淺談工程測量中GPS的平面與高程的精度控制

■李政軍

（秦皇島市測繪大隊河北秦皇島066000）

淺談工程測量中GPS的平面與高程的精度控制

■李政軍

（秦皇島市測繪大隊河北秦皇島066000）

由于GPS技術具有功能多、效率高的特點，所以被廣泛地運用到社會各個領域之中。隨著我國科技的發展，GPS在現代工程測量中，逐步取代了傳統的測量方式。但GPS控制測量技術與傳統測量技術相比，直觀性比較差，雖然其平面精度符合相應的精度要求，但是在高程上卻存在著很大的誤差。因此，本文針對于工程測量中GPS的平面與高程的精度控制展開了詳細的分析與討論，以此促進我國現代化工程測量的發展。

工程測量 GPS 平面與高程 精度控制

全球衛星導航定位系統主要是通過在空間保持運行狀態的衛星向地球發送某種頻率，從而對定位系統進行定位測量，而GPS定位測量技術便是其中最典型的技術之一。在測量過程中，大多數的工程測量存在著已知點較少，已知點的位置布置不合理，網形缺乏科學合理性等，因此無法順利開展水準測量等，從而降低了GPS控制網的精度。由于平面精度在一般情況存在的問題不大，對此本文針對于高程精度問題進行了討論。

1　影響GPS的平面與高程精度控制的因素

在工程測量中采用GPS技術，一般都會利用衛星信號進行導航定位。工作人員只需要在測量現場設置一個GPS的接收機，以此接收衛星的信號，并對接收的衛星信號采用相應的換算方法進行數據處理，最后在測量點在這個時間段與衛星的距離即可。由于GPS衛星的坐標在某個時間段內是不變的，因此通過換算可以得到三維坐標點，從而實現工程測量的目的。工程測量的步驟為GPS對衛星信號的接收、衛星數據的換算、坐標值的輸出。在對工程進行測量的過程中，由于大氣中含有許多干擾的物質，尤其是在雷雨天氣等惡劣環境下，流層中較多的反射性物質會對衛星信號的傳輸與接收產生干擾，導致GPS接收的衛星信號產生偏差，從而降低了精度或者在具有磁場的環境中進行工程測量，也會對衛星信號產生干擾。在實際中，平面精度問題不大，而高程精度卻存在著很多問題，這主要是由于地下物質的密度分布不均而產生重力異常，導致大地值與正常值出現差異。因此在工程測量的過程中，應該采用GPS技術對大地高進行測量，隨后利用水準測量出正常高，隨后通過計算得到高程異常，這被稱為GPS高程擬合。在日常工作中，利用高程擬合對高程進行測量的時候，由于測量點的選擇與水準測量的精確度和測量周期有著十分緊密的聯系，因此增加了工作量，在水準測量精度等級較低的情況下，會降低高程的精度。

2　高程精度控制的措施

2.1大地高的測量方法

大地高的測量方法主要包括有以下三種：首先，利用同步測量法求得差值。在工程GPS的控制測量過程中，利用同步測量法求得差值是比較簡單且有效的一種數據處理手段。同步求差具有明確的理論依據，觀測距離在20千米范圍之內的情況下，兩個同步觀測站接收到對衛星星歷誤差、流程影響以及電離層的影響等基本是相一致的，同時運用同步求差法可以在一定程度上減少誤差，甚至可以忽略不計。但是必須在兩個觀測站同步進行為前提條件才能使用該方法，而且彼此之間的距離必須在20千米的范圍之內；其次，合理的選擇站址。雖然沒有相關的標準對兩個GPS觀測站之間必須要相互看見的規定，但是選擇科學合理的觀測點位置是十分重要的，不僅需要嚴格按照相關的規定，而且還需要根據實際的工程測量環境，制定靈活多變且最佳設置的站址選擇方案；最后，需要充分保障天線高量取的正確性。如果天線高的測量存在著誤差將會降低GPS高程的精度。因此，應該充分重視天線高的測量。一般情況下，在野外工作的時候，天線高的斜高是測量值，在測量過程中，將天線圓盤以100為間隔分為三個不同的方向，并對這三個方向的天線高進行分別測量，保證這三個測量結果的誤差較小，然后取其平均值。除此之外，由于在野外工作中測量天線類型的也有所不同，因此需要注意相位中心的高度變化。除了上述三種方法，還可以將GPS網的圖形結構進行優化設計。

2.2選擇合適的高程擬合數學模型

工作人員在高程擬合的過程中，由于數據換算是在數學曲面對大地水準面的模型中進行模擬的，因此數學計算精度會對其產生嚴重的影響，導致待觀測點高程與正常點的差值誤差較大。在一般情況下，進行計算的時候，可以采用二次曲面擬合法、二次曲面擬合法、多面函數法以及樣條函數法等。其中，二次曲面擬合法的計算精度比較高，能夠有效降低數據參數誤差。但是，在地形地質條件比較復雜的情況下，采用二次曲面擬合法的工程量較大。

2.3關于高程控制點的研究

想要使得GPS高程點通過擬合達到測量標準，高精度的高程起算點是重要的關鍵因素。高程起算點的精度主要包括有其測量精度等級以及點位的穩定性。與此同時，擬合所需要的水準點必須要滿足均勻分布的要求，并且必須在六個及其以上。當所測區域面積較大或者地形差別較大的時候，可以將測量區域分成不同的單位，分別建立擬合模型，這可以在一定程度上提高高程的擬合精度。

3　結束語

隨著我國社會經濟以及科學技術的不斷發展與進步，GPS技術已經得到了顯著的提高，并被廣泛運用到各個行業之中，為經濟建設和城市發展做出重要的貢獻。尤其工程測量中的GPS技術，發揮了極其重要的作用，相應的數據處理也得到了合理有效的運用。在工程測量過程中，GPS控制測量技術的應用不僅降低了工程測量的難度，而且還提高了測量結果的準確性和質量。因此，需要相關的技術人員對GPS控制測量技術進行深入研究，使其在工程測量中發揮出更大的作用，從而促進我國工程建設良好發展。

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1000-405X（2016）-7-243-1