工程測(cè)量中GPS控制測(cè)量平面與高程精度分析

劉鈺

引言

GPS控制測(cè)量技術(shù)在工程建設(shè)領(lǐng)域中將會(huì)有著更加廣闊的發(fā)展空間。雖然在當(dāng)前的工程項(xiàng)目測(cè)量過(guò)程中，GPS控制測(cè)量技術(shù)在平面和高程測(cè)量上還存在一定的問(wèn)題，但是通過(guò)對(duì)GPS控制測(cè)量技術(shù)的不斷研發(fā)和改進(jìn)，可以使其在工程項(xiàng)目中發(fā)揮更大的作用。

1 分析高程測(cè)量精度的影響因素

1.1 GPS大地高測(cè)量精度

在工程測(cè)量中，只有獲得了精準(zhǔn)的大地高程數(shù)據(jù)，才能對(duì)GPS正常高進(jìn)行準(zhǔn)確計(jì)算。按照以往的經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，GPS大地高測(cè)量精度的影響因素是多方面的，衛(wèi)星誤差相對(duì)論效應(yīng)、信號(hào)傳輸對(duì)流層延遲、衛(wèi)星鐘差一級(jí)衛(wèi)星星歷誤差等均是其影響因素。與此同時(shí)，GPS大地高測(cè)量精度誤差的出現(xiàn)與系統(tǒng)生成模型誤差也有一些聯(lián)系。應(yīng)用GPS技術(shù)進(jìn)行靜態(tài)測(cè)繪的過(guò)程中，一定要確保控制點(diǎn)的準(zhǔn)確性，并安裝足夠數(shù)量的信號(hào)接收設(shè)備，但是，在測(cè)量控制過(guò)程中，以上要求很難得到滿足，同時(shí)采樣觀察時(shí)間也很難得到原來(lái)的時(shí)間要求，因此高程測(cè)量精度也會(huì)受到很大影響。

1.2 公共點(diǎn)幾何水準(zhǔn)測(cè)量精度

除了GPS高程擬合模型的選擇外，公共點(diǎn)幾何水準(zhǔn)測(cè)量精度同樣會(huì)影響GPS技術(shù)高程測(cè)量精度，而這一影響之所以出現(xiàn)，主要是由于公共點(diǎn)幾何水準(zhǔn)測(cè)量精度與GPS大地高測(cè)量精度存在較大差值所致，這種差值的存在自然使得依托公共點(diǎn)幾何水準(zhǔn)測(cè)量點(diǎn)與大地高的GPS技術(shù)高程測(cè)量將受到較為負(fù)面的影響。

1.3 GPS高程擬合方法

所謂GPS高程擬合是指利用GPS測(cè)量技術(shù)獲得大地高，然后利用水準(zhǔn)測(cè)量得到正常高，計(jì)算大地高于正常高二者之間差值，即可得到高程異常值。利用高程異常可以擬合得到大地水準(zhǔn)面，利用相應(yīng)的計(jì)算方法即可獲得未知測(cè)量點(diǎn)的高程異常值。縱觀多種傳統(tǒng)測(cè)量方法，具有工程量大、觀測(cè)時(shí)間長(zhǎng)、測(cè)量成本高等通病，應(yīng)用傳統(tǒng)測(cè)量技術(shù)很難保證幾何水準(zhǔn)高程值的精度，特別是在一些復(fù)雜地形的地區(qū)，其高程精度更難控制。所以，為了避免高程誤差的出現(xiàn)，通常可以利用水準(zhǔn)測(cè)量的方式對(duì)高程進(jìn)行測(cè)量，通過(guò)少數(shù)GPS點(diǎn)高程測(cè)量之后，利用高程擬合技術(shù)可以即刻獲得其他GPS點(diǎn)高程。

2 工程測(cè)量應(yīng)用GPS控制測(cè)量平面及高程度精度提高措施

2.1 GPS控制平面測(cè)量

在工程測(cè)量中的平面測(cè)量比較容易。GPS控制平面GPS控制網(wǎng)進(jìn)行測(cè)量，其中包括對(duì)控制網(wǎng)形的設(shè)計(jì)，對(duì)測(cè)量精度以及基準(zhǔn)等方面進(jìn)行控制。在測(cè)量的過(guò)程中，GPS控制網(wǎng)絡(luò)需要遵循分級(jí)設(shè)置、逐級(jí)控制的原則，保證在GPS控制平面測(cè)量中能夠獲得高精度的數(shù)據(jù)。當(dāng)前通過(guò)GPS控制測(cè)量進(jìn)行平面測(cè)量時(shí)，通常都是使用相對(duì)定位法，而在一些工程要求較高的項(xiàng)目中，會(huì)選擇網(wǎng)連式或者邊連式的GPS控制網(wǎng)設(shè)計(jì)方式。

2.2 強(qiáng)化控制點(diǎn)的布設(shè)

要想保證其他各控制點(diǎn)高程值的精度，就必須確保高程起算點(diǎn)的精度，所以，在實(shí)際工程測(cè)量過(guò)程中，應(yīng)對(duì)控制點(diǎn)進(jìn)行科學(xué)合理的布設(shè)，并嚴(yán)格控制高程起算點(diǎn)測(cè)量的精度及穩(wěn)定度。具體來(lái)說(shuō)，擬合需要的水準(zhǔn)點(diǎn)通常應(yīng)在6個(gè)以上，并注意這些控制點(diǎn)應(yīng)均勻布設(shè)。而對(duì)于一些范圍較大的測(cè)區(qū)來(lái)說(shuō)，要想有效提升擬合精度，除了上述需要注意的地方以外，還要構(gòu)建分區(qū)擬合模型。

2.3 合理應(yīng)用高程擬合法

想要保證工程測(cè)量中GPS測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用效果，合理應(yīng)用高程擬合法這一措施也必須引起工程測(cè)量人員的重視。在GPS測(cè)量技術(shù)應(yīng)用的高程測(cè)量中，擬合似大地水準(zhǔn)面是這一測(cè)量的重要環(huán)節(jié)，而這一環(huán)節(jié)往往需要得到數(shù)學(xué)曲面構(gòu)件法的支持，而從數(shù)學(xué)曲面構(gòu)件法入手，靈活運(yùn)用二次曲面擬合法、樣條函數(shù)法、多面函數(shù)法、平面擬合法，就能夠最大程度上保證高程測(cè)量的精度。

2.4 高程擬合模型

測(cè)量過(guò)程中必須要根據(jù)實(shí)際情況和觀測(cè)區(qū)域的狀況來(lái)選擇高程擬合模型，通常應(yīng)用數(shù)學(xué)中的二次曲面擬合法和平面擬合法來(lái)推算出控制區(qū)內(nèi)控制點(diǎn)和待定點(diǎn)的數(shù)據(jù)，之所以應(yīng)用二次擬合法是由于該方法可以獲得較高精度的高程異常值，從而計(jì)算結(jié)果較為準(zhǔn)確。

2.5 修正電離層誤差

大氣電離層影響衛(wèi)星信號(hào)時(shí)，會(huì)出現(xiàn)信號(hào)反射、折射等問(wèn)題，進(jìn)而在接受信號(hào)過(guò)程中就會(huì)出現(xiàn)一定偏差，對(duì)高程測(cè)量精度造成不利影響。測(cè)量人員可以合理選擇下列措施對(duì)電離層誤差進(jìn)行修正：①多頻觀測(cè)修正。該方法是指一個(gè)測(cè)量點(diǎn)上對(duì)多個(gè)偽距進(jìn)行測(cè)量，并計(jì)算出這些偽距測(cè)量值的折射率，最終得到折射改正數(shù)值；②同步觀測(cè)修正。該方法是指選擇兩個(gè)觀測(cè)站，注意兩個(gè)觀測(cè)站之間的距離不能超過(guò)20km，同時(shí)觀測(cè)，并以觀測(cè)到的結(jié)果作為依據(jù)，對(duì)電離層測(cè)量精度進(jìn)行計(jì)算，達(dá)到修正衛(wèi)星信號(hào)參數(shù)精度的目的，有效降低誤差；③電離層模型修正。利用電離層模型可以修正衛(wèi)星信號(hào)參數(shù)以及獲得參數(shù)，進(jìn)而達(dá)到修正衛(wèi)星信號(hào)參數(shù)精度的目的。上述方法中同步觀測(cè)修正是修正作用最大的一種方法，可以有效降低高程精度誤差，經(jīng)過(guò)修正之后獲得的高程精度誤差甚至可以達(dá)到忽略不計(jì)。

3 結(jié)束語(yǔ)

隨著經(jīng)濟(jì)與科技的快速發(fā)展，我國(guó)工程測(cè)量領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了較為長(zhǎng)足的進(jìn)步，GPS測(cè)量技術(shù)在該領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用就是這一進(jìn)步的最直觀體現(xiàn)。所以急需加強(qiáng)對(duì)GPS控制測(cè)量精度及相關(guān)技術(shù)的研究，這對(duì)GPS控制測(cè)量精度的提升非常有利，切實(shí)將工程測(cè)量中GPS控制測(cè)量技術(shù)的價(jià)值發(fā)揮出來(lái)。

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