吳欽寶

摘? ? 要：隨著我國(guó)科技的快速發(fā)展，GPS測(cè)量技術(shù)在工程測(cè)量中廣泛應(yīng)用。在現(xiàn)階段的工程測(cè)量當(dāng)中，GPS控制測(cè)量已經(jīng)基本替代了以往的常規(guī)測(cè)量方案。盡管GPS優(yōu)勢(shì)突出，但是其也存在著一定的不足，和傳統(tǒng)的測(cè)量手段相比，其直觀性稍遜色一些，而且在高程測(cè)量方面的誤差比較明顯。首先概述了GPS控制測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀，并列舉了有關(guān)實(shí)例，然后分析了工程測(cè)量中影響GPS控制測(cè)量平面和高程精度的主要因素，并制定了提升高程測(cè)量精度的具體方案。

關(guān)鍵詞：工程測(cè)量;GPS控制測(cè)量平面;高程精度;研究

1? 引言

進(jìn)行工程測(cè)量時(shí)，大部分工程測(cè)量所具有的已知點(diǎn)相對(duì)較少，已知點(diǎn)位置分布不合理、網(wǎng)狀不佳等情況，使其水準(zhǔn)測(cè)量很難進(jìn)行，采用GPS控制測(cè)量時(shí)，極易使得其控制網(wǎng)精度無(wú)法得到保障，而這個(gè)過(guò)程中對(duì)應(yīng)平面精度不會(huì)受到影響，高程精度誤差則相對(duì)比較明顯。因此，結(jié)合實(shí)際情況對(duì)工程測(cè)量特性做全方位的分析，根據(jù)具體情況提高其高程測(cè)量精度，是保障工程測(cè)量GPS控制測(cè)量準(zhǔn)確性，體現(xiàn)測(cè)量效果和價(jià)值的關(guān)鍵。

2? GPS控制測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀

在工程測(cè)量中，GPS控制測(cè)量的優(yōu)勢(shì)有很多，主要包括精度高、速度快、費(fèi)用低廉以及操作簡(jiǎn)單等等，所以其現(xiàn)階段的使用頻率非常高。當(dāng)前，以往所使用的測(cè)量方案已經(jīng)基本上被GPS測(cè)量技術(shù)所替代了。倘若GPS的網(wǎng)形很好，已知點(diǎn)充足且分布均勻的話，那么精度一般不會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題。但是在真實(shí)的測(cè)量當(dāng)中，通常情況下已知點(diǎn)都不夠且分布不均，不僅網(wǎng)形不理想，而且相對(duì)高差非常大，對(duì)GPS控制網(wǎng)的精度產(chǎn)生了嚴(yán)重影響。為了明確影響的大小，有關(guān)操作者對(duì)部分GPS控制網(wǎng)展開(kāi)了精準(zhǔn)測(cè)繪和具體分析，通過(guò)不一樣的起算點(diǎn)，得出相應(yīng)的數(shù)值，然后對(duì)比分析。經(jīng)過(guò)多次反復(fù)的測(cè)算和研究，發(fā)現(xiàn)倘若是在平面位置上，不管使用什么起算點(diǎn)，結(jié)果的誤差都不是太明顯，最大的坐標(biāo)較差低至25nm，微乎其微。換言之，GPS控制測(cè)量并不會(huì)影響平面的精度。但是在高程較差上，最大誤差值竟然達(dá)到了678mm，最小的誤差值也有52mm，已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了精度允許范圍。這也充分表明GPS控制測(cè)量會(huì)對(duì)高程精度產(chǎn)生比較大的影響。

3? 工程測(cè)量中影響GPS控制測(cè)量平面和高程精度的主要因素

在進(jìn)行GPS控制測(cè)量時(shí)，影響高程精度的主要因素與其大地高測(cè)量精度有著直接關(guān)系。而在實(shí)際實(shí)踐過(guò)程中GPS大地高測(cè)量所涉及專(zhuān)業(yè)節(jié)點(diǎn)相對(duì)較多，比如，衛(wèi)星鐘差、衛(wèi)星星歷誤差等有關(guān)衛(wèi)星的誤差，都會(huì)使得大地高程測(cè)量精度受到影響。同時(shí)，相應(yīng)對(duì)流層、電離層所存在的延遲以及多路徑效應(yīng)，都會(huì)使得衛(wèi)星信號(hào)受到一定程度的不良影響，且在傳播誤差上，天線對(duì)中誤差、天線整平誤差等都使得其與相應(yīng)接收設(shè)備傳輸精度遭到破壞，繼而使后續(xù)大地高程測(cè)量真實(shí)度無(wú)法得以保障。這個(gè)過(guò)程中，如果選用模型無(wú)法對(duì)其進(jìn)行及時(shí)全面的分析，將會(huì)使得整個(gè)數(shù)據(jù)處理出現(xiàn)問(wèn)題，造成后續(xù)高程測(cè)量精準(zhǔn)度無(wú)法得以體現(xiàn)。確定高程值可通過(guò)對(duì)大地高程和高程異常值的差值來(lái)進(jìn)行確定。這個(gè)過(guò)程中高程異常值主要是運(yùn)用相應(yīng)數(shù)學(xué)方法進(jìn)行擬合而獲取，其與測(cè)區(qū)某些節(jié)點(diǎn)的GPS大地高程以及相應(yīng)幾何水準(zhǔn)高程測(cè)量值的差值存在一定關(guān)聯(lián)，因此，高程異常值必須要明確幾何水準(zhǔn)測(cè)量起算點(diǎn)的精度，在工程測(cè)量中水準(zhǔn)測(cè)量本身精度等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)有著較為嚴(yán)格的劃分，因此，一旦幾何水準(zhǔn)測(cè)量精度缺乏實(shí)效性，也會(huì)導(dǎo)致高程測(cè)量精度出現(xiàn)問(wèn)題。通常用大地高程與正常高程相減則會(huì)得到對(duì)應(yīng)高程異常，其中大地高程由GPS測(cè)量得到，正常高程中由水準(zhǔn)測(cè)量獲取，之后將高程異常值進(jìn)行擬合，形成對(duì)應(yīng)大地水準(zhǔn)面，采取相關(guān)結(jié)算得出未知點(diǎn)的高程異常。通常采用傳統(tǒng)測(cè)量方法由于工作量大、測(cè)量費(fèi)用高、觀測(cè)時(shí)間長(zhǎng)等問(wèn)題，使最終效果無(wú)法得以保障，因此，在實(shí)際實(shí)踐過(guò)程中，采用水準(zhǔn)測(cè)量方法進(jìn)行對(duì)應(yīng)測(cè)量時(shí)，只對(duì)較少部分GPS點(diǎn)進(jìn)行高程測(cè)量，之后結(jié)合高程擬合技術(shù)手段計(jì)算剩下相關(guān)GPS點(diǎn)的高程，以此完成GPS高程擬合。

4? 提高工程測(cè)量中GPS控制測(cè)量精度對(duì)策分析

4.1? 科學(xué)選擇大地高的測(cè)量方式

一方面，應(yīng)當(dāng)充分保障天線高的正確量取;測(cè)量天線高中出現(xiàn)的誤差是影響高程精度的關(guān)鍵原因之一，所以對(duì)天線高的測(cè)量工作必須給予高度重視。在進(jìn)行野外作業(yè)時(shí)，需把天線斜高定為測(cè)量值，并把天線圓盤(pán)分成3個(gè)不同的方向，保障間隔角度大小一致。隨后分別測(cè)量各個(gè)方面的天線高，將測(cè)量誤差控制在3mm之內(nèi)，并且取平均值。在整個(gè)野外作業(yè)的過(guò)程之中，由于所使用的天線類(lèi)型存在差異，所以天線高也會(huì)發(fā)生相應(yīng)的改變，因此需要合理控制相位中心的高度。另一方面，必須選擇科學(xué)恰當(dāng)?shù)恼局?在工程測(cè)量中，觀測(cè)點(diǎn)的位置會(huì)直接影響到最終結(jié)果。因此必須嚴(yán)格參照工程的實(shí)際環(huán)境，選擇恰當(dāng)?shù)恼军c(diǎn)。除此之外，還需靈活運(yùn)用同步觀測(cè)法計(jì)算差值。一般情況下，如果觀測(cè)的距離沒(méi)有超過(guò)20km，電離層、衛(wèi)星星歷誤差以及對(duì)流層等因素便會(huì)深入影響2個(gè)同步觀測(cè)站，在這種情況下靈活運(yùn)用同步求差法，便可以將誤差減低到忽略不計(jì)。

4.2? GPS高程擬合方法的專(zhuān)業(yè)合理運(yùn)用

通過(guò)數(shù)學(xué)方法擬合得出高程異常值過(guò)程，應(yīng)結(jié)合實(shí)際對(duì)GPS高程擬合方法進(jìn)行全面的分析和比對(duì)，明確高程擬合方法及流程的專(zhuān)業(yè)性。通常在進(jìn)行高程擬合時(shí)，先要構(gòu)造數(shù)學(xué)曲面，擬合似大地水準(zhǔn)面作業(yè)，以此來(lái)推算測(cè)量區(qū)域控制點(diǎn)以及待定點(diǎn)的正常高程，這個(gè)過(guò)程中所用擬合方法主要以平面擬合法、多面函數(shù)法、樣條函數(shù)法及二次曲面擬合來(lái)體現(xiàn)。根據(jù)實(shí)際情況，對(duì)其地形地貌做好數(shù)據(jù)信息的整理分析，采取適當(dāng)?shù)臄M合方法進(jìn)行對(duì)應(yīng)解算。解算期間需要注意，高程異常值大小與地球內(nèi)部質(zhì)量分布等有著直接關(guān)系，擬合準(zhǔn)確性決定著相應(yīng)實(shí)際大地水準(zhǔn)面的成像展示效果，對(duì)高程測(cè)量精度有著直接影響，因此，確保GPS高程擬合方法的專(zhuān)業(yè)合理運(yùn)用，對(duì)GPS控制測(cè)量高程精度的提升作用明顯。

4.3? 選擇恰當(dāng)?shù)母叱虜M合數(shù)學(xué)模型并加強(qiáng)控制點(diǎn)的布設(shè)

在具體的工程測(cè)量當(dāng)中，大多數(shù)情況下都會(huì)通過(guò)構(gòu)造數(shù)學(xué)曲面的方法來(lái)擬合似大地水準(zhǔn)面，然后再用其來(lái)推算測(cè)量范圍當(dāng)中控制點(diǎn)以及待測(cè)量點(diǎn)的正常高度值。根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，使用頻率最高的擬合方式主要有4種，分別為平面擬合法、二次曲面擬合法、樣條函數(shù)法以及多面函數(shù)法等。與此同時(shí)，與另外3種擬合方式相比，二次曲面擬合法應(yīng)用得最為普遍，且更容易獲取精確的高程異常值。不過(guò)具體選擇哪一種擬合方式，還應(yīng)當(dāng)視實(shí)際觀察環(huán)境而定。除此之外，還必須強(qiáng)化控制點(diǎn)的布設(shè);充分保障高程起算點(diǎn)的穩(wěn)定程度和測(cè)量精度。因?yàn)楦叱唐鹚泓c(diǎn)是有效保障所有GPS高程點(diǎn)符合測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)鍵所在，其精度主要涵蓋2個(gè)方面，其一是測(cè)量精度等級(jí)，其二是點(diǎn)位穩(wěn)定性。而且擬合中所需要的水準(zhǔn)點(diǎn)，應(yīng)當(dāng)盡量均勻分布，總數(shù)必須超過(guò)6個(gè)。若測(cè)量范圍很大或是地形結(jié)構(gòu)復(fù)雜，則可通過(guò)分區(qū)域建立擬合模型的方式來(lái)強(qiáng)化擬合精度。

5? 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)工程測(cè)量中GPS控制測(cè)量平面與高程精度分析，可以看出GPS控制測(cè)量對(duì)平面精度影響相對(duì)較小，主要是對(duì)高程精度影響較為明顯。因此，在實(shí)際測(cè)量過(guò)程中，需結(jié)合具體信息情況做好科學(xué)合理的對(duì)策，保障工程測(cè)量中GPS控制測(cè)量效果能夠達(dá)到預(yù)期的關(guān)鍵。

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