基于GPS的城市道路測量技術探討

【摘 要】在我國GPS技術持續發展的情況下，該技術本身已經被廣泛的使用到了各個領域之中。GPS測量具有點間無需通視，誤差無需積累，作業強度小，工作效率高等優勢，GPS技術在道路測量工作中的應用較多，尤其是對于一些高等級道路所涉及到的相關測量技術來說，相應的測量方法本身受到了革命性的影響。

【關鍵詞】GPS測量技術；城市道路測量；技術分析

近年來，道路工程在建設之前，需要通過完善的測量工作來對于路線、規劃等進行確定。GPS是全球定位系統的簡稱，GPS測量與普通測量相比，就有工作效率高、降低勞動強度等優點。道路工程在建設之前，需要通過完善的測量工作來對于路線、規劃等進行確定，而GPS技術的應用，能夠使得測量工作達到分米、厘米級的精度，并且監測范圍及極為廣大。

1.理論基礎

1.1 GPS工作原理及高程測量原理

首先要了解GPS工作原理，載波相位轉變為GPS控制測量提供t前提保障，GPS控制測量可以完成用戶、地而和空間三者的相互通信，使得在任何一個位置都有一個動態的定位。全球的GPS接收站就會收集到傳輸的信號并且不斷的傳播，空間衛星的狀態時刻的被人們監視，方便了人們對其的各種調整。其次，我們來探討一下GPS高程測量原理，在高程系統理論中規業站點的大地高與正常高之間存在一定的關系大地高與正常高之間的差值即為高程異常。在GPS測量中需要將測量得到的大地高向人們需要的正常高進行轉換因此在測量得到大地高的前提下求出GPS點的高程異常就能夠確定GPS點的正常高池就是說進行GPS高程轉換的關鍵就在于求高程異常更準確的說是高程異常的精確求得。

1.2似大地水準面精化的數學模型及重力似大地水準面計算

在做這些計算之前，進行控制點的選擇，然后在進行基準網位置的選擇，選用獨立的坐標系，這么做的目的是便于施工放樣數據，另外對于控制網的基線而來說，它是某一高程的重力水準面，而并不是一個橢球面，最后進行坐標的統一。這樣得到的數據才是精確度比較高的。似大地水準面精化的數學模型通常采用多項式擬合法。GPS點的高程異常應為擬合的大地水準面高和擬合誤差的和擬合的大地水準面高則是根據擬合待定參數以及GPS點的平面坐標求得，一般選擇其第一和第二次帶入似大地水準面精化的數學模型中得到二次平面擬合模型然后在擬合精度平方最小的條件下算出控制網中其余各點的高程異常然后根據測站點的大地高與正常高之間的關系函數，求得G PS點的正常高。重力似大地水準面高分為兩部分計算：第一部分由全球重力場模型計算（似）大地水準面高及模型重力異常；第二部分由觀測重力異常移去第一部分的重力異常，得到殘差重力異常及由殘差重力異常格網數據計算的殘差（似）大地水準面高。

1.3利用GPS/水準結合重力場模型推估高程異常

利用GPS/水準擬合高程異常時，在測區GPS/水準點分布不均勻或點數不很多的情況下，以及當測區大地水準面起伏變化較大時.所擬合的（似）大地水準而可能會產生一些偏差，因此測區內的GPS/水準點數量應當適當并均勻分布，加果測區之內的大地水準面的地面起伏比較大時，其擬合的（似）地水準面有可能產生畸變在擬合中，同時使用地球重力場模型獲得gm并將其作為測區的參考（似）大地水準面將GPS/水準點作為已知的控制點，求出其殘差之后再進行擬合推算，有一定的可能消除或者改善擬合的（似）大地水準面產生的畸變從而得到較高精度的高程異常推估值。

2.實際案例分析

2.1項目情況

本測區里程范圍為DKO+100一DK12+016.667，長10km，以溝壑、林地為主本段共有等水準點10個；GPS點30個GPS點的空間分布為長條狀分布，符合帶狀測區具有的優越性。

2.2 GPS測量的數據處理。

GPS測量的數據處理采用天寶公司提供的商用軟件《Trimble Geomatics OfficeV1.6》首先利用外業采集得打的數據解算出基線，并且利用基線在WG5-84坐標系統中組成自由網進行三維無約束平差，當自由網的內符合精度達到要求后，選擇10個等水準點作為起算數據并進行三維約束根據起算點求得的控制點高程值就是大地高。之后還要使用精化大地水準面進行多項式擬合，對大地高進行轉換，最終得到該點在1985年國家高程基準下的正常高。

2.3精度分析

測量人員對本項目中的擬合模型精度進行檢驗評定旨在驗證該理論的可靠性在測區之內使用高精度的電子水準儀對各GPS點進行檢驗并利用精化大地水準面進行多項式擬合。較差最小值為一3.0cm，較差最大值為3.5cm，誤差平均值為一0.90cm，中誤差為1.7cm，平均相對誤差0.00036cm，本次檢核結果的精度很高表明擬合模型十分可靠，因此能夠滿足RTK測圖及施工圖斷面測量的要求。

3.GPS控制測量方法的分析

3.1優勢與前景

采用GPS地形控制測量技術，解決了傳統地形控制測量中由于儀器的不精確、測量點的被破壞性大、人力的局限性所造成的測量的不足之處，GPS控制測量技術主要是進行動態的定位控制測量，所需人力物力少，并且操作方法也非常的簡單，僅僅需要在控制點停留幾秒鐘就可以完成測量了。GPS控制測量，不需要建立高規標，只需要進行星座布置，布置完成后在任何情況下都可以進行測量。GPS控制測量操作簡單，并且測量精度極高，為其在地形控制測量方法中的普及提供了有力的保障。

3.2不足

在GPS控制測量過程，往往會受到電磁波的干擾，這樣便會使得信號的傳輸變得困難。與此同時止因為GPS控制測量的隨意性，會使得測量人員掉以輕心，在選擇控制點的時候，往往不做過多的考慮，忽略了障礙物存在的可能性，進而導致信號的傳輸受阻，甚至造成測量結果出現偏差，無功而返。

4.結語

就現在發展形勢來看，我國的GPS控制測量技術己經到了一個全新的發展階段，操作上變得簡單，精度上更加細密，大大的提高了經濟效益。隨著科學技術的發展，GPS定位技術在逐漸發展與成熟，并在我國諸多行業中得到應用與普及，目前，GPS定位技術已經是我國測量工作采用的主要技術手段因為其工作效率高、工作強度小、誤差無需積累等優點受到了測量工作者的廣泛喜愛，GPS定位技術結合高精度和高分辨率的似大地水準面模型，可以取代傳統水準測量取得正常高，真正實現了GPS技術在幾何和物理意義上的三維定位功能，使平面控制網和高程控制網相分離的傳統大地測量模式成為歷史。

【參考文獻】

[1]李建成，陳俊勇，寧津生等.地球重力場逼近理論與中國2000似大地水準面的確定[M].武漢：武漢大學出版社，2003.

[2]寧津生，羅志才，楊沾吉.深圳市1km高分辨率厘米級高精度大地水準面的確定[J].測繪學報，2003，32（2）：102-107.