■張 磊 ■江西國金建設(shè)集團(tuán)有限公司，江西 南昌 330000

1 簡述我國工程測(cè)量中GPS 技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀

目前我國的項(xiàng)目工程中的工程測(cè)量中的GPS 技術(shù)應(yīng)用，有著許多的優(yōu)勢(shì)，比如:測(cè)量工作的時(shí)間比較短，測(cè)量定位非常快，測(cè)量的準(zhǔn)確性非常高等等，現(xiàn)在在我國得到了一致的肯定與廣泛的應(yīng)用。尤其是在進(jìn)行野外勘查測(cè)量的工作時(shí)，那些大型的測(cè)量用的機(jī)械設(shè)備沒有辦法進(jìn)入到測(cè)量現(xiàn)場，那么便攜式的GPS 測(cè)量設(shè)備就可以發(fā)揮非常打的作用了，這些設(shè)備攜帶方便給測(cè)量工作帶來了非常打的方便。一般來說GPS 測(cè)量技術(shù)是運(yùn)用先進(jìn)的衛(wèi)星定位技術(shù)與遙感技術(shù)來當(dāng)作基礎(chǔ)技術(shù)來支撐的，在進(jìn)行測(cè)量工作的時(shí)候，我們還要考慮到衛(wèi)星的軌跡，大氣層以及接收設(shè)施等這些因素的影響，這個(gè)方法子測(cè)量高程的時(shí)候有著很大的問題，尤其是大氣層中的那些對(duì)流層中如果反射的物質(zhì)比較多的話，那么就一定會(huì)對(duì)衛(wèi)星的信號(hào)產(chǎn)生相應(yīng)的干擾，那么測(cè)量出來的高程的準(zhǔn)確性就會(huì)大打折扣，對(duì)工程測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性產(chǎn)生了非常大的影響。

2 在工程測(cè)量中運(yùn)用GPS 技術(shù)測(cè)量出現(xiàn)誤差的一些原因

我們?cè)谶\(yùn)行GPS 技術(shù)進(jìn)行工程測(cè)量的時(shí)候，會(huì)利用衛(wèi)星信號(hào)來對(duì)測(cè)量工作進(jìn)行導(dǎo)航定位，我們只需要在進(jìn)行測(cè)量的現(xiàn)場設(shè)置一個(gè)GPS接收機(jī)，在相同的時(shí)間段來同時(shí)接受三顆以上衛(wèi)星所發(fā)出的信號(hào)就行了，我們?cè)賹?duì)接受到的這些衛(wèi)星信號(hào)運(yùn)用一定的換算方法進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，最后我們的到的這個(gè)測(cè)量點(diǎn)在這個(gè)時(shí)間段內(nèi)和這些衛(wèi)星的距離。由于在某一個(gè)特定的時(shí)間段GPS 衛(wèi)星的空間坐標(biāo)是一定的，我們通過數(shù)據(jù)的換算便可以得出該接收機(jī)在該時(shí)間點(diǎn)相對(duì)于空間的三維坐標(biāo)點(diǎn)。在經(jīng)過換算之后，便得到了這個(gè)測(cè)量點(diǎn)在該時(shí)間點(diǎn)的相對(duì)地球的三維坐標(biāo)點(diǎn)，從而達(dá)到了工程測(cè)量的目的。

一般情況下，其測(cè)量的步驟為:GPS 接收機(jī)接收衛(wèi)星信號(hào)、衛(wèi)星信號(hào)數(shù)據(jù)參數(shù)換算、輸出坐標(biāo)值。我們?cè)趯?duì)項(xiàng)目工程進(jìn)行測(cè)量的過程中，由于大氣層中含有大量的信號(hào)干擾物質(zhì)，尤其是在陰雨天等這些惡劣的氣象條件，天氣狀況不是特別理想的情況下，大氣對(duì)流層中較多的反射性物質(zhì)會(huì)干擾衛(wèi)星信號(hào)的傳輸與接收，進(jìn)而使得GPS 接收機(jī)接收到的衛(wèi)星信號(hào)產(chǎn)生偏差或者失真的狀況，從而造成精度誤差;或者在具有強(qiáng)磁場的地質(zhì)條件下進(jìn)行的工程測(cè)量，也會(huì)由于信號(hào)的干擾造成精度有誤差。一般情況下，GPS 技術(shù)在工程測(cè)量中的誤差大多集中在某測(cè)量點(diǎn)的高程上，也就是說在進(jìn)行工程測(cè)量的過程中常常存在著大量的不精準(zhǔn)的高程異常。高程異常通常說的是地下物質(zhì)及其密度分布不均勻產(chǎn)生的重力異常導(dǎo)致的測(cè)量中出現(xiàn)的正常值與大地值的差異。一般情況下，我們?cè)趯?duì)項(xiàng)目工程進(jìn)行工程測(cè)量的時(shí)候，對(duì)不精準(zhǔn)的高程異常值來進(jìn)行測(cè)量的時(shí)候，常常會(huì)采用GPS 技術(shù)來測(cè)量大地高，而利用水準(zhǔn)測(cè)量出正常高，由二者差異擬合出似大地水準(zhǔn)面，然后通過解算得出測(cè)量點(diǎn)的高程異常，這種方法被稱為GPS 高程擬合。我們?cè)谌粘５墓ぷ髦?，利用高程擬合方式來進(jìn)行高程測(cè)量的時(shí)候，由于水準(zhǔn)測(cè)量的精確度與測(cè)量點(diǎn)的選擇及測(cè)量周期相關(guān)，這個(gè)工作量就會(huì)比較打，在水準(zhǔn)測(cè)量精度等級(jí)不高的情況下，經(jīng)常會(huì)導(dǎo)致高程精度出現(xiàn)誤差的問題。

3 在工程測(cè)量中高程精度控制的具體措施

在實(shí)際的工作中，我們?cè)诶肎PS 技術(shù)對(duì)項(xiàng)目工程進(jìn)行工程測(cè)量的高程精度控制的時(shí)候，一定要考慮到其工作原理以及高程擬合要求等等，一般情況下，我們可以采取以下具體的技術(shù)措施來對(duì)高程精度來進(jìn)行控制。

3.1 選用高精度的GPS 接收儀

我們?cè)谟肎PS 技術(shù)進(jìn)行工程測(cè)量的時(shí)候，衛(wèi)星信號(hào)的接收質(zhì)量是測(cè)量精度控制的重點(diǎn)，對(duì)于那些精度比較低的GPS 接收儀來說，往往由于對(duì)衛(wèi)星信號(hào)的不敏感性導(dǎo)致其測(cè)量出現(xiàn)較大的偏差，尤其是在信號(hào)干擾比較多、地質(zhì)條件比較復(fù)雜的野外進(jìn)行工程測(cè)量的時(shí)候，非常容易受到測(cè)量現(xiàn)場周圍復(fù)雜地形構(gòu)成的磁場對(duì)信號(hào)的干擾造成測(cè)量誤差。與此同時(shí)，高精度的GPS 接收儀在進(jìn)行工程測(cè)量的時(shí)候，所采用的是高精度的計(jì)算方式，對(duì)衛(wèi)星信號(hào)的相對(duì)信號(hào)變化產(chǎn)生的參數(shù)偏差有著較大的敏感性，能夠準(zhǔn)確分辨干擾信號(hào)與正常工作信號(hào)的差別，進(jìn)行合理的計(jì)算選擇。

3.2 選擇合適的天氣狀況

在實(shí)際的工作中，大氣對(duì)流層常常含有大量的信號(hào)干擾物質(zhì)，特別是空氣對(duì)流強(qiáng)烈的自然天氣條件下，一般會(huì)影響到GPS 接收儀對(duì)衛(wèi)星信號(hào)的接收或者接收的信號(hào)相對(duì)失真，造成高程計(jì)算出現(xiàn)偏差。因此我們?cè)谶M(jìn)行工程測(cè)量的時(shí)候，一般要選擇那些天氣狀況比較好的天氣來進(jìn)行工程測(cè)量，盡量避免不良天氣給工程測(cè)量帶來的誤差.。

3.3 對(duì)電離層誤差進(jìn)行修正

大氣電離層對(duì)衛(wèi)星信號(hào)存在著干擾與折射、反射作用，使得衛(wèi)星信號(hào)在穿透電離層到達(dá)地球表面GPS 接收儀的時(shí)候，往往會(huì)出現(xiàn)非常大的偏差，因此我們需要對(duì)其進(jìn)行適當(dāng)?shù)男拚?。主要采用多頻觀測(cè)、電離層模型、同步觀測(cè)等這些方式。

(1)多頻觀測(cè)。多頻觀測(cè)主要指的是在某一測(cè)量點(diǎn)對(duì)多個(gè)偽距進(jìn)行測(cè)量，根據(jù)不同頻率測(cè)得的偽距測(cè)量值在電離層中的折射率差異推算出電離層的折射改正數(shù)值，以此提高GPS 測(cè)量精度。

(2)電離層模型。我們?cè)谟脝晤lGPS 接收儀來進(jìn)行工程測(cè)量的時(shí)候，一般情況下，可以選用導(dǎo)航電文提供的電離層模型進(jìn)行參數(shù)修正。通過測(cè)量我們可以得出的參數(shù)放置于導(dǎo)航電文提供的電離層模型中來進(jìn)行參數(shù)比對(duì)，進(jìn)而對(duì)參數(shù)進(jìn)行精度修正。

(3)同步觀測(cè)。我們?cè)谀骋粶y(cè)量點(diǎn)設(shè)置多臺(tái)GPS 接收測(cè)量儀，通過二者基線兩端觀測(cè)差值來對(duì)電離層測(cè)量精度進(jìn)行計(jì)算，修正測(cè)量數(shù)據(jù)。

3.4 在進(jìn)行工程測(cè)量的時(shí)候測(cè)量基站與測(cè)量點(diǎn)的選擇

我們?cè)谟肎PS 技術(shù)進(jìn)行工程測(cè)量的時(shí)候，測(cè)量基站及測(cè)量點(diǎn)的選擇是非常重要的。尤其是在一些地形情況比較復(fù)雜的情況下，地下介質(zhì)密度分布不是很均勻，測(cè)量現(xiàn)場的周邊存在比較強(qiáng)磁場的地區(qū)，非常容易在進(jìn)行工程測(cè)量中對(duì)衛(wèi)星接收信號(hào)形成干擾。因此，我們?cè)谶M(jìn)行工程測(cè)量的時(shí)候，可以選取周邊較為空曠、相對(duì)基站間距穩(wěn)定、符合實(shí)際工程需要的地點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量基站和測(cè)量點(diǎn)的選擇，以保證工程測(cè)量的準(zhǔn)確性。

3.5 天線測(cè)量精度

我們?cè)诶肎PS 技術(shù)進(jìn)行工程測(cè)量的時(shí)候，測(cè)量人員對(duì)天線測(cè)量精度要求一般不夠重視，尤其是野外作業(yè)天線以發(fā)散狀斜向上設(shè)置的時(shí)候，由于天線高程測(cè)量不準(zhǔn)造成了測(cè)量基站對(duì)該點(diǎn)測(cè)量高程的測(cè)量出現(xiàn)一定偏差，然而以該基站為基準(zhǔn)進(jìn)行的其他測(cè)量點(diǎn)的高程測(cè)量的過程中，常常會(huì)因?yàn)檎`差累計(jì)造成最終測(cè)量高程誤差結(jié)果較大。

3.6 合適的高程擬合數(shù)學(xué)模型

我們?cè)谶M(jìn)行高程擬合的時(shí)候，由于數(shù)據(jù)換算是在數(shù)學(xué)曲面模擬大地水準(zhǔn)面的模型中進(jìn)行的，會(huì)經(jīng)常受到數(shù)學(xué)計(jì)算精度的影響，使得正常點(diǎn)與待測(cè)點(diǎn)高程差值誤差比較大。一般在進(jìn)行計(jì)算的時(shí)候采用平面擬合法、二次曲面擬合法、樣條函數(shù)法以及多面函數(shù)法等。其中二次曲面擬合法計(jì)算精度相對(duì)較高，能夠?qū)?shù)據(jù)參數(shù)誤差有效降低，但是，在地質(zhì)地形條件較為復(fù)雜的地區(qū)進(jìn)行的擬合計(jì)算相對(duì)復(fù)雜，其工作量也相對(duì)比較大。

4 結(jié)束語

綜上所述，把GPS 技術(shù)應(yīng)用到工程測(cè)量中，我們可以可以從技術(shù)、測(cè)量方式、數(shù)學(xué)模型計(jì)算、基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)備等多個(gè)方面完成對(duì)測(cè)量高程精度的控制。隨著我國科學(xué)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，GPS 接收測(cè)量儀的不斷改進(jìn)特別是結(jié)合GIS、遙感、計(jì)算機(jī)等多種技術(shù)而推動(dòng)的測(cè)量技術(shù)改進(jìn)，將大大提高工程測(cè)量的精度和測(cè)量質(zhì)量，為現(xiàn)代工程設(shè)計(jì)、施工提供非常好的便利條件，確保了項(xiàng)目工程的質(zhì)量。

［1］趙小蘭，王鳴飛.淺談工程測(cè)量GPS 技術(shù)的應(yīng)用研究［J］.中國科苑，2014，24(14):162 -164.

［2］肖寶玉，魏秀英.當(dāng)前我國工程測(cè)量中GPS 技術(shù)的精度控制分析［J］.哈爾濱科學(xué)信息，2014，27(24):231 -233.