工程測量中GPS控制測量平面與高程精度

武利平

（甘肅省城鄉規劃設計研究院有限公司，甘肅 蘭州 730000）

對于GPS測量技術而言，其主要是通過空間衛星星座、地面監控系統、用戶設備三者之間進行信息交流，在交流過程中能夠保持信息數據的完整性，從而提高信息數據傳輸的準確性和效率，因而在工程測量過程中得到了廣泛的應用，避免了測量過程中人為誤差現象的發生，提高了測量信息結果的準確性和真實性。

1 GPS控制測量平面精度

當前，工程測量技術人員要想獲取準確的平面精度測量數據十分方便，因為技術人員可以實現GPS通過控制網來獲取準確的平面精度數據。但是，需要注意的一點是，技術人員在實現GPS控制網之前，應該要根據實際情況對控制網的形狀進行設計，并根據實際情況 對測量基準與精度進行控制。在利用GPS進行平面測量時，應該要將控制網分成不同的級別，便于實現逐級控制。在進行工程測量時，選擇合適的測量方法是十分重要的，技術人員應該根據工程的實際情況選擇測量方法[1]。

2 提高GPS 控制平面測量精度的方法

為了有效的提高工程測量中GPS控制平面測量的精度，采取一些有效的措施是十分有必要的。

2.1 同步測量法

利用GPS技術測量平面精度時必須要保證GPS的每一個控制點上都能夠測量到準確讀、精度較高的數據信息。為了實現這一測量要求，技術人員在進行平面鏡度測量時，應該采用同步測量，這樣更有利于獲得精度較高的數據。

2.2 采取有效措施

為了有效地提高GPS平面測量的精度就應該測量過程中采取相應的方法，這些方法包括增加測量時間，利用激光測量網格邊距等。

3 高程測量精度誤差出現的原因

3.1 GPS大地高的測量精度

首先要利用GPS技術對大地高程觀測數據進行測量，然后就能計算出GPS的正常高。由于GPS大地高程測量精度與衛星誤差、衛星鐘差、信號傳輸、電離層延遲等方面存在直接聯系，這就會在GPS測量系統信息數據模型生成過程中產生一定的數據誤差。此外，如果GPS處于靜態狀態，這就需要操作人員在確定控制點并保證控制點準確性的基礎上，才能安裝信號接收設備。然而，在實際過程中，設備安裝時都會產生操作誤差或者在測量過程中，采樣時間沒有到達規定的時間要求，這都會降低結果的準確性。

3.2 公共點幾何水準測量精度

在對高程異常值進行計算和運用時，工作人員會采用數學的方法。一般而言，利用GPS測量技術對高程進行準確的測量以后，技術人員必須對產生的誤差值與大地測量值產生的異常進行有效的控制，這樣才能提高數值的準確性。然而，由于測量點GPS大地高與對應的幾何水準高程測量值之間存在直接聯系，同時，操作人員會在控制幾何水準高程測量值準確性時會產生操作失誤，這便會降低公共點幾何水準測量結果的精度。

3.3 GPS高程擬合的方法

對于傳統的高程測量方法而言，其不僅需要投入大量的勞動力和資金成本，還存在觀測周期較長的缺點，同時，測量結果的準確性會受到不同復雜地形的影響。因此，在利用水準測量方法對工程高程進行測量時，需要技術人員設置一定數量的GPS點，然后利用高程擬合技術對其它GPS點的高程進行確定。然而，在實際操作過程中，如果操作人員沒有結合實際的測量規模而選擇不合適的擬合模型，這就會產生高程測量誤差的現象，從而降低結果的準確性。

4 在工程測量中高程精度控制的具體措施

4.1 選用高精度的GPS接收儀

對于工程測量過程而言，技術人員可以選擇性能更優良的衛星接收設備和更加先進的GPS測量技術，這樣才能降低測量結果產生誤差的可能性。對于通常使用的GPS接收儀而言，如果儀器周圍產生較多的信號干擾或者需要測量的工程周圍地質條件較為復雜，就極有可能產生信號干擾現象，從而使得測量結果產生極大的誤差。因此，測量人員可以選用高精度的GPS接收儀，由于該接收儀器裝備了更高精度的計算方法，使用過程中能夠對干擾信號和正常信號之間進行有效的區分，同時也對傳輸和接收過程中產生的數值偏差存在較強的敏感性，因而就能提高測量結果的準確性[2]。

4.2 在適宜的天氣下進行測量

一般而言，在大氣流層中會存在較多的干擾物質，如果天氣較為復雜，那么便會降低GPS接收儀對信號接收的靈敏度，從而會產生信號失真現象，就會降低高程計算結果的準確性。因此，利用GPS進行工程測量工作時，首先要在天氣較好的情況下使用GPS裝置，這樣才能確保得到最準確的測量結果。

4.3 對電離層誤差進行修正

在使用GPS定位測量技術時，由于大氣層中存在電離層，那么會給GPS定位系統衛星信號的接收造成不利影響，同時還會產生GPS衛星信號遭受干擾和反射的現象。因此，在利用GPS定位測量技術進行平面與高程精度測量時，首先要對電離層誤差進行修正，主要是通過構建電離層修正模式來進行的，這樣才能提高衛星信號頻率測量的精準度。此外，在開展實際測量過程中，可以采用多頻觀測的方式來對接收的信號進行修正，在同一個測量點多測量幾組數據并將多個偽距離進行測量，從而就能提高結果的準確性。

圖1 電離層誤差修正示意圖

4.3.1 多頻觀測

對于多頻觀測法而言，其主要是設置一個觀測點和多個偽距點，以觀測點為中心，對其他偽距點進行測量，通過在偽據點不同信號穿過電離層并經電離層折射和反射情況下，頻率的變化規律就能得到準確的測量值。然后將對不同偽距點測量的結果進行對比，從而就能得到準確的誤差值并對其進行更改，這樣就提高了GPS的測量精度。

4.3.2 電離層模型

一般而言，對單頻GPS接收儀，其在進行測量過程中會利用導航電文提供的電離層模型，這樣就能對測量結果產生的誤差參數進行修正。此外，在導航電文的電離層模型中輸入修正之后的測量結果參數并對參數進行對比，從而就能對結果進行再次的修正并提高測量結果的準確性。

4.3.3 同步觀測

對于同步觀測法而言，其主要是將另一臺GPS接收測量儀安裝在一個測量點上，然后結合GPS接收測量儀所獲取的信號對結果進行精準的計算，從而就能提高電離層測量數值的精度。此外，選擇同步觀測法時，一般要選擇兩個觀測點且兩個觀測點之間的距離不能超過20千米并同時進行觀測，以觀測結果為基礎對衛星信號參數進行修正，從而就能降低結果誤差。

4.4 完善大地高測量的方法

4.4.1 選擇合適的站址

對于工程測量過程而言，觀測點設置是否合理與工程量測量結果準確性之間存在直接聯系。因此，雖然對各觀測站點沒有嚴格的要求，但只有結合實際的測量環境，合理的選擇觀測點并制定完善的站址選擇方案，這樣才能提高測量結果的準確性。

4.4.2 運用同步觀測求取差值

在平面與高程精度測量過程中，如果利用同步求差法，就需要測量人員對該理論依據有著充分且完整的認識，這樣才能獲得最精準的測量結果。一般而言，如果觀測距離小于20km，則衛星星歷誤差、對流層、電離層都會給同步觀測站測量的結果造成不利影響，此時，就需要利用同步求差法來降低測量誤差。

4.4.3 確保天線高的正確量取

對于天線高測量誤差而言，其是產生高程精度誤差的主要原因之一。因此，在對工程的平面與高程精度進行測量過程中，工作人員要重點關注天線高測量結果的準確性，如果測量工作需要在野外開展，那么要將天線的斜高作為測量值，然后將天線的圓盤分成間隔、角度均勻的三個方向，然后以不同方向的天線圓盤為基準，對天線高程進行測量，這樣就能將測量結果的誤差控制在三毫米范圍內。最后，對三處測量結果取平均值，從而就能得到最準確的結果。此外，由于不同天線的類型會給天線高的測量結果帶來一定的差異性，因而要加強對天線相位中心高度的控制力度。

4.5 天線測量精度

在工程測量中利用GPS技術對平面和高程精度進行測量時，工作人員要對天線測量的結果進行綜合分析，充分考慮不同結果產生誤差的原因，同時，如果測量過程中天線呈現發散的狀態，那么工作人員要結合實際的測量需求對天線的工作形態進行嚴格的檢查并調整，只有將天線放置在正確位置并對測量結果的精度進行改正，提高測量結果的準確性。

4.6 選擇合適的高程擬合數學模型

一般而言，測量人員在對大地水準面進行擬合時，都會選用數學曲面構建法，利用該方法來對大地水準面進行擬合能夠提高不同GPS測量點測量結果的準確性，同時，利用該方法也能夠將待測量點的正常高值準確地計算出來。因此，在工程實際測量過程中，要針對測量的需求以及結果的精度選擇合適的高程擬合法，應用樣條函數法、平面擬合法、二次曲面擬合法都能提高測量結果的精度。一般而言，在利用高程擬合數學模型時，二次擬合法是應用最廣的一種方法，利用該方法能夠得到最小的高程誤差值。

圖2 高程擬合模型示意圖

4.7 強化控制點的布設

測量人員只有提高高程起算點的準確性，才能保證其他控制點高程值測量的精度。因此，對于工程測量過程而言，技術人員必須針對實際的測量范圍選擇合適數量的工程測量點并加強控制點布設工作的控制力度。一般而言，在對控制點進行布置過程中，其選擇最少的水準點數量不得小于六個，而且，要保證這六個水準點在分布過程中都能處于均勻的狀態，只有提高控制點分布的合理性與均勻性，才能保證高程起算點測量結果的精度和穩定度。此外，如果需要測量的范圍較大，那么技術人員在利用GPS測量技術時，可以利用分區構建擬合模型的方法來合理的布置控制點[3]。

5 結束語

綜上所述，對于GPS測量技術而言，其能夠適用于不同的地質條件和環境，是一種全天候的作業方式，同時獲得的數據測量結果較為準確，因而被廣泛的使用在工程測量過程中。相比于傳統的測量技術而言，GPS測量技術能夠在提高測量準確性的基礎上提高測量效率。然而，其在實際使用過程中依然存在一些問題，這就需要技術人員在利用GPS測量技術時對其進行合理的控制，這樣才能完全發揮該技術的應用優勢，從而才能得到最準確的平面與高程測量精度。