关于工程测量中GPS控制测量平面与高程精度的研究

周邦发 张进标

摘要：目前我国经济和科学技术在飞速发展，工程测量领域也因此得到了飞跃的进步，而这一进步主要体现在将GPS测量技术广泛应用在工程测量工作中。不过在实际的操作中可以发现，应用了GPS的工程测量总是会在平面和高程精度的方面存在着缺陷，这就造成了GPS测量技术无法满足大部分工程施工的要求，为此本文对工程测量中GPS控制测量平面与高程精度作出了简要的分析。

关键词：工程测量;GPS;控制测量

GPS测量技术在1970年左右由美国研制而成，随着科学技术的发展，在1994年全面建成并且被应用在实际中，而且还得到了普及。GPS技术的组成分为三个部分，分别是空间星座、地面控制以及用户设备。GPS技术又称为全球卫星定位系统，一些在空间保持飞行的卫星会不断向地面发射出不同的频率，同时无线电信号加载了一些特殊的定位信息，它就是通过这样的方式来实现对地面信息进行定位。近些年GPS技术在不断发展，并且被广泛应用在各个领域当中，工程测量也包括在内。

一、GPS测量技术在工程测量中的应用现状与影响

GPS测量技术拥有着很多的优点，例如：速度快、精准度高、使用费用少自己操作简单等，正是由于它具有这么多的特点，被广泛应用在工程测量中，并且它在当前已经完全替代了传统测量技术的地位。但是GPS还是存在着一些不足，它的网形不够理想，并且已知点不够多，已知点的分布也不够均匀，如果改善它的这些不足那么在测量中能达到高度精准，在实际的测量过程中都会出现这些因素，由于这些因素的影响导致了测量的结果不够精准。为了对这些因素的影响程度作出确定，一些相关的人员对GPS的控制网作出了测绘和实际的分析，在分析的过程中采取了不同的起算点，并且测量和计算出相对应的结果，最后对这些结果进行排列以及对比。但是经过分析之后发现，在平面位置上采用的起算点对于测量的结果没有太大的差别，即是无论采用哪一个起算点，所测量出的结果都不会有太大的误差，这就说明了GPS测量技术用于平面测量上不会存在较大的影响。而在高程测量上，最大的误差为0.678m，而最小的误差也达到了0.052m，最小的误差也不在允许误差的范围内，这就说明了GPS测量技术只对高程测量的结果造成影响较大。为此，我在下文中对影响高程测量的因素作出分析，并且提出了一些解决的方式。

二、影响高程测量精度的主要因素

（一）GPS大地高程測量精度

精度高的GPS大地高程测量数据对于测量出精度高的结果有着重要的作用，它还是推算出精度较高的GPS正常值的一个重要的基础。在我们的分析中得出，影响测量精度的因素主要有卫星误差、信号传播的误差和接收设备的误差这三种，卫星误差主要包括：卫星星历误差、相对论效应以及卫星钟差等，信号传播的误差主要有：对流层和电离层延迟、多路径效应等，而接收设备的误差主要是：天线对中误差、天线相位中心导致误差以及天线整平误差。除了这三种误差的因素以外，如果我们在选择模型时不严谨，选用了有误差的模型，这样也会导致数据处理出现误差。所以，我们在采用GPS测量技术对静态物进行定位测量的时候，应该保证一切数据的准确性，例如：确保控制点位置准确、接收机数量充裕、观测数据满足标准，不仅如此，还需要对天线的高度和卫星的截止高度角作出严格的监控。只要将以上所描述的问题做好或者避免其的发生，这样就能保证测量的精度。

（二）公共点几何水准测量精度

除了大地高程测量精度，公共点几何水准测量精度也会影响到GPS技术高程测量精度，这是由于我们在对高程异常值以及测量点的高度差这两个数值的控制不够严谨，导致了这两个数值出现误差，否则是可以得到一个正常的数值。如果想要得到高程异常值，可以采用数学方法来进行拟合。除此以外，测量区域一些点的数值也会和这些有相关，例如：GPS大地高差值、相应的几何水准高程测量值的差值。为此，我们想要得到高程异常值的精度，首先要确定好高精度的几何水准测量起算点。

（三）GPS高程拟合的方法

在我们对高程异常值的计算时，是将大地高减去正常高，得出来的数值就是高程异常值，而大地高的测量是采用GPS测量技术，正常高的测量是采用水准测量技术。而GPS高程拟合的方法主要是：将大地水准面采用高程异常的方式将其拟合出，然后通过解算就能得出未知点的高程异常值。它可以完美解决传统方法的不足，例如：工作量大、测量时间长以及测量花费大等，但是传统的方法对于几何水准高程值的测量有着比较高的精度。但是我们在使用GPS测量技术时，必须要得到GPS高程拟合模型的支持，否则无法进行，由此可知，GPS高程拟合模型对于GPS测量技术有着非常重要的意义。

三、提高GPS高程测量精度的措施

（一）关于高程控制点

在上文我们可以得知高程控制点在GPS高程测量精度中会有所影响，因此我们需要强化高程控制点，选择一个高精度的高程起算点，这样就能保障了通过拟合获取的GPS高程点都能在测量的标准之内。我们在对高程控制点进行强化的工作时，应该尽可能保证到拟合所需的水准点分布均匀，并且所需要的拟合水准点要多于六个。还需要注意的一点是，当遇到测量区域的面积比较大并且地形复杂的时候，我们可以将测量区域进行分区，对每个区分别建立拟合模型，这样能有效提高高程拟合的精度。

（二）针对大地高测量采用的方法

在前面得知天线高测量出现误差也会影响到GPS高程测量精度，为此我们需要使用正确的方式来测量天线的高度，并且对于天线测量的工作要提高重视。我们在进行野外测量工作时，可以将天线的斜高作为测量的数值，并且在测量的过程中将天线的圆盘分成三等分，每一份的数值为120度，并且这三等分是向着三个不同的方向，还需要保证测量出来的天线高度误差在0～3mm的范围内，最后采用他们的平均值。还有一点是我们需要注重的，那就是在我们进行野外测量工作的时候，会采用到不同规格类型的天线，而他们相位中心的高度也会有所区别，因此我们需要对他们进行适度的调整。

（三）选用合理的高程拟合数学模型

我们都知道，想要GPS测量技术达到高精度是需要高程拟合数学模型的支持，因此我们要对高程拟合数学模型的应用要合理并且要对其加大重视。在正常的情况下，我们首先需要对似大地水准面进行拟合的工作，而这时是需要得到数学曲面构件法的支持，因此我们可以采用数学曲面构件法来推算出控制点和待定点的正常高。而我们一般采用的拟合方法有四种，它们分别是：平面拟合法、多面函数法、样条函数法以及二次曲面拟合法。其中二次曲面拟合法在平时的使用中的利用率是最高的，因为它能得到比较高精度的高程异常值，但是就算二次曲面拟合法有这一特点，它也并不是适用于所有的工程测量，我们在实际的测量中还是需要考虑实际的地形和地貌等因素。

（四）修正电离层误差

电离层误差是属于信号传播的误差，如果它出现了误差，那么也会导致GPS测量技术操作的过程中出现失误，从而影响到了GPS测量的工程平面与高程精度。我们在实际的电离层误差修正的工作中，主要会采用三种方法，分别是：多频观测修正、同步观测修正自己电离层模型修正，这三种方法都能有效地保证了工程测量中GPS测量技术的正常操作，而这三种方法中，有一种方式的使用效果最佳，那就是同步观测修正法，在很多时候我们运用了这一方法之后，在进行GPS测量技术时，基本可以忽略电离层曲面带来的影响。

四、结语：

上文对工程测量中GPS控制平面与高程精度作出了简要的分析，通过分析我们可以发现GPS测量技术对于平面精度的影响非常小，但是对高程精度的影响很大。为此我提出了一些能有效解决这一问题的措施，这些措施能大大提高工程测量中应用GPS测量技术的高程精度。最后，希望我的研究对于相关的工作人员能有所帮助。

参考文献：

[1]符小俐.研究工程测量中GPS控制测量平面与高程精度[J].低碳世界，2017，（25） .

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[3]冯志成.工程测量中应用GPS控制测量平面及高程精度[J].工程建设与设计，2017，（1）.