工程测量中GPS控制测量平面与高程精度

武利平

（甘肃省城乡规划设计研究院有限公司，甘肃 兰州 730000）

对于GPS测量技术而言，其主要是通过空间卫星星座、地面监控系统、用户设备三者之间进行信息交流，在交流过程中能够保持信息数据的完整性，从而提高信息数据传输的准确性和效率，因而在工程测量过程中得到了广泛的应用，避免了测量过程中人为误差现象的发生，提高了测量信息结果的准确性和真实性。

1 GPS控制测量平面精度

当前，工程测量技术人员要想获取准确的平面精度测量数据十分方便，因为技术人员可以实现GPS通过控制网来获取准确的平面精度数据。但是，需要注意的一点是，技术人员在实现GPS控制网之前，应该要根据实际情况对控制网的形状进行设计，并根据实际情况 对测量基准与精度进行控制。在利用GPS进行平面测量时，应该要将控制网分成不同的级别，便于实现逐级控制。在进行工程测量时，选择合适的测量方法是十分重要的，技术人员应该根据工程的实际情况选择测量方法[1]。

2 提高GPS 控制平面测量精度的方法

为了有效的提高工程测量中GPS控制平面测量的精度，采取一些有效的措施是十分有必要的。

2.1 同步测量法

利用GPS技术测量平面精度时必须要保证GPS的每一个控制点上都能够测量到准确读、精度较高的数据信息。为了实现这一测量要求，技术人员在进行平面镜度测量时，应该采用同步测量，这样更有利于获得精度较高的数据。

2.2 采取有效措施

为了有效地提高GPS平面测量的精度就应该测量过程中采取相应的方法，这些方法包括增加测量时间，利用激光测量网格边距等。

3 高程测量精度误差出现的原因

3.1 GPS大地高的测量精度

首先要利用GPS技术对大地高程观测数据进行测量，然后就能计算出GPS的正常高。由于GPS大地高程测量精度与卫星误差、卫星钟差、信号传输、电离层延迟等方面存在直接联系，这就会在GPS测量系统信息数据模型生成过程中产生一定的数据误差。此外，如果GPS处于静态状态，这就需要操作人员在确定控制点并保证控制点准确性的基础上，才能安装信号接收设备。然而，在实际过程中，设备安装时都会产生操作误差或者在测量过程中，采样时间没有到达规定的时间要求，这都会降低结果的准确性。

3.2 公共点几何水准测量精度

在对高程异常值进行计算和运用时，工作人员会采用数学的方法。一般而言，利用GPS测量技术对高程进行准确的测量以后，技术人员必须对产生的误差值与大地测量值产生的异常进行有效的控制，这样才能提高数值的准确性。然而，由于测量点GPS大地高与对应的几何水准高程测量值之间存在直接联系，同时，操作人员会在控制几何水准高程测量值准确性时会产生操作失误，这便会降低公共点几何水准测量结果的精度。

3.3 GPS高程拟合的方法

对于传统的高程测量方法而言，其不仅需要投入大量的劳动力和资金成本，还存在观测周期较长的缺点，同时，测量结果的准确性会受到不同复杂地形的影响。因此，在利用水准测量方法对工程高程进行测量时，需要技术人员设置一定数量的GPS点，然后利用高程拟合技术对其它GPS点的高程进行确定。然而，在实际操作过程中，如果操作人员没有结合实际的测量规模而选择不合适的拟合模型，这就会产生高程测量误差的现象，从而降低结果的准确性。

4 在工程测量中高程精度控制的具体措施

4.1 选用高精度的GPS接收仪

对于工程测量过程而言，技术人员可以选择性能更优良的卫星接收设备和更加先进的GPS测量技术，这样才能降低测量结果产生误差的可能性。对于通常使用的GPS接收仪而言，如果仪器周围产生较多的信号干扰或者需要测量的工程周围地质条件较为复杂，就极有可能产生信号干扰现象，从而使得测量结果产生极大的误差。因此，测量人员可以选用高精度的GPS接收仪，由于该接收仪器装备了更高精度的计算方法，使用过程中能够对干扰信号和正常信号之间进行有效的区分，同时也对传输和接收过程中产生的数值偏差存在较强的敏感性，因而就能提高测量结果的准确性[2]。

4.2 在适宜的天气下进行测量

一般而言，在大气流层中会存在较多的干扰物质，如果天气较为复杂，那么便会降低GPS接收仪对信号接收的灵敏度，从而会产生信号失真现象，就会降低高程计算结果的准确性。因此，利用GPS进行工程测量工作时，首先要在天气较好的情况下使用GPS装置，这样才能确保得到最准确的测量结果。

4.3 对电离层误差进行修正

在使用GPS定位测量技术时，由于大气层中存在电离层，那么会给GPS定位系统卫星信号的接收造成不利影响，同时还会产生GPS卫星信号遭受干扰和反射的现象。因此，在利用GPS定位测量技术进行平面与高程精度测量时，首先要对电离层误差进行修正，主要是通过构建电离层修正模式来进行的，这样才能提高卫星信号频率测量的精准度。此外，在开展实际测量过程中，可以采用多频观测的方式来对接收的信号进行修正，在同一个测量点多测量几组数据并将多个伪距离进行测量，从而就能提高结果的准确性。

图1 电离层误差修正示意图

4.3.1 多频观测

对于多频观测法而言，其主要是设置一个观测点和多个伪距点，以观测点为中心，对其他伪距点进行测量，通过在伪据点不同信号穿过电离层并经电离层折射和反射情况下，频率的变化规律就能得到准确的测量值。然后将对不同伪距点测量的结果进行对比，从而就能得到准确的误差值并对其进行更改，这样就提高了GPS的测量精度。

4.3.2 电离层模型

一般而言，对单频GPS接收仪，其在进行测量过程中会利用导航电文提供的电离层模型，这样就能对测量结果产生的误差参数进行修正。此外，在导航电文的电离层模型中输入修正之后的测量结果参数并对参数进行对比，从而就能对结果进行再次的修正并提高测量结果的准确性。

4.3.3 同步观测

对于同步观测法而言，其主要是将另一台GPS接收测量仪安装在一个测量点上，然后结合GPS接收测量仪所获取的信号对结果进行精准的计算，从而就能提高电离层测量数值的精度。此外，选择同步观测法时，一般要选择两个观测点且两个观测点之间的距离不能超过20千米并同时进行观测，以观测结果为基础对卫星信号参数进行修正，从而就能降低结果误差。

4.4 完善大地高测量的方法

4.4.1 选择合适的站址

对于工程测量过程而言，观测点设置是否合理与工程量测量结果准确性之间存在直接联系。因此，虽然对各观测站点没有严格的要求，但只有结合实际的测量环境，合理的选择观测点并制定完善的站址选择方案，这样才能提高测量结果的准确性。

4.4.2 运用同步观测求取差值

在平面与高程精度测量过程中，如果利用同步求差法，就需要测量人员对该理论依据有着充分且完整的认识，这样才能获得最精准的测量结果。一般而言，如果观测距离小于20km，则卫星星历误差、对流层、电离层都会给同步观测站测量的结果造成不利影响，此时，就需要利用同步求差法来降低测量误差。

4.4.3 确保天线高的正确量取

对于天线高测量误差而言，其是产生高程精度误差的主要原因之一。因此，在对工程的平面与高程精度进行测量过程中，工作人员要重点关注天线高测量结果的准确性，如果测量工作需要在野外开展，那么要将天线的斜高作为测量值，然后将天线的圆盘分成间隔、角度均匀的三个方向，然后以不同方向的天线圆盘为基准，对天线高程进行测量，这样就能将测量结果的误差控制在三毫米范围内。最后，对三处测量结果取平均值，从而就能得到最准确的结果。此外，由于不同天线的类型会给天线高的测量结果带来一定的差异性，因而要加强对天线相位中心高度的控制力度。

4.5 天线测量精度

在工程测量中利用GPS技术对平面和高程精度进行测量时，工作人员要对天线测量的结果进行综合分析，充分考虑不同结果产生误差的原因，同时，如果测量过程中天线呈现发散的状态，那么工作人员要结合实际的测量需求对天线的工作形态进行严格的检查并调整，只有将天线放置在正确位置并对测量结果的精度进行改正，提高测量结果的准确性。

4.6 选择合适的高程拟合数学模型

一般而言，测量人员在对大地水准面进行拟合时，都会选用数学曲面构建法，利用该方法来对大地水准面进行拟合能够提高不同GPS测量点测量结果的准确性，同时，利用该方法也能够将待测量点的正常高值准确地计算出来。因此，在工程实际测量过程中，要针对测量的需求以及结果的精度选择合适的高程拟合法，应用样条函数法、平面拟合法、二次曲面拟合法都能提高测量结果的精度。一般而言，在利用高程拟合数学模型时，二次拟合法是应用最广的一种方法，利用该方法能够得到最小的高程误差值。

图2 高程拟合模型示意图

4.7 强化控制点的布设

测量人员只有提高高程起算点的准确性，才能保证其他控制点高程值测量的精度。因此，对于工程测量过程而言，技术人员必须针对实际的测量范围选择合适数量的工程测量点并加强控制点布设工作的控制力度。一般而言，在对控制点进行布置过程中，其选择最少的水准点数量不得小于六个，而且，要保证这六个水准点在分布过程中都能处于均匀的状态，只有提高控制点分布的合理性与均匀性，才能保证高程起算点测量结果的精度和稳定度。此外，如果需要测量的范围较大，那么技术人员在利用GPS测量技术时，可以利用分区构建拟合模型的方法来合理的布置控制点[3]。

5 结束语

综上所述，对于GPS测量技术而言，其能够适用于不同的地质条件和环境，是一种全天候的作业方式，同时获得的数据测量结果较为准确，因而被广泛的使用在工程测量过程中。相比于传统的测量技术而言，GPS测量技术能够在提高测量准确性的基础上提高测量效率。然而，其在实际使用过程中依然存在一些问题，这就需要技术人员在利用GPS测量技术时对其进行合理的控制，这样才能完全发挥该技术的应用优势，从而才能得到最准确的平面与高程测量精度。