影響工程測(cè)量中的精度因素及控制分析

史曉峰

(陜西水環(huán)境工程勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院， 陜西 西安 710018)

影響工程測(cè)量中的精度因素及控制分析

史曉峰

(陜西水環(huán)境工程勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院， 陜西 西安 710018)

GPS和電子水準(zhǔn)儀都是在很多工程測(cè)量當(dāng)中，所必須使用到的技術(shù)和設(shè)備，因此其測(cè)量精度對(duì)于工程整體質(zhì)量來(lái)說(shuō)，有著決定性影響，本文著重分析了造成GPS和電子水準(zhǔn)儀產(chǎn)生誤差的相關(guān)因素，并在此基礎(chǔ)上，建設(shè)性地提出了對(duì)應(yīng)的解決措施，希望通過(guò)此次經(jīng)驗(yàn)交流，本文能夠?yàn)閺氖鹿こ虦y(cè)量行業(yè)的相關(guān)工作人員帶來(lái)一定有價(jià)值的參考，同時(shí)也希望本篇文章，能夠起到拋磚引玉的作用。

GPS；電子水準(zhǔn)儀；誤差分析

自改革開(kāi)放以來(lái)，中國(guó)的經(jīng)濟(jì)建設(shè)速度一直呈現(xiàn)逐年遞增的態(tài)勢(shì)，各個(gè)領(lǐng)域當(dāng)中的科學(xué)技術(shù)含量也正在不斷上升，在工程測(cè)量領(lǐng)域當(dāng)中，人們也開(kāi)始對(duì)測(cè)量精度有了更高的要求。因此，針對(duì)各種測(cè)量技術(shù)和測(cè)量?jī)x器容易產(chǎn)生誤差的原因開(kāi)展分析，并采取相關(guān)處理辦法，是降低測(cè)量誤差，提升測(cè)量準(zhǔn)確性的一個(gè)重要途徑，本文所介紹的，便是在測(cè)量工程當(dāng)中常用了GPS和電子水準(zhǔn)儀。

1 工程測(cè)量當(dāng)中影響GPS和電子水準(zhǔn)

儀的精度因素

1.1 影響GPS的精度因素分析

GPS，又稱(chēng)之為全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)，在目前的民用、軍用和科研領(lǐng)域當(dāng)中，該技術(shù)已經(jīng)成為了一種重要的工程測(cè)量手段，并且為中國(guó)的發(fā)展做出了卓越的貢獻(xiàn)，但是人們?cè)卺槍?duì)該技術(shù)進(jìn)行使用的過(guò)程當(dāng)中發(fā)現(xiàn)，誤差仍然無(wú)法避免。這種誤差的產(chǎn)生會(huì)對(duì)工程測(cè)量效果產(chǎn)生十分嚴(yán)重的影響，綜合分析起來(lái)，產(chǎn)生誤差的原因主要有以下幾點(diǎn)：

1.1.1 電離層折射

當(dāng)GPS衛(wèi)星信號(hào)通過(guò)電離層的過(guò)程當(dāng)中，往往會(huì)受到帶電介質(zhì)的非線(xiàn)性散射特點(diǎn)的干擾。這種干擾不斷會(huì)讓GPS衛(wèi)星信號(hào)的傳播速度產(chǎn)生波動(dòng)，并且信號(hào)傳播的路徑也會(huì)產(chǎn)生變化，因此電離層會(huì)讓GPS信號(hào)和天線(xiàn)之間的位置判定產(chǎn)生錯(cuò)誤。這對(duì)于GPS信號(hào)來(lái)說(shuō)，這種錯(cuò)誤就很有可能產(chǎn)生100 m左右的誤差。

1.1.2 多路徑誤差

簡(jiǎn)單地說(shuō)，多路徑誤差指的是接收天線(xiàn)在獲取衛(wèi)星所傳輸?shù)男盘?hào)過(guò)程當(dāng)中，還有可能受到天線(xiàn)周邊所出現(xiàn)的衛(wèi)星信號(hào)，如果兩種信號(hào)出現(xiàn)有重合現(xiàn)象，那么在進(jìn)行工程測(cè)量的過(guò)程當(dāng)中，便極有可能導(dǎo)致誤差的出現(xiàn)。在天線(xiàn)周邊含有面積相對(duì)較大的反射面時(shí)，多路徑誤差對(duì)于測(cè)量結(jié)果的影響便會(huì)隨之增加，一般情況下，多路徑誤差對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響幅度一般在7 m左右，對(duì)相位觀(guān)測(cè)值所造成的影響長(zhǎng)度可以達(dá)到20 cm甚至以上，所以在工程測(cè)量當(dāng)中，多路徑誤差是十分普遍的誤差產(chǎn)生源。

1.1.3 對(duì)流層折射誤差

對(duì)流層會(huì)對(duì)地球表面的氣候環(huán)境產(chǎn)生十分顯著的影響，針對(duì)GPS衛(wèi)星信號(hào)的折射的復(fù)雜性也明顯超過(guò)了電離層，對(duì)流層信號(hào)折射誤差和GPS信號(hào)傳輸過(guò)程當(dāng)中，路線(xiàn)的氣溫、壓強(qiáng)、濕度有直接的關(guān)聯(lián)，并且還和衛(wèi)星的高度角和測(cè)量站點(diǎn)的高度有直接的聯(lián)系。

1.2 影響電子水準(zhǔn)儀精度因素分析

同傳統(tǒng)水準(zhǔn)儀進(jìn)行對(duì)比，電子水準(zhǔn)儀擁有更加精確的特點(diǎn)，但是不能忽視的是，在工程測(cè)量當(dāng)中，導(dǎo)致電子水準(zhǔn)儀產(chǎn)生誤差的現(xiàn)象是客觀(guān)存在并且十分常見(jiàn)的，產(chǎn)生誤差的原因主要是以下幾點(diǎn)：

1.2.1 電子i角對(duì)測(cè)量結(jié)果存在影響

實(shí)驗(yàn)表明，電子水準(zhǔn)儀的電子i角在使用時(shí)所發(fā)生的變化會(huì)對(duì)工程測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生較大的影響，科研人員對(duì)電子水準(zhǔn)儀在測(cè)量過(guò)程當(dāng)中的i角變化開(kāi)展了分析，從分析的結(jié)論中能夠發(fā)現(xiàn)許多都是因?yàn)殡娮颖容^長(zhǎng)期不開(kāi)展更新測(cè)試而造成的，若電子i角不定期開(kāi)展測(cè)試更新，就會(huì)造成電子水準(zhǔn)儀的精度受到影響，因?yàn)樵陔娮铀疁?zhǔn)儀當(dāng)中，所存儲(chǔ)的電子i角基本上都是上一次所存儲(chǔ)的值，這邊會(huì)對(duì)工程測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生極大的影響。

1.2.2 強(qiáng)電磁干擾對(duì)電子水準(zhǔn)儀精度造成影響

電子水準(zhǔn)儀在進(jìn)行使用時(shí)，還有因?yàn)閺?qiáng)電磁感染而使其精度受到影響，由此導(dǎo)致測(cè)量誤差。分析造成誤差的原因，本人認(rèn)為，在電子水準(zhǔn)儀當(dāng)中，存在有大量的電子元件，這些電子元件在使用的過(guò)程當(dāng)中，往往會(huì)和周?chē)碾姶艌?chǎng)發(fā)生相互作用，由此使得電子水準(zhǔn)儀在使用的過(guò)程當(dāng)中產(chǎn)生嚴(yán)重的誤差，同時(shí)就現(xiàn)有的科學(xué)技術(shù)來(lái)說(shuō)，電磁干擾無(wú)法避免，這使得電磁干擾成為了重要的造成電子水準(zhǔn)儀產(chǎn)生誤差的原因。

2 工程測(cè)量當(dāng)中控制GPS和電子水準(zhǔn)

儀的精度措施

2.1 GPS的精度控制

2.1.1 電離層折射現(xiàn)象時(shí)的精度控制

針對(duì)電離層折射現(xiàn)象所導(dǎo)致的精度誤差，技術(shù)人員所采取的辦法一般是使用雙頻修正技術(shù)，針對(duì)采用雙頻接收設(shè)備的用戶(hù)來(lái)說(shuō)，都可以采取這樣一種方式，因?yàn)殡婋x層對(duì)信號(hào)所產(chǎn)生的影響往往和信號(hào)自身有密切關(guān)系，需要使用L1/L2的頻率觀(guān)測(cè)值邂計(jì)算出電離層當(dāng)中的時(shí)延差點(diǎn)修正數(shù)，因?yàn)槭褂玫哪Ｐ褪欠浅?yán)謹(jǐn)?shù)?，因此針?duì)誤差的修正效果很好。

2.1.2 多路徑誤差的精度控制

針對(duì)多路徑誤差，測(cè)量單位需要在建立GPS點(diǎn)過(guò)程中，回避反正能力較強(qiáng)的反射面，并且同汽車(chē)保持較遠(yuǎn)的距離，接收天線(xiàn)同樣需要較好的屏蔽能力，這樣方能有效降低多路徑誤差。

2.1.3 對(duì)流層折射誤差

針對(duì)對(duì)流層折射誤差，在建立GPS控制網(wǎng)時(shí)，應(yīng)針對(duì)模型進(jìn)行修正，因?yàn)槟Ｐ托拚梢栽诤艽蟪潭壬辖档蛯?duì)流層折射對(duì)測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生的影響，并在此基礎(chǔ)上，使用時(shí)差分技術(shù)對(duì)誤差進(jìn)行進(jìn)一步削弱。

2.2 電子水準(zhǔn)儀精度控制

2.2.1 電子i角對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響控制

在工程測(cè)量當(dāng)中，相關(guān)技術(shù)人員應(yīng)養(yǎng)成對(duì)電子水準(zhǔn)儀正確的使用習(xí)慣，即定期針對(duì)電子水準(zhǔn)儀進(jìn)行測(cè)量更新，并根據(jù)工程實(shí)際狀況，對(duì)設(shè)備進(jìn)行調(diào)試，每一個(gè)獨(dú)立的測(cè)量工程開(kāi)始之前，都需要對(duì)其i角進(jìn)行測(cè)試，只有參數(shù)的準(zhǔn)確才能保障測(cè)量結(jié)果的最大程度精確。

2.2.2 強(qiáng)電磁干擾對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響控制

電子水準(zhǔn)儀雖然在使用過(guò)程中有著諸多的優(yōu)點(diǎn)，但是并非在任何情況下都是適用的，針對(duì)存在有強(qiáng)電磁干擾的環(huán)境，測(cè)量人員在開(kāi)展施工之前應(yīng)想辦法降低周邊的電磁干擾，若無(wú)法降低干擾，則需要采用高精度光學(xué)水準(zhǔn)儀來(lái)對(duì)電子水準(zhǔn)儀進(jìn)行替代。

3 結(jié)語(yǔ)

隨著我國(guó)各個(gè)行業(yè)科學(xué)技術(shù)含量的不斷提升，人們對(duì)測(cè)量工程的精度有了更高的要求，因此筆者基于此種背景，分析了測(cè)量過(guò)程當(dāng)中常用的GPS和電子水準(zhǔn)儀產(chǎn)生誤差的原因，并提出了相關(guān)解決辦法，希望能夠給予行業(yè)人員帶來(lái)幫助。

[1]戴樹(shù)青,李卓. 淺談工程測(cè)量過(guò)程中精度的影響因素及控制[J].黑龍江科學(xué).2014,08:272.

[2]霍棟良. 影響工程測(cè)量精度的因素及控制分析[J].江西建材.2016,01:243.

2016-08-14

史曉峰(1974-)，男，陜西西安人，高級(jí)工程師，主要從事工程測(cè)量工作。

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1004-1184(2017)01-0117-01