郭海生 黃宜普

（中交第三航務(wù)工程局有限公司廈門分公司，福建廈門 361000）

想要對現(xiàn)階段工程測量過程中GPS 控制測量技術(shù)在平面與高程測量過程中所能夠得到的測量精度進行深入的分析與探討，首先要對GPS 控制測量技術(shù)進行一個深入而全面的研究。所謂的GPS 控制測量技術(shù)，指的是利用空間飛行衛(wèi)星，南向地面廣播進行頻率和特殊定位信息的無線電信號發(fā)送，來幫助進行定位測量的技術(shù)，這種技術(shù)相比較普通測量方式而言，具有無可比擬的優(yōu)勢。

1 GPS 測量優(yōu)勢和缺點分析

相比較其他的測量技術(shù)而言，GPS 控制測量方式具有無可比擬的優(yōu)勢，它不需要耗費過高的運營成本便能測量出較為精準的數(shù)據(jù)，并且在數(shù)據(jù)測量的過程中，不需要耗費太多的時間。因此相比較其他的測量手段而言，GPS 控制測量方式在現(xiàn)階段的工程測量中，有較高的使用頻率。但想要使得GPS 控制測量技術(shù)所測量出的數(shù)據(jù)精度達到理想狀態(tài)，有兩個必須要滿足的前提條件，一是GPS 的網(wǎng)形相對而言較為理想，二是已知點較為充足且在分布上比較均勻。但在實際的測量環(huán)境中經(jīng)常遇到創(chuàng)新狀態(tài)不理想且已知點，分布不均勻且不夠充分的狀況，這樣一來，測量目標的相對高差就會相對而言大很多，倘若在這一情況下，想要進行高精度數(shù)據(jù)的獲取會有較大的難度。經(jīng)過進一步的實驗研究有關(guān)測量人員發(fā)現(xiàn)，倘若使用GPS 控制測量技術(shù)，在平面位置上進行測量，那么不管在何種的使用情形下，最終所測算出的結(jié)果都不會有太明顯的誤差。在使用雙頻GPS接收器進行測量的過程中，其基線解精度為5mm+1ppm，GPS 的定位無論是在50km 以內(nèi)還是1000km 以上，其精度值都能達到10，這是GPS 在定位方面的優(yōu)勢。但在高程較差的研究分析過程中，其最終所測量得出的數(shù)據(jù)結(jié)果已經(jīng)超過了誤差允許范圍。這意味著使用GPS 控制測量技術(shù)進行高程精度的測量，并不能夠取得較為精準的測量數(shù)據(jù)，這便是GPS 控制測量技術(shù)使用過程中的優(yōu)勢和劣勢分析。

圖1 大地高、正常高、正高關(guān)系

2 實例分析

現(xiàn)以福州華能羅源電廠一期循環(huán)水系統(tǒng)建筑工程項目為例列表分析，項目位于福建省羅源縣碧里鄉(xiāng)將軍帽村，場地東、南、西三面臨海，北面與半島相連，北接羅源灣港區(qū)的?？幼鳂I(yè)區(qū)，東鄰將軍帽作業(yè)區(qū)，西距羅源縣城越23.5km。

本項目工程測量平面控制系統(tǒng)采用3°帶，高斯投影，1980年西安坐標系，中央子午線為120°。高程基準采用1985 國家高程基準。

圖2 控制網(wǎng)示意圖

對數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析后可以看出，控制網(wǎng)布控合理，環(huán)閉合差計算結(jié)果在規(guī)范允許范圍內(nèi)，基線解算中平面精度能滿足施工需求，但高程精度不穩(wěn)定，難以滿足施工需求，需要增加水準測量校正核對。

3 影響高程精度的原因分析

3.1 大地高的測量精度

實際上在GPS 控制測量技術(shù)使用的過程中，想要進行誤差的控制，就需要嘗試采用合適的方式來進行GPS 正常高數(shù)據(jù)的計算，并嘗試使得有關(guān)數(shù)據(jù)變得更為精確。為了得到更為精確的數(shù)據(jù)，有關(guān)技術(shù)研究人員需要通過測量得到一個較為精準的GPS 大地高，GPS 大地高是令技術(shù)人員進行正常高數(shù)據(jù)獲得的重要關(guān)鍵條件，但在日常進行工程測量的過程中，影響到GPS大地高最終精準數(shù)據(jù)獲取的因素有很多，除了設(shè)備以及數(shù)據(jù)處理等人為方面的因素，可能會影響到GPS 大地高的最終測量效果之外，衛(wèi)星以及信號傳播等因素，也很可能會影響到GPS 大地高的最終測量精度。影響到衛(wèi)星的主要原因有很多，譬如衛(wèi)星中衛(wèi)星星歷誤差都是很可能會對GPS 大地高的最終獲得精度產(chǎn)生影響的，而信號傳播方面的因素也有很多種，比如電離層延遲，對流層延遲，都是不得不關(guān)注的因素，而在數(shù)據(jù)接收設(shè)備以及數(shù)據(jù)處理方面，天線對中、天線整平以及天線相位中心都很可能會影響到GPS 大地高的最終測量精準程度。比如通過模擬計算的方式來進行1mm 的天頂對流層延遲誤差的計算實驗，通過計算實驗不難發(fā)現(xiàn)平面位置可能會產(chǎn)生0.1mm 的誤差，但高層誤差卻會在2～6mm 之間，這意味著對流層延遲誤差在平面位置，定位精度方面的影響并不大，幾乎可以忽略不計，但對高程方面的精度影響卻較為明顯。

表1 部分環(huán)閉合差計算結(jié)果

表2 部分基線解算成果

圖3 測量流程圖

表3 高差之差值差異較大時相應(yīng)的氣象參數(shù)值統(tǒng)計表

上述數(shù)據(jù)是2020 年隨機選取月份的氣相參數(shù)值數(shù)據(jù)，對比上述數(shù)據(jù)不難發(fā)現(xiàn)，即便是在降雨量為零的天氣，GPS 高差值也仍然較大，因此這一誤差來源并非天氣，而是對流層的信號延遲。

3.2 進行幾何水準的測量

在通常情況下，如果想要進行差值的獲取，還需要嘗試進行高程數(shù)差和大地角度之間差值的進一步計算，但想要進行高程數(shù)差，有關(guān)數(shù)據(jù)信息的獲悉需要運用到固定的數(shù)學模型，因此在固定的觀測區(qū)中，很可能會出現(xiàn)高程數(shù)差與幾何數(shù)差存在誤差的情況，這種誤差會最終對運算結(jié)果產(chǎn)生較為明顯的影響。因此對于工作人員而言，想要進行更高精度的數(shù)值獲取，就需要對幾何水準測量的起算點進行更進一步的精準規(guī)范。

4 進行有關(guān)措施分析

由于GPS 控制測量技術(shù)具有普通測量技術(shù)無可比擬的優(yōu)勢，因此在未來的工程測量過程中，GPS 控制測量技術(shù)將會成為主流的測量技術(shù)來進行使用，但由于其在高程精度測量方面仍然存在著較為明顯的誤差，因此有關(guān)技術(shù)研究人員需要嘗試制定出具有可行性的方案和措施，來提升GPS 控制測量技術(shù)，在高層測量方面的精準程度。下文將對有關(guān)措施進行深入的研究與分析。

4.1 進行合理觀測位置的選擇

合理觀測位置的選擇，對GPS 高程測量技術(shù)精準程度的提升，能夠起到十分重要的作用，因此有關(guān)技術(shù)人員在進行測量工作展開前，需要對目標測量地區(qū)的實際狀況進行深入的考察，并針對當時的地形網(wǎng)絡(luò)進行一個科學合理的規(guī)劃，如果有關(guān)技術(shù)人員能夠收集到與目標區(qū)域有關(guān)的數(shù)據(jù)信息以及地形結(jié)構(gòu)信息，那么就可以嘗試通過數(shù)據(jù)信息的分析來選擇最為科學合理的位置，并對所選擇位置的觀測合理性進行進一步深入的探討，除此之外有關(guān)工作人員還需要進行觀測站的慎重選址。在理想狀況下，GPS 的最終觀測點應(yīng)該是在兩個觀測站之間，如果規(guī)劃人員在進行觀測站選址規(guī)劃的過程中，不結(jié)合現(xiàn)階段的具體工程，測量環(huán)境來進行觀測站的選址，那么很可能會導致GPS 高程測量最終的精準程度受到負面影響，因此有關(guān)工作人員在進行觀測位置選擇以及觀測站選址的過程中，應(yīng)當嘗試結(jié)合具體的實際情況來進行，計劃的制定，只有如此才能夠制定出最為合適的操作方案進行GPS 高程測量。

4.2 進行天線高測量精準性的提升

通過前文的分析不難發(fā)現(xiàn)，最終會影響到GPS 控制測量在高程數(shù)據(jù)測量精度方面的因素有很多，天線高的測量精準性就會對GPS 高程測量的最終數(shù)據(jù)精準程度產(chǎn)生較大的影響，因此在進行天線測量的過程中，有關(guān)技術(shù)人員應(yīng)當嘗試進行測量方式的改進與完善，在傳統(tǒng)的戶外測量工作展開的過程中，大部分技術(shù)人員都會將天線的斜高作為測量值來進行測量，但實際上，這種測量值所獲得的最終測量結(jié)果并不精準，為了進行誤差范圍的進一步縮小，有關(guān)技術(shù)人員應(yīng)當嘗試進行測量方式和理念的改進與完善，譬如工作人員可以嘗試通過多次測量取平均值的方式來進行誤差的控制，又或是可以根據(jù)測量地點和地理環(huán)境的不同來進行各種不同測量方式的使用，務(wù)必使得天線高的最終測量數(shù)據(jù)變得更為準確。

5 結(jié)論

總而言之，進行工程測量過程中GPS 控制測量技術(shù)在高程測量過程中的精度提升是很有必要的，這能夠使得未來工程測量技術(shù)在精度和質(zhì)量方面得到更為完美的突破，因此有關(guān)技術(shù)人員務(wù)必要對此引起足夠的重視，采取必要的措施與手段進行GPS 控制測量技術(shù)的改進與完善。