刍议工程测量中GPS控制测量平面与高程精度

刍议工程测量中GPS控制测量平面与高程精度
发表时间：2012-12-17T16:30:04.653Z 来源：《建筑学研究前沿》2012年8月under供稿作者：钟培文冯少华[导读] GPS控制测量作为工程测量的重要组成部分之一，其在促使工程测量智能化、集成化以及规模化发展过程中发挥着不容小觑的作用。

钟培文冯少华中国水利水电第十二工程局有限公司 325000 摘要：GPS控制测量作为工程测量的重要组成部分之一，其在促使工程测量智能化、集成化以及规模化发展过程中发挥着不容小觑的作用。

与此同时，GPS控制测量在实践过程当中低于传统控制测量方式的精度问题一直是GPS控制测量技术得以大范围应用与推广的关键所在。

在当前技术条件支持下，GPS商业平差软件无法针对所显示工程测量点位参数的精度指标予以保障，这也是相关工作人员亟待解决的问题之一。

本文以GPS控制测量为研究对象，着眼于工程测量实例，分析了GPS控制测量平面精度的精确性，并针对导致GPS控制测量高程误差的因素进行了分析，旨在为今后相关研究与实践工作的开展提供一定参考与帮助。

关键词：工程测量 GPS控制测量平面精度高程精度误差分析 Discussion on engineering survey control survey plane and elevation accuracy GPS Zhong Peiwen Feng Shaohua China Water Conservancy and Hydropower Engineering Bureau twelfth Company Limited 325000 Abstract: the GPS control measurements as engineering measurement is one of the important component, its in the engineering measurement of intelligent, integrated and large-scale development process plays an important role in. At the same time, the GPS control measurement in practice than the conventional control measurement precision has always been a problem in GPS control survey technique to a wide range of application and promotion of key. In the current technical conditions supported, GPS business adjustment software cannot for the display engineering survey point position precision index to be protected, this is also related to the staff one of problems that solve urgently. Based on the GPS control measurement as the research object, focuses on the engineering examples of measurement, analysis of GPS control plane of measurement precision accuracy, and led to GPS control measuring elevation error factors are analyzed, designed for future related research and practice work to provide the certain reference and help. Key words: engineering survey control survey of Gao Cheng GPS plane precision accuracy error analysis 全球卫星导航定位系统的运作原理在于以空间环境飞行卫星为载体，以具备某种特定定位信息属性与频率属性的无线电信号为对象，由卫星向地面相应接收装置发送对象，以此实现定位测量的功能。

我们不难总结，在当前技术条件支持下，GPS控制测量有着①.精确度高；②.不依赖于连接点通视；③.相应速度快；④.操作简单便捷；⑤.费用低等多种特点，由此得到了极为广泛的应用。

从当前应用实际来看，以GPS技术为核心的定位技术已逐步取代了传统意义上依托于测距、测角所构建的控制网方式，广泛应用于较大面积的城市基础控制网建设工程当中，该领域应用中的GPS控制测量精度并没有偏离预期的误差问题。

反而是对于工程测量所涉及到①.已知点位置分布异形；
②.已知点数量较少（一般在3个或3个以下）；③.工程测量存在较大相对高差；④.测量控制网形以带状方式分布以上几类情况的时候，GPS控制测量精度毫无疑问会受到较大的影响。

本文以工程测量实际案例入手，试对GPS控制测量平面与高程精度问题做详细分析。

一、工程测量实例分析
（一）首先，以某地区带状形式E级GPS控制网工程测量为例。

下图（见图1）即为该GPS控制网平面结构示意图。

图中由右下角至左上角（PXC、DSX、JMS）为GPS控制测量过程中的已知点。

控制网平面精度设置为D等级，高程精度设置为二等级。

其中GPS控制网拟合高程参数设定为250m~380m范围之内（新测定水准高程参数精度控制在四等级）。

很明显，通过有关GPS控制测量水准高程参数与拟合高程参数的比较，不难发现高程测量误差极限值在±0.029m范围之内。

换句话来说，在工程测量已知点距离较近且已知点相互间高程差较小的情况之下，GPS控制网拟合高程与四等级水准高程间的误差较小，能予以替代。

图1：GPS控制网平面结构示意图
（二）其次，以某矿区E等级GPS控制网工程测量为例。

下图（见图2）为该矿区GPS网略示意图。

很明显，对于矿区工程测量实际而言，图2中所示网略图的网形结构并不理想，最显著的问题体现在较大的相对高差参数上。

但是值得注意的一点是：即便是对应较差的网形结构，GPS控制测量平面位置所受到影响还是不足以导致平面精度误差。

图中C3已知点位置高程测定为441m，C4已知点位置高程测定为572m，与之相对应的矿区高程参数为700m~900m范围之内。

由此而测定的平面精度误差极限值仅为±31mm，完全在GPS控制测量平面误差允许范围之内。

然而高程精度误差却极为明显。

图2：矿区GPS网略示意图
（三）最后，以某测区D等级GPS控制网工程测量为例。

下图（见图3）为某测区D等级GPS网略示意图。

坐标系选取1980西安坐标系，图中所涉及到的C4~7为控制网测量已知点。

测量过程当中的所涉及到的高程参数为二等等级水准高程。

在此基础不难分析：差异性起算点的选取对于GPS控制测量平面精度参数的影响均不显著，坐标比较差值极限为±25mm，同样在GPS控制测量平面误差允许参数当中，而有关高程测定在0.65mm以上的误差参数却超过承受限度。

图3：测区D等级GPS网略示意图
二、GPS控制测量平面与高程精度分析
通过上述几点分析我们不难得知：对于工程测量所涉及到的GPS控制测量作业而言：高程，特别拟合高程测定精度的误差因素是极为显著的。

很明显，导致高程测定异常的最根本原因在于控制测量区域内局部地形的变化情况。

在一般情况下，高程异常变化在地势较为平缓区域内表现稳定，在地势起伏波动较大的区域内表现显著。

很显然，在GPS控制测量过程当中，距离后方交会无疑是最为关键的作业原理。

简单来说，以4个或4个以上已知GPS卫星与待测量点之间的距离为载体能够算得控制测量区域内的相对空间位置，进而通过已知点坐标下属约束平差参数求的与坐标系统相对应的平面坐标参数与大地高程参数。

从这一角度上来说，GPS控制测量区域内的观测精度与已知点的精度参数对于GPS高程精度的影响是极为直接的。

对于实际高程测量作业而言，现阶段所采用的正常高控制测量系统虽能够保证大地高精度的一定行，但却无法控制高程测量过程当中所产生的高程测定参数异常情况。

特别是在已知点不均匀分布以及密度指标不充分的情况下，GPS控制测量过程中的拟合高程精度是无法得到可靠性标准的，且当前技术条件支持下的平差软件也无法针对该高程精度误差加以体现。

从我国现阶段的实际情况来说，我国中部及东部地区均展开了地区大地水准面的精化施工作业，水准面精化分辨率以达到2.5×2.5以上水准，并且控制测量平面与高程精度均达到了±5cm参数范围之内，以此为工程测量的有效完成提供了必要支持。

在GPS控制测量过程当中，相关工作人员应当对其加以更多的关注，收集相应资料数据，尽可能的缩小GPS控制测量平面，特别是高程精度误差。

三、结束语
通过本文有关工程测量中GPS控制测量平面与高程精度问题的分析，我们不难得出以下两点结论：①.首先，存在于工程测量GPS控制测量中最典型的精度误差为拟合高程精度误差。

形成这一误差的根源可归集到高程模型的异常性确定当中。

简单来说，受到工程测量已知点不均匀分布与不合理密度因素的影响，GPS拟合高程的精度会呈现出显著下降趋势，部分控制测量范围内此精度误差甚至可能大于1m。

反之，在已知点均匀分布及密度充分的情况下，GPS控制测量所得出的拟合高程精度参数仍比较可取。

工程测量实际作业当中应当慎重选取；②.其次，GPS控制测量所涉及到的平面测量作业对于实际网形的要求并不严密，明显低于导线网及三角网网形要求。

换句话来说，在已知点精度参数充分且点数均匀分布的情况下，应用GPS控制测量方式所得到的平面精度基本能够满足工程测量实际需求，应当予以特别关注与重视。

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