關于工程測量中G PS 控制測量平面與高程精度分析

郭海生 黃宜普

（中交第三航務工程局有限公司廈門分公司，福建廈門 361000）

想要對現階段工程測量過程中GPS 控制測量技術在平面與高程測量過程中所能夠得到的測量精度進行深入的分析與探討，首先要對GPS 控制測量技術進行一個深入而全面的研究。所謂的GPS 控制測量技術，指的是利用空間飛行衛星，南向地面廣播進行頻率和特殊定位信息的無線電信號發送，來幫助進行定位測量的技術，這種技術相比較普通測量方式而言，具有無可比擬的優勢。

1 GPS 測量優勢和缺點分析

相比較其他的測量技術而言，GPS 控制測量方式具有無可比擬的優勢，它不需要耗費過高的運營成本便能測量出較為精準的數據，并且在數據測量的過程中，不需要耗費太多的時間。因此相比較其他的測量手段而言，GPS 控制測量方式在現階段的工程測量中，有較高的使用頻率。但想要使得GPS 控制測量技術所測量出的數據精度達到理想狀態，有兩個必須要滿足的前提條件，一是GPS 的網形相對而言較為理想，二是已知點較為充足且在分布上比較均勻。但在實際的測量環境中經常遇到創新狀態不理想且已知點，分布不均勻且不夠充分的狀況，這樣一來，測量目標的相對高差就會相對而言大很多，倘若在這一情況下，想要進行高精度數據的獲取會有較大的難度。經過進一步的實驗研究有關測量人員發現，倘若使用GPS 控制測量技術，在平面位置上進行測量，那么不管在何種的使用情形下，最終所測算出的結果都不會有太明顯的誤差。在使用雙頻GPS接收器進行測量的過程中，其基線解精度為5mm+1ppm，GPS 的定位無論是在50km 以內還是1000km 以上，其精度值都能達到10，這是GPS 在定位方面的優勢。但在高程較差的研究分析過程中，其最終所測量得出的數據結果已經超過了誤差允許范圍。這意味著使用GPS 控制測量技術進行高程精度的測量，并不能夠取得較為精準的測量數據，這便是GPS 控制測量技術使用過程中的優勢和劣勢分析。

圖1 大地高、正常高、正高關系

2 實例分析

現以福州華能羅源電廠一期循環水系統建筑工程項目為例列表分析，項目位于福建省羅源縣碧里鄉將軍帽村，場地東、南、西三面臨海，北面與半島相連，北接羅源灣港區的牛坑作業區，東鄰將軍帽作業區，西距羅源縣城越23.5km。

本項目工程測量平面控制系統采用3°帶，高斯投影，1980年西安坐標系，中央子午線為120°。高程基準采用1985 國家高程基準。

圖2 控制網示意圖

對數據統計分析后可以看出，控制網布控合理，環閉合差計算結果在規范允許范圍內，基線解算中平面精度能滿足施工需求，但高程精度不穩定，難以滿足施工需求，需要增加水準測量校正核對。

3 影響高程精度的原因分析

3.1 大地高的測量精度

實際上在GPS 控制測量技術使用的過程中，想要進行誤差的控制，就需要嘗試采用合適的方式來進行GPS 正常高數據的計算，并嘗試使得有關數據變得更為精確。為了得到更為精確的數據，有關技術研究人員需要通過測量得到一個較為精準的GPS 大地高，GPS 大地高是令技術人員進行正常高數據獲得的重要關鍵條件，但在日常進行工程測量的過程中，影響到GPS大地高最終精準數據獲取的因素有很多，除了設備以及數據處理等人為方面的因素，可能會影響到GPS 大地高的最終測量效果之外，衛星以及信號傳播等因素，也很可能會影響到GPS 大地高的最終測量精度。影響到衛星的主要原因有很多，譬如衛星中衛星星歷誤差都是很可能會對GPS 大地高的最終獲得精度產生影響的，而信號傳播方面的因素也有很多種，比如電離層延遲，對流層延遲，都是不得不關注的因素，而在數據接收設備以及數據處理方面，天線對中、天線整平以及天線相位中心都很可能會影響到GPS 大地高的最終測量精準程度。比如通過模擬計算的方式來進行1mm 的天頂對流層延遲誤差的計算實驗，通過計算實驗不難發現平面位置可能會產生0.1mm 的誤差，但高層誤差卻會在2～6mm 之間，這意味著對流層延遲誤差在平面位置，定位精度方面的影響并不大，幾乎可以忽略不計，但對高程方面的精度影響卻較為明顯。

表1 部分環閉合差計算結果

表2 部分基線解算成果

圖3 測量流程圖

表3 高差之差值差異較大時相應的氣象參數值統計表

上述數據是2020 年隨機選取月份的氣相參數值數據，對比上述數據不難發現，即便是在降雨量為零的天氣，GPS 高差值也仍然較大，因此這一誤差來源并非天氣，而是對流層的信號延遲。

3.2 進行幾何水準的測量

在通常情況下，如果想要進行差值的獲取，還需要嘗試進行高程數差和大地角度之間差值的進一步計算，但想要進行高程數差，有關數據信息的獲悉需要運用到固定的數學模型，因此在固定的觀測區中，很可能會出現高程數差與幾何數差存在誤差的情況，這種誤差會最終對運算結果產生較為明顯的影響。因此對于工作人員而言，想要進行更高精度的數值獲取，就需要對幾何水準測量的起算點進行更進一步的精準規范。

4 進行有關措施分析

由于GPS 控制測量技術具有普通測量技術無可比擬的優勢，因此在未來的工程測量過程中，GPS 控制測量技術將會成為主流的測量技術來進行使用，但由于其在高程精度測量方面仍然存在著較為明顯的誤差，因此有關技術研究人員需要嘗試制定出具有可行性的方案和措施，來提升GPS 控制測量技術，在高層測量方面的精準程度。下文將對有關措施進行深入的研究與分析。

4.1 進行合理觀測位置的選擇

合理觀測位置的選擇，對GPS 高程測量技術精準程度的提升，能夠起到十分重要的作用，因此有關技術人員在進行測量工作展開前，需要對目標測量地區的實際狀況進行深入的考察，并針對當時的地形網絡進行一個科學合理的規劃，如果有關技術人員能夠收集到與目標區域有關的數據信息以及地形結構信息，那么就可以嘗試通過數據信息的分析來選擇最為科學合理的位置，并對所選擇位置的觀測合理性進行進一步深入的探討，除此之外有關工作人員還需要進行觀測站的慎重選址。在理想狀況下，GPS 的最終觀測點應該是在兩個觀測站之間，如果規劃人員在進行觀測站選址規劃的過程中，不結合現階段的具體工程，測量環境來進行觀測站的選址，那么很可能會導致GPS 高程測量最終的精準程度受到負面影響，因此有關工作人員在進行觀測位置選擇以及觀測站選址的過程中，應當嘗試結合具體的實際情況來進行，計劃的制定，只有如此才能夠制定出最為合適的操作方案進行GPS 高程測量。

4.2 進行天線高測量精準性的提升

通過前文的分析不難發現，最終會影響到GPS 控制測量在高程數據測量精度方面的因素有很多，天線高的測量精準性就會對GPS 高程測量的最終數據精準程度產生較大的影響，因此在進行天線測量的過程中，有關技術人員應當嘗試進行測量方式的改進與完善，在傳統的戶外測量工作展開的過程中，大部分技術人員都會將天線的斜高作為測量值來進行測量，但實際上，這種測量值所獲得的最終測量結果并不精準，為了進行誤差范圍的進一步縮小，有關技術人員應當嘗試進行測量方式和理念的改進與完善，譬如工作人員可以嘗試通過多次測量取平均值的方式來進行誤差的控制，又或是可以根據測量地點和地理環境的不同來進行各種不同測量方式的使用，務必使得天線高的最終測量數據變得更為準確。

5 結論

總而言之，進行工程測量過程中GPS 控制測量技術在高程測量過程中的精度提升是很有必要的，這能夠使得未來工程測量技術在精度和質量方面得到更為完美的突破，因此有關技術人員務必要對此引起足夠的重視，采取必要的措施與手段進行GPS 控制測量技術的改進與完善。