摘要：在工程建设中，采用GPS定位技术，与全站仪等测量工具相互配合，对于工程平面和高程精度进行测量，能够得到工程中的地形情况，快速获得工程建设中需要的相关参数。而且数据精准度高，测量的周期短，因此，在工程的测量中，GPS控制测量技术正在得到广泛的运用。尤其是现代测绘技术的不断进步，使得GPS测量技术以及与其他测量仪器配合运用，凸显了优化组合的优势，保证了快速、准确、高效地测量任务的完成。文章对在工程测量中运用GPS控制测量平面及高程精度展开分析，期望引起工程测量研究领域的广泛讨论。
关键词：工程测量；GPS测量技术；平面测量；高程精度
引言
随着工程测量技术的进步和发展，GPS测量技术被运用到工程测量中，尤其是GPS控制测量技术的运用。当前，很多工程测量中都融入了现代化的GPS控制测量技术，因为该技术测量速度快、精度高，操作便捷且费用较低，被很多工程项目所运用。但在具体的工程测量中，GPS控制测量技术受多种因素的影响，例如已知点少、已知点分布不均匀、已知点位置不合理、控制网型不佳和难以进行水准测量等因素，难以通过直观性方法来进行修正，必须通过平差软件等来修正误差。
一、GPS测量技术在工程测量中的运用
目前工程测量中GPS测量技术被广泛运用，由于工程项目建设的环境较为复杂，且条件有限，很多场地难以使用大型的机械设备进行测量，而通过便携式的GPS测量仪器就可以进行工作。GPS测量是以遥感技术与卫星定位技术为基础，通过测量仪器进行数据获取和计算的过程，测量时间短，测量速度快，且具有较高的精度，尤其是平面坐标精度较高，大大降低了测量人员的工作量，提高了测量工作的效率和质量。
例如，在某区域工程测量项目中，GPS测量如图1所示，测量区域内导线点分别为D1和D2，坐标系中高程使用四等水准；GPS测量C级测量点C4、C5、C6、C7，坐标系中使用二级水准高程起算。然后通过GPS控制测量技术进行测量，测量设备选用6台静态GPS仪器，获取的数据使用平差软件进行平差处理，首先使用4个C级点当做已知点进行推算，并运用其中3个C级点当做起算已知点，将剩余的1个C级点和其余2个点D1和D2作为未知点进行计算。通过计算发现平面坐标的精度值满足要求，但高程误差超出了匀速误差的范围，最大高程误差大于0.568m，最小高程误差为0.051m。
图1GPS测量示意图
二、GPS控制平面测量精度的提高方式
2.1 GPS控制平面测量
在工程测量中的平面测量比较容易。GPS控制平面测量主要是建立GPS控制网进行测量，其中包括对控制网形的设计，对测量精度以及基准等方面进行控制。在测量的过程中，GPS控制网络需要遵循分级设置、逐级控制的原则，保证在GPS控制平面测量中能够获得高精度的数据。当前通过GPS控制测量进行平面测量时，通常都是
使用相对定位法，而在一些工程要求较高的项目中，会选择网连式或者边连式的GPS控制网设计方式。
2.2提高GPS控制平面测量精度的方式
首先，为了在测量过程中保障GPS控制网的各个测量控制点获得精度较高的数据，采用同步测量的方法获得相邻的两控制点之间最直接的观察基线。其次，在设置GPS控制网点时，网格中最小单位异步环的边数需要小于6条。再次，在工程测量时应尽量与国家高等级GPS控制点进行联测，例如国家A级、B级测量网络、各个省市地区的C级网络等，提高工程测量中的数据精度，包括尺度精度、方位精度以及绝对精度等。最后，如果在工程测量时无法与高等级的测量网络进行联测时，为了能够提升GPS控制平面测量精度，可以通过增加测量时间，采用基线向量测量法，在设置GPS测量网络时使用精度更高的激光来测量网络中的边距。
三、影响GPS技术高程测量精度的因素
3.1 GPS高程拟合方法
所谓GPS高程拟合是指利用GPS测量技术获得大地高，然后利用水准测量得到正常高，计算大地高于正常高二者之间差值，即可得到高程异常值。利用高程异常可以拟合得到大地水准面，利用相应的计算方法即可获得未知测量点的高程异常值。纵观多种传统测量方法，具有工程量大、观测时间长、测量成本高等通病，运用传统测量技术很难保证几何水准高程值的精度，特别是在一些复杂地形的地区，其高程精度更难控制。所以，为了避免高程误差的出现，通常可以利用水准测量的方式对高程进行测量，通过少数GPS点高程测量之后，利用高程拟合技术可以即刻获得其他GPS点高程。实际控制测量工作中，往往由于拟合模型选择不对，获得的结果也不准确，最终必然会造成较大高程误差的出现。
3.2 GPS大地高测量精度
在工程测量中，只有获得了精准的大地高程数据，才能对GPS正常高进行准确计算。按照以往的经验来看，GPS大地高测量精度的影响因素是多方面的，卫星误差相对论效应、信号传输对流层延迟、卫星钟差一级卫星星历误差等均是其影响因素。与此同时，GPS大地高测量精度误差的出现与系统生成模型误差也有一些联系。运用GPS技术进行静态测绘的过程中，一定要确保控制点的准确性，并安装足够数量的信号接收设备，但是，在测量控制过程中，以上要求很难得到满足，同时采样观察时间也很难得到原来的时间要求，因此高程测量精度也会受到很大影响。
3.3公共点几何水准测量精度
除了GPS高程拟合模型对测量精度有影响之外，公共点几何水准测量精度也会对其造成影响，而出现影响的原因就是因。公共点几何水准测量精度与GPS大地高测量精度在测量时存在较大差异，这种差异的存在就造成了共点几何水准测量点与大地高的GPS技术高程测量将受到较大的差距的影响。
四、提升GPS控制测量平面与高程精度的主要对策
4.1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。
4.2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根据，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。
4.3选择恰当的高程拟合数学模型并加强控制点的布
设在具体的工程测量当中，大多数情况下都会通过构造数学曲面的方法来拟合似大地水准面，然后再用其来推算测量范围当中控制点以及待测量点的正常高度值。根据以往的经验发现，使用频率最高的拟合方式主要有4种，分别为平面拟合法、二次曲面拟合法、样条函数法以及多面函数法等。与此同时，与另外3种拟合方式相比，二次曲面拟合法运用得最为普遍，且更容易获取精确的高程异常值。不过具体选择哪一种拟合方式，还应当视实际观察环境而定。除此之外，还必须强化控制点的布设；充分保障高程起算点的稳定程度和测量精度。因为高程起算点是有效保障所有GPS高程点符合测量标准的关键所在，其精度主要涵盖2个方面，其一是测量精度等级，其二是点位稳定性。而且拟合中所需要的水准点，应当尽量均匀分布，总数必须超过6个。若测量范围很大或是地形结构复杂，则可通过分区域建立拟合模型的方式来强化拟合精度。
五、结束语
GPS测量技术已经被大范围运用到了工程测量中，其不仅提高了测量的质量、测量精度，还大大降低了测量人员的工作任务量，能够快速准确地计算出测量数据的结果。但由于外界环境因素和实际测量技术本身的复杂性等影响，导致高程测量精度受到影响，因此，必须加强对高程测量精度的研究，以最大程度上降低高程测量误差，提高测量的整体质量。
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论文作者:郑恺翔[1],邓尚灿[2]
论文发表刊物:《基层建设》2019年第9期
论文发表时间:2019/7/5
标签：测量论文; 高程论文; 精度论文; 工程论文; 误差论文; 技术论文; 电离层论文; 《基层建设》2019年第9期论文;