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摘要：现代的科学技术在高速发展和进步，GPS技术原来是应用在导航技术领域，现在已经开始在社会的很多领域当中广泛应用。工程项目的测量也开始应用GPS技术，在工程项目当中应用的GPS控制测量技术能够完成一些传统测量形式不能实现的功能。但在进行平面和高程测量时，还有一定的缺陷和不足。本文概述了GPS控制测量技术的应用现状，并列举了有关实例，然后分析了工程测量中影响GPS控制测量平面和高程精度的主要因素，并制定了提升高程测量精度的具体方案。
关键词：工程测量；GPS控制测量平面；高程精度
0引言
GPS技术是美国首先研发的一种用于导航的无线电技术，现在随着科学技术的进步和发展，已经在很多领域应用，利用GPS控制测量技术，可以在工程中进行平面和高程的精度测量。在现阶段工程测量的整个过程中，随时可见GPS测量技术的身影。但是其平面精度虽然符合标准，但是在高程测量方面尚存在着较大的误差，而且直观性也有待于进一步提升。本次研究以工程测量为切入点，通过分析影响精度的主要因素，制定了几点缩小误差的对策。
1GPS控制测量技术的应用现状及实例
在工程测量中，GPS控制测量的优势有很多，主要包括精度高、速度快、费用低廉以及操作简单等等，所以其现阶段的使用频率非常高。当前，以往所使用的测量方案已经基本上被GPS测量技术所替代了。倘若GPS的网形很好，已知点充足且分布均匀的话，那么精度一般不会出现问题。但是在实际的测量当中，通常情况下已知点都不够且分布不均，不仅网形不理想，而且相对高差非常大，对GPS控制网的精度产生了严重影响。为了明确影响的大小，有关操作者对部分GPS控制网展开了精准测绘和具体分析，通过不一样的起算点，得出相应的数值，然后对比分析。经过多次反复的测算和研究，发现如果是在平面位置上，不管使用什么起算点，结果的误差都不是太明显，最大的坐标较差低至25nm，微乎其微。换言之，GPS控制测量并不会影响平面的精度。但是在高程较差上，最大误差值竟然达到了678mm，最小的误差值也有52mm，已经远远超出了精度允许范围。这也充分表明GPS控制测量会对高程精度产生比较大的影响。图1为我国某引水工程施工布设的带状E级GPS网，已知起算点总共有3个，分别为PXC、JMS以及PXC，平面的精度为D级，二等水准高程。图中所示的1~30号点全部都是新测E级的GPS点，GPS拟合高程，高程值在250~380m的区间范围之内。与此同时，将PXC、JMS以及PXC这3点作为起算高程点，对当中10个点的水准高程进行测量，四等精度。然后对比分析水准高程和GPS拟合高程，发现最大误差为0.029m。这充分表明，在间隔不远且各点之间高差较小的情况之下，GPS拟合高程和四等水准高程较差并不大，最大误差为2.9cm。换言之，GPS拟合高程从某种程度上可以替代四等水准高程。
2工程测量中影响GPS控制测量平面和高程精度的主要因素
2.1GPS大地高测量精度
纵观过去的实践经验，影响GPS大地高测量精度的因素较多。在卫星方面，主要包括卫星钟差误差、相对论效应以及卫星星历误差等。在信号传播方面，主要有对流层及电离层的延迟、多路径效应等。除此之外，倘若选择了有误差的模型，同样也会对数据处理造成影响。因此，在使用GPS技术进行静态描绘的过程
之中，如要充分获取满足实际需要的观测资料，就必须对控制点的网形、接收机的总数、天气状况、卫星状况以及平差模型等进行有效设计，方可实现精准测量。但是在实际的测量控制工作当中，以上要求很难同时满足，而且要让取样观察时间达到既定要求也绝非易事，所以严重影响了高程精度。图2为GPS点的H大地高与正常高程的关系。其中ε为高程异常，H为大地高，h为正常高。
2.2公共点几何水准
测量精度在一般情况下，测定控制点的大地高以及高程异常值等信息，便可以获取正常高。与此同时，灵活运用多项式拟合、一次多项式拟合以及二次曲面拟合等方法，可以有效获取高程异常参数。高程异常参数和GPS大地高、几何水准测定正常高的精度之间存在着关联。如果要获取精度极高的高程异常参数，那么就一定要确定好高精度的几何水准测量起算点。
2.3 GPS高程拟合的具体方式
高程异常值为大地高和正常高的差值。似大地水准面能够凭借高程异常拟合得到，并经过精准的计算，获得未知点的高程异常，此为GPS高程拟合的原理所在。过去所使用的测量方式获取的几何水准高程，虽然精度较高，但是具体的操作测量之中，工作量非常大，而且需要较为漫长的观测时间，所花费的成本也很高。与此同时，如果是在丘陵或山地这种地质情况极端复杂的地区，测量值的精度会极不理想。所以，工作人员可以通过水准测量法，即高程测量少数GPS点，然后灵活运用高程拟合技术得出剩下的GPS点的高程。所以，选取科学恰当的大地水准面拟合模型，展开有效计算，能够有效提升控制点高程的精度。
3提升GPS控制测量平面与高程精度的主要对策
3.1科学选择大地高的测量方式
一方面，应当充分保障天线高的正确量取；测量天线高中出现的误差是影响高程精度的关键原因之一，所以对天线高的测量工作必须给予高度重视。在进行野外作业时，需把天线斜高定为测量值，并把天线圆盘分成3个不同的方向，保障间隔角度大小一致。随后分别测量各个方面的天线高，将测量误差控制在3mm之内，并且取平均值。在整个野外作业的过程之中，由于所使用的天线类型存在差异，所以天线高也会发生相应的改变，因此需要合理控制相位中心的高度。另一方面，必须选择科学恰当的站址；在工程测量中，观测点的位置会直接影响到最终结果。因此必须严格参照工程的实际环境，选择恰当的站点。除此之外，还需灵活运用同步观测法计算差值。一般情况下，如果观测的距离没有超过20km，电离层、卫星星历误差以及对流层等因素便会深入影响2个同步观测站，在这种情况下灵活运用同步求差法，便可以将误差减低到忽略不计。
3.2对电离层的误差进行有效修正
大气电离层会在一定程度上影响卫星的信号，随之便会出现信号反射或者是信号折射的现象，导致在整个信号接收的过程当中出现误差，最终对高程精度产生影响。因此，测量工作者可以灵活运用3种不同的方式有效修正电离层的误差。首先是多频观测的方式，换言之就是在某个测量点上对多个伪距进行测量，随后精准计算出伪距测量值的折射率，进而获得折射改正参数，全面提升GPS测量精准度。其次是同步观测的方式，选择2个间距不超过20km的观测站，并且在同一时间展开观测，并将所获得的观测结果作为依据，将电离层的测量精度计算出来，进而对卫星信号的参数精度进行修正，最终减小高程精度误差。最后一种则是电离层模型修正法；即借助于电离层模型来修正卫星信号的参数，将所获取的参数引入电离层模型之中，并展开对比，进而有效修正卫星信号的参数精度。在这3种方式之中，同步观测法的作用最为理想，可以将高程精度的误差降到非常低的程度，在修正之后，误差基本可以忽略不计。
图三：电离层此误差与电波的频率
3.3选择恰当的高程拟合数学模型并加强控制点的布设
在进行测量时，假如测量工作范围比较大，会受地表曲率影响，产生一定的误差。所以，应用GPS控制测量法开始测量时，一定要根据有关标准，进行测量区域的划分，尽量对地表曲线产生的误差进行消除，小区域当中建立相应的高程数据拟合模型，确保高程测量数据的精度。利用高程拟合模型所推算的高程数据必须保证其精度，因其是高程测量的起始计算位置，其位置数据的精度和位置的稳定性及精度等级有直接的关系。进行拟合时，一定对几何水准点进行均匀分布，起算点设置六个或者六个以上。
3.4高程拟合模型的建立
应用GPS控制测量法进行测量过程中，一定要对实际的测量情况和测量区域范围的现场情况进行了解和考虑，参照这些情况进行高程拟合测量模型的建立，模型的建立要合理和科学。模型的建立中要进行二次曲面和平面的拟合计算，从而对控制区域范围内的测量控制点和相应待定点数据进行有效的推算，通过这样的计算可以获取更高精度的异常数值，进而确保最终计算结果的精确性。
4结语
在工程项目的测量当中应用GPS 控制测量技术，具有重要的作用和意义，它的定位精确，应用范围广，测量过程简单方便，机械设备简单，可以进行全天操作和工作。所以，在工程建设领域当中，GPS 控制测量技术会有其更好的发展空前景和空间。总的来说，GPS测量技术的优势众多，不仅精度高、误差小，而且操作简便，能够节约测量成本，将其充分应用于工程测量当中可以缩小误差，收获极为理想的效果。在工程测量中，GPS大地高测量精度、公共点几何水准测量精度以及GPS高程拟合的具体方式等因素，均会在不同程度上影响GPS控制测量平面和高程精度。所以应当科学选择大地高的测量方式，对电离层的误差进行有效修正，使用科学恰当的高程拟合数学模型并加强控制点的布设。
参考文献:
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论文作者:祝仪玲
论文发表刊物:《防护工程》2019年第6期
论文发表时间:2019/6/28
标签：高程论文; 测量论文; 精度论文; 误差论文; 电离层论文; 平面论文; 水准论文; 《防护工程》2019年第6期论文;