工程測量中GPS控制測量平面與高程精度的研究

吳欽寶

摘? ? 要：隨著我國科技的快速發展，GPS測量技術在工程測量中廣泛應用。在現階段的工程測量當中，GPS控制測量已經基本替代了以往的常規測量方案。盡管GPS優勢突出，但是其也存在著一定的不足，和傳統的測量手段相比，其直觀性稍遜色一些，而且在高程測量方面的誤差比較明顯。首先概述了GPS控制測量技術的應用現狀，并列舉了有關實例，然后分析了工程測量中影響GPS控制測量平面和高程精度的主要因素，并制定了提升高程測量精度的具體方案。

關鍵詞：工程測量;GPS控制測量平面;高程精度;研究

1? 引言

進行工程測量時，大部分工程測量所具有的已知點相對較少，已知點位置分布不合理、網狀不佳等情況，使其水準測量很難進行，采用GPS控制測量時，極易使得其控制網精度無法得到保障，而這個過程中對應平面精度不會受到影響，高程精度誤差則相對比較明顯。因此，結合實際情況對工程測量特性做全方位的分析，根據具體情況提高其高程測量精度，是保障工程測量GPS控制測量準確性，體現測量效果和價值的關鍵。

2? GPS控制測量技術的應用現狀

在工程測量中，GPS控制測量的優勢有很多，主要包括精度高、速度快、費用低廉以及操作簡單等等，所以其現階段的使用頻率非常高。當前，以往所使用的測量方案已經基本上被GPS測量技術所替代了。倘若GPS的網形很好，已知點充足且分布均勻的話，那么精度一般不會出現問題。但是在真實的測量當中，通常情況下已知點都不夠且分布不均，不僅網形不理想，而且相對高差非常大，對GPS控制網的精度產生了嚴重影響。為了明確影響的大小，有關操作者對部分GPS控制網展開了精準測繪和具體分析，通過不一樣的起算點，得出相應的數值，然后對比分析。經過多次反復的測算和研究，發現倘若是在平面位置上，不管使用什么起算點，結果的誤差都不是太明顯，最大的坐標較差低至25nm，微乎其微。換言之，GPS控制測量并不會影響平面的精度。但是在高程較差上，最大誤差值竟然達到了678mm，最小的誤差值也有52mm，已經遠遠超出了精度允許范圍。這也充分表明GPS控制測量會對高程精度產生比較大的影響。

3? 工程測量中影響GPS控制測量平面和高程精度的主要因素

在進行GPS控制測量時，影響高程精度的主要因素與其大地高測量精度有著直接關系。而在實際實踐過程中GPS大地高測量所涉及專業節點相對較多，比如，衛星鐘差、衛星星歷誤差等有關衛星的誤差，都會使得大地高程測量精度受到影響。同時，相應對流層、電離層所存在的延遲以及多路徑效應，都會使得衛星信號受到一定程度的不良影響，且在傳播誤差上，天線對中誤差、天線整平誤差等都使得其與相應接收設備傳輸精度遭到破壞，繼而使后續大地高程測量真實度無法得以保障。這個過程中，如果選用模型無法對其進行及時全面的分析，將會使得整個數據處理出現問題，造成后續高程測量精準度無法得以體現。確定高程值可通過對大地高程和高程異常值的差值來進行確定。這個過程中高程異常值主要是運用相應數學方法進行擬合而獲取，其與測區某些節點的GPS大地高程以及相應幾何水準高程測量值的差值存在一定關聯，因此，高程異常值必須要明確幾何水準測量起算點的精度，在工程測量中水準測量本身精度等級標準有著較為嚴格的劃分，因此，一旦幾何水準測量精度缺乏實效性，也會導致高程測量精度出現問題。通常用大地高程與正常高程相減則會得到對應高程異常，其中大地高程由GPS測量得到，正常高程中由水準測量獲取，之后將高程異常值進行擬合，形成對應大地水準面，采取相關結算得出未知點的高程異常。通常采用傳統測量方法由于工作量大、測量費用高、觀測時間長等問題，使最終效果無法得以保障，因此，在實際實踐過程中，采用水準測量方法進行對應測量時，只對較少部分GPS點進行高程測量，之后結合高程擬合技術手段計算剩下相關GPS點的高程，以此完成GPS高程擬合。

4? 提高工程測量中GPS控制測量精度對策分析

4.1? 科學選擇大地高的測量方式

一方面，應當充分保障天線高的正確量取;測量天線高中出現的誤差是影響高程精度的關鍵原因之一，所以對天線高的測量工作必須給予高度重視。在進行野外作業時，需把天線斜高定為測量值，并把天線圓盤分成3個不同的方向，保障間隔角度大小一致。隨后分別測量各個方面的天線高，將測量誤差控制在3mm之內，并且取平均值。在整個野外作業的過程之中，由于所使用的天線類型存在差異，所以天線高也會發生相應的改變，因此需要合理控制相位中心的高度。另一方面，必須選擇科學恰當的站址;在工程測量中，觀測點的位置會直接影響到最終結果。因此必須嚴格參照工程的實際環境，選擇恰當的站點。除此之外，還需靈活運用同步觀測法計算差值。一般情況下，如果觀測的距離沒有超過20km，電離層、衛星星歷誤差以及對流層等因素便會深入影響2個同步觀測站，在這種情況下靈活運用同步求差法，便可以將誤差減低到忽略不計。

4.2? GPS高程擬合方法的專業合理運用

通過數學方法擬合得出高程異常值過程，應結合實際對GPS高程擬合方法進行全面的分析和比對，明確高程擬合方法及流程的專業性。通常在進行高程擬合時，先要構造數學曲面，擬合似大地水準面作業，以此來推算測量區域控制點以及待定點的正常高程，這個過程中所用擬合方法主要以平面擬合法、多面函數法、樣條函數法及二次曲面擬合來體現。根據實際情況，對其地形地貌做好數據信息的整理分析，采取適當的擬合方法進行對應解算。解算期間需要注意，高程異常值大小與地球內部質量分布等有著直接關系，擬合準確性決定著相應實際大地水準面的成像展示效果，對高程測量精度有著直接影響，因此，確保GPS高程擬合方法的專業合理運用，對GPS控制測量高程精度的提升作用明顯。

4.3? 選擇恰當的高程擬合數學模型并加強控制點的布設

在具體的工程測量當中，大多數情況下都會通過構造數學曲面的方法來擬合似大地水準面，然后再用其來推算測量范圍當中控制點以及待測量點的正常高度值。根據以往的經驗發現，使用頻率最高的擬合方式主要有4種，分別為平面擬合法、二次曲面擬合法、樣條函數法以及多面函數法等。與此同時，與另外3種擬合方式相比，二次曲面擬合法應用得最為普遍，且更容易獲取精確的高程異常值。不過具體選擇哪一種擬合方式，還應當視實際觀察環境而定。除此之外，還必須強化控制點的布設;充分保障高程起算點的穩定程度和測量精度。因為高程起算點是有效保障所有GPS高程點符合測量標準的關鍵所在，其精度主要涵蓋2個方面，其一是測量精度等級，其二是點位穩定性。而且擬合中所需要的水準點，應當盡量均勻分布，總數必須超過6個。若測量范圍很大或是地形結構復雜，則可通過分區域建立擬合模型的方式來強化擬合精度。

5? 結語

通過對工程測量中GPS控制測量平面與高程精度分析，可以看出GPS控制測量對平面精度影響相對較小，主要是對高程精度影響較為明顯。因此，在實際測量過程中，需結合具體信息情況做好科學合理的對策，保障工程測量中GPS控制測量效果能夠達到預期的關鍵。

參考文獻：

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