考慮，保證測量的精度。

1　GPS技術(shù)概述

GPS技術(shù)是美國在20世紀(jì)80年代開發(fā)的一項(xiàng)技術(shù)，并且隨著不斷的深入研究，在20世紀(jì)末期得以推廣使用，并且在不斷的完善中應(yīng)用的范圍也在不斷擴(kuò)大。GPS技術(shù)主要是由空間衛(wèi)星系統(tǒng)、地面監(jiān)控系統(tǒng)以及用戶設(shè)備等部分構(gòu)成。GPS技術(shù)的實(shí)現(xiàn)需要由衛(wèi)星接收裝置最終來完成，GPS的發(fā)展及使用為我們的經(jīng)濟(jì)發(fā)展、國防建設(shè)等提供了巨大的便利，并且也為社會(huì)中其他領(lǐng)域的發(fā)展提供了幫助。GPS技術(shù)發(fā)展到今天，已經(jīng)深入到了我們生活、工作的各個(gè)領(lǐng)域，發(fā)揮著巨大的作用，本文中的對GPS技術(shù)在工程測量領(lǐng)域中的應(yīng)用進(jìn)行研究。

2　工程測量中GPS測量誤差的產(chǎn)生原因

2.1GPS技術(shù)的工程測量原理

GPS技術(shù)在工程測量中的應(yīng)用需要測量員使用接收設(shè)備接收衛(wèi)星信號來完成測量任務(wù)。在測量時(shí)工作人員利用接收機(jī)能夠獲得3顆以上的衛(wèi)星信號，然后對信號進(jìn)行處理換算，獲得衛(wèi)星與測量點(diǎn)位之間的距離。在一定的時(shí)間段內(nèi)，衛(wèi)星擁有自己的空間坐標(biāo)，在通過換算后，就能夠獲得該時(shí)間段內(nèi)測量點(diǎn)位的三維坐標(biāo)。測量步驟為：接收衛(wèi)星信號、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、輸出坐標(biāo)。

2.2產(chǎn)生誤差的原因

在測量在產(chǎn)生誤差的原因主要是由于天氣情況不好，比如陰雨天氣，或者是使用GPS進(jìn)行測量時(shí)，存在較多的干擾物，對衛(wèi)星信號的接受及傳輸造成干擾，導(dǎo)致信號接收出現(xiàn)偏差。這也是GPS測量技術(shù)在工程測量中產(chǎn)生偏差的主要原因。此外，測量精度也容易受地質(zhì)條件影響出現(xiàn)偏差，比如測量現(xiàn)場存在強(qiáng)烈磁場時(shí)也會(huì)對衛(wèi)星信號產(chǎn)生干擾。

在實(shí)際的工程測量當(dāng)中，高程測量出現(xiàn)偏差是比較常見的現(xiàn)象，并且地下物質(zhì)密度不均勻產(chǎn)生的重力異常也會(huì)影響高程測量。為此，在工程測量中我們也需要對GPS的高程進(jìn)行擬合，先使用GPS測量大地高程，然后利用水準(zhǔn)進(jìn)行正常的高程測量，然后對二者測量結(jié)果進(jìn)行擬合，獲得大地水準(zhǔn)面，通過計(jì)算能夠獲得高程異常結(jié)果。

2.3工程實(shí)例分析

某工程采用不同的已知點(diǎn)測量E級GPS網(wǎng)，如圖所示。

圖中C為C級GPS點(diǎn)，E為E級GPS點(diǎn)，其中C為起算成果，E1、E2為共點(diǎn)。C1~C4的高程分別為220m、220m、440m、572m，廠區(qū)高程為700~900m。從兩圖對比我們也能發(fā)現(xiàn)，右圖的網(wǎng)形比左圖的網(wǎng)形要好一些，但是高差比較大。但是，兩次測量結(jié)果我們也能發(fā)現(xiàn)，兩者測量結(jié)果對平面位置的影響不是很大，測量誤差均在精度的允許范圍以內(nèi)；但是高程測量的誤差則比較大，雖然各自控制網(wǎng)平差結(jié)果誤差均在厘米級，但是這僅僅是各自的控制網(wǎng)內(nèi)誤差。

3　提高工程測量中高程精度的策略分析

GPS技術(shù)在工程測量中的應(yīng)用能夠發(fā)揮出巨大的作用，極大的提高了測量的效率，節(jié)省了大量的人力及物力。但是，GPS技術(shù)在工程測量中的應(yīng)用如何有效提高測量精度也成為當(dāng)前的重要研究方向，在實(shí)際的測量工作當(dāng)中，我們重點(diǎn)對高程擬合進(jìn)行研究，通過采取相關(guān)措施來提高測量的精度，保證工程測量的質(zhì)量。

3.1提高信號接收器的精度

GPS技術(shù)在工程測量中的應(yīng)用首先要加強(qiáng)衛(wèi)星信號接收的質(zhì)量，如果接收設(shè)備的精度比較低，在測量中非常容易出現(xiàn)偏差。尤其是野外作業(yè)時(shí)，地質(zhì)條件等比較復(fù)雜，對衛(wèi)星信號的干擾大；或者是測量區(qū)域存在一定的磁場干擾，影響到衛(wèi)星信號的接受，這也都會(huì)對測量精度產(chǎn)生非常大的影響。為此，為了保證測量精度，首先要能保證衛(wèi)星信號接收裝置的精度，在測量時(shí)要選擇精度有保證的GPS接收儀，并且精度越高的儀器對衛(wèi)星信號的變化反應(yīng)也更加靈敏，在測量時(shí)能夠準(zhǔn)確分析干擾信號及工作信號，保證測量結(jié)果的精確。

3.2天氣狀況不佳時(shí)盡量不要開展測量作業(yè)

不良天氣對GPS技術(shù)的測量有著非常大的影響，這是由于不良天氣時(shí)，大氣對流層的干擾比較強(qiáng)烈，對衛(wèi)星信號的接收產(chǎn)生的影響比較大，嚴(yán)重影響到了測量的精度。為此，在測量作業(yè)時(shí)，必須要避開不良天氣的作業(yè)，盡量選擇天氣比較好的環(huán)境中開展測量作業(yè)，提高測量的準(zhǔn)確性，降低測量誤差。

3.3衛(wèi)星信號的修正

測量時(shí)接受的衛(wèi)星信號受大氣電離層的折射及反射作用會(huì)出現(xiàn)一定的偏差，為此，我們必須要對接收的衛(wèi)星信號進(jìn)行合理的修正，來保證測量結(jié)果的精度。衛(wèi)星信號的修正主要如下：（1）同步觀測；設(shè)置兩個(gè)距離在20km以內(nèi)的觀測站，同時(shí)進(jìn)行觀測，然后以兩個(gè)測量結(jié)果的差值作為依據(jù)，然后對電離層的測量精度進(jìn)行計(jì)算，然后對測量的數(shù)據(jù)作為校核。（2）電離層模型；我們也可以利用電離層模型來修正測量的參數(shù)，通過參數(shù)對比來進(jìn)行測量精度的校核。（3）多頻觀測；在工程測量當(dāng)中，我們可以在一個(gè)點(diǎn)位上進(jìn)行多次的偽距測量，然后通過不同頻率下測量的偽距測量值折射率差異進(jìn)行計(jì)算，獲得修正參數(shù)，進(jìn)而提高測量的精度。

3.4合理選擇基站及測量點(diǎn)

基站以及測量點(diǎn)對測量結(jié)果也會(huì)產(chǎn)生影響，基站必須要選擇干擾少、并且較為開闊的場地，盡量降低干擾影響；測量點(diǎn)也要避免復(fù)雜地質(zhì)情況的影響，并且盡量要避開地下介質(zhì)不均勻的區(qū)域進(jìn)行測量，避免磁場對衛(wèi)星信號產(chǎn)生干擾，影響到測量的精度。

3.5天線測量精度的影響

在野外測量作業(yè)中，天線如果呈現(xiàn)出發(fā)散狀，勢必會(huì)在基站中對該點(diǎn)的高程反應(yīng)出現(xiàn)一定的偏差，為此，測量人員必須要重視天線對測量精度的影響，避免出現(xiàn)大的測量誤差。

此外，在實(shí)際的測量作業(yè)當(dāng)中，我們也必須要選擇合理的高程擬合數(shù)學(xué)模型，選擇曲面模型來對大地的水準(zhǔn)面進(jìn)行換算，對高程測量精度有較大的影響。在實(shí)際的計(jì)算當(dāng)中，我們可以利用二次曲面擬合法、多面函數(shù)法、平面擬合法等多種計(jì)算方法來降低數(shù)據(jù)參數(shù)的誤差，保證換算的準(zhǔn)確性，進(jìn)而提升測量的精度。

4　總結(jié)

隨著GPS技術(shù)的不斷完善，該技術(shù)的應(yīng)用范圍也在逐步擴(kuò)大，并且該技術(shù)具有操作簡單、精度高的優(yōu)點(diǎn)，在工程測量中得到了較為廣泛的應(yīng)用。同時(shí)，GPS技術(shù)在工程測量中的應(yīng)用能夠極大的提高工作效率，雖然在實(shí)際操作中仍然存在一定誤差，但是在不斷的完善及改進(jìn)中，也會(huì)逐步對測量的精度進(jìn)行完善與提高，使得該技術(shù)能夠全面的發(fā)揮自身的作用。

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P2[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2016）-9-255-2