摘 要：伴隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，作為惠民工程的水利工程的興建熱度不斷升溫。本文主要從GPS測(cè)量的概述入手，深入討論GPS高程測(cè)量中需要解決的問(wèn)題，并且輔助實(shí)例，對(duì)GPS 高程測(cè)量精準(zhǔn)的測(cè)量效果予以證明。旨在提高GPS高程測(cè)量，在我國(guó)水利測(cè)繪技術(shù)方面的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：GPS；水利工程；高程測(cè)量技術(shù)；

中圖分類(lèi)號(hào)：P201 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-3520（2014）-07-00-01

科學(xué)技術(shù)迅猛發(fā)展，我國(guó)經(jīng)濟(jì)水平不斷提高。在GPS定位技術(shù)，在測(cè)繪領(lǐng)域運(yùn)用越來(lái)越廣。GPS測(cè)量在平面控制方面，顯現(xiàn)了巨大的作用。在我國(guó)推廣GPS高程測(cè)量技術(shù)，具有重要意義。

一、GPS測(cè)量概述

GPS高程測(cè)量，用英語(yǔ)專業(yè)術(shù)語(yǔ)來(lái)講，即Height Measurement Using Global Positioning System。通過(guò)運(yùn)用GPS測(cè)量技術(shù)，間接確定地面正常高的。其工作原理是，先直接測(cè)量區(qū)

域內(nèi)GPS點(diǎn)。然后，再在測(cè)量區(qū)域內(nèi)，水準(zhǔn)測(cè)量的方法，若干GPS點(diǎn)測(cè)出正常高。值得注意的是，數(shù)量和位置滿足高程。最后，計(jì)算出所有GPS點(diǎn)的高程差異 ，在此基礎(chǔ)上運(yùn)用平面擬合，進(jìn)行高程擬合，測(cè)量區(qū)域的其他GPS點(diǎn)高。

（一）測(cè)量大地高。它是由地面點(diǎn)，沿著該點(diǎn)的橢球的法線，到參考橢球面的距離。沒(méi)有明確的物理意義。但是，若橢球大地坐標(biāo)系不同，則構(gòu)成的大地高程也不同[1]。通常情況，用字母H表示，且可分解為正高Hg，和大地水準(zhǔn)面差距N.測(cè)量結(jié)果又可分解為，正常高Hr和高程異常 ζ 。GPS定位測(cè)量的橢球大地，是以WGS-84為基準(zhǔn)的，即相對(duì)于WGS-84橢球高程。（二）正高。正高，是以大地為水平基準(zhǔn)面。由地面點(diǎn)，鉛垂線至水準(zhǔn)面距離。有明確的物理意義，這里用Hg表示。（三）正常高。正常高，是由地面點(diǎn)，沿鉛垂線到水準(zhǔn)面的距離，用Hr表示。整個(gè)測(cè)量過(guò)程中，高程系統(tǒng)以大地的水準(zhǔn)面，為基礎(chǔ)的正常高系統(tǒng)。（四）高程異差。高程異差是指大地水準(zhǔn)面到參考橢球面的距離。用ζ 表示，一般是指大地水準(zhǔn)面與WGS-84參考橢球面差距。1 . 5 高層系統(tǒng)。我們?cè)诮Y(jié)合高程系統(tǒng)理論，可知測(cè)量點(diǎn)的大地高，與正常高的關(guān)系為：Hr=H- ζ 。這個(gè)表達(dá)式是近似表達(dá)。在實(shí)際操作中，要考慮到橢球面上，法線與鉛垂線差異，即垂線偏差。但是，通常情況下，偏差不超過(guò)±0.1mm，這個(gè)偏差可以忽略.

二、GPS高程測(cè)量解決的問(wèn)題

根據(jù)《水利水電測(cè)量規(guī)范》，高成控制的測(cè)量氛圍基本、圖根、測(cè)站點(diǎn)測(cè)量三種。主要是采用幾何水準(zhǔn)的測(cè)量方法，但是，這種測(cè)量的效率比較低。在發(fā)揮GPS測(cè)量方便省力，同時(shí)，對(duì)GPS技術(shù)的應(yīng)用，應(yīng)該更多考慮到測(cè)繪學(xué)術(shù)界，熱衷探討的問(wèn)題。具體來(lái)說(shuō)，就是GPS觀測(cè)數(shù)據(jù)的處理。在大地水準(zhǔn)基面，結(jié)合和GPS點(diǎn)正常的高度，實(shí)現(xiàn)測(cè)量精度的四等的實(shí)現(xiàn)。一方面，GPS高程測(cè)量中，只需要獲得純數(shù)學(xué)意義的大地高[2]。也就是地面點(diǎn)，沿著法線到參考的橢圓形球面，中間距離長(zhǎng)度。但是在實(shí)際操作中，幾何水準(zhǔn)的測(cè)量，需要的數(shù)據(jù)不是大地高H ，而是正常的高度h。另外一方面，相似大地水準(zhǔn)的測(cè)量，主要是利用了測(cè)區(qū)域周?chē)爸苓吋又刂亓?。采用的測(cè)量重力方法，主要是Remove restore技術(shù)的運(yùn)用。我們可以采用平面擬合的方法，糾正參數(shù)。來(lái)完成似大地面水準(zhǔn)的精度糾正分析。

三、GPS高程測(cè)量的應(yīng)用

近年來(lái)，我國(guó)不少測(cè)繪生產(chǎn)部門(mén)，在GPS水準(zhǔn)的布測(cè)方面，付出了大量研究工作。研究的主要目的就是，精化大地水準(zhǔn)面，提高GPS高程測(cè)量精度。這其中，不少科研成果已應(yīng)用。河北省某水利勘測(cè)院，在一次河道的測(cè)量中，實(shí)現(xiàn)了五等水準(zhǔn)連測(cè)，一共了191個(gè)圖根點(diǎn)[3]。最后，用徠卡SR530GPS（RTK）設(shè)備，對(duì)其進(jìn)行平面、高程測(cè)量，達(dá)到了同五等水準(zhǔn)測(cè)量。這其中，較差值最小的為-0.001 m。最大差為-0.194 m，較差值小于0.05 m。一共72個(gè)圖根點(diǎn)。這些點(diǎn)中，小于0.08 m的有107個(gè)點(diǎn)。有84個(gè)點(diǎn)，較差值在0.08m～0.20 m之間。如果按公式M=±〔△△〕/n計(jì)算，可以算出誤差為±96 mm?！端姽こ虦y(cè)量規(guī)范》中，規(guī)定一次加密的高程控制點(diǎn)，對(duì)鄰近基本高程控制點(diǎn)，誤差不得大于±h/10，其中h為測(cè)圖等高距。顯然，試驗(yàn)結(jié)果表明，GPS高程測(cè)量在一些地區(qū)，實(shí)現(xiàn)了等高距為1 m的要求。

在實(shí)際運(yùn)用中，河北某地市測(cè)量隊(duì)在湖泊測(cè)量中，采用Leica SR530（Rush）雙頻 RTK GPS接收機(jī)， 與 Trimble4600Ls型單頻接收機(jī)，實(shí)現(xiàn)了聯(lián)合量測(cè)。以分布的20點(diǎn)GPS水準(zhǔn)點(diǎn)，作為控制點(diǎn)。用四次擬合多項(xiàng)式，為擬合函數(shù)，實(shí)現(xiàn)了大地水準(zhǔn)面擬合到GPS/水準(zhǔn)。獲得南四湖工程區(qū)域測(cè)量結(jié)果。這其中，主要利用工程區(qū)域，似大地水準(zhǔn)面模型中，156個(gè)

GPS網(wǎng)點(diǎn)高程異差。將實(shí)測(cè)高程作為“真值”，再次進(jìn)行精度統(tǒng)計(jì)。如表1。而計(jì)算得到

156個(gè) GPS控制網(wǎng)點(diǎn)，正常高與水準(zhǔn)實(shí)測(cè)高程比較，如表2。比較來(lái)看，高程與水準(zhǔn)實(shí)測(cè)高程之差，絕對(duì)值小于0.05m的點(diǎn)占79.5%，標(biāo)準(zhǔn)差小于0.05m，證明了基于高程測(cè)量方法的可靠。

表1正常高和實(shí)測(cè)高程之差區(qū)間統(tǒng)計(jì)/m

表2正常高和實(shí)測(cè)高程之差/m

四、結(jié)語(yǔ)

水利工程的地方地理?xiàng)l件困難，地形較復(fù)雜、交通不便利普遍。但是，我國(guó)水準(zhǔn)點(diǎn)稀缺，水準(zhǔn)的測(cè)量線路較長(zhǎng)，所以，我國(guó)高程測(cè)量極為困難，具有挑戰(zhàn)性。當(dāng)前，GPS高程測(cè)量，實(shí)現(xiàn)了四等精度要求。滿足了水利工程的中、小形圖圖根精度要求。由此來(lái)看，GPS高程測(cè)量推廣意義重大。

參考文獻(xiàn)：

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[2]徐淑春.淺析GPS測(cè)量與誤差分析.科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2011（3）

[3]徐紹銓，等.GPS測(cè)量原理及其應(yīng)用〔M〕.武漢測(cè)繪科技大學(xué)出版社，1998.10