工程測(cè)量中GPS控制測(cè)量平面與高程精度研究

啜 莉 于 玲

（長(zhǎng)春五度空間數(shù)據(jù)有限公司 吉林省長(zhǎng)春市 130000）

GPS即全球衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)，是通過(guò)在空間保持發(fā)行狀態(tài)的衛(wèi)星源源不斷地向地球發(fā)送加載了特殊定位信息的無(wú)線電信號(hào)的某種頻率，從而能夠?qū)崿F(xiàn)定位測(cè)量的定位系統(tǒng)。因?yàn)闇y(cè)量精度高、操作簡(jiǎn)便、便于攜帶、全天候操作、相鄰觀測(cè)點(diǎn)間無(wú)需通視等優(yōu)勢(shì)，GPS控制測(cè)量技術(shù)在工程測(cè)量中有著廣泛的應(yīng)用，并逐步替代了傳統(tǒng)測(cè)量手段的應(yīng)用。但是，由于GPS控制測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用時(shí)間很短，在實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程中，受到各種因素的影響，很容易出現(xiàn)較大的測(cè)量誤差，影響測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性。只有加強(qiáng)GPS控制測(cè)量技術(shù)的研究，采取各種措施提高GPS控制測(cè)量平面與高程精度，才能夠?yàn)楣こ探ㄔO(shè)的順利進(jìn)行提供保證。

1 工程測(cè)量中GPS控制測(cè)量平面與高程精度存在的問(wèn)題

1.1 GPS精度達(dá)不到相關(guān)要求

在工程測(cè)量中，大地高程的測(cè)量對(duì)于GPS精度有著非常苛刻的要求。但是在測(cè)量過(guò)程中很容易受到相對(duì)效應(yīng)以及衛(wèi)星的時(shí)差影響，其中還包括量取天線高所引起的誤差、天線整平誤差、天線對(duì)中誤差等，并且在工程測(cè)量過(guò)程中，還會(huì)因?yàn)镚PS接收設(shè)備出現(xiàn)誤差而導(dǎo)致精度下降。因此，只有經(jīng)過(guò)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)挠?jì)算和預(yù)估，才能夠充分發(fā)揮GPS控制測(cè)量技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，對(duì)測(cè)量平面與高程精度進(jìn)行有效的控制。然而，部分技術(shù)人員沒(méi)有使用符合要求的GPS精度，使得衛(wèi)星輸送信息、設(shè)備接收信息的質(zhì)量達(dá)不到預(yù)期。經(jīng)常因?yàn)閳D像失真而影響大地高程測(cè)量精度，進(jìn)而無(wú)法科學(xué)地選擇測(cè)量平面和控制點(diǎn)位置[1]。

1.2 選擇測(cè)量平面的標(biāo)準(zhǔn)不明確

在工程測(cè)量中，對(duì)于測(cè)量平面的選擇以及控制點(diǎn)位置的選擇都有著非常嚴(yán)格的要求，只有經(jīng)過(guò)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)挠?jì)算，才能夠保證測(cè)量平面與控制點(diǎn)位置選擇的科學(xué)合理性。但是部分技術(shù)人員在運(yùn)用數(shù)學(xué)方法擬合得到高程異常值的過(guò)程中，并沒(méi)有嚴(yán)格按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)控制水準(zhǔn)測(cè)量的精度等級(jí)，導(dǎo)致高程起算點(diǎn)的精度無(wú)法滿足相關(guān)部門的要求，GPS的功能發(fā)揮也受到限制。

1.3 沒(méi)有意識(shí)到工程測(cè)量中的誤差控制的重要性

技術(shù)人員不重視工程測(cè)量中存在的誤差，也會(huì)對(duì)GPS控制測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用效果產(chǎn)生影響。而且，大多數(shù)的工程測(cè)量的工作環(huán)境都十分惡劣，衛(wèi)星接收信號(hào)很容易受到空氣對(duì)流層、海拔高度等因素的影響，從而產(chǎn)生對(duì)流層延遲、電離層延遲、多路徑效應(yīng)等誤差。所以，技術(shù)人員必須要結(jié)合實(shí)際情況修正工程測(cè)量中的誤差，才能保證工程測(cè)量的工作質(zhì)量。如果技術(shù)人員沒(méi)有意識(shí)到這一點(diǎn)，那么工程測(cè)量中差生的誤差將無(wú)法在第一時(shí)間得到修正。

2 工程測(cè)量中GPS控制測(cè)量平面與高程精度的提升對(duì)策

2.1 優(yōu)先選擇精度高的GPS設(shè)備

在工程測(cè)量中，如果GPS精度達(dá)不到要求，那么衛(wèi)星傳輸?shù)母叱绦畔①|(zhì)量以及衛(wèi)星傳輸高程信息的效率都會(huì)受到嚴(yán)重的影響，其測(cè)量準(zhǔn)確性將得不到保證。所以要想提高GPS控制測(cè)量平面與高程精度，就必須要優(yōu)先選擇精度高的GPS設(shè)備。

首先，精度高的GPS設(shè)備，可以有效識(shí)別衛(wèi)星傳輸?shù)母鞣N信息，如果衛(wèi)星傳出的信息與實(shí)際情況存在誤差，那么GPS設(shè)備就會(huì)自動(dòng)修正。如果工程測(cè)量工作的開(kāi)展地點(diǎn)有著非常復(fù)雜的地質(zhì)條件，那么衛(wèi)星傳輸信息的質(zhì)量將會(huì)受到影響，尤其是測(cè)量區(qū)域存在的磁場(chǎng)會(huì)對(duì)衛(wèi)星傳輸信號(hào)產(chǎn)生嚴(yán)重的干擾。如果使用精度高的GPS設(shè)備，那么衛(wèi)星傳出信息的準(zhǔn)確性就可以得到有效的保證。

其次，精度高的GPS設(shè)備的數(shù)據(jù)處理效率很高，可以實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星傳輸信息的精密化處理，并結(jié)合測(cè)量區(qū)域的地質(zhì)條件，進(jìn)行相關(guān)圖像的轉(zhuǎn)換，減少圖像失真問(wèn)題的出現(xiàn)。而且，精度高的GPS設(shè)備還可以對(duì)外界的各種干擾因素進(jìn)行抵抗，進(jìn)而對(duì)測(cè)量平面與高程精度進(jìn)行合理的控制。

2.2 加強(qiáng)測(cè)量平面選擇標(biāo)準(zhǔn)的控制

通過(guò)對(duì)測(cè)量平面的高程以及高程異常值進(jìn)行嚴(yán)格的計(jì)算，加強(qiáng)測(cè)量平面選擇標(biāo)準(zhǔn)的控制，對(duì)于提高工程測(cè)量的準(zhǔn)確性具有十分重要的意義。

（1）為保證各GPS高程點(diǎn)達(dá)到測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)，關(guān)鍵是具有高精度的高程起算點(diǎn)，包括點(diǎn)位的穩(wěn)定性和測(cè)量精度等級(jí)。同時(shí)擬合所需的水準(zhǔn)點(diǎn)需滿足均勻分布，數(shù)量至少為6個(gè)。當(dāng)所測(cè)區(qū)域面積及地形差別較大時(shí)，可將測(cè)區(qū)分塊分別建立擬合模型，以有效的保證高程擬合精度。

（2）采取有效的方法控制大地高的精度。包括正確的量取天線高，重視站址的選擇，將GPS網(wǎng)的圖形結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，運(yùn)用同步觀測(cè)量求差值等。

（3）選用合理的高程擬合模型，通常情況下，平面擬合法、二次曲面擬合法、樣條函數(shù)法及多面函數(shù)法比較常用，而在計(jì)算高程測(cè)量值的過(guò)程中，為了加強(qiáng)誤差的控制，得到較高精度的高程異常值，在使用二次曲面擬合方法的同時(shí)，還要充分考慮不同地質(zhì)特點(diǎn)等因素的影響。如果工程測(cè)量位于偏遠(yuǎn)山區(qū)，地質(zhì)環(huán)境相對(duì)復(fù)雜，那么就要對(duì)測(cè)量區(qū)域周邊的磁場(chǎng)、空氣對(duì)流層、地下介質(zhì)密度以及土壤特點(diǎn)等進(jìn)行充分的考慮。測(cè)量平面要優(yōu)先選擇地勢(shì)相對(duì)平坦的區(qū)域，同時(shí)嚴(yán)格控制不同測(cè)量基站之間的距離，根據(jù)實(shí)際情況合理控制測(cè)量基站的設(shè)置數(shù)量，確保衛(wèi)星輸送信號(hào)的正常接收。需要注意的是，測(cè)量平面的選擇需要先在同一時(shí)間內(nèi)測(cè)量目標(biāo)區(qū)域內(nèi)的大地高度，并將同步測(cè)量的基站距離控制在20km以內(nèi)。只有這樣，才能減少工程測(cè)量誤差，確保GPS控制測(cè)量的作用得到充分的發(fā)揮[2]。

2.3 重視工程測(cè)量誤差的修正與校對(duì)

對(duì)工程測(cè)量誤差的修正與校對(duì)有足夠的重視，可以有效提高GPS控制測(cè)量平面與高程精度。而針對(duì)工程測(cè)量誤差的修正與校對(duì)，主要使用以下三種方法：①通過(guò)使用雙頻接收機(jī)采集GPS數(shù)據(jù)，利用不同頻率的觀測(cè)值組合進(jìn)行電離層延遲改正、利用電離層模型加以改正、利用同步觀測(cè)值求差來(lái)進(jìn)行改正，以削弱電離層誤差的影響。②減小接收機(jī)位置誤差，將多臺(tái)GPS數(shù)據(jù)接收儀設(shè)置到測(cè)量平面上，通過(guò)對(duì)多臺(tái)數(shù)據(jù)接收儀接收的信息進(jìn)行比對(duì)和研究來(lái)提升工程測(cè)量數(shù)據(jù)的質(zhì)量。③通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)參數(shù)的修正。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在工程測(cè)量中，GPS控制測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用主要存在著GPS精度達(dá)不到相關(guān)要求、選擇測(cè)量平面的標(biāo)準(zhǔn)不明確、沒(méi)有意識(shí)到工程測(cè)量中的誤差控制的重要性等問(wèn)題。要想提高GPS控制測(cè)量平面與高程精度，就必須要優(yōu)先選擇精度高的GPS設(shè)備、加強(qiáng)測(cè)量平面選擇標(biāo)準(zhǔn)的控制、重視工程測(cè)量誤差的修正與校對(duì)。因此，在日常的測(cè)量工作中，我們要不斷對(duì)GPS控制測(cè)量技術(shù)進(jìn)行研究，并適應(yīng)新技術(shù)在測(cè)量工作中的應(yīng)用，從而使GPS控制測(cè)量在工程測(cè)量中更好的應(yīng)用。