公路工程测量中GPS高程拟合技术的应用研究

龙海潮

（湖南省交通规划勘察设计院有限公司，湖南 长沙 410008）

当前科学技术日新月异，尤其是GPS测量技术的应用，对我国公路测量技术的提升提供良好的便利。GPS高程拟合技术在公路工程测量中具有较大的优势，不仅对数据测量和收集的精度比较高，而且耗时较短，容易操作，并且能够对工程进行灵活实时的监测等，为公路工程测量作业效率的提升奠定了坚实的技术基础。

1 GPS高程拟合技术概述

1）概念。GPS高程测量技术主要是在全球定位系统测量技术的基础上，实现对地面点的大地高实施测量的技术，而且还可以对地面点的正常高进行确定。这种方式的应用原理是利用高程拟合技术把大地高和正常高实现转化的方式[1]。大地高与正常高的关系为：H=h+ξ式中，H为大地高；h为正常高；ξ为高程异常。

2）优势。（1）精准度高。该种技术在公路工程测量中的应用受外界因素如距离等影响较小，适合在地理条件较为复杂的区域进行应用；（2）作业效率高。该种技术可以利用计算机技术、微电子技术等进行自动化和智能化测量和控制，极大减少的对人工操作的依赖，还可以能够对收集的数据进行自动化记录和预处理，强化运算精准度，减少操作时间；（3）该种技术主要是利用卫星信号的方式对测量对象的面积以及尺度等进行感应，利用不同测站点的相关数据进行系统化的处理和分析[2]。因此利用这种技术对公路工程进行测量，对不同测站没有通视需求。

2 研究方法

1）联合平差法。该种方式的应用效果比较明显，因此在对具体的应用和操作的技术水平要求较高。其具体的应用原理是利用不同种类的数据如水准测量、重力测量等进行运算[3]。这是一种系统性的平差模型，能够在较大范围内对观测的数据偏差进行评价和估测。由于这种方式容易受到外界因素影响出现结果的误差，因此需要大量的人工和物力，且部分测量数据的可靠性受到一定影响。

2）评差转化法。该种方式主要是在坐标高程点中进行应用，实现对整体模型三维坐标上点的数据运算。主要应用方式是应用平移旋转精度、密度和参数等构建拟合关系，利用坐标转化公式进行运算。

3）重力测量法。构建重力场模型，主要是依托重力测量模式，实现对高程异常情况的运算。在地形较为复杂的区域进行运用。由于重力场可以对地球内部的密度分布进行体现，所以在海洋学以及物理学中发挥重要作用。其优势是操作方便，运算精确。不足之处是不能够在平坦地形中应用。

4）数值逼近法和神经网络法。该种方式主要是依托数学模型进行应用的，针对高程异常值进行运算。在具体的应用过程中，需要大量的关键点，并要掌握正常高度以及大地高度的具体数据，然后才能结合相关公式进行运算，才能获得高程异常值的具体数据。神经网络法主要是在非线性映射中进行应用，其转化尤其小。

5）数字模型回归的估计法。该种方法的主要应用原理是利用最小二乘法进行拟合函数运算，并利用数字模型抗差法消除其缺陷。这种技术是在数学模型基础上应用而来，在对平差检验过后，在对信息进行有效的调整。一般情况下，如果观测值非常小，可以将其直接去除。其缺陷是，受到外界因素的影响较大，测量结果准确性容易受到影响。

3 应用实践

1）公路测设测量。随着科学技术的日新月异，GPS动态定位技术得到了极大的升级和创新，尤其是高程拟合的RTK定位技术的研究更加趋于完善，在各种行业和领域得到了极大的广泛应用。其中在公路工程测量和放样作业中发挥了极大的优势和作用。其中该种技术的应用优势特点是：测量数据结果比较精准，耗时短，测量时间比较灵活，此外利用这种技术进行测量还可以获得三维坐标。一般情况下，使用GPS高程拟合技术主要是利用静态方式，构建完善的总体图根级的控制网。并利用测量获得的数据形成完整的带状地形图，能够对路线的平面以及纵面等进行精准的测量等。

2）公路控制测量。在以往的测量技术应用中，受到外界因素如距离、地形变化等的影响较大，影响其最终测量结果的精确性。GPS技术的应用，有效解决了这一难题。利用静态相对定位GPS技术构建完善的路线高精度控制网，能够在较大程度上提升测量精准度。当下，该种技术主要是在山区等地形条件较为复杂的区域应用较为广泛。随着技术水平的逐渐提升，在公路工程建设项目中也逐渐得到了科学的应用，如在青银高速公路、大广高速公路等工程建设中，起到了极大的应用。此外，利用GPS高程拟合技术，还能够对不连续贯通的复杂地形中进行应用，如密林、山区峡谷等项目建设中应用较为广泛。

3）公路桥、隧变形监测。由于该种技术的测量效果比较高，测量数据结果较为精准，所以，逐渐在桥、隧等变形监测工程中发挥了越来越重要的作用。当前美国在此技术依托下，研发程了完善的路桥观测系统，并且逐渐扩大了GPS高程拟合技术的应用范围。但是必须看到的是，虽然当前我国已把该项技术在一定的行业进行应用，但是技术还不是很成熟，需要逐渐加大研发力度，在实践应用中积累更多的经验等，从容而促使其综合技术水平的有效提升。

4 实例分析

表一是沅水某客运码头实测数据，表中YI398、YG180为GPS高程起算点。

表1

由上表数据可见，GPS拟合高程达到了较高的精度。

5 结语

综上所述，随着我国科学技术的逐渐发展，GPS技术得到了更加广泛的应用和优化，其技术水平逐渐提升，尤其是GPS高程拟合技术的的测量精度比较高，在地形较为复杂的区域比较适用，并且测量效率高，不容易受到外界因素的影响。因此在公路公程测量中得到了较为广泛的应用。为了进一步提升GPS高程拟合技术在公路工程测量中的应用深度和广度，使其技术应用日渐成熟，要逐渐加强对该项技术的深入研究，使其更加完善，满足现代化社会发展建设的需求。