GPS高程在市政工程测量中的应用研究_0

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GPS高程在市政工程测量中的应用研究

摘要：随着科学技术的进步和发展，整个测绘学也得到
快速的发展，在市政的工程测量中，GPS的高程测量应经是
得到了广泛的应用和推广。虽然说GPS的平面控制网已经得
到了人们的认可，但是GPS的高程测量精度仍然是人们比较
关注的一个问题。人们希望可以用GPS的高程测量把水准测
量来进行替换。本文主要是根据测绘工作的具体感受，来对
GPS的高程测量的方法和理论进行一定的探讨和研究。
关键词：GPS；高程测量；精度；市政工程
GPS就是全球定位系统的一个简称，因为它是新一代
的定位和卫星导航系统，所以它有着自己本身的特点，如全
球性、高效益和高精度等。因为它自身的这些特点，所以让
它在测量工程中得到了很广泛的应用和推广。GPS在进行平
面测量的时候精度是很高的，正是因为这样所以GPS在工程
测量中才能被认可，但是在进行高程测量的时候，GPS测量
还有很多需要我们测绘工作者去解决的问题。所以在进行高
程测量的时候，因为GPS的精确性得不到保障和测量高程的
一些限制性，所以在进行高程测量的时候，GPS的应用还不
是很广泛。
一、在测量工程中的高程系统
在进行具体的测量工作的时候，一般常用的高程系统
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主要有大地高系统、正高系统和正常高系统。在大地高系统
中，我们主要是对一个椭球面作为一个基准点来进行参考的
一个高程系统，而正高系统则是以大地水准面来作为一个参
考基准面的高程系统。而在三个高程系统中，是可以通过一
定的公式进行相互间的转换。
二、影响GPS高程测量精度的原因
（一）因为GPS是一个全球卫星定位系统，所以如果
在进行GPS高程测量的时候，卫星的分布不对称的话，就会
对我们的测量精度产生一定的影响。我们在进行点的平面位
置测量的时候，可以通过选择一定的观测时间段和卫星来减
小因为卫星分布不对称带来的精度影响，但是在进行高程测
量的时候，因为所有的卫星都是在地平面上，所有卫星的分
布总是不对称的，导致有些精度的影响是不能避免的。这也
是GPS在进行高程测量的时候精度要低于水平位置的测量精
度，由于GPS测量的本质就决定了卫星的分布不对称，所以
这个是我们怎么去做也没有办法改变的一个事实，我们只有
通过其他的一些方法来减小因为卫星分布不对称所引起的
误差。
（二）对流层对GPS高程测量误差的影响。因为我们
在进行GPS高程测量的时候，因为在进行卫星观测的时候要
通过对流层，所以在一定的程度上就会造成对流层对结果的
精度造成一定的影响。所以我们在进行高程测量的时候，对
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于测站上的气象选择一定要具有代表性，并且应该选择在气
候良好的时候进行观测。
（三）在GPS高程测量中对精度误差的影响主要还是
来至于卫星星历的影响。而从2000年在美国取消了SA政策
之后，就让卫星星历对GPS高程测量的精度误差大大的减小
了。
（四）而我们在对数据测量完成之后进行计算的时
候，因为基线起算点的坐标误差也会对最后的GPS高程测量
精度造成一定的影响。除了我们上面说的这些误差以外，还
有一些其他的原因也会对GPS的高程测量造成一定的误差影
响如GPS接收机的位置和天线、电离层等。
三、GPS高程测量中的技术处理。
（一）GPS高程的转换。我们通过GPS高程测量的原
理知道，GPS高程在进行转换的时候求得高程的异常值是其
中的关键，在得到高程的异常值以后，我们就可以将GPS的
大地高转化成我们国家现在实用的正常高值，只有这样才可
以在实际的工作当中正常使用。
（二）等值线图的方法。首先我们要根据高程的异常
图或者是大地水准面的差距图来查出各点的高程异常值或
者是大地水准面的差距，然后根据相应的公式计算出正常高
或者是正高。我们在进行等值线图法计算正常高或者是正高
的时候，应该要注意一些问题。首先我们应该要注意等值线
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图是适用于哪种坐标系统，而在进行计算正常高或者是正高
的时候，就应该要采用相应的大地高坐标数据。其次就是我
们采用等值线图进行计算正常高或者是正高的时候，计算出
来的数据误差是和等值线图的误差直接相关联的。
（三）拟合法。我们在进行拟合法进行数值转换的时
候，可以有很多的数学模型进行选择，如高程拟合、分区拟
合和加权平均拟合法等。如果当我们是在带状的地区进行测
量的时候，对于数值的转换我们就可以采用加权平均拟合法
来进行计算，当我们的测量地区太长的时候，我们就可以采
用三次样条的拟合方法来进行转换计算，而当我们的测量地
区主要是为平面状的时候，我们就可以采用多面函数的拟合
方法来进行转换计算，当我们测量的地区主要是平原或者是
高程异常值变化不明显的时候，而且面积比较的小，水准点
重合也不是很多的时候，我们就可以采用平均值挂靠的方法
来进行转换计算，而如果我们测量的地区地势的变化比较大
的时候，我们就必须要采用地形修正的方法来进行转换计
算。在具体的测量过程当中，我们要根据我们测量的地势和
面积大小来选择正确的方法进行转换计算，只有这样才能保
证我们测量的精度在一定的控制范围以内。
四、GPS高程测量在市政工程中的应用
在市场建设工程当中，主要就是以桥梁、道路还是排
水管道等一些基础设施的建设为主，而市政工程测量工作的
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主要任务就是进行一些大比例尺的地形图的测绘工作，而进
行这些大比例尺的地形图测量主要就是为了以后的建设规
划、绿化设施、房屋拆迁和环境的保护等等。所以市政工程
的测量工作要求的精度要求比较高而且测量的信息量也比
较大。我们在进行测量的时候不仅仅是要对已经建好的一些
建筑物、沿线的单位小区、地形地貌等的高程详细的进行测
量，而且还要对将要建设的一些配套设施和管道连接的详细
高程进行测量。所以这些要求就形成了市政工程建设的测量
工作的特点，测量的图纸一般都是大比例的横断面和纵断面
图或者是带状的地形图，测量的环境比较复杂而且是多变
的，测量的内容比较繁琐等。
我们在进行一项市政工程的测量工作之前，应该先要
根据测量的具体目的和环境来制定相应的测量方法，这样就
可以让我们在具体的测量过程中提高我们的工作效率。首先
我们在进行工程控制测量的时候，对于控制网的建立精度的
要求是很高的，在用GPS进行控制网建立的时候，对精度控
制的最好方法就是采用静态测量。这种静态测量的方法可以
让我们在测量的过程当中及时的获得定位点的坐标，而且精
度也很高，在进行具体测量的时候可以多台接收机同时进行
测量，这样也可以提高我们的工作效率，而且在后期进行数
据处理的时候也很简单方便。值得我们注意的就是，根据GPS
测量的特点，我们在进行检测站设置的时候一定要保证四周
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是开阔没有大面积的GPS信号反射物的地方，只有这样才能
保证我们的测量正常的进行和数据的准确。
如果我们是在进行野外的数据采集的时候就可以采
用GPS的动态RTK技术，因为动态的GPSRTK技术就是采用
的电子手簿技术，可以让我们在进行野外数据采集的时候更
加的灵活和方便，而我们在后期的数据处理的时候可以直接
利用画图软件制作成电子图。
结束语：
GPS的测量技术在市政工程中已经是应用的很广泛
了，但是针对GPS的高程测量而言的话，则是还有很多的问
题需要去解决，如果我们在进行GPS测量不能满足精度要求
的话，就应该要进行相应的水准测量，只有这样才能保证我
们对测量精度的要求。我们要不断的研究和学习，尽量去完
善GPS高程测量在市政工程当中的应用。
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