工程測量中GPS控制測量平面與高程精度分析

李雅寧　劉利

[摘要]當前GPS技術已經在工程測量中得到了廣泛應用，并逐步取代了傳統測量手段，通常情況下大面積面狀城市基礎控制網測量中都可以得到比較理想的GPS網形，但是，很多工程測量中存在的已知點比較少，因此GPS控制網精度或多或少會受到一些影響。下面主要針對工程測量中GPS控制測量平面與高程精度的相關內容進行分析，相信一定可以為同行的研究提供一些參考。

[關鍵詞]工程測量；GPS控制測量平面；高程精度 文章編號：2095-4085（2017）05-0032-02

GPS控制測量技術與傳統測量技術相比其直觀性要稍差一些，平面精度可以符合精度需求，高程精度比較低，嚴重影響了GPS控制測量技術的推廣及應用。實際測量工作中，很多因素都會對其造成影響，很多工程測量中都存在一些問題，例如已知點位置分布不合理、已知點少、網形不佳、不適合進行水準測量等，若GPS控制測量中缺少理想的網形條件，最終的高程誤差將會非常大。

1分析高程測量精度的影響因素

上世紀八十年代開始，GPS測量技術開始逐步應用于實際工作中，具體來說包括地面監控系統、空間衛星星座及用戶設備等部分來完成測量工作，然而應用GPS控制測量精度不能實現直觀控制的目的，同時目前的GPS商業平差軟件也不能保證精度的可靠性。下面我們主要針對高程測量精度的影響因素進行總結及分析。

1.1GPS大地高測量精度

在工程測量中，只有獲得了精準的大地高程數據，才能對GPS正常高進行準確計算。按照以往的經驗來看，GPS大地高測量精度的影響因素是多方面的，衛星誤差相對論效應、信號傳輸對流層延遲、衛星鐘差一級衛星星歷誤差等均是其影響因素。與此同時，CPS大地高測量精度誤差的出現與系統生成模型誤差也有一些聯系。應用GPS技術進行靜態測繪的過程中，一定要確保控制點的準確性，并安裝足夠數量的信號接收設備，但是，在測量控制過程中，以上要求很難得到滿足，同時采樣觀察時間也很難得到原來的時問要求，因此高程測量精度也會受到很大影響。

1.2公共點幾何水準測量精度

通常有效控制大地高測量值值差與測量點高程異常值即可獲得正常值，高程異常值計算中會用到數學方法，在獲取數值的過程中，測量點GPS大地高于集合水準高程測量差二者之間會出現較大差值，該差值的出現會對高程測量精度產生較大影響。若不能對水準測量精度進行準確嚴格的控制，那么高程異常值精度則很難得到保證，這種情況下往往會出現高程精度上的誤差。

1.3GPS高程擬合方法

所謂GPS高程擬合是指利用GPS測量技術獲得大地高，然后利用水準測量得到正常高，計算大地高于正常高二者之間差值，即可得到高程異常值。利用高程異常可以擬合得到大地水準面，利用相應的計算方法即可獲得未知測量點的高程異常值。縱觀多種傳統測量方法，具有工程量大、觀測時間長、測量成本高等通病，應用傳統測量技術很難保證幾何水準高程值的精度，特別是在一些復雜地形的地區，其高程精度更難控制。所以，為了避免高程誤差的出現，通常可以利用水準測量的方式對高程進行測量，通過少數GPS點高程測量之后，利用高程擬合技術可以即刻獲得其他GPS點高程。實際控制測量工作中，往往由于擬合模型選擇不對，獲得的結果也不準確，最終必然會造成較大高程誤差的出現。

2工程測量中提升GPS測量精度的路徑

從上文的分析中可以看出，平面精度智能滿足工程實際需求，高程精度由于受到GPS大地高測量精度、GPS高程擬合方法等因素的制約，其值比較低，這種情況下，只有采取合理的對策才能提升其高程精度，使GPS技術得到推廣及應用。下面主要針對工程測量中提升GPS測量精度的具體路徑進行分析。

2.1強化控制點的布設

要想保證其他各控制點高程值的精度，就必須確保高程起算點的精度，所以，在實際工程測量過程中，應對控制點進行科學合理的布設，并嚴格控制高程起算點測量的精度及穩定度。具體來說，擬合需要的水準點通常應在6個以上，并注意這些控制點應均勻布設。而對于一些范圍較大的測區來說，要想有效提升擬合精度，除了上述需要注意的地方以外，還要構建分區擬合模型。

2.2合理運用高程擬合法

對大地水準面進行擬合的過程中，數學曲面構件法比較常用，利用該方法擬合大地水準面，可以確保GPS測量點計算的準確性，同時還能計算出待測量點的正常高值。具體來說，在實際工程測量工作中，應合理選擇并利用高程擬合法，例如，應用樣條函數法、平面擬合法及二次曲面擬合法等方法都能很好的達到測量要求。二次曲面擬合法是其中應用范圍最廣的一種方法；應用該測量法得到的高程異常值誤差最小。具體在工程測量中，需要結合觀測環境情況的不同對不同的擬合方法進行選擇。

2.3修正電離層誤差

大氣電離層影響衛星信號時，會出現信號反射、折射等問題，進而在接受信號過程中就會出現一定偏差，對高程測量精度造成不利影響。測量人員可以合理選擇下列措施對電離層誤差進行修正：（1）多頻觀測修正。該方法是指一個測量點上對多個偽距進行測量，并計算出這些偽距測量值的折射率，最終得到折射改正數值；（2）同步觀測修正。該方法是指選擇兩個觀測站，注意兩個觀測站之間的距離不能超過20 km，同時觀測，并以觀測到的結果作為依據，對電離層測量精度進行計算，達到修正衛星信號參數精度的目的，有效降低誤差；（2）電離層模型修正。利用電離層模型可以修正衛星信號參數以及獲得參數，進而達到修正衛星信號參數精度的目的。上述方法中同步觀測修正是修正作用最大的一種方法，可以有效降低高程精度誤差，經過修正之后獲得的高程精度誤差甚至可以達到忽略不計。

2.4準確量取天線高

天線高測量若存在誤差也會影響高程測量精度，實際工程測量過程中，很多觀測者在天線高測量方面都不夠重視，尤其是在野外測量過程中，應以天線斜高為測量值，平均將天線圓盤三等分，并分別在不同方向防治，基于不同方向測量出天線高。注意天線高測量誤差通常不會超過3 mm，然后計算其平均值。

3結語

綜上，當前很多工程測量中均應用了GPS測量技術，該項技術在工程測量領域中具有測量效率高、功能齊全等諸多優點，然而當前平面及高程精度測量上還存在一些問題，GPS控制測量高程精度的影響因素非常多，所以急需加強對GPS控制測量精度及相關技術的研究，這對GPS控制測量精度的提升非常有利，切實將工程測量中GPS控制測量技術的價值發揮出來。