工程测量中应用GPS控制测量平面及高程精度
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[摘 要]采用GPS技术进行测量是当前工程建设发展的一大趋势，不仅提高了工作效率，降低了工作难度，也使精度得到了有效提升。目前工程项目测量中，应用GPS控制测量技术，在进行平面和高程测量时存有一些问题，需要进行不断的改进和完善，从而促进其重要作用的发挥。文章将围绕GPS控制测量平面和高程精度的相关问题进行探讨，提出一些改善措施，以供相关人员参考。
[关键词]工程测量；GPS；平面；高程精度
中图分类号：TP753 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）12-0077-01
1工程测量中GPS控制测量操作分析
（1）资料收集。将测量区域选定后，需要做好相关资料的收集及检验工作，分析区域内的地质环境、基本特点及起算点数据，为后续工程测量提供依据。（2）选点布网。选点布网关键环节，测量人员要根据相关的规范标准，分析测量区域地形，综合考虑各方面因素，继而对选点布网进行合理设计。（3）踏勘埋石。做好选点布网后，要根据点位设计和调度情况做好踏勘埋石工作，便于后续观测工作的顺利进行。（4）外业观测。利用GPS定位功能得到测量对象的位置信息。（5）数据处理。通过外业观测能够得到许多的数据信息，工作人员需要做好对这些数据信息的整理和储存工作，为后续工作提供真实、准确和完整的信息依据。（6）修补测量。对于工程测量中存在的误差，要及时做好修补测量，平差处理相关数据，确认工程测量是否符合规范要求，反之就要按照卫星时段的情况进行补测，以此保证工程测量的最终质量。
2、GPS控制平面测量
2.1 GPS控制平面测量
工程测量中进行平面测量是很容易的。其是测量中应用了GPS控制网，这里要设计控制网形，对从测量精度以及基准等多方面进行有效的控制。测量时，相应的GPS控制网要进行分级设置，实行逐级管控，确保平面测量实际过程中，可以获取高精度数据。目前采用GPS技术进行平面测量中，一般运用相对定位法，在工程要求较高的情况下采用的控制网形式大多是网连式或边连式。
2.2有效提高GPS控制平面测量精度的措施
第一，在进行测量时，要确保GPS控制网每个测量控制点都可以获取精度比较高的数据，通常应用同步测量方法，进行获取两个相邻控制点间的观察基线，这样获得的基线最直接。第二，进行GPS控制网点的设置过程中，所设计的网格当中的最小单位的异步环，具有的边数不能超过6条。第三，在进行工程测量时，要尽可能的和国家高等级GPS的控制点联测，比如国家A、B级测量网、省市的C级网等，进而保证和提高工程项目在测量时的数据精度，这里的精度包括尺度、方位和绝对精度等。第四，假如测量过程当中不能和高等级测量网联测，要进行有效提高GPS控制平面测量精度，就应用增加测量时间，应用相应的基线向量测量法，应用激光进行测量网格当中的边距，以保证GPS测量网络设置精准。
3、影响GPS高程测量精度的主要原因
3.1难以获得GPS大地高程的测量精度
高精度GPS测算的重要前提是获得高精度GPS大地高程观测数据。但后者受星历误差、相对论效应以及卫星钟差等不确定性因素的影响较大，同时，GPS大地高程观测数据也与电离层与、对流层的延迟以及多路径效应有关，此外，三维坐标和天线对中、整平误差也是导致GPS大地高程观察数据失准的重要因素。当GPS进行静态定位时，以上数据的准确才能保证GPS高程测量数据的精确性。
3.2难以获得高精度几何水准测量起算点
一般情况下，大地高与高程异常值之差就是控制测量点的数值，其中，高程异常值是可以拟合得出的，它与测量区域的几何水准高程测量指也存在一定的比例关系，因此，若是想确保高程精度，就必须将几何水准测量起算点测量精确。
3.3 GPS高程拟合方法
GPS高程拟合的基本原理是先测算出大地高与正常高之差，得到高程异常值，然后拟合大地水准面，得到未知点的高程异常值。虽然这种拟合方法能够使测算数据保持较高的精度，但在实际操作中却十分困难，如工作量大、费用高、时间长等，如遇到地形复杂的区域，测量程序会更加繁琐。此后又研制出了水准测量法，要对大地水准面进行拟合模型，取少部分GPS点进行测量，通过多次测量去平均数来提高精度。
4、GPS技术测量高程的精度控制的有效措施
4.1加强高程控制点布设
高程起算点的精度会直接影响后续高程值的计算，因此，相关工作人员应加强对控制点的布设，最终达到提升起算点高程精度的目的。此外，已知高程点的分布也在很大程度上影响着高程的测量精度，进行高程拟合时，通常需要设置6个以上的已知高程点，并且需要平均分布于整个控制测量网中，若遇到测区面积较大或地形地势较为复杂的区域时，如山区地带等，则需要适当增加已知高程点的密度，或对测区进行分块，分别建立拟合模型，通过分区拟合能够进一步提升高程拟合的精度。
4.2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。
4.3合理选择高程拟合模型
数学曲面构件法是高程拟合中较常用的方法，该方法不仅可以有效保证GPS测量点计算的科学性和可靠性，还能准确计算未知点的正常高。当前较常用的高程拟合模型有二次曲面拟合法、平面拟合法以及应用样条函数法等。在实际测量工作中，需要根据具体的观测环境和观测要求选择合适的高程拟合模型，其中，二次曲面拟合法测量得到的误差最小，因此，是当前应用最为广泛的高程拟合方法。
4.4修正电离层误差
卫星信号属于电磁波的一种，其在穿越大气电离层时通常会出现折射和反射现象，加之其他干扰因素的影响，最终导致GPS接收仪接收到的卫星信号存在偏差。
（1）同步观测。利用距离不超过20km的2个观测站同时进行同一测量点的测量工作，然后以二者的观测差值为依据进行电离层测量精度的计算，进而能够对测量数据进行校正。
（2）多频观测。该方法是指利用不同频率进行多次测量，对测量得到的伪距测量值进行折射率差异计算，得到折射改正值并对GPS测量结果进行纠正。
结语
科学技术的发展极大地带动了現代测绘技术的普及和应用，GPS测量技术的应用过程中受各种因素的影响，GPS控制测量平面及高程精度一直难以有效满足工程测量的需求，通过上述多个角度提出的一些加强和控制措施，希望能为相关从业人员提供一些参考。
参考文献
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