关于工程测量中GPS控制测量高程精度的分析

关于工程测量中GPS控制测量高程精度的分析

王善刚陈亮

盐城市房地产测绘中心江苏盐城224000

摘要：和以往传统的控制测量技术相比较而言，GPS控制测量技术虽然在测量定位和测量准确度方面有较大的优势，但是由于其高程测量精度较低，并且直观性优势不明显，导致GPS控制测量技术一直难以得到有效的推广和应用。而随着我国工程建设行业的发展，GPS测量技术必然会得到进一步的普及与应用，这就对GPS测量的精度控制提出了要求，基于此，加强对工程测量中GPS测量的精度控制分析有十分重要的意义。

关键词：工程测量；GPS；控制；测量；高程；精度

1概述

自上世纪七八十年代以来，GPS技术最先在美国被研发出来，经过快速的发展，到九十年代已被全世界范围内应用于各个领域。该技术主要由三部分构成，即空间卫星系统、地面监测系统以及用户设备。其定位功能主要是通过卫星系统接收来自卫星发出的无线电信号完成的，不仅能为军事、国防提高重要的数据支撑，也对人们生产生活的领域提供了便利，到目前为止，在工业生产方面几乎代替了所有传统测量技术。在工程测量中，使用GPS技术进行控制测量平面主要有几大流程，首先，要收集测量区域的资料，按照作业要求选择合适的布点，根据地形、接收机情况和卫星情况对布点进行考察与设计。其次，进行外业观测作业，所谓外业观测就是对GPS信号进行获取、接受和跟踪，获得数据后要对其进行备份，根据无线类型和时段将其进行存储和修补测量。此外，工程测量要严格按照《全球定位系统测量规范》中的规定的测量标准进行，其测量的任务、密度、时间、精度以及经济指标都要严格达标。

2GPS控制测量高程精度的影响因素

2.1GPS大地高测量精度影响

GPS大地高测量精度的影响因素主要是卫星误差，包括卫星钟差、一级卫星星历误差以及信号传递延迟等。信号传递延迟主要指的是信号经过大气层时产生的对流层延迟效应和电离层延迟效应。同时，在进行GPS静态测量时，控制点的准确性、信号接收设备的数量以及采样观测时间也会在一定程度上影响大地高的测量精度。而在实际测量中，不仅信号接收设备的数量要求和观测时间要求得不到满足，控制点的准确性也难以得到有效保障，因此，GPS测量技术的高程精度一直存在较大的误差。

2.2公共点几何水准测量精度

几何水准测量得到高为正常高，而大地高的数学计算方法为正常高与高程异常的和，因此，公共点几何水准测量精度对大地高的获取有十分重要的影响。而传统的测量工作中，由于测量周期长、测量成本高，并且受环境影响较大，利用传统方法得到的几何水准线精度通常精度较低，那么GPS控制测量的高程精度很容易出现误差。

2.3GPS高程拟合方法

GPS高程拟合法即利用已知点的大地高和正常高计算得到的高程异常值拟合得到大地水准面，然后以此为基础进行未知测量点的高程异常值计算，最终得到测量点大地高的方法。在实际测量工作中，尤其是一些复杂区域，往往难以有效保证水准高程值的精度，因此，需要用高程拟合法进行未知点的高程计算，而拟合模型的不同，其高程计算结果也不尽相同，因此，若高程拟合模型不合适，必然会导致较大的高程误差。

3工程测量中GPS控制测量精度优化措施

3.1优化大地高测量方法

为了保证GPS定位测量技术高程观测数据的准确度：①相关测量人员应结合整体测量工程要求，选择合理的测量位置。在具体的大地高观测点选择时，可依据具体工程测量环境，制定多种站址选择方案。然后依据GPS定位测量站之间距离情况，选择合理的观测位置；②在工程GPS定位测量技术应用过程中，同步观测量求差方法的应用可以有效提高整体测量精确度。同步观测量求差的方法主要是依据相关理论数据，在保证观测站点间距离小于20km的前提下，两个同步观测站点间卫星星历误差、电离层、对流层等相关影响因素可忽略不计。这种情况下，就可以通过同步求差法将已存在的误差进行进一步缩小，从而得出较为准确的大地高数值。需要注意的是，在同步求差法应用过程中，应保证GPS定位测量观测站点间距离在20km以内，即同步观测模式；③天线高度的精确量取也是GPS定位测量技术大地高测量精度控制的重要方面。在户外测量过程中，GPS定位测量技术主要以天线斜高为测量值，然后结合天线圆盘120°为间隔分量结果。通过三个方向天线高的测量，可将整体测量结果误差控制在3.1mm以下。通过三个方面天线高测量平均值的计算可获得较为准确的测量数据。需要注意的是，在实际测量过程中，由于户外作业天线类型具有一定区别，其相位中心高度也会有不同的特点，因此在实际测量环节可依据户外作业天线类型特点设定合理的相位中心高度标准。

3.2完善高程拟合数学模型

在实际工程测量过程中，数学曲面构件拟合似大地水准面方法为应用频率较高的工程测量方法。而针对现阶段数学模型应用情况，在实际高程拟合数学模型应用过程中，可在以往二次曲面拟合的基础上，根据测量环境的变化，综合采用平面拟合、样条函数、多面函数等拟合措施，从而得到精确度较高的高程数值。在实际高程拟合数据模型应用过程中，可以通过其他控制点高精度高程值的控制，进行控制点的布设，从而在保证高程起算点稳定性的同时，提高测量精确度。在实际拟合水准点布设过程中，可在以往4个卫星布设点设置的基础上，采用6个以上的卫星测量点。或者依据工程测量地形变化情况，进行分区高程拟合模型的设置，保证高程拟合精度的有效提升。

4电离层误差修正

在GPS定位测量技术应用过程中，除了不良天气状况，大气中电离层也会对GPS定位系统卫星信号的接收造成一定的不利影响[2]。甚至会导致卫星信号反射情况的发生。针对这种情况，相关测量工作人员就可以采取一定的电离层误差修正措施。电离层误差修正措施主要是通过电离层修正模型的构建，将GPS定位设备卫星信号接收环节出现的误差进行修正处理。同时为了保证修正卫星信号频率精度得到有效控制，在实际检测过程中也可以通过多频观测修正的形式，在同一个测量点位置进行多个伪距离的测量。然后对不同频率测量获得的伪距离测量数值的折射率进行统一计算，在获得折射修改后的数值之后，可添加到相应频率修正模型中，从而保证整体GPS定位测量精度的有效控制。此外，针对地下介质密度分布不均而导致的GPS定位测量精度误差，可在相应区域位置进行测量点、测量基站的合理设置，从而避免区域磁场对卫星信号接收设备的影响。

5结束语

综上所述，GPS定位测量技术在工程测量中的应用，具有定位精确、简单便捷的优良特点，但是由于其卫星信号接收受区域磁场、天气状况等因素的影响，对整体GPS定位平面及高程测量精度控制效率造成了一定阻碍。因此在实际工程测量过程中，为了最大限度降低GPS定位测量差错率，在实际测量环节相关测量人员可根据区域测量位置，选择合理的大地高测量方法，结合高程拟合数学模型的完善，保证整体GPS测量平面及高程精度。

参考文献：

[1]祝莉华.GPS技术在土地测绘地籍控制测量的应用分析[J].建材与装饰，2016（50）：224-225.

[2]贾振涛.GPS技术在实际地形控制测量中的实践运用研究[J].中国新技术新产品，2016（09）：99-100.

[3]荣艳兵.常规控制测量与GPS控制测量点位精度比较分析[J].福建质量管理，2016（04）：143.

[4]薛鹏飞.GPS技术在长输管线工程控制测量中的实际应用[J].科技创新与应用，2016（09）：299.