線路高程控制測(cè)量中GPS 高程擬合的應(yīng)用研究

◎白龍

在線路的控制測(cè)量工作當(dāng)中，線路工程的關(guān)鍵環(huán)節(jié)就是線路的測(cè)量工作，該工程主要分為了平面控制測(cè)量與高程控制測(cè)量?jī)蓚€(gè)重要的工程部分。在最近幾年的發(fā)展過(guò)程中，隨著我國(guó)GPS 技術(shù)的研究和發(fā)展的不斷提升，在測(cè)量精度和測(cè)量速度上都有了非常大的提高，將GPS 技術(shù)有效的運(yùn)用在線路測(cè)量工作當(dāng)中，使得測(cè)量工作條件變得更加的簡(jiǎn)單，在實(shí)際的測(cè)量工作當(dāng)中不會(huì)受到距離和同時(shí)條件的影響，在線路設(shè)置上更加的靈活，明顯提升了施工單位的經(jīng)濟(jì)效益，當(dāng)前已經(jīng)被廣泛的運(yùn)用在各大線路測(cè)量到施工當(dāng)中。本文首先闡述了幾種不同測(cè)量高程系統(tǒng)以及相互之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系，然后重點(diǎn)說(shuō)明了高程擬合的工作原理以及相關(guān)的方法。

一、GPS 高程擬合的操作原理

在線路網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中有一個(gè)點(diǎn)或者多個(gè)點(diǎn)在GPS 網(wǎng)面當(dāng)中得到了GPS 點(diǎn)位WGS-84 大地高程。但是在實(shí)際的使用過(guò)程當(dāng)中，地面上點(diǎn)位的高程通常采用的是正常高系統(tǒng)。所以說(shuō)需要準(zhǔn)確的找到GPS點(diǎn)位和大地高程之間的高度關(guān)系，并且運(yùn)用模型建立的方式來(lái)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，在GPS網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)當(dāng)中，通過(guò)對(duì)網(wǎng)絡(luò)平面GPS 進(jìn)行平差之后，可以有效的得到網(wǎng)絡(luò)平民當(dāng)中各個(gè)點(diǎn)到大地高程之間的距離，運(yùn)用了GPS 大地高程可以將其中的高度進(jìn)行有效的轉(zhuǎn)換，在多個(gè)已知點(diǎn)和公共點(diǎn)的處理下，對(duì)這些高程的異常值進(jìn)行處理，然后通過(guò)共點(diǎn)平面坐標(biāo)系采用數(shù)學(xué)擬合的方式，對(duì)測(cè)量區(qū)域范圍內(nèi)的大體構(gòu)成水平面進(jìn)行設(shè)定，再通過(guò)其他的GPS 和帶球點(diǎn)位，在平面坐標(biāo)系當(dāng)中，有效的求出該點(diǎn)位在高程異常值的大小，進(jìn)而可以有效的得到GPS 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)當(dāng)中各個(gè)點(diǎn)位的正常高度值。

二、線型區(qū)域的高程擬合

針對(duì)一些線形帶狀工程施工來(lái)講，在各個(gè)GPS 高程點(diǎn)位上，通常情況下是處于一條直線上，在各個(gè)點(diǎn)位處于同一條直線平面上，不能建立起平面直角坐標(biāo)系。在數(shù)據(jù)的近似值處于直線狀態(tài)下，在擬合模型當(dāng)中具有非常明顯的不穩(wěn)定性。在某一個(gè)點(diǎn)位或者高程當(dāng)中具有一些微小的變化，擬合的實(shí)際結(jié)果將會(huì)受到一定的影響，在現(xiàn)行模型當(dāng)中只考慮到了縱向高程異常的數(shù)據(jù)變化，而沒(méi)有真正的考慮到數(shù)據(jù)在橫向上的變化，對(duì)于帶狀區(qū)域的擬合高程來(lái)講，在模型的穩(wěn)定性上相對(duì)較強(qiáng)，更加適用于在高程的GPS，擬合當(dāng)中針對(duì)現(xiàn)行代裝工程的施工特點(diǎn)，采用內(nèi)插法的方式對(duì)GPS 高程進(jìn)行科學(xué)的擬合。在本文的研究過(guò)程當(dāng)中主要運(yùn)用的是平面擬合的方式來(lái)進(jìn)行求解，平面幾何在設(shè)置過(guò)程當(dāng)中流程相對(duì)比較簡(jiǎn)單并且容易操作，以便于為后續(xù)的多個(gè)函數(shù)和其他的計(jì)算提供準(zhǔn)確的參數(shù)，在二次曲線的擬合上使用最多的是多項(xiàng)式曲線，通過(guò)多項(xiàng)式曲線擬合的方式不斷的提升高程內(nèi)部的模型準(zhǔn)確性，并且依照小二乘原理來(lái)計(jì)算出最優(yōu)的GPS 數(shù)據(jù)參數(shù)。

三、重力測(cè)量與GPS 的結(jié)合

GPS 數(shù)據(jù)的計(jì)算，通過(guò)GPS 基線的向量在網(wǎng)絡(luò)平差值的計(jì)算中屬于一個(gè)一個(gè)非常重要的環(huán)節(jié)，同時(shí)也是首要處理的環(huán)節(jié)，通過(guò)選擇高精度和獨(dú)立性的GPS 基線向量，對(duì)其中的復(fù)測(cè)基線和異步環(huán)線等指標(biāo)進(jìn)行準(zhǔn)確的計(jì)量。在質(zhì)量的優(yōu)劣性評(píng)判上，通過(guò)三維無(wú)約束計(jì)算的模式，有效的反映出了在基線向量?jī)?nèi)部的精確度，也就是在進(jìn)行二維約束平差值和GPS 高程擬合的結(jié)果上，數(shù)據(jù)的精確性的高低是數(shù)據(jù)計(jì)算科學(xué)性的技術(shù)保障。通過(guò)三維無(wú)約束平差精度的判斷，可以獲得機(jī)械內(nèi)部質(zhì)量的優(yōu)劣性評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)，所以說(shuō)在極限的計(jì)算過(guò)程當(dāng)中，通過(guò)反復(fù)的數(shù)據(jù)處理，對(duì)基線向量的處理能力以及計(jì)算人員的工作能力也是一種有效的評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)。良好的GPS 基線向量，在構(gòu)建GPS 基線平差網(wǎng)的過(guò)程中，可以保證平差計(jì)算精確度以及數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性，這是施工過(guò)程當(dāng)中任何工程項(xiàng)目在GPS 數(shù)據(jù)測(cè)量過(guò)后都需要重點(diǎn)把握的問(wèn)題。

對(duì)于帶狀分布測(cè)量區(qū)來(lái)講，當(dāng)跨越區(qū)域比較長(zhǎng)的過(guò)程當(dāng)中，測(cè)量區(qū)域的高程異常很難通過(guò)一個(gè)平面來(lái)加以表示，通常情況下采用多個(gè)點(diǎn)面相互連接的方式，也就是在一定程度上取得一些良好的計(jì)算點(diǎn)位。在實(shí)際的實(shí)施過(guò)程當(dāng)中，還是存在一些方面的缺點(diǎn)，主要表現(xiàn)在不能充分的和平面之間的連接點(diǎn)進(jìn)行銜接，這在一定程度上歪曲了實(shí)際的高程平面。將整個(gè)測(cè)量區(qū)域可以劃分成為幾個(gè)小的區(qū)域部分，并且每個(gè)區(qū)域部分都需要具備足夠的測(cè)量點(diǎn)，這大大提升了相關(guān)工作人員的實(shí)際工作量。

四、結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)本文對(duì)線路高程控制測(cè)量工作中，GPS 高程擬合的有效運(yùn)用和研究，從中可以總結(jié)出在對(duì)高程測(cè)量信息的運(yùn)用過(guò)程中，將數(shù)據(jù)信息加以充分的運(yùn)用，可以保證GPS 高程測(cè)量得到的構(gòu)成信息量的準(zhǔn)確性，如何運(yùn)用GPS 測(cè)量數(shù)據(jù)當(dāng)中的構(gòu)成信息，將大地高程轉(zhuǎn)化成為正常高度是一個(gè)非常有意義的問(wèn)題。