靜態(tài)gps控制網(wǎng)擬合高程和線路水準(zhǔn)測量精度研究

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1、靜態(tài)GPS控制網(wǎng)擬合高程和線路水準(zhǔn)測量精度研究　　摘要由于GPS的高程測量中精度與坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的問題，靜態(tài)GPS控制網(wǎng)方法進(jìn)行高程測量在測繪項目中并沒有得到廣泛應(yīng)用。本文結(jié)合實(shí)踐經(jīng)驗，利用多年來在工作中積累的GPS觀測數(shù)據(jù)及高程測量數(shù)據(jù)，通過對GPS擬合高程與水準(zhǔn)測量高程進(jìn)行精度分析，為利用GPS高精度觀測值加高程已知點(diǎn)來擬合求得待定點(diǎn)高程的理論提供了依據(jù)，從而達(dá)到用GPS技術(shù)代替低等級水準(zhǔn)測量的目的。關(guān)鍵詞：GPS；高程測量；精度分析；中圖分類號：O353.5文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：0前言6GPS測繪技術(shù)在我國的測繪行業(yè)中已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，由于這一技術(shù)快速、方便的特

2、點(diǎn)受到越來越多工程的應(yīng)用。但是利用靜態(tài)GPS控制網(wǎng)方法進(jìn)行高程測量的數(shù)據(jù)精度卻沒有得到廣泛的認(rèn)同，從而不能再充分地應(yīng)用在測繪工作之中。追究這一問題的原因，主要是兩個方面，第一點(diǎn)是由于GPS的高程測量結(jié)果是大地高程，而目前我國測繪事業(yè)中普遍使用的是正常高程，由于高程系統(tǒng)的不統(tǒng)一會造成其測量結(jié)果的不一致，從而造成其應(yīng)用在測量工作的困難；第二點(diǎn)是即使在實(shí)現(xiàn)兩個不同系統(tǒng)之間的測量結(jié)果轉(zhuǎn)換之后，由于GPS測量大地高程的精度也不能他到其平面測量精度，而利用已知的高精度的觀測值與高程已知點(diǎn)來求解待定點(diǎn)高程方法的局限性較大，其測量精度并沒有得到廣泛的認(rèn)可。本文中，根據(jù)某地區(qū)的GPS控

3、制網(wǎng)擬合的高程測量結(jié)果與水準(zhǔn)測量的結(jié)果進(jìn)行對比分析。為利用GPS高精度觀測值加高程已知點(diǎn)來擬合求得待定點(diǎn)高程的理論提供了相關(guān)測量數(shù)據(jù)支持。依據(jù)本文的結(jié)論也可以探討是否可以為利用靜態(tài)GPS控制網(wǎng)擬合高程測量技術(shù)代替低等級水準(zhǔn)測量技術(shù)。1靜態(tài)GPS控制網(wǎng)擬合高程精度影響因素分析GPS相對定位高程的精度比較高，可以達(dá)到（2-3）10-6。但是對于絕對精度，GPS測量的精度則具有相對較大的誤差。根據(jù)相關(guān)實(shí)驗數(shù)據(jù)可以看到，對于一萬米以下的基線邊長，則具有106cm之內(nèi)的誤差。但是在進(jìn)行測量與計算的過程中，通過采用一些消除誤差的方法與措施，可以將測量精度提高到1cm之內(nèi)。由于GP

4、S的高程測量結(jié)果是大地高程，而目前我國測繪事業(yè)中普遍使用的是正常高程。因此在測量中需要各個GPS點(diǎn)的正常高，需要計算各個GPS的高程異常。其中高程擬合就是根據(jù)一定的幾何方法并利用數(shù)學(xué)模型，在已知點(diǎn)的高程異常的情況下直接求解出位置點(diǎn)的高程異常，從而確定位置點(diǎn)的正常高程。根據(jù)相關(guān)實(shí)驗表明，主要影響靜態(tài)GPS控制網(wǎng)擬合高程測量精度的原因主要集中在三個方面，分別是GPS控制網(wǎng)的平面測量精度，高程控制點(diǎn)的數(shù)量以及分布是否合理，高程異常的精度。第一，GPS控制網(wǎng)的平面測量精度。由于GPS控制網(wǎng)的平面測量精度對靜態(tài)GPS控制網(wǎng)擬合高程精度的影響使比較直接的，所以要有效地提高GPS控

5、制網(wǎng)的平面測量精度。為了實(shí)現(xiàn)這一個目的要求GPS控制網(wǎng)的圖像穩(wěn)定度較高，并且要求標(biāo)石埋放的地點(diǎn)必須滿足質(zhì)地堅硬、穩(wěn)固，需要避開障礙物與會影響信號接收的高壓電線與無線設(shè)備的放射臺等。第二，高程控制點(diǎn)的數(shù)量以及分布是否合理。根據(jù)相關(guān)的研究資料，在對靜態(tài)GPS控制網(wǎng)進(jìn)行求解時，高程控制點(diǎn)的數(shù)量越多，分布越合理，越能提高靜態(tài)GPS控制網(wǎng)擬合高程精度。第三，高程異常。在GPS測量中得到的結(jié)果是屬于WGS84坐標(biāo)系下的大地高程，這與我國普遍使用的正常高程不一樣。其中高程異常是指大地高程與正常高程的差值。其中正常高程是指觀測點(diǎn)距離大地水準(zhǔn)面之間的距離。根據(jù)以上所述內(nèi)容，在進(jìn)行大面積

6、測量或者測量地區(qū)為長條狀分布式，需要考慮測區(qū)似大地水準(zhǔn)面的等值線的走向與測區(qū)走向的關(guān)系。既在進(jìn)行高程異常計算時，要考慮參考橢球面與大地水準(zhǔn)面之間的平行誤差。2靜態(tài)GPS控制網(wǎng)擬合高程精度與水準(zhǔn)測量精度比較6在施測過程中，嚴(yán)格依據(jù)《全球定位系統(tǒng)GPS測量規(guī)范》【GB/T18314-2009】及《工程測量規(guī)范》【GB50026-2007】中操作規(guī)程進(jìn)行測繪。該項目中采用8臺中海達(dá)HD8200X雙頻接收機(jī)(水平精度：5mm+1ppm，垂直精度：10mm+2ppm)同步按照邊連式觀測方式進(jìn)行觀測。每個點(diǎn)位觀測時段數(shù)≥1.6，一級網(wǎng)觀測每時段長大于45min，衛(wèi)星高度角≥15。

7、，有效觀測衛(wèi)星數(shù)大于4，數(shù)據(jù)采樣間隔15秒；各站同步觀測跟蹤視野內(nèi)相同的衛(wèi)星，起始結(jié)束時間一致，各站提前到達(dá)測點(diǎn)并提前3min開機(jī)。天線安置的對中誤差不應(yīng)大于2mm；兩次量取天線高度誤差不得大于2mm。同步觀測需要注意，測量者需要與天線保持一定距離。嚴(yán)格靜止碰撞重新對中，整平。不要在接收機(jī)旁使用對講機(jī)、手機(jī)及其它具強(qiáng)電磁波通信工具。在測繪工程中注意保證設(shè)備工作正常，數(shù)據(jù)記錄的及時正確。在每天測繪工作結(jié)束之后，應(yīng)及時將測繪數(shù)據(jù)從接收機(jī)下載下來，并在計算機(jī)中妥善保存，做好備份工作。假設(shè)水準(zhǔn)高程值為這一點(diǎn)的正常高程準(zhǔn)確值。將擬合高程作為觀測值，其中水準(zhǔn)高程