浅析GPS跨河水准测量

杨晓东

摘 要：伴随我们国家社会经济的不断进步，非常多拟建的与已经在建的特大规模的桥梁所跨过的水面宽度日益提升，传统形式的测量方法难以适应时代不断发展的需求，所需要的費用不断增多。GPS技术具备较强的三维定位功能，凭借自身所具有的全天候、迅速测量的特征，为跨河水准测量提供了一种全新的测量方式。本文就GPS跨河水准测量技术进行简单的分析。

关键词：GPS技术；跨河水准测量

1 前言

伴随GPS装置以及数据分析技术的不断创新，GPS技术在跨河水准测量层面，与传统形式的测量对比而言，具备显著的效率与技术优势。GPS技术在具体的测量环节凭借全天候、较高的精准度、即时和高效、便于操作、同时能够提供国际通用的三维地心坐标、广泛的用途等特征所闻名，其在国家大地调控测量、工程测量以及地质灾害预测等层面已经获得了大量的运用。当前，除了美国的GPS系统以外，俄罗斯的G LONASS、欧盟的GALILEO、中国的北斗卫星系统等等都已经处在正常工作状态，日后多体系结合定位将会是未来卫星定位技术日益进步的必然，其对于增强定位测量的精准程度、效率及可靠性等有着非常重要的作用。

2 GPS水准测量的原理

GPS水准测量所指的是在较小范畴的GPS网里面，采取水准测量的形式联合检测网里面大量GPS点的正常高，此点被称之为公共点，其次按照公共点的正常高与大地高对所有公共点的高程异常进行计算，按照公共点的平面坐标与高程异常数值拟合运算形式，拟合出所有GPS点对应的正常高。其方法主要有：加权平均、最小二乘推估以及多面函数拟合等等。但是，从跨河水准测量层面而言，上述方式均难以执行。所以，运用GPS水准测量针对跨河水准进行测量，其重点计算的便是高程异常的改变率，其工作机理如下：在跨河点连线两侧的延长线中分别设立两个不同的非跨河点，按照GPS数据计算所获得的WGS-84大地高差和水准正常高差计算出河两侧的高程异常的改变率，从而能够得到跨河边的高差。

3 GPS跨河水准测量的方法

3.1 点位布设

GPS跨河水准测量所选取的最佳地形是相对平坦的丘陵、平原同时河流两侧的地貌外形相类似的区域实施。为了能够得到平稳的高程异常改变率，GPS跨河水准的路线需要布设为直伸的形状，非跨河点需要设立在跨河点连线的延长线之中，同时所有点之间的距离需要和跨河距离相同。因为点位、地形环境等约束无法达到需求之中，能够运用其他的布设形式，河流相同一侧的非跨河点能够在相同点位周围设立，然而点位的区域需要处在沿跨河同轴线之中又或是在两旁并且相互对称。所以，运用GPS测量法实施跨河水准测量的时候，GPS水准点需要尽量的选取在水准测线的周围，同时有助于实施水准连测和GPS观测。需要远离强磁场与土质松软的区域，及车辆、行人来往频繁等地区。需要研究目前所具备的水准、地形以及重力等和大地水准面有关的测量材料，选取河流两侧大地水准面具备同等变化态势，同时改变较为舒缓的方向中设立跨河路线。

3.2 观测注意事项

运用GPS测量方式实施跨河水准测量的时候，观测小组需要全面遵循调度指令，根据所限定的时间完成工作。在经过对接收机电源电缆与天线等链接进行检查正常以后，才能够开机。在观测之前以及具体的观测环节，需要逐一填写所有的数据信息。在每个阶段的开始以及终止之时，都需要登记具体的天气情况、即时的经纬度等其它相关的信息。观测环节不能够实施下述操作：关机重新开启（不包括排除故障）；转变卫星截止的高度角；变化数据收集的间隔；调整天线所处的具体位置；观测环节需要避免设备发生移动又或是震动等，避免人与其它物体对卫星信号产生干扰。在遭遇风暴、雷电天气的时候，需要停止观测。观测环节需要维持接收机数据保存的稳定工作，在每个工作日完成观测以后需要即时把数据粗存到数据存储器之中。在对数据进行转存之时，不得实施修改、删除以及编辑等。

3.3 数据处理

GPS控制网解算运用制造商所提供的基线解算软件与网平差软件TrimbleTGO1.63版本，在计算机中解算基线。基线解算符合要求之后首先需要在WGS-84坐标的基准下实施无约束自由网平差，去除那些不达标的基线，剔除率需低于10%。无约束自由网平差数据的大地高用于GPS跨河法观测计算。

4 GPS跨河水准测量的误差分析

对于GPS跨河水准测量产生影响的要素主要有以下三种：星历误差、对流层折射影响以及其它影响要素。

星历误差所代表的是卫星星历所提供的卫星空间位置和卫星具体位置间之间的差异。其是一个起始型的数据误差，其大小是由卫星跟踪站的数据以及空间布局、观测值的数目以及精准程度、轨道计算之时所运用的轨道模型以及定轨软件的完整度等所决定的。

对流层折射影响所代表的是GPS信号经过平流层与对流层交界的时候，其传递的速率将会出现改变，传递的路径将出现弯曲，所以会导致测量误差。其它影响要素所造成的影响涵盖了基线的长度、垂直精度因子、天线高的量取、多个路径等等。除此之外，考虑到GPS高程转变往往会运用到的三个量为GPS所测量得到的相对参考椭球的大地高、经过重力测量等方式所获得的地球重力场模型、以及几何水准测量所获得的相对似大地水准面的正常高等。因此对GPS水准测量的误差源进行分析，便需要将对于正常高、大地高以及地球重力场模型的精准度造成影响的因素及其综合作用完全考虑进去。

5 结语

运用GPS水准测量实施跨河测量，在按照跨河现场的实际状况运用科学的拟合模型为基础，完全能够实现同时高于传统跨河水准测量形式的精准度。因为GPS水准测量具备费用低廉、不遭受通视环境约束以及较高的效率等优势，所以其具备非常高的经济技术性，此形式在后期的精密高程测量之中将会有更加广泛的发展前景。

参考文献：

[1]林康力，李贤忠.基于GPS的跨河水准测量技术研究[J].科技咨询，2011（11）.

[2]孟凡超，曾旭平，陈现春.运用GPS水准进行较长距离跨河高程传递方法探讨[J].公路，2007（1）.