GPS工程测量控制网的数据处理方法探讨

柳雄++向荣

摘要：本文主要对GPS工程测量控制网的数据处理方法进行分析，总结了GPS工程测量控制网的影响因素，并详细阐述了工程测量中数据处理的方法，例如施工人员可以参考长度变形的相互抵偿性质，合理设置中央子午线，并选取最佳位置限制长度变形。希望这些内容能为相关人员提供参考。

关键词：GPS工程 测量控制网 数据处理

中图分类号：P208 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2014）08-0200-01

GPS定位技术在各类控制网中有广泛的应用，GPS工程测量因为自身特点和复杂的观测条件，会受到很多因素影响，例如对流层折射、卫星和轨道误差、多路径效应。GPS工程测量在控制网的数据处理中，部分误差为系统误差，可能是因为信号接收仪器、测量区电磁波干扰。这些误差是随机的，所以相关人员应采取有效的方法，消除这些误差，这是数据预处理时应该考虑的关键问题。

1 GPS工程测量控制网的影响因素

GPS定位技术在工程控制网测量中的应用十分广泛，并充分显示出这种技术的精准和高效益，与传统技术相比，这种新型技术具有无与伦比的优越性[1]。但是这部分情况下，GPS工程测量得到的是空间直角坐标或是大地坐标，在实际工程施工中，施工人员需要的是当地高斯平面坐标，所以应选取合理的转换方式。在这个转换过程中，要考虑到GPS工程测量的准确性，确保高斯投影变形能够有效控制，由此才能更好的建立高精准的控制网。

GPS技术在工程控制网的测量中，会受到很多因素影响，主要由起算点的偏差，周跳修复不全面、电离层折射、对流层折射以及观测时间等。所以施工人员在实际工程中，应尽量避免这些方面的影响，建立有效的数学模型，测算出影响因素，提高工程测量的精准度。

2 GPS工程测量的数据处理方法

在工程测量中，GPS定位技术一般得出的是空间三角直角坐标，需要经过一定转换或是高斯投影，才能运用。工程施工需要的是椭圆球面上的高斯平面直角坐标[2]。施工人员将GPS测量出的数据经过高斯投影，会产生两种变形，一是高程归算变形，一种是高斯变形。例如将GPS测量和观测的长度数据归算到参考的椭球面上，这种变形被称为高程归算变形，具体公式可以用表示为：

在公式中Hm为GPS测量的平均大地高；RA为长度所在方向参考椭球面的曲率半径；D为实际测量的水平距离。

通过公式测量，运用国家统一的坐标系统，这种系统产生的长度综合变形以及测量区出现的投影的位置和平均高程有关，施工人员可以运用合理的公式，对已知测量区域的长度和相对变形大小进行测量，这个过程能够有很多数据处理方式，但是数据处理效果不一致，施工人员要根据实际情况采取合理的方法，下面对这几种数据处理方法进行分析。

（1）施工人员可以参考长度变形的相互抵偿性质，如果选择合理的椭球半径，那么长度在椭球的长度投影的缩小量，就是这个面在高斯平面上增加的长度，所以高斯平面上的距离和实际施工距离要保持相同，半径合理的椭球可以成为抵偿高程面[3]。若△S/S为零，可以算出抵偿高程面与测量区域平均高程面的距离，具体公式如下：

选定抵偿高程面后，可以算出新的椭球参数，然后将控制网起算点通过一定规律转换到新的环境中，通过新坐标进行计算，然后算出各待定点的坐标，并能够在一定范围内消除长度变形。

这种方法不仅能够有效控制投影变形，还能控制原有测量数据和控制网的数据差值，根据国家坐标，这种方法十分可靠[4]。但是施工人员也应考虑到长度投影的变形问题，在方向上选用椭球面上的方向，明显没有改变方向。所以从侧面来讲，这种数据处理方式不够严谨，可以再测量区域不大的环境中使用。这种方法处理投影变形，测量区域会受到限制，因为需要重新计算椭球参数，这个过程十分复杂。

（2）不同的经度会到导致投影带不一致，主要是因为中央子午线造成的。所以施工人员应选取合理的中央子午线，使长度投影在投影带形成的变形正好能够将投影到椭球面上的变形抵偿掉，这个过程中，要保证高斯平面上的长度和实际长度相同，避免出现变形现象。施工人员将这种抵偿长度变形的投影带叫做抵偿投影带[5]。若△S/S为零，就能计算出中央子午线离开新投影带的中央距离。

这种方法在本质上，就是选取最佳位置限制长度变形，所以应选取中央子午线的最佳位置。确保国家的统一的椭球投影面没有变化，施工人员不用重新计算椭球参数，防止了复杂的计算。通过一定计算后，同一个位置的高斯平面坐标会出现变化，与相关图纸比较，会有尺度脱节的现象，进行施工有很多不合理的方面，还造成整个测量区域的投影变形小于统一标准，限制了测量区域的面积。

（3）若施工人员将中央子午线安置在测量区中间，那么其长度要归入平均高程面上，这种方法能够使中央投影的变形为零，所以施工人员要确保最大距离地区的投影变形小于1/40000。在东西跨度很大的大型测量区域，施工人员可以将中央子午线设置在测量区中间，并选取一个合理的抵偿高程面，并保证整个测量的投影变形小于1/40000。这种方式与其他其他两种方法相比，能够通过投影带变化，控制长度变形。但是这种方法比较适用于能够建立控制网坐标与国家坐标点的联系。

3 结语

通过上文对GPS工程测量控制网的数据处理方法分析，可以得知在很多情况下，GPS技术在工程测量的首选，但是因为各个测量区域的已知数据比较复杂，所以施工人员应合理处理GPS观测和坐标系之间的数据转换，这也是应用GPS技术的关键。

参考文献

[1]张健，王圣祖.GPS工程测量控制网的数据处理方法探讨[J].工程设计与建设，2012（5）：120-121.

[2]郝天懿.铁路客运专线平面控制网数据处理方法研究及程序设计[D].兰州交通大学，2012（4）：106-107.

[3]宋中华，周命端，张玉生，宋士强，李琛.GPS工程测量网数据处理与质量评估方法研究[J].测绘工程，2011（8）：164-165.

[4]曹林平，喻燕萍，吕宝雄.GPS工程控制网数据处理误差控制方法探讨[J].科学之友，2010（5）：197-198.

[5]马下平.大型精密工程GPS控制网数据处理及投影变形研究[D].西南交通大学，2011（5）：103-104.endprint