嚴(yán)小堅(jiān)

摘要：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作為工程測(cè)量技術(shù)的一類，其應(yīng)用越來(lái)越廣泛，并逐步取代了傳統(tǒng)的測(cè)量手段。但是，GPS技術(shù)在應(yīng)用過(guò)程中，平面與高程精度方面存在不足，使得GPS測(cè)量技術(shù)難以滿足很多工程建設(shè)的需求。基于此，文章主要對(duì)工程測(cè)量中GPS控制測(cè)量平面與高精度進(jìn)行了簡(jiǎn)單的分析，并提出了相應(yīng)的優(yōu)化措施。

關(guān)鍵詞：工程測(cè)量；GPS；測(cè)量平面；高程精度

引言

在工程測(cè)量的過(guò)程中，測(cè)量的數(shù)據(jù)越準(zhǔn)確，工程施工方案設(shè)計(jì)的可行性也就越高，工程施工過(guò)程也就更加高效快速，且工程施工質(zhì)量水平也越高。但在具體的工程測(cè)量中，GPS控制測(cè)量技術(shù)受多種因素的影響，例如已知點(diǎn)少、已知點(diǎn)分布不均勻、已知點(diǎn)位置不合理、控制網(wǎng)型不佳和難以進(jìn)行水準(zhǔn)測(cè)量等因素，難以通過(guò)直觀性方法來(lái)進(jìn)行修正，必須通過(guò)平差軟件等來(lái)修正誤差。

1影響高程測(cè)量精度的因素

在GPS工程測(cè)量過(guò)程中，能夠影響GPS高程測(cè)量精度的因素有：GPS大地高測(cè)量精度影響、公共點(diǎn)幾何水準(zhǔn)測(cè)量精度與GPS高程擬合方法的影響。下面我們就來(lái)簡(jiǎn)單的論述一下：

1.1GPS大地高測(cè)量精度的影響

GPS大地高程數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)性是保證GPS測(cè)量精度的基礎(chǔ)，從GPS測(cè)量現(xiàn)狀來(lái)看，影響GPS大地高測(cè)量精度的因素有很多，主要包括：衛(wèi)星誤差相對(duì)論效應(yīng)、信號(hào)傳輸對(duì)流層延遲等等，這些都會(huì)直接影響GPS的測(cè)量精度。此外，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?？刂泣c(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)間也很難達(dá)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)量精度的影響

在GPS工程測(cè)量過(guò)程中，有效控制大地高測(cè)量值的值差與測(cè)量點(diǎn)高程異常值，能夠保證其測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性。在高程異常值計(jì)算過(guò)程中，利用數(shù)學(xué)方法進(jìn)行數(shù)值計(jì)算，會(huì)發(fā)現(xiàn)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，該差值的出現(xiàn)會(huì)對(duì)高程測(cè)量精度產(chǎn)生較大影響。若不能對(duì)水準(zhǔn)測(cè)量精度進(jìn)行準(zhǔn)確嚴(yán)格的控制，那么高程異常值精度則很難得到保證，這種情況下往往會(huì)出現(xiàn)高程精度上的誤差。

1.3GPS高程擬合方法選擇的影響

GPS高程擬合方法是指技術(shù)人員利用GPS測(cè)量技術(shù)得到大地高的數(shù)值，然后利用水準(zhǔn)測(cè)量得到正常高，計(jì)算大地高與正常高二者之間差值，即可得到高程異常值。利用高程擬合技術(shù)，雖然能夠避免高程誤差的出現(xiàn)，但在實(shí)際控制測(cè)量工作中，往往由于擬合模型選擇不對(duì)，獲得的結(jié)果也不準(zhǔn)確，最終必然會(huì)造成較大高程誤差的出現(xiàn)。因此，在GPS工程測(cè)量過(guò)程中，GPS高程擬合模型選擇的不當(dāng)會(huì)直接導(dǎo)致高程誤差的增加，影響GPS技術(shù)高程測(cè)量精度。

2工程測(cè)量中GPS高程精度提升的措施

2.1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。因此，在工程測(cè)量過(guò)程中，相關(guān)技術(shù)人員需要不斷強(qiáng)化控制點(diǎn)的布設(shè)工作，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。如，在控制點(diǎn)布設(shè)過(guò)程中，要保證擬合所需的水準(zhǔn)點(diǎn)數(shù)量大于等于6個(gè)，且注意這些水準(zhǔn)點(diǎn)是否能夠均勻分布。如果GPS測(cè)量技術(shù)需要進(jìn)行范圍較大的測(cè)區(qū)測(cè)量，工程測(cè)量人員可以通過(guò)分區(qū)構(gòu)建擬合模型的方式進(jìn)行控制點(diǎn)布設(shè)的強(qiáng)化。

2.2合理運(yùn)用高程擬合法

對(duì)大地水準(zhǔn)面進(jìn)行擬合的過(guò)程中，數(shù)學(xué)曲面構(gòu)件法比較常用，利用該方法擬合大地水準(zhǔn)面，可以確保GPS測(cè)量點(diǎn)計(jì)算的準(zhǔn)確性，同時(shí)還能計(jì)算出待測(cè)量點(diǎn)的正常高值。具體來(lái)說(shuō)，在實(shí)際工程測(cè)量工作中，應(yīng)合理選擇并利用高程擬合法，例如，應(yīng)用樣條函數(shù)法、平面擬合法及二次曲面擬合法等方法都能很好的達(dá)到測(cè)量要求。二次曲面擬合法是其中應(yīng)用范圍最廣的一種方法；應(yīng)用該測(cè)量法得到的高程異常值誤差最小。具體在工程測(cè)量中，需要結(jié)合觀測(cè)環(huán)境情況的不同對(duì)不同的擬合方法進(jìn)行選擇。

2.3準(zhǔn)確量取天線高

通過(guò)對(duì)我國(guó)GPS工程測(cè)量現(xiàn)狀分析發(fā)現(xiàn)，在GPS測(cè)量技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中，因天線高的測(cè)量存在誤差，引發(fā)高程測(cè)量精度不符合工程規(guī)定。因此，為了保證GPS工程測(cè)量精度時(shí)，應(yīng)準(zhǔn)確量取天線高，將天線的斜高作為測(cè)量值，并通過(guò)三等分天線圓盤進(jìn)行不同方向天線高的測(cè)量，這樣就能夠最大程度上保證天線高的量取準(zhǔn)確，工程測(cè)量中的GPS測(cè)量精度控制自然也將因此獲得較為有力的支持。

2.4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)而在接收信號(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：

第一，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；

第二，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，從而有效降低誤差。

第三，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)以及獲得精準(zhǔn)的參數(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工程測(cè)量中GPS控制測(cè)量高程精度實(shí)例分析

以某地區(qū)的GPS工程測(cè)量為例，該地區(qū)的GPS高程控制網(wǎng)施測(cè)范圍呈條帶狀，東西長(zhǎng)約7.25km，南北寬約1.20km，測(cè)區(qū)面積8.11km2。為了檢驗(yàn)GPS高程測(cè)量的實(shí)際精度，技術(shù)人員在測(cè)區(qū)內(nèi)設(shè)置了6個(gè)控制點(diǎn)，平均邊長(zhǎng)為2.3km。利用三等水準(zhǔn)測(cè)量方法測(cè)得各控制點(diǎn)的實(shí)際高程，然后利用GPS觀測(cè)的大地高差與其做對(duì)比分析。外業(yè)觀測(cè)完成后，采用南方測(cè)繪GNSS數(shù)據(jù)處理軟件，對(duì)基線向理進(jìn)行解算，并按不同的時(shí)間段分別截取，進(jìn)行分析處量，得到如下數(shù)據(jù)：

表1 各時(shí)間段的大地高差/m

有表1可知，為了得到較高質(zhì)量的GPS高程數(shù)據(jù)，觀測(cè)時(shí)間應(yīng)在60分鐘以上；采用二次曲面擬合方法，更容易較好的達(dá)到精度要求；內(nèi)業(yè)解算時(shí)，對(duì)于不合格的衛(wèi)星及數(shù)據(jù)進(jìn)行剔除，能提高數(shù)據(jù)的可靠性和準(zhǔn)確性。

結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，GPS高程測(cè)量技術(shù)在工程測(cè)量中的應(yīng)用十分廣泛，積極探究影響GPS控制測(cè)量平面與高程精度的原因以及高程測(cè)量精度提升的措施對(duì)于工程測(cè)量技術(shù)的改進(jìn)十分重要。

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