工程測(cè)量中GPS控制測(cè)量平面與高程精度分析

穆合臺(tái)爾江·依明

（喀什市規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院（有限責(zé)任公司） 新疆喀什 844000）

前言

GPS定位測(cè)量技術(shù)主要是在空間保持發(fā)行狀態(tài)的衛(wèi)星源運(yùn)行的基礎(chǔ)上，向地球發(fā)送已加載特殊定位信息的無(wú)線電信號(hào)，通過(guò)GPS定位接受設(shè)備對(duì)相關(guān)信號(hào)頻率分析，可實(shí)現(xiàn)較為準(zhǔn)確的定位測(cè)量。但是在現(xiàn)階段GPS定位測(cè)量技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中，已知點(diǎn)少、已知點(diǎn)位置分布不均等問(wèn)題頻繁出現(xiàn)，對(duì)整體測(cè)量精度造成了不利的影響。因此對(duì)GPS定位測(cè)量環(huán)節(jié)平面與高程精度的控制模式進(jìn)行進(jìn)一步分析非常必要。

1 工程測(cè)量中GPS控制測(cè)量精度影響因素

在工程測(cè)量過(guò)程中，GPS定位測(cè)量技術(shù)應(yīng)用環(huán)節(jié)，測(cè)量工作人員需要在GPS接收設(shè)備設(shè)置完畢之后，接收4顆以上衛(wèi)星信號(hào)并將其采用一定的換算措施確定衛(wèi)星信號(hào)與GPS接收設(shè)備之間的距離。在實(shí)際測(cè)量核算過(guò)程中，通過(guò)相對(duì)于地球表面測(cè)量三維坐標(biāo)數(shù)值計(jì)算，結(jié)合坐標(biāo)點(diǎn)定位，可以獲得較為精確的數(shù)值。但是在實(shí)際GPS定位測(cè)量技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中，極易受到天氣因素的影響，若在實(shí)際測(cè)量過(guò)程中天氣狀況不佳，就會(huì)導(dǎo)致大氣層干擾程度上升，進(jìn)而影響GPS衛(wèi)星定位信號(hào)的有效接收，最終導(dǎo)致GPS測(cè)量誤差的發(fā)生。同時(shí)在實(shí)際GPS定位測(cè)量過(guò)程中，若周邊測(cè)量區(qū)域磁場(chǎng)較強(qiáng)或者地下物資密度不均，也會(huì)對(duì)衛(wèi)星信號(hào)的接收過(guò)程造成一定的影響，進(jìn)而影響GPS定位測(cè)量平面及高程精度。

2 工程測(cè)量中GPS控制測(cè)量精度優(yōu)化措施

2.1 優(yōu)化大地高測(cè)量方法

為了保證GPS定位測(cè)量技術(shù)高程觀測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度：①相關(guān)測(cè)量人員應(yīng)結(jié)合整體測(cè)量工程要求，選擇合理的測(cè)量位置。在具體的大地高觀測(cè)點(diǎn)選擇時(shí)，可依據(jù)具體工程測(cè)量環(huán)境，制定多種站址選擇方案。然后依據(jù)GPS定位測(cè)量站之間距離情況，選擇合理的觀測(cè)位置；②在工程GPS定位測(cè)量技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中，同步觀測(cè)量求差方法的應(yīng)用可以有效提高整體測(cè)量精確度。同步觀測(cè)量求差的方法主要是依據(jù)相關(guān)理論數(shù)據(jù)，在保證觀測(cè)站點(diǎn)間距離小于20km的前提下，兩個(gè)同步觀測(cè)站點(diǎn)間衛(wèi)星星歷誤差、電離層、對(duì)流層等相關(guān)影響因素可忽略不計(jì)。這種情況下，就可以通過(guò)同步求差法將已存在的誤差進(jìn)行進(jìn)一步縮小，從而得出較為準(zhǔn)確的大地高數(shù)值。需要注意的是，在同步求差法應(yīng)用過(guò)程中，應(yīng)保證GPS定位測(cè)量觀測(cè)站點(diǎn)間距離在20km以內(nèi)，即同步觀測(cè)模式；③天線高度的精確量取也是GPS定位測(cè)量技術(shù)大地高測(cè)量精度控制的重要方面。在戶外測(cè)量過(guò)程中，GPS定位測(cè)量技術(shù)主要以天線斜高為測(cè)量值，然后結(jié)合天線圓盤120°為間隔分量結(jié)果。通過(guò)三個(gè)方向天線高的測(cè)量，可將整體測(cè)量結(jié)果誤差控制在3.1mm以下[1]。通過(guò)三個(gè)方面天線高測(cè)量平均值的計(jì)算可獲得較為準(zhǔn)確的測(cè)量數(shù)據(jù)。需要注意的是，在實(shí)際測(cè)量過(guò)程中，由于戶外作業(yè)天線類型具有一定區(qū)別，其相位中心高度也會(huì)有不同的特點(diǎn)，因此在實(shí)際測(cè)量環(huán)節(jié)可依據(jù)戶外作業(yè)天線類型特點(diǎn)設(shè)定合理的相位中心高度標(biāo)準(zhǔn)。

2.2 完善高程擬合數(shù)學(xué)模型

在實(shí)際工程測(cè)量過(guò)程中，數(shù)學(xué)曲面構(gòu)件擬合似大地水準(zhǔn)面方法為應(yīng)用頻率較高的工程測(cè)量方法。而針對(duì)現(xiàn)階段數(shù)學(xué)模型應(yīng)用情況，在實(shí)際高程擬合數(shù)學(xué)模型應(yīng)用過(guò)程中，可在以往二次曲面擬合的基礎(chǔ)上，根據(jù)測(cè)量環(huán)境的變化，綜合采用平面擬合、樣條函數(shù)、多面函數(shù)等擬合措施，從而得到精確度較高的高程數(shù)值。在實(shí)際高程擬合數(shù)據(jù)模型應(yīng)用過(guò)程中，可以通過(guò)其他控制點(diǎn)高精度高程值的控制，進(jìn)行控制點(diǎn)的布設(shè)，從而在保證高程起算點(diǎn)穩(wěn)定性的同時(shí)，提高測(cè)量精確度。在實(shí)際擬合水準(zhǔn)點(diǎn)布設(shè)過(guò)程中，可在以往4個(gè)衛(wèi)星布設(shè)點(diǎn)設(shè)置的基礎(chǔ)上，采用6個(gè)以上的衛(wèi)星測(cè)量點(diǎn)。或者依據(jù)工程測(cè)量地形變化情況，進(jìn)行分區(qū)高程擬合模型的設(shè)置，保證高程擬合精度的有效提升。

3 電離層誤差修正

在GPS定位測(cè)量技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中，除了不良天氣狀況，大氣中電離層也會(huì)對(duì)GPS定位系統(tǒng)衛(wèi)星信號(hào)的接收造成一定的不利影響[2]。甚至?xí)?dǎo)致衛(wèi)星信號(hào)反射情況的發(fā)生。針對(duì)這種情況，相關(guān)測(cè)量工作人員就可以采取一定的電離層誤差修正措施。電離層誤差修正措施主要是通過(guò)電離層修正模型的構(gòu)建，將GPS定位設(shè)備衛(wèi)星信號(hào)接收環(huán)節(jié)出現(xiàn)的誤差進(jìn)行修正處理。同時(shí)為了保證修正衛(wèi)星信號(hào)頻率精度得到有效控制，在實(shí)際檢測(cè)過(guò)程中也可以通過(guò)多頻觀測(cè)修正的形式，在同一個(gè)測(cè)量點(diǎn)位置進(jìn)行多個(gè)偽距離的測(cè)量。然后對(duì)不同頻率測(cè)量獲得的偽距離測(cè)量數(shù)值的折射率進(jìn)行統(tǒng)一計(jì)算，在獲得折射修改后的數(shù)值之后，可添加到相應(yīng)頻率修正模型中，從而保證整體GPS定位測(cè)量精度的有效控制。此外，針對(duì)地下介質(zhì)密度分布不均而導(dǎo)致的GPS定位測(cè)量精度誤差，可在相應(yīng)區(qū)域位置進(jìn)行測(cè)量點(diǎn)、測(cè)量基站的合理設(shè)置，從而避免區(qū)域磁場(chǎng)對(duì)衛(wèi)星信號(hào)接收設(shè)備的影響。

4 總結(jié)

綜上所述，GPS定位測(cè)量技術(shù)在工程測(cè)量中的應(yīng)用，具有定位精確、簡(jiǎn)單便捷的優(yōu)良特點(diǎn)，但是由于其衛(wèi)星信號(hào)接收受區(qū)域磁場(chǎng)、天氣狀況等因素的影響，對(duì)整體GPS定位平面及高程測(cè)量精度控制效率造成了一定阻礙。因此在實(shí)際工程測(cè)量過(guò)程中，為了最大限度降低GPS定位測(cè)量差錯(cuò)率，在實(shí)際測(cè)量環(huán)節(jié)相關(guān)測(cè)量人員可根據(jù)區(qū)域測(cè)量位置，選擇合理的大地高測(cè)量方法，結(jié)合高程擬合數(shù)學(xué)模型的完善，保證整體GPS測(cè)量平面及高程精度。