周邦發(fā) 張進(jìn)標(biāo)

摘要：目前我國(guó)經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)在飛速發(fā)展，工程測(cè)量領(lǐng)域也因此得到了飛躍的進(jìn)步，而這一進(jìn)步主要體現(xiàn)在將GPS測(cè)量技術(shù)廣泛應(yīng)用在工程測(cè)量工作中。不過(guò)在實(shí)際的操作中可以發(fā)現(xiàn)，應(yīng)用了GPS的工程測(cè)量總是會(huì)在平面和高程精度的方面存在著缺陷，這就造成了GPS測(cè)量技術(shù)無(wú)法滿(mǎn)足大部分工程施工的要求，為此本文對(duì)工程測(cè)量中GPS控制測(cè)量平面與高程精度作出了簡(jiǎn)要的分析。

關(guān)鍵詞：工程測(cè)量;GPS;控制測(cè)量

GPS測(cè)量技術(shù)在1970年左右由美國(guó)研制而成，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，在1994年全面建成并且被應(yīng)用在實(shí)際中，而且還得到了普及。GPS技術(shù)的組成分為三個(gè)部分，分別是空間星座、地面控制以及用戶(hù)設(shè)備。GPS技術(shù)又稱(chēng)為全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)，一些在空間保持飛行的衛(wèi)星會(huì)不斷向地面發(fā)射出不同的頻率，同時(shí)無(wú)線(xiàn)電信號(hào)加載了一些特殊的定位信息，它就是通過(guò)這樣的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)地面信息進(jìn)行定位。近些年GPS技術(shù)在不斷發(fā)展，并且被廣泛應(yīng)用在各個(gè)領(lǐng)域當(dāng)中，工程測(cè)量也包括在內(nèi)。

一、GPS測(cè)量技術(shù)在工程測(cè)量中的應(yīng)用現(xiàn)狀與影響

GPS測(cè)量技術(shù)擁有著很多的優(yōu)點(diǎn)，例如：速度快、精準(zhǔn)度高、使用費(fèi)用少自己操作簡(jiǎn)單等，正是由于它具有這么多的特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用在工程測(cè)量中，并且它在當(dāng)前已經(jīng)完全替代了傳統(tǒng)測(cè)量技術(shù)的地位。但是GPS還是存在著一些不足，它的網(wǎng)形不夠理想，并且已知點(diǎn)不夠多，已知點(diǎn)的分布也不夠均勻，如果改善它的這些不足那么在測(cè)量中能達(dá)到高度精準(zhǔn)，在實(shí)際的測(cè)量過(guò)程中都會(huì)出現(xiàn)這些因素，由于這些因素的影響導(dǎo)致了測(cè)量的結(jié)果不夠精準(zhǔn)。為了對(duì)這些因素的影響程度作出確定，一些相關(guān)的人員對(duì)GPS的控制網(wǎng)作出了測(cè)繪和實(shí)際的分析，在分析的過(guò)程中采取了不同的起算點(diǎn)，并且測(cè)量和計(jì)算出相對(duì)應(yīng)的結(jié)果，最后對(duì)這些結(jié)果進(jìn)行排列以及對(duì)比。但是經(jīng)過(guò)分析之后發(fā)現(xiàn)，在平面位置上采用的起算點(diǎn)對(duì)于測(cè)量的結(jié)果沒(méi)有太大的差別，即是無(wú)論采用哪一個(gè)起算點(diǎn)，所測(cè)量出的結(jié)果都不會(huì)有太大的誤差，這就說(shuō)明了GPS測(cè)量技術(shù)用于平面測(cè)量上不會(huì)存在較大的影響。而在高程測(cè)量上，最大的誤差為0.678m，而最小的誤差也達(dá)到了0.052m，最小的誤差也不在允許誤差的范圍內(nèi)，這就說(shuō)明了GPS測(cè)量技術(shù)只對(duì)高程測(cè)量的結(jié)果造成影響較大。為此，我在下文中對(duì)影響高程測(cè)量的因素作出分析，并且提出了一些解決的方式。

二、影響高程測(cè)量精度的主要因素

（一）GPS大地高程測(cè)量精度

精度高的GPS大地高程測(cè)量數(shù)據(jù)對(duì)于測(cè)量出精度高的結(jié)果有著重要的作用，它還是推算出精度較高的GPS正常值的一個(gè)重要的基礎(chǔ)。在我們的分析中得出，影響測(cè)量精度的因素主要有衛(wèi)星誤差、信號(hào)傳播的誤差和接收設(shè)備的誤差這三種，衛(wèi)星誤差主要包括：衛(wèi)星星歷誤差、相對(duì)論效應(yīng)以及衛(wèi)星鐘差等，信號(hào)傳播的誤差主要有：對(duì)流層和電離層延遲、多路徑效應(yīng)等，而接收設(shè)備的誤差主要是：天線(xiàn)對(duì)中誤差、天線(xiàn)相位中心導(dǎo)致誤差以及天線(xiàn)整平誤差。除了這三種誤差的因素以外，如果我們?cè)谶x擇模型時(shí)不嚴(yán)謹(jǐn)，選用了有誤差的模型，這樣也會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)處理出現(xiàn)誤差。所以，我們?cè)诓捎肎PS測(cè)量技術(shù)對(duì)靜態(tài)物進(jìn)行定位測(cè)量的時(shí)候，應(yīng)該保證一切數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，例如：確保控制點(diǎn)位置準(zhǔn)確、接收機(jī)數(shù)量充裕、觀測(cè)數(shù)據(jù)滿(mǎn)足標(biāo)準(zhǔn)，不僅如此，還需要對(duì)天線(xiàn)的高度和衛(wèi)星的截止高度角作出嚴(yán)格的監(jiān)控。只要將以上所描述的問(wèn)題做好或者避免其的發(fā)生，這樣就能保證測(cè)量的精度。

（二）公共點(diǎn)幾何水準(zhǔn)測(cè)量精度

除了大地高程測(cè)量精度，公共點(diǎn)幾何水準(zhǔn)測(cè)量精度也會(huì)影響到GPS技術(shù)高程測(cè)量精度，這是由于我們?cè)趯?duì)高程異常值以及測(cè)量點(diǎn)的高度差這兩個(gè)數(shù)值的控制不夠嚴(yán)謹(jǐn)，導(dǎo)致了這兩個(gè)數(shù)值出現(xiàn)誤差，否則是可以得到一個(gè)正常的數(shù)值。如果想要得到高程異常值，可以采用數(shù)學(xué)方法來(lái)進(jìn)行擬合。除此以外，測(cè)量區(qū)域一些點(diǎn)的數(shù)值也會(huì)和這些有相關(guān)，例如：GPS大地高差值、相應(yīng)的幾何水準(zhǔn)高程測(cè)量值的差值。為此，我們想要得到高程異常值的精度，首先要確定好高精度的幾何水準(zhǔn)測(cè)量起算點(diǎn)。

（三）GPS高程擬合的方法

在我們對(duì)高程異常值的計(jì)算時(shí)，是將大地高減去正常高，得出來(lái)的數(shù)值就是高程異常值，而大地高的測(cè)量是采用GPS測(cè)量技術(shù)，正常高的測(cè)量是采用水準(zhǔn)測(cè)量技術(shù)。而GPS高程擬合的方法主要是：將大地水準(zhǔn)面采用高程異常的方式將其擬合出，然后通過(guò)解算就能得出未知點(diǎn)的高程異常值。它可以完美解決傳統(tǒng)方法的不足，例如：工作量大、測(cè)量時(shí)間長(zhǎng)以及測(cè)量花費(fèi)大等，但是傳統(tǒng)的方法對(duì)于幾何水準(zhǔn)高程值的測(cè)量有著比較高的精度。但是我們?cè)谑褂肎PS測(cè)量技術(shù)時(shí)，必須要得到GPS高程擬合模型的支持，否則無(wú)法進(jìn)行，由此可知，GPS高程擬合模型對(duì)于GPS測(cè)量技術(shù)有著非常重要的意義。

三、提高GPS高程測(cè)量精度的措施

（一）關(guān)于高程控制點(diǎn)

在上文我們可以得知高程控制點(diǎn)在GPS高程測(cè)量精度中會(huì)有所影響，因此我們需要強(qiáng)化高程控制點(diǎn)，選擇一個(gè)高精度的高程起算點(diǎn)，這樣就能保障了通過(guò)擬合獲取的GPS高程點(diǎn)都能在測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)之內(nèi)。我們?cè)趯?duì)高程控制點(diǎn)進(jìn)行強(qiáng)化的工作時(shí)，應(yīng)該盡可能保證到擬合所需的水準(zhǔn)點(diǎn)分布均勻，并且所需要的擬合水準(zhǔn)點(diǎn)要多于六個(gè)。還需要注意的一點(diǎn)是，當(dāng)遇到測(cè)量區(qū)域的面積比較大并且地形復(fù)雜的時(shí)候，我們可以將測(cè)量區(qū)域進(jìn)行分區(qū)，對(duì)每個(gè)區(qū)分別建立擬合模型，這樣能有效提高高程擬合的精度。

（二）針對(duì)大地高測(cè)量采用的方法

在前面得知天線(xiàn)高測(cè)量出現(xiàn)誤差也會(huì)影響到GPS高程測(cè)量精度，為此我們需要使用正確的方式來(lái)測(cè)量天線(xiàn)的高度，并且對(duì)于天線(xiàn)測(cè)量的工作要提高重視。我們?cè)谶M(jìn)行野外測(cè)量工作時(shí)，可以將天線(xiàn)的斜高作為測(cè)量的數(shù)值，并且在測(cè)量的過(guò)程中將天線(xiàn)的圓盤(pán)分成三等分，每一份的數(shù)值為120度，并且這三等分是向著三個(gè)不同的方向，還需要保證測(cè)量出來(lái)的天線(xiàn)高度誤差在0～3mm的范圍內(nèi)，最后采用他們的平均值。還有一點(diǎn)是我們需要注重的，那就是在我們進(jìn)行野外測(cè)量工作的時(shí)候，會(huì)采用到不同規(guī)格類(lèi)型的天線(xiàn)，而他們相位中心的高度也會(huì)有所區(qū)別，因此我們需要對(duì)他們進(jìn)行適度的調(diào)整。

（三）選用合理的高程擬合數(shù)學(xué)模型

我們都知道，想要GPS測(cè)量技術(shù)達(dá)到高精度是需要高程擬合數(shù)學(xué)模型的支持，因此我們要對(duì)高程擬合數(shù)學(xué)模型的應(yīng)用要合理并且要對(duì)其加大重視。在正常的情況下，我們首先需要對(duì)似大地水準(zhǔn)面進(jìn)行擬合的工作，而這時(shí)是需要得到數(shù)學(xué)曲面構(gòu)件法的支持，因此我們可以采用數(shù)學(xué)曲面構(gòu)件法來(lái)推算出控制點(diǎn)和待定點(diǎn)的正常高。而我們一般采用的擬合方法有四種，它們分別是：平面擬合法、多面函數(shù)法、樣條函數(shù)法以及二次曲面擬合法。其中二次曲面擬合法在平時(shí)的使用中的利用率是最高的，因?yàn)樗艿玫奖容^高精度的高程異常值，但是就算二次曲面擬合法有這一特點(diǎn)，它也并不是適用于所有的工程測(cè)量，我們?cè)趯?shí)際的測(cè)量中還是需要考慮實(shí)際的地形和地貌等因素。

（四）修正電離層誤差

電離層誤差是屬于信號(hào)傳播的誤差，如果它出現(xiàn)了誤差，那么也會(huì)導(dǎo)致GPS測(cè)量技術(shù)操作的過(guò)程中出現(xiàn)失誤，從而影響到了GPS測(cè)量的工程平面與高程精度。我們?cè)趯?shí)際的電離層誤差修正的工作中，主要會(huì)采用三種方法，分別是：多頻觀測(cè)修正、同步觀測(cè)修正自己電離層模型修正，這三種方法都能有效地保證了工程測(cè)量中GPS測(cè)量技術(shù)的正常操作，而這三種方法中，有一種方式的使用效果最佳，那就是同步觀測(cè)修正法，在很多時(shí)候我們運(yùn)用了這一方法之后，在進(jìn)行GPS測(cè)量技術(shù)時(shí)，基本可以忽略電離層曲面帶來(lái)的影響。

四、結(jié)語(yǔ)：

上文對(duì)工程測(cè)量中GPS控制平面與高程精度作出了簡(jiǎn)要的分析，通過(guò)分析我們可以發(fā)現(xiàn)GPS測(cè)量技術(shù)對(duì)于平面精度的影響非常小，但是對(duì)高程精度的影響很大。為此我提出了一些能有效解決這一問(wèn)題的措施，這些措施能大大提高工程測(cè)量中應(yīng)用GPS測(cè)量技術(shù)的高程精度。最后，希望我的研究對(duì)于相關(guān)的工作人員能有所幫助。

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