工程测量中gps控制测量平面与高程精度分析

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 工程测量中 GPS 控制测量平面与高 程精度分析 摘要：由于 GPS 控制测量技术 具有效率高、全天候、多功能等优势， 已被国家经济建设和科学研究等众多领 域所广泛应用。在现代工程测量中，已 经基本取代了传统的测量方式。但是， GPS 控制测量技术比与传统测量方法相 比，直观性要差一些，其平面精度一般 都能符合精度要求，却存在较大的高程 误差。本文重点分析影响高程误差的主 要因素，以及如何提高 GPS 高程测量 的一些对策与措施。 中国论文网 /8/view-12738143.htm 关键词：工程测量 GPS 平面误 差 高程误差 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 中图分类号：P228 文献标识码： A 文章编号： 1007-9416（2014）01- 0221-01 全球卫星导航定位系统是通过在 空间保持发行状态的卫星源源不断的向 地球发送加载了特殊定位信息的无线电 信号的某种频率，从而能够实现定位测 量的定位系统。最具代表性的是 GPS 定位测量技术。在实际测量中，大多数 的工程测量存在已知点少、已知点的位 置分布不合理、网形不佳、不宜进行水 准测量等问题，这些问题都会直接导致 GPS 控制网的精度得不到保障。由于平 面精度通常存在的问题不大，下面，我 们对高程精度进行详细的探讨。 1 影响高程测量精度的主要因素 1.1 GPS 大地高的测量精度 推算出精度较高的 GPS 正常高 的重要前提之一是获得精度较高的 GPS 大地高程观测数据。通常，影响 GPS 大地高测量精度的因素主要有：卫星星 历误差、卫星钟差、相对论效应等，这 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 些是和卫星相关的误差；与信号传播有 关的误差有对流层延迟、电离层延迟、 多路径效应等等；与接收设备相关的误 差有天线对中误差、天线整平误差、量 取天线高引起的误差、由天线相位中心 导致的误差等；在星历、已知点三维坐 标的影响下、或者选用有误差的模型的 影响下导致数据处理产生误差。 当进行 GPS 静态定位测量时， 必须要确保控制点位置的准确性，安置 足够数量的接收机，确保得到的观测数 据满足要求（采样率时间以及观测时段 的时间通常要在 25min 以上） ，仔细明 确卫星的截止高度角和天线高度，这些 都可以在一定程度上减小甚至完全避免 上面提到的影响因素，确保高程测量达 到要求的高精度。 1.2 公共点几何水准测量精度 通常，控制测量点的大地高与高 程异常值的差值就可以得到正常值。其 中高程异常值是运用数学方法拟合得到 的，并且与测区某些点的 GPS 大地高 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 和相应的几何水准高程测量值的差值有 关。所以不难看出，要想得到高精度的 高程异常值，就必须要求有高精度的几 何水准测量起算点，还要注意的是，在 工程测量中，水准测量本身的精度等级 也是有严格要求的。 1.3 GPS 高程拟合的方法 大地高减去正常高就得到了高程 异常（大地高是由 GPS 测量得到的， 正常高是由水准测量得到的） ，再由高 程异常拟合出似大地水准面，然后通过 解算得出未知点的高程异常，这就是 GPS 高程拟合的基本原理。 虽然通过传统的方法测量得到的 几何水准高程值具有很高的精度，但是 在实际的工程施工测量中，存在很多苦 难，如工作量巨大、测量费用高、观测 所需的时间较长，在一些山丘等地质情 况复杂的地区，其测量值达不到工程所 要求的精度等等。因此我们可以采用水 准测量方法进行测量，即对很少一部分 的 GPS 点进行高程测量，然后利用高 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 程拟合技术手段解算出剩下相关 GPS 点的高程。因此，选择合适的大地水准 面拟合模型，并对其进行准确的计算， 都有益于得到高精度的控制点高程。 1.4 公共点的密度以及其分布状 况 除了上述三方面以外，满足要求 数量的高程控制点，较为均匀的分布在 测区范围内，都能提高高程拟合的整体 精度。 2 提高 GPS 高程测量精度的措 施 2.1 针对大地高测量采取的方法 第一，差值运用同步观测量来求。 在工程 GPS 控制测量中，利用同步观 测量求差是较为简单有效的数据处理方 法。同步求差法具有明确的理论依据， 即观测距离相距在 20km 以内的情况下， 这两个同步观测站所受到的对流层影响、 卫星星历误差以及电离层的影响都可以 看做是基本没有差别的，并且运用同步 求差法就可以将存在的误差进一步减小 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 到忽略不计。但是，运用这种方法的前 提条件必须满足两个观测站是同步进行 观测的，他们之间的距离必须保证不超 过 20km。第二，站址的选择也很重要。 虽然没有要求 GPS 观测站之间必须能 够互相看得见，但是恰当选择合适的观 测点位置是很有必要的，不仅要严满足 照相关规定，还要根据具体的工程测量 环境，灵活多变的制定最适合的站址选 择方案。第三，天线高的量取要确保正 确。如果天线高测量存在误差，将会导 致 GPS 高程的严重误差，因此，我们 要给予天线高的测量应有的高度重视。 通常，在野外作业时，将天线的斜高作 为测量值，在测量过程中将天线圆盘以 120为间隔分为三个方向，分别测量这 三个方向的天线高，并且要保证这三个 测量结果的误差在 3mm 之内，然后取 平均值。除此之外，由于在野外作业时 所用到的天线类型不尽相同，要注意相 位中心的高度会随之有所变化。第四， 可以将 GPS 网的图形结构进行优化设 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 计。 2.2 选用合理的高程拟合数学模 型 通常，我们首先构造出一种数学 曲面来拟合似大地水准面，然后利用其 推算出 GPS 测量区域内控制点的正常 高以及待定点的正常高。常用的拟合方 法有平面拟合法、二次曲面拟合法、样 条函数法以及多面函数法。由于二次曲 面拟合法一般能够得到较高精度的高程 异常值，因此常常被采用，当然我们也 要结合观测地区的实际地形地貌进行选 择。 2.3 关于高程控制点 高精度的高程起算点是使通过拟 合得到的各 GPS 高程点达到测量标准 的重要关键之一，而高程起算点的精度 包括其点位的稳定性和测量精度等级。 与此同时，拟合所需的水准点尽可能满 足均匀分布，并且要求有 6 个或 6 个以 上。当所测区域面积较大且存在较大地 形差别时，可将测区分块分别建立拟合 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 8 模型，这将有效保证高程拟合精度。 3 结语 随着我国科学技术的不断发展与 创新，GPS 技术已经得到提高并且广泛 应用于我国的经济建设和城市化建设中