GPS高程擬合代替四等水準(zhǔn)測量精度探析

苗存立 鄒暑光

摘 ?要：GPS高程擬合在測量精度上已經(jīng)能夠滿足實(shí)測工程需要，在測量應(yīng)用中應(yīng)對各操作要點(diǎn)加以明確并嚴(yán)格落實(shí)，控制好過程中誤差范圍，以保證高程測量數(shù)據(jù)的可用性。本文據(jù)此簡要討論其與四等水準(zhǔn)測量之間的精度比較，希望能為相關(guān)測量工作予以一定的參考。

關(guān)鍵詞：GPS高程擬合;測量精度;誤差控制;應(yīng)用分析

中圖分類號：P228.4 ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

引言：

測量工程是很多項(xiàng)目工作開展的必要過程，保證測量精度也對工程規(guī)范、安全開展予以重要影響，雖然GPS技術(shù)發(fā)展迅速，但不少測量項(xiàng)目仍在具體測量中將傳統(tǒng)水準(zhǔn)測量作為高程控制主要技術(shù)手段，而對GPS高程測量精度信任不足，對該技術(shù)發(fā)展革新和廣泛應(yīng)用造成不利影響，亟需綜合考究技術(shù)應(yīng)用要點(diǎn)，如合理規(guī)劃控制點(diǎn)位、增進(jìn)高程擬合方法的科學(xué)應(yīng)用等，以此增進(jìn)GPS技術(shù)應(yīng)用價值的有效發(fā)揮，為測量工程提供更多技術(shù)支持。

1測高及GPS高程測量原理概述

測高是測量工程中的重要組成內(nèi)容之一，通過高程數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確把握，在礦山開采等各方面具有重要的應(yīng)用價值，保證測高數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，更能為測量工程科學(xué)開展提供必要的技術(shù)支持。

1.1水準(zhǔn)測量

作為測高操作中一種常規(guī)測量方法，水準(zhǔn)測量主要通過水準(zhǔn)儀與水準(zhǔn)尺，在不同的測量站進(jìn)行高度測量，通過對各點(diǎn)高差的綜合統(tǒng)計，以及規(guī)范化處理各種測量準(zhǔn)確性影響因素之后，依據(jù)高級水準(zhǔn)點(diǎn)的應(yīng)用優(yōu)勢，實(shí)現(xiàn)對所需測量點(diǎn)高程數(shù)據(jù)的明確。水準(zhǔn)測量經(jīng)長時間的應(yīng)用總結(jié)與技術(shù)創(chuàng)新，雖然具有一定的應(yīng)用性，但由于測量過程人力參與較多，而且應(yīng)用范圍較短，還常會受地形條件限制，以至于應(yīng)用效率比較有限，采取更便捷高效且精度可控的技術(shù)方法更顯必要[1]。

1.2 GPS高程測量

GPS高程測量與水準(zhǔn)測量有很大差異，無論是在技術(shù)原理方面亦或是設(shè)備選用上都需從傳統(tǒng)測量技術(shù)中擺脫出來，樹立起新測量技術(shù)的應(yīng)用理念。具體而言，GPS高程測量與其定位功能有很大的關(guān)聯(lián)，在測量物高程坐標(biāo)分量控制上主要從宏觀整體入手，通過對大地高值H的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)對高程數(shù)據(jù)的測量，但是我國當(dāng)下所使用的是正常高系統(tǒng)（h），所以GPS測量數(shù)據(jù)還需進(jìn)行必要的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化，從大地高到正常高上的規(guī)范化調(diào)整，所以也要在實(shí)際應(yīng)用中將這一過程重點(diǎn)關(guān)注;其中會引用一項(xiàng)新的參數(shù)內(nèi)容，即在考慮地球橢圓表面與短測水平面之間的差異路徑，也就是高程異常值（ζ），具體關(guān)系公式如下：

H=h+ζ

在該公式應(yīng)用中可得出，要進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化，至少先明確其中兩項(xiàng)數(shù)據(jù)內(nèi)容，具體測量工程開展時可結(jié)合自身設(shè)備選用狀況、技術(shù)應(yīng)用能力、測量環(huán)境狀況等制定合理的測量方案，完成約束平差后，即可通過具體測量得出大地高H，通過各點(diǎn)的高程異常數(shù)據(jù)計算進(jìn)而明確ζ值，以此可對正常高h(yuǎn)加以確定，當(dāng)然，如有必要也可使用水準(zhǔn)測量直接進(jìn)行h的測量，結(jié)合所得高程異常數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)際數(shù)值的修正即可。該測量技術(shù)應(yīng)用范圍較廣，而且工作效率高，所需處理的數(shù)據(jù)量也比較少，在一些測量范圍較大的測量工作中，具有良好的應(yīng)用優(yōu)勢，能夠真正實(shí)現(xiàn)對四等水準(zhǔn)測量的轉(zhuǎn)換應(yīng)用[2]。

2大地水準(zhǔn)面高的計算方法以及GPS高水準(zhǔn)誤差

2.1具體計算方法分析

在進(jìn)行數(shù)值測量計算時要充分考慮當(dāng)下具體技術(shù)應(yīng)用能力，結(jié)合GPS應(yīng)用，能通過多種測量方法對大地水面高實(shí)際數(shù)據(jù)加以明確，比如水準(zhǔn)法、重力法之類比較多用到的測量計算方法，本文以水準(zhǔn)法為例對其計算加以分析。這一方法需要應(yīng)用到數(shù)據(jù)的擬合計算方式，先使用GPS技術(shù)對被測量物大地高（H）數(shù)據(jù)加以明確，并規(guī)范求得水準(zhǔn)正常高（h），由某一處測量點(diǎn)二者數(shù)據(jù)差值為基礎(chǔ)，獲得一個高程異常值（ζ），按照上述計算公式：ζ=H-h即可得出實(shí)際各測量點(diǎn)的高程異常值，隨后再將多點(diǎn)測量數(shù)據(jù)經(jīng)擬合計算而獲得特定區(qū)域內(nèi)部高程異常變化統(tǒng)計，通過各值點(diǎn)位離散對比，可獲得被測量物高程的具體反饋信息[3]。

2.2水準(zhǔn)誤差中的控制

使用GPS技術(shù)進(jìn)行正常值測量時，其中可能出現(xiàn)的誤差值控制有其必要性，一般主要有如下幾點(diǎn)測量誤差點(diǎn)：其一，聯(lián)測誤差：在進(jìn)行聯(lián)測的過程中，因?yàn)樗疁?zhǔn)測量本身在精度上與GPS技術(shù)對接就有一定的差異性，聯(lián)測過程以及計算公式應(yīng)用中更容易出現(xiàn)數(shù)據(jù)誤差，應(yīng)著重關(guān)注各誤差值的記錄與規(guī)范修整，盡量減少誤差影響;其二，大地高誤差：這是測量技術(shù)應(yīng)用下難以回避的限制性因素，如今的測量誤差一般維持在2倍左右，可通過雙頻接收裝置適當(dāng)調(diào)控誤差，減少影響;其三，轉(zhuǎn)換誤差：正常高系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換過程同樣容易出現(xiàn)一些誤差問題，如果不對其中誤差值加以控制，最終坐標(biāo)轉(zhuǎn)化出現(xiàn)的偏差會特別嚴(yán)重，影響到實(shí)際測量工作所需，可以通過構(gòu)筑高程擬合模型，對需要轉(zhuǎn)化的坐標(biāo)系進(jìn)行參數(shù)控制，減少影響數(shù)據(jù)的變動，由此也可降低誤差影響[4];其四，計算誤差：高程擬合涉及數(shù)據(jù)內(nèi)容比較繁雜，因?yàn)镚PS技術(shù)測量下具體點(diǎn)位數(shù)量很多，其穩(wěn)定性、分布位置合理性、擬合模型全面性等都會對其擬合計算造成一定影響，需對這些因素進(jìn)行規(guī)范管控，以保證計算準(zhǔn)確。

3 GPS擬合高程與四等水準(zhǔn)高程結(jié)果的精度比較

探究GPS在高程測量中的應(yīng)用實(shí)效性，務(wù)必要從其與四等水準(zhǔn)高程測量的具體應(yīng)用結(jié)果進(jìn)行綜合分析，本文結(jié)合某一高程測量工程的應(yīng)用比較進(jìn)行簡要分析，發(fā)現(xiàn)其中擬合高程測量數(shù)據(jù)值與四等水準(zhǔn)高程測量數(shù)據(jù)值之間的精度差異很小，基本控制在-0.005——+0.005m之間，已經(jīng)具備較高精確性，具有替代四等水準(zhǔn)高程測量的應(yīng)用可行性;而且除精度較高外，GPS高程測量在測量投用、測量時間、測量管控等方面都具更強(qiáng)的應(yīng)用優(yōu)勢，保證操作過程中技術(shù)規(guī)范以及誤差合理控制，能有效提高高程測量工程效率與質(zhì)量。

4 結(jié)束語

總之，GPS技術(shù)應(yīng)用在高程測量工程中已逐步具有獨(dú)特優(yōu)勢，結(jié)合更多先進(jìn)測量技術(shù)及設(shè)備的應(yīng)用與更新，更有助于實(shí)現(xiàn)測量效果的提升，所以各測量工程組在具體測量過程中應(yīng)據(jù)實(shí)際情況合理規(guī)劃測量方案，增進(jìn)測量操作規(guī)范應(yīng)用，以此促使高程測量結(jié)果更具精確性。

參考文獻(xiàn)

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[3] ?啜莉，于玲.工程測量中GPS控制測量平面與高程精度研究[J].建材與裝飾，2020（10）：214.

[4] ?柴旺.工程測量中應(yīng)用GPS控制測量平面及高程精度[J].建材與裝飾，2020（05）：216.

作者簡介：苗存立（1987年12月—）;漢族;籍貫內(nèi)蒙古赤峰市寧城縣八里罕鎮(zhèn);本科;研究方向測繪工程，GPS高程擬合代替四等水準(zhǔn)測量精度探析;現(xiàn)就職于克什克騰旗自然資源局。