楊曉東

摘 要：伴隨我們國(guó)家社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷進(jìn)步，非常多擬建的與已經(jīng)在建的特大規(guī)模的橋梁所跨過(guò)的水面寬度日益提升，傳統(tǒng)形式的測(cè)量方法難以適應(yīng)時(shí)代不斷發(fā)展的需求，所需要的費(fèi)用不斷增多。GPS技術(shù)具備較強(qiáng)的三維定位功能，憑借自身所具有的全天候、迅速測(cè)量的特征，為跨河水準(zhǔn)測(cè)量提供了一種全新的測(cè)量方式。本文就GPS跨河水準(zhǔn)測(cè)量技術(shù)進(jìn)行簡(jiǎn)單的分析。

關(guān)鍵詞：GPS技術(shù)；跨河水準(zhǔn)測(cè)量

1 前言

伴隨GPS裝置以及數(shù)據(jù)分析技術(shù)的不斷創(chuàng)新，GPS技術(shù)在跨河水準(zhǔn)測(cè)量層面，與傳統(tǒng)形式的測(cè)量對(duì)比而言，具備顯著的效率與技術(shù)優(yōu)勢(shì)。GPS技術(shù)在具體的測(cè)量環(huán)節(jié)憑借全天候、較高的精準(zhǔn)度、即時(shí)和高效、便于操作、同時(shí)能夠提供國(guó)際通用的三維地心坐標(biāo)、廣泛的用途等特征所聞名，其在國(guó)家大地調(diào)控測(cè)量、工程測(cè)量以及地質(zhì)災(zāi)害預(yù)測(cè)等層面已經(jīng)獲得了大量的運(yùn)用。當(dāng)前，除了美國(guó)的GPS系統(tǒng)以外，俄羅斯的G LONASS、歐盟的GALILEO、中國(guó)的北斗衛(wèi)星系統(tǒng)等等都已經(jīng)處在正常工作狀態(tài)，日后多體系結(jié)合定位將會(huì)是未來(lái)衛(wèi)星定位技術(shù)日益進(jìn)步的必然，其對(duì)于增強(qiáng)定位測(cè)量的精準(zhǔn)程度、效率及可靠性等有著非常重要的作用。

2 GPS水準(zhǔn)測(cè)量的原理

GPS水準(zhǔn)測(cè)量所指的是在較小范疇的GPS網(wǎng)里面，采取水準(zhǔn)測(cè)量的形式聯(lián)合檢測(cè)網(wǎng)里面大量GPS點(diǎn)的正常高，此點(diǎn)被稱之為公共點(diǎn)，其次按照公共點(diǎn)的正常高與大地高對(duì)所有公共點(diǎn)的高程異常進(jìn)行計(jì)算，按照公共點(diǎn)的平面坐標(biāo)與高程異常數(shù)值擬合運(yùn)算形式，擬合出所有GPS點(diǎn)對(duì)應(yīng)的正常高。其方法主要有：加權(quán)平均、最小二乘推估以及多面函數(shù)擬合等等。但是，從跨河水準(zhǔn)測(cè)量層面而言，上述方式均難以執(zhí)行。所以，運(yùn)用GPS水準(zhǔn)測(cè)量針對(duì)跨河水準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)量，其重點(diǎn)計(jì)算的便是高程異常的改變率，其工作機(jī)理如下：在跨河點(diǎn)連線兩側(cè)的延長(zhǎng)線中分別設(shè)立兩個(gè)不同的非跨河點(diǎn)，按照GPS數(shù)據(jù)計(jì)算所獲得的WGS-84大地高差和水準(zhǔn)正常高差計(jì)算出河兩側(cè)的高程異常的改變率，從而能夠得到跨河邊的高差。

3 GPS跨河水準(zhǔn)測(cè)量的方法

3.1 點(diǎn)位布設(shè)

GPS跨河水準(zhǔn)測(cè)量所選取的最佳地形是相對(duì)平坦的丘陵、平原同時(shí)河流兩側(cè)的地貌外形相類似的區(qū)域?qū)嵤榱四軌虻玫狡椒€(wěn)的高程異常改變率，GPS跨河水準(zhǔn)的路線需要布設(shè)為直伸的形狀，非跨河點(diǎn)需要設(shè)立在跨河點(diǎn)連線的延長(zhǎng)線之中，同時(shí)所有點(diǎn)之間的距離需要和跨河距離相同。因?yàn)辄c(diǎn)位、地形環(huán)境等約束無(wú)法達(dá)到需求之中，能夠運(yùn)用其他的布設(shè)形式，河流相同一側(cè)的非跨河點(diǎn)能夠在相同點(diǎn)位周圍設(shè)立，然而點(diǎn)位的區(qū)域需要處在沿跨河同軸線之中又或是在兩旁并且相互對(duì)稱。所以，運(yùn)用GPS測(cè)量法實(shí)施跨河水準(zhǔn)測(cè)量的時(shí)候，GPS水準(zhǔn)點(diǎn)需要盡量的選取在水準(zhǔn)測(cè)線的周圍，同時(shí)有助于實(shí)施水準(zhǔn)連測(cè)和GPS觀測(cè)。需要遠(yuǎn)離強(qiáng)磁場(chǎng)與土質(zhì)松軟的區(qū)域，及車輛、行人來(lái)往頻繁等地區(qū)。需要研究目前所具備的水準(zhǔn)、地形以及重力等和大地水準(zhǔn)面有關(guān)的測(cè)量材料，選取河流兩側(cè)大地水準(zhǔn)面具備同等變化態(tài)勢(shì)，同時(shí)改變較為舒緩的方向中設(shè)立跨河路線。

3.2 觀測(cè)注意事項(xiàng)

運(yùn)用GPS測(cè)量方式實(shí)施跨河水準(zhǔn)測(cè)量的時(shí)候，觀測(cè)小組需要全面遵循調(diào)度指令，根據(jù)所限定的時(shí)間完成工作。在經(jīng)過(guò)對(duì)接收機(jī)電源電纜與天線等鏈接進(jìn)行檢查正常以后，才能夠開(kāi)機(jī)。在觀測(cè)之前以及具體的觀測(cè)環(huán)節(jié)，需要逐一填寫所有的數(shù)據(jù)信息。在每個(gè)階段的開(kāi)始以及終止之時(shí)，都需要登記具體的天氣情況、即時(shí)的經(jīng)緯度等其它相關(guān)的信息。觀測(cè)環(huán)節(jié)不能夠?qū)嵤┫率霾僮鳎宏P(guān)機(jī)重新開(kāi)啟（不包括排除故障）；轉(zhuǎn)變衛(wèi)星截止的高度角；變化數(shù)據(jù)收集的間隔；調(diào)整天線所處的具體位置；觀測(cè)環(huán)節(jié)需要避免設(shè)備發(fā)生移動(dòng)又或是震動(dòng)等，避免人與其它物體對(duì)衛(wèi)星信號(hào)產(chǎn)生干擾。在遭遇風(fēng)暴、雷電天氣的時(shí)候，需要停止觀測(cè)。觀測(cè)環(huán)節(jié)需要維持接收機(jī)數(shù)據(jù)保存的穩(wěn)定工作，在每個(gè)工作日完成觀測(cè)以后需要即時(shí)把數(shù)據(jù)粗存到數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器之中。在對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)存之時(shí)，不得實(shí)施修改、刪除以及編輯等。

3.3 數(shù)據(jù)處理

GPS控制網(wǎng)解算運(yùn)用制造商所提供的基線解算軟件與網(wǎng)平差軟件TrimbleTGO1.63版本，在計(jì)算機(jī)中解算基線。基線解算符合要求之后首先需要在WGS-84坐標(biāo)的基準(zhǔn)下實(shí)施無(wú)約束自由網(wǎng)平差，去除那些不達(dá)標(biāo)的基線，剔除率需低于10%。無(wú)約束自由網(wǎng)平差數(shù)據(jù)的大地高用于GPS跨河法觀測(cè)計(jì)算。

4 GPS跨河水準(zhǔn)測(cè)量的誤差分析

對(duì)于GPS跨河水準(zhǔn)測(cè)量產(chǎn)生影響的要素主要有以下三種：星歷誤差、對(duì)流層折射影響以及其它影響要素。

星歷誤差所代表的是衛(wèi)星星歷所提供的衛(wèi)星空間位置和衛(wèi)星具體位置間之間的差異。其是一個(gè)起始型的數(shù)據(jù)誤差，其大小是由衛(wèi)星跟蹤站的數(shù)據(jù)以及空間布局、觀測(cè)值的數(shù)目以及精準(zhǔn)程度、軌道計(jì)算之時(shí)所運(yùn)用的軌道模型以及定軌軟件的完整度等所決定的。

對(duì)流層折射影響所代表的是GPS信號(hào)經(jīng)過(guò)平流層與對(duì)流層交界的時(shí)候，其傳遞的速率將會(huì)出現(xiàn)改變，傳遞的路徑將出現(xiàn)彎曲，所以會(huì)導(dǎo)致測(cè)量誤差。其它影響要素所造成的影響涵蓋了基線的長(zhǎng)度、垂直精度因子、天線高的量取、多個(gè)路徑等等。除此之外，考慮到GPS高程轉(zhuǎn)變往往會(huì)運(yùn)用到的三個(gè)量為GPS所測(cè)量得到的相對(duì)參考橢球的大地高、經(jīng)過(guò)重力測(cè)量等方式所獲得的地球重力場(chǎng)模型、以及幾何水準(zhǔn)測(cè)量所獲得的相對(duì)似大地水準(zhǔn)面的正常高等。因此對(duì)GPS水準(zhǔn)測(cè)量的誤差源進(jìn)行分析，便需要將對(duì)于正常高、大地高以及地球重力場(chǎng)模型的精準(zhǔn)度造成影響的因素及其綜合作用完全考慮進(jìn)去。

5 結(jié)語(yǔ)

運(yùn)用GPS水準(zhǔn)測(cè)量實(shí)施跨河測(cè)量，在按照跨河現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際狀況運(yùn)用科學(xué)的擬合模型為基礎(chǔ)，完全能夠?qū)崿F(xiàn)同時(shí)高于傳統(tǒng)跨河水準(zhǔn)測(cè)量形式的精準(zhǔn)度。因?yàn)镚PS水準(zhǔn)測(cè)量具備費(fèi)用低廉、不遭受通視環(huán)境約束以及較高的效率等優(yōu)勢(shì)，所以其具備非常高的經(jīng)濟(jì)技術(shù)性，此形式在后期的精密高程測(cè)量之中將會(huì)有更加廣泛的發(fā)展前景。

參考文獻(xiàn)：

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