GPS高程测量和水准测量技术应用
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关于GPS高程测量和水准测量技术的应用
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【摘要】当前GPS高程测量技术的应用越来越广泛，其发挥的作用会越来越重要。当前在加大对
工程
路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理
投入的同时，对工程测量的要求也越来越高，这就使得工程测量的软硬件设施必须不断完善，从而实现
设计
领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计
、施工、测量等一体化数据链，避免测量不准确及测量后返工现象的出现。本文简述了GPS水准测量的理论依据，阐述了GPS测量技术应用的特征，对GPS高程测量技术应用的现状问题及其措施进行了探讨分析。
GPS定位的基本原理是，将卫星看作飞行的控制点，根据卫星轨道参数，以GPS卫星和接收机之间的距离为观测量，实现空间距离交会，从而接收机的具体位置。根据接收机的状态，可以将GPS定位分为GPS动态定位和GPS静态定位两种情况，根据参考点的位置，可以将GPS定位分为单点定位、相对定位等情况，其中GPS相对定位的精度最高，应用也最为广泛。
GPS相对定位是分别在基线的两端各设置一个接收机，利用两个接收机对GPS卫星进行同步观测，从而确定基线端点在
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地球坐标系中的基线向量。由于GPS相对定位是在多个 观测站同时观测GPS卫星的条件下进行的，因此，卫星钟差、卫星轨道误差等都会对测量结果的相对性造成一定的影响，这就需要在测量过程中，对不同组合的观测量进行相对定位，从而有效地减少测量误差。
对于GPS观测的数据，需要经过特殊的处理，才能得出准确的测量结果，一般情况下，GPS测量得到的观测量是空间直角坐标，但在
实际工作中，经常会以高程基准为正高基准，因此，GPS观测数据的处理就是将空间直角坐标转换成平面坐标及高程。目前，在进行GPS观测数据处理时，经常会采用空间平差空间转换法、空间强制符合法等方法。GPS观测数据经过转换处理后，就能得到基线端点的基线向量，此时如果得到一个已知的大地高，就可以求出各点的大地高。但是在实际工程中，由于测量人员是以水准面和铅垂线进行水准测量的，很少采用大地高系统，而是采用正常高系统。
GPS水准测量得到的地面点大地高，但在实际工作中，需要的是正高，因此在测量过程中，为了得到某个点的正高，不仅需要得出这个点的大地高，还需要得出这个点的大地水准面差距。
二、GPS测量技术应用的特征
2.1控制测量
GPS具有全天候、精度高和定位不需通视的优势，基本上取代了传统的控制测绘方法，得到了广泛的应用。对于处于山区的一些工程，点与点间的高差大，要注意控制高程，尽可能选择分布均匀且能够控制整个工作区的位置，并进行相应的精化，以提高GPS拟合高程的精度。
2.2地形测量
采用GPS测量技术进行地形测量，不用进行加密控制、图根控制，流动站进行数据采集，若条件允许的话，也可以同时运行多个流动站，让它们同时作业，确保工作效率;若工作区域内的植被太密集，就会影响卫星个数的接受，使测量工作不能正常进行，所以，GPS测量技
术即使有很多优势，也无法取代在地形测量环节的传统测量技术。
2.3地质勘探测量和工程点布设
可以有效避免传统测量技术的弊端，只要有信号覆盖的区域就不用转站，对于通视问题也不用作过多的考虑，但测量的精度远远高于传统测量技术，工作效率高，较于传统的测量技术甚至可以提升几十倍。
三、GPS高程测量技术应用的现状问题
3.1 GPS高程测量技术应用的现状分析
GPS因其全天候、精准性、连续性、经济性等优点被应用于工程测量中。GPS主要在相对测量定位中应用，用L1及L2载波相位来实现高精度测量。这种测量方式主要是利用载波相位测量局域差分，通过差分法将接收机之间的一次差求出，再在卫星观测历元及接收机之间进行二次差的计算，进而用两次求得的差，进行待定基线长度的计算。而后，要进行关键技术的确定，作业模式一般根据算法模型来确定，分为RTK、快速静态及静态几个模式。其中静态作业模式高精度测量的应用范围相对较大，这种作业模式一般应用在大坝的变形测量及国家大地测量等测量当中;快读静态测量的作业效率非常高，并且精度能够达到厘米级，因此这种测量方式在工程测量中被广为推崇。RTK作业模式具有快速性及实时性的特点，并且精度也能够达到厘米级，一般被应用于数据采集及工程放样当中。在当前GPS在工程测量的应用当中，并没有充分发挥其优势，还需要进一步的利用及完善。
3.2 GPS高程测量技术应用存在的问题
(1)几何水准法是工程测量中常用的测量方法，但这一测量方法的作业效率非常低，因此，GPS高程测量的科学性研究尤为重要，是保障工程测量精准性的基础。(2)GPS在轨卫星数据有限性的特点，在对空视线受阻的状况下，势必会影响到定位的精确性。(3)GPS高程测量在工程测量的应用中需要解决相关的问题。一方面，GPS高程测量所获得的仅仅是大地高，而水准测量需要正常高的数值，因此，确定似大地水准面对高程测量来说非常关键;另一方面，似大地水准面在确定时，需要运用测区及其周边的数学高程模型、重力场模型、大地水准模型等，并运用中立法技术来进行重力似大地水准面的计算;进而用平面似合的方式来进行重力似大地水准面纠正参数的计算;最终用纠正参数对似大地水准面的精度分析及纠正计算。
四、加强GPS高程测量技术应用的措施
GPS高程测量技术在工程测量中无疑会发挥重要的作用，而且在各种条件都具备的情况下，利用这一技术可以大大提高工程测量的效率。(1)如果测区的范围不大，并且测区内地形的变化较小，则可以先用几何水准在一些基本的高程控制点进行均匀的补测，而后用在用GPS高程测量对测站点水准进行测量;(2)在利用GPS进行测量时，仪器要选择精度高于基线精度5mm+1ppm且高程精度高于10mm+2ppm，性能要较稳定，以保障仪器受外界环境的影响较小;(3)在应用GPS高程测量时，要充分考虑GPS图形结构、电离层等影响其测量精度的影响因素，以降低在测量过程当中产生误差的可能性。另外，要对已知水准点进行经常性的测量，并随时对高程进行比较，从而避免不确
定的因素对观测数据产生影响，导致测量误差的出现;(4)在使用GPS高程测量技术时，要选择性地进行应用，因为这一技术在应用中涉及到的相关资料及模型的获取比较复杂，且其所获取的数据需要经过处理后才能够达到要求的精度，加之相关的规范并没有明确的规定。因此，要综合各种因素，在必要的时候选择这类技术，并在使用的过程中不断完善相关的规范，以扩大这一技术的应用范围，在工程测量中充分发挥其优势。
五、结束语
GPS作为科技发展的产物，不但能够满足工程测量中对先进技术的要求，而且能够实现精准化的测量，能够保障数据的精准性，避免返工现象的出现。同时，GPS技术受环境影响较小，可以实现全天候的测量，并且速度快，能够保障工程测量的效率。因此，GPS高程测量技术在工程测量当中必将发挥重要的作用，会被越来越广泛地应用的工程测量当中。
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