工程测量中GPS控制测量平面与高程精度的研究

吴钦宝

摘    要：随着我国科技的快速发展，GPS测量技术在工程测量中广泛应用。在现阶段的工程测量当中，GPS控制测量已经基本替代了以往的常规测量方案。尽管GPS优势突出，但是其也存在着一定的不足，和传统的测量手段相比，其直观性稍逊色一些，而且在高程测量方面的误差比较明显。首先概述了GPS控制测量技术的应用现状，并列举了有关实例，然后分析了工程测量中影响GPS控制测量平面和高程精度的主要因素，并制定了提升高程测量精度的具体方案。

关键词：工程测量;GPS控制测量平面;高程精度;研究

1  引言

进行工程测量时，大部分工程测量所具有的已知点相对较少，已知点位置分布不合理、网状不佳等情况，使其水准测量很难进行，采用GPS控制测量时，极易使得其控制网精度无法得到保障，而这个过程中对应平面精度不会受到影响，高程精度误差则相对比较明显。因此，结合实际情况对工程测量特性做全方位的分析，根据具体情况提高其高程测量精度，是保障工程测量GPS控制测量准确性，体现测量效果和价值的关键。

2  GPS控制测量技术的应用现状

在工程测量中，GPS控制测量的优势有很多，主要包括精度高、速度快、费用低廉以及操作简单等等，所以其现阶段的使用频率非常高。当前，以往所使用的测量方案已经基本上被GPS测量技术所替代了。倘若GPS的网形很好，已知点充足且分布均匀的话，那么精度一般不会出现问题。但是在真实的测量当中，通常情况下已知点都不够且分布不均，不仅网形不理想，而且相对高差非常大，对GPS控制网的精度产生了严重影响。为了明确影响的大小，有关操作者对部分GPS控制网展开了精准测绘和具体分析，通过不一样的起算点，得出相应的数值，然后对比分析。经过多次反复的测算和研究，发现倘若是在平面位置上，不管使用什么起算点，结果的误差都不是太明显，最大的坐标较差低至25nm，微乎其微。换言之，GPS控制测量并不会影响平面的精度。但是在高程较差上，最大误差值竟然达到了678mm，最小的误差值也有52mm，已经远远超出了精度允许范围。这也充分表明GPS控制测量会对高程精度产生比较大的影响。

3  工程测量中影响GPS控制测量平面和高程精度的主要因素

在进行GPS控制测量时，影响高程精度的主要因素与其大地高测量精度有着直接关系。而在实际实践过程中GPS大地高测量所涉及专业节点相对较多，比如，卫星钟差、卫星星历误差等有关卫星的误差，都会使得大地高程测量精度受到影响。同时，相应对流层、电离层所存在的延迟以及多路径效应，都会使得卫星信号受到一定程度的不良影响，且在传播误差上，天线对中误差、天线整平误差等都使得其与相应接收设备传输精度遭到破坏，继而使后续大地高程测量真实度无法得以保障。这个过程中，如果选用模型无法对其进行及时全面的分析，将会使得整个数据处理出现问题，造成后续高程测量精准度无法得以体现。确定高程值可通过对大地高程和高程异常值的差值来进行确定。这个过程中高程异常值主要是运用相应数学方法进行拟合而获取，其与测区某些节点的GPS大地高程以及相应几何水准高程测量值的差值存在一定关联，因此，高程异常值必须要明确几何水准测量起算点的精度，在工程测量中水准测量本身精度等级标准有着较为严格的划分，因此，一旦几何水准测量精度缺乏实效性，也会导致高程测量精度出现问题。通常用大地高程与正常高程相减则会得到对应高程异常，其中大地高程由GPS测量得到，正常高程中由水准测量获取，之后将高程异常值进行拟合，形成对应大地水准面，采取相关结算得出未知点的高程异常。通常采用传统测量方法由于工作量大、测量费用高、观测时间长等问题，使最終效果无法得以保障，因此，在实际实践过程中，采用水准测量方法进行对应测量时，只对较少部分GPS点进行高程测量，之后结合高程拟合技术手段计算剩下相关GPS点的高程，以此完成GPS高程拟合。

4  提高工程测量中GPS控制测量精度对策分析

4.1  科学选择大地高的测量方式

一方面，应当充分保障天线高的正确量取;测量天线高中出现的误差是影响高程精度的关键原因之一，所以对天线高的测量工作必须给予高度重视。在进行野外作业时，需把天线斜高定为测量值，并把天线圆盘分成3个不同的方向，保障间隔角度大小一致。随后分别测量各个方面的天线高，将测量误差控制在3mm之内，并且取平均值。在整个野外作业的过程之中，由于所使用的天线类型存在差异，所以天线高也会发生相应的改变，因此需要合理控制相位中心的高度。另一方面，必须选择科学恰当的站址;在工程测量中，观测点的位置会直接影响到最终结果。因此必须严格参照工程的实际环境，选择恰当的站点。除此之外，还需灵活运用同步观测法计算差值。一般情况下，如果观测的距离没有超过20km，电离层、卫星星历误差以及对流层等因素便会深入影响2个同步观测站，在这种情况下灵活运用同步求差法，便可以将误差减低到忽略不计。

4.2  GPS高程拟合方法的专业合理运用

通过数学方法拟合得出高程异常值过程，应结合实际对GPS高程拟合方法进行全面的分析和比对，明确高程拟合方法及流程的专业性。通常在进行高程拟合时，先要构造数学曲面，拟合似大地水准面作业，以此来推算测量区域控制点以及待定点的正常高程，这个过程中所用拟合方法主要以平面拟合法、多面函数法、样条函数法及二次曲面拟合来体现。根据实际情况，对其地形地貌做好数据信息的整理分析，采取适当的拟合方法进行对应解算。解算期间需要注意，高程异常值大小与地球内部质量分布等有着直接关系，拟合准确性决定着相应实际大地水准面的成像展示效果，对高程测量精度有着直接影响，因此，确保GPS高程拟合方法的专业合理运用，对GPS控制测量高程精度的提升作用明显。

4.3  选择恰当的高程拟合数学模型并加强控制点的布设

在具体的工程测量当中，大多数情况下都会通过构造数学曲面的方法来拟合似大地水准面，然后再用其来推算测量范围当中控制点以及待测量点的正常高度值。根据以往的经验发现，使用频率最高的拟合方式主要有4种，分别为平面拟合法、二次曲面拟合法、样条函数法以及多面函数法等。与此同时，与另外3种拟合方式相比，二次曲面拟合法应用得最为普遍，且更容易获取精确的高程异常值。不过具体选择哪一种拟合方式，还应当视实际观察环境而定。除此之外，还必须强化控制点的布设;充分保障高程起算点的稳定程度和测量精度。因为高程起算点是有效保障所有GPS高程点符合测量标准的关键所在，其精度主要涵盖2个方面，其一是测量精度等级，其二是点位稳定性。而且拟合中所需要的水准点，应当尽量均匀分布，总数必须超过6个。若测量范围很大或是地形结构复杂，则可通过分区域建立拟合模型的方式来强化拟合精度。

5  结语

通过对工程测量中GPS控制测量平面与高程精度分析，可以看出GPS控制测量对平面精度影响相对较小，主要是对高程精度影响较为明显。因此，在实际测量过程中，需结合具体信息情况做好科学合理的对策，保障工程测量中GPS控制测量效果能够达到预期的关键。

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）：82～83.

[2] 赵峰.工程测量中GPS控制测量平面与高程精度的应用分析[J].建筑工程技术与设计，2016（16）：1151.