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【摘 要】随着当前我国社会经济的发展，人们对于基础设施的投入非常大，因此也就加大了测绘技术的有效应用。随着当前现代化科学技术的不断进度，测绘新技术以及测量仪器越来越精密，在进行测准地面点的高程方法逐渐被GPS的水准代替，本文主要在水准仪的测量原理的基础上阐述GPS高程测量技术在工程的有效应用。
【关键词】水准测量；施工技术；应用
一、水准仪的测量原理
水准测量又叫几何水准测量，是利用水准仪与水准尺来测定地面两点之间高差。在地面两点之间安置水准仪，观测在两点上竖立的水准标尺，按照水准标尺上的读数来计算两点之间的高差。一般由任意已知的高程点或者水准原点出发，沿着选定的测量水准路线一次来测定各个点高程。因为不同高程水准面不平行，沿着不同路线测量得到的两点之间的高差会有差异，在整理水准测量的数据时，要按照测量时采用的正常高系统进行调整修改，求得准确的高程。
水准测量的原理是利用水准仪提供的水平视线，分别读取前视尺和后视尺上的读数，来测定两点间的高程差，再根据一已知点高程计算待定点高程。
例如，在地面上有A、B两点，已知A点的高程为HA、求B点的高程HB，我们一般采用中间值法，在A、B两点中间安置水准仪，A、B两点各竖立一把水准尺，通过水准仪的望眼镜读取水平视线分别在A、B两点水准尺上读取的中丝读数为a和b，即可以求出A、B两点间的高差。
设水准测量的前进方向为A点至B点，则称A点为后视点，其水准尺读数a为后视读数；称B为前视点，其水准读数b为前视读数。因此，两点间的高差等于：hAB=a-b=后视读数―前视读数
若后视读数大于前视读数即hAB>0，则高差为正，表示B点比A点高；若后视读数小于前视读数即hAB<0，则高差为负，表示B点比A点低。
如果A、B两点相距不远，且高程不大，则安置一次水准仪，就可以测得高差hAB。此时B点高程为：HB=HA+hAB
如果A、B两点相距较远或高差较大，安置一次一起无法测得其高差是，就需要在两点间增设若干个作为传递高程的临时立尺点，称为转点（简称TP点）。
二、传统测绘技术应用的基本状况
进行控制测量时，对工程的控制测量应符合国家等级控制点的相关要求，运用测边、测角及导线网、等方法，确保点位之间通视，因此，要将点位布置在事业开阔、地势高的位置；进行地形测量时，在地质勘查、详查阶段，工程规划设计、勘探线孔位布设等工作需要大比例尺地形图的帮助，大比例尺地形图是地质勘测时必须用到的资料，对于地质勘测具有重要作用，测量的时候，在首级控制的前提条件下，进行加密控制，接着设置根点，并在图根点上进行仪器的安置，安置完毕后，要进行碎步测量；进行地质勘探测量、工程点布设的时候，地质勘探线与特征点的测量以勘探线剖面测量、钻孔测量为主，测量时，在附近控制点上安装仪器，测量时采用光电测距极坐标法，测量中面临着视通差和转战多的困难，影响测量精度和工作效率。
三、GPS测量技术的应用情况
（一）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。
（二）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，可将控制点设在控制点上，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。
（三）地质勘探测量和工程点布设
在这个环节运用GPS测量技术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。
四、GPS高程测量技术在工程测量应用中的现状
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。而在工程测量中，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。
五、GPS高程测量技术在工程测量中应用需注意的问题
GPS高程测量技术在工程测量应用中还存在很多问题：
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。
②GPS在轨卫星数据有限性的特点，在对空视线受阻的状况下，不能够有效的保障工程的正常结算，势必会影响到定位的精确性
。③GPS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。 六、GPS高程测量技术在工程测量中应用时需要完善的措施探讨
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。但这一技术的应用同样需要不断地完善，以规避在应用过程中可能会出现的问题。
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。
七、GPS高程测量技术在工程测量中应用的前景
GPS高程测量技术在工程测量中的应用会越来越广，发挥的作用会越来越重要。①我国经济的快速发展，使得国家对工程的投入越来越大，加之工程测量设施及相关技术的不断发展与更新，工程测量的科技投入必将会越来越大；②在加大对工程投入的同时，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、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；③当前的工程测量设备往往都会受到环境的影响而不能够很好地应用，从而导致测量时的操作难度较大，影响作业效率。而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。
结语
水准测量在施工工程中的设计阶段以及建设施工阶段、竣工验收中非常重要的工作，为了保证水准测量的真实准确性，一定要严格按照水准测量的具体规范和实际需要进行测量，同时不断的应用先进科学技术和仪器设备，提高水准测量的准确度、精度，保证工程的质量。
参考文献：
[1]温晓勇.数字摄影测量技术在油气田地面建设中的研究与应用[D].长安大学，2009.
[2]刘海源.非量测数码相机近景摄影测量技术在工程中的应用[D].重庆大学，2011.
[3]匡翠林.高精度GPS水准算法研究及其应用[D].中南大学，2004.
[4]冒爱泉.海堤工程施工监测技术与应用[D].河海大学，2007.
【关键词】水准测量；施工技术；应用
一、水准仪的测量原理
水准测量又叫几何水准测量，是利用水准仪与水准尺来测定地面两点之间高差。在地面两点之间安置水准仪，观测在两点上竖立的水准标尺，按照水准标尺上的读数来计算两点之间的高差。一般由任意已知的高程点或者水准原点出发，沿着选定的测量水准路线一次来测定各个点高程。因为不同高程水准面不平行，沿着不同路线测量得到的两点之间的高差会有差异，在整理水准测量的数据时，要按照测量时采用的正常高系统进行调整修改，求得准确的高程。
水准测量的原理是利用水准仪提供的水平视线，分别读取前视尺和后视尺上的读数，来测定两点间的高程差，再根据一已知点高程计算待定点高程。
例如，在地面上有A、B两点，已知A点的高程为HA、求B点的高程HB，我们一般采用中间值法，在A、B两点中间安置水准仪，A、B两点各竖立一把水准尺，通过水准仪的望眼镜读取水平视线分别在A、B两点水准尺上读取的中丝读数为a和b，即可以求出A、B两点间的高差。
设水准测量的前进方向为A点至B点，则称A点为后视点，其水准尺读数a为后视读数；称B为前视点，其水准读数b为前视读数。因此，两点间的高差等于：hAB=a-b=后视读数―前视读数
若后视读数大于前视读数即hAB>0，则高差为正，表示B点比A点高；若后视读数小于前视读数即hAB<0，则高差为负，表示B点比A点低。
如果A、B两点相距不远，且高程不大，则安置一次水准仪，就可以测得高差hAB。此时B点高程为：HB=HA+hAB
如果A、B两点相距较远或高差较大，安置一次一起无法测得其高差是，就需要在两点间增设若干个作为传递高程的临时立尺点，称为转点（简称TP点）。
二、传统测绘技术应用的基本状况
进行控制测量时，对工程的控制测量应符合国家等级控制点的相关要求，运用测边、测角及导线网、等方法，确保点位之间通视，因此，要将点位布置在事业开阔、地势高的位置；进行地形测量时，在地质勘查、详查阶段，工程规划设计、勘探线孔位布设等工作需要大比例尺地形图的帮助，大比例尺地形图是地质勘测时必须用到的资料，对于地质勘测具有重要作用，测量的时候，在首级控制的前提条件下，进行加密控制，接着设置根点，并在图根点上进行仪器的安置，安置完毕后，要进行碎步测量；进行地质勘探测量、工程点布设的时候，地质勘探线与特征点的测量以勘探线剖面测量、钻孔测量为主，测量时，在附近控制点上安装仪器，测量时采用光电测距极坐标法，测量中面临着视通差和转战多的困难，影响测量精度和工作效率。
三、GPS测量技术的应用情况
（一）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。
（二）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，可将控制点设在控制点上，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。
（三）地质勘探测量和工程点布设
在这个环节运用GPS测量技术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。
四、GPS高程测量技术在工程测量应用中的现状
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。而在工程测量中，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。
五、GPS高程测量技术在工程测量中应用需注意的问题
GPS高程测量技术在工程测量应用中还存在很多问题：
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。
②GPS在轨卫星数据有限性的特点，在对空视线受阻的状况下，不能够有效的保障工程的正常结算，势必会影响到定位的精确性
。③GPS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。 六、GPS高程测量技术在工程测量中应用时需要完善的措施探讨
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。但这一技术的应用同样需要不断地完善，以规避在应用过程中可能会出现的问题。
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。
七、GPS高程测量技术在工程测量中应用的前景
GPS高程测量技术在工程测量中的应用会越来越广，发挥的作用会越来越重要。①我国经济的快速发展，使得国家对工程的投入越来越大，加之工程测量设施及相关技术的不断发展与更新，工程测量的科技投入必将会越来越大；②在加大对工程投入的同时，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、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；③当前的工程测量设备往往都会受到环境的影响而不能够很好地应用，从而导致测量时的操作难度较大，影响作业效率。而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。
结语
水准测量在施工工程中的设计阶段以及建设施工阶段、竣工验收中非常重要的工作，为了保证水准测量的真实准确性，一定要严格按照水准测量的具体规范和实际需要进行测量，同时不断的应用先进科学技术和仪器设备，提高水准测量的准确度、精度，保证工程的质量。
参考文献：
[1]温晓勇.数字摄影测量技术在油气田地面建设中的研究与应用[D].长安大学，2009.
[2]刘海源.非量测数码相机近景摄影测量技术在工程中的应用[D].重庆大学，2011.
[3]匡翠林.高精度GPS水准算法研究及其应用[D].中南大学，2004.
[4]冒爱泉.海堤工程施工监测技术与应用[D].河海大学，2007.