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[摘 要]GPS主要是通过接收卫星信号来实现定位，然而最具有代表性的是GPS定位测量技术。但在实际测量中GPS控制测量平面与高程精度受到多种因素的影响，若不对GPS技术进行完善，那么就无法保证GPS控制网的精度。
[关键词]工程测量；GPS；控制测量；高程
中图分类号：P228.4 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）22-0209-01
随着GPS技术的不断发展与日趋成熟，它基本上取代了常规的测角、测距的手段建立控制网的方法。因GPS控制测量技术具有效率高、全天候、精度高、易携带、费用低、多功能等优势，已被国家经济建设和科学研究等众多领域所广泛应用。
1.影响高程测量精度的主要因素
1.1 GPS高程拟合的方法
若想取得更精确的控制点高程值，必须选择比较合适的大地水准面拟合模型，且要进行非常精确的计算。利用传统的测量方法所获得的几何水准高程值具有很高的精度，但在实际的工程施工测量中，却存在很多难题，如观测所需的时间较长、工作量巨大、测量费用高，在一些山丘等地质情况复杂的地区，其测量值达不到工程所要求的精度等。可以利用水准测量的方法进行测量，即对很少一部分的GPS点进行高程测量，然后利用高程拟合技术手段解算出剩下相关GPS点的高程。
1.2 GPS大地高的测量精度
在进行GPS静态定位测量时，若要想确保得到满足要求的观测数据，必须要确保控制点位置的准确性，且要安置足够数量的接收机。若要适当减小或完全避免大地高的测量精度影响因素，要明确截止高度角和天线高度，从而使高程测量的精度更加精确无误。通常卫星星历误差、卫星钟差、相对论效应是影响GPS大地高测量精度的主要因素，这些是和卫星相关的误差；其中还有量取天线高引起的误差、天线整平误差、天线对中误差、由天线相位中心导致的误差等是与接收设备相关的误差；与信号传播有关的误差有电离层延迟、对流层延迟、多路径效应等等；在星历、已知点三维坐标的影响下、或者选用有误差的模型的影响下导致数据处理产生误差。
1.3 公共点几何水准测量精度
通常控制测量点的大地高与高程异常值的差值就可得到正常值。可以利用数学方法拟合来得到高程异常值，且与测区某些点的GPS大地高和相应的几何水准高程测量值的差值有关。要想得到高精度的高程异常值，就必须要求有高精度的几何水准测量起算点，值得注意的是，水准测量本身的精度等级在工程测量中也是有严格要求的。
1.4 电离层的影响
电离层会对卫星信号产生一定的作用，一旦电离层会吸收或者折射、反射卫星信号，就会影响接收器接收信号，导致信号产生一定的偏差。所以，在测量过程中，一定要选用合适的方式对电离层进行相应的修正。
2.提高GPS高程測量精度的措施
2.1 选择高精度的GPS接收仪
采用高精度的GPS接收仪进行工程测量的时候，所采用的是高精度的计算方式，对卫星信号的相对信号变化产生的参数偏差有着较大的敏感性，能够准确分辨干扰信号与正常工作信号的差别，进行合理的计算选择。在用GPS技术进行工程测量的时候，卫星信号的接收质量是测量精度控制的重点，GPS接收仪必须保证精度就是对信号传输以及接收质量的最基础要求。接收仪精度不高，会直接影响信号的感知能力，敏感程度降低就会对信号的处理不明确，尤其是在信号干扰比较多、地质条件比较复杂的野外进行工程测量的时候，非常容易受到测量现场周围复杂地形构成的磁场对信号的干扰造成测量误差。所以为保证信号接收能够更加全面，保证未来在施工环境中能够不被各种干扰因素影响，最关键的是可对信号进行精密地处理和分类，使得各种信号可以有效甄别出来，从而消除干扰信号，提升测量精度。
2.2 大地高测量采取的方法
要高度重视站址的选择，虽然对于GPS观测站之间的可视度没有明确的要求，但是对于观测点位置的选择还是非常必要的，严格按照相关规定，根据工作当时具体的测量环境来合理选择观测点的位置，灵活的制定出最合理的站址选择方案；因野外的测量工作会用到不同类型的天线，所以要注意相位中心的高度也会随着发生改变；确保正确地量取天线高，GPS高程的严重误差往往是由天线高测量存在误差所引起的，所以，测量工作中必须要把天线高的测量做为重视对象。在平时的野外作业中，多数情况下工程的测量值是由天线的斜高确定，并且在测量过程中将天线圆盘以1200为间隔分为三个方向，然后确保这三个方向的天线高其结果误差不能高于3mm，然后选取平均值。运用同步观测量来求差值，利用同步观测量求差是在工程GPS控制测量中一种比较简单有效的数据处理方法，同步求差法具有明确的理论依据，即观测距离相距在20kin以内的情况下，这两个同步观测站所受到的对流层影响、卫星星历误差以及电离层的影响都可看做是基本没有差别的，且运用同步求差法就可以将存在的误差进一步减小到忽略不计的地步；可将GPS网的图形结构进行优化设计，运用同步求差法时必须要确保以两个观测站同步进行观测为前提，其次，两个观测站之前的距离要小于20千米。
2.3 注意测量时的天气
空气中一旦对流比较严重或者风比较大，就会直接影响信号的接受，即使是接收到信号，也多数是失真的信号，所以，在进行工程测量工作的时候，一定要选择合适的天气，这样才能够保证信号接收工作的正常进行。在应用GPS技术的时候，一定要重视天气的选择，是由于GPS技术对于天气的变化十分敏感，所以，重视天气的选择非常关键。但是由于天气变化无常，所以需要对此进行一定的防控，保证大气中各种对流层产生的干扰因素不会影响信号的接收和传送。
2.4 对电离层进行修正
首先建立电离层模型，使得测量得到的数据和电离模型中的参数进行相应的对比，再之后进行差异的修正。第二种方式就是使用多频观测方式，在同一个地区进行多个距离的测量，再应用不同的频率就能进行各种差异修正。最后一个方式就是同步观测的方式，这种方式能够保证测量工作的最高精准度。
2.5 选用合理的高程拟合数学模型
平面拟合法、二次曲面拟合法、样条函数法以及多面函数法是比较常用的拟合方法。首先构造出一种数学曲面来拟合似大地水准面，然后利用其推算出GPS测量区域内控制点的正常高以及待定点的正常高。通常采用二次曲面拟合方法，因二次曲面拟合法常能得到较高精度的高程异常值，当然也要结合观测地区的实际地形地貌进行选择。因这种模型涉及到的计算量较大，需要提升计算精度，所以应采用不同的拟合方式来提升高程拟合效果。
2.6 关于高程控制点
当所测区域面积较大且存在较大地形差别时，可将测区分块分别建立拟合模型，这将可以有效地保证高程拟合精度。拟合所需的水准点尽可能满足均匀分布，并且要求有6个或64"以上。使通过拟舍得到的各GPS高程点达到测量标准的重要关键是具有高精度的高程起算点，而高程起算点的精度包括其点位的稳定性和测量精度等级。
3.结束语
把GPS技术应用到工程测量中，可从技术、测量方式、数学模型计算、基础设施等多个方面完成对测量高程精度的控制，在平时的测量工作中，要不断地对GPS控制测量技术进行研究。随着我国科学技术的进一步发展，GPS接收测量仪的不断改进，特别是结合GIS、遥感、计算机等多种技术而推动的测量技术改进，将大大提高工程测量的精度和测量质量。
参考文献
[1] 李震章.工程测量中GPS测量技术的优、缺点[J].中国新技术新产品，2013（1）.
作者简介
1.崔伦宝（1981年1月）男，汉族，大学本科，高级工程师，从事测绘工程技术工作。
2.于述鹏（1993年11月）男，满族，大学本科，助理工程师，从事工程测量工作。
[关键词]工程测量；GPS；控制测量；高程
中图分类号：P228.4 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）22-0209-01
随着GPS技术的不断发展与日趋成熟，它基本上取代了常规的测角、测距的手段建立控制网的方法。因GPS控制测量技术具有效率高、全天候、精度高、易携带、费用低、多功能等优势，已被国家经济建设和科学研究等众多领域所广泛应用。
1.影响高程测量精度的主要因素
1.1 GPS高程拟合的方法
若想取得更精确的控制点高程值，必须选择比较合适的大地水准面拟合模型，且要进行非常精确的计算。利用传统的测量方法所获得的几何水准高程值具有很高的精度，但在实际的工程施工测量中，却存在很多难题，如观测所需的时间较长、工作量巨大、测量费用高，在一些山丘等地质情况复杂的地区，其测量值达不到工程所要求的精度等。可以利用水准测量的方法进行测量，即对很少一部分的GPS点进行高程测量，然后利用高程拟合技术手段解算出剩下相关GPS点的高程。
1.2 GPS大地高的测量精度
在进行GPS静态定位测量时，若要想确保得到满足要求的观测数据，必须要确保控制点位置的准确性，且要安置足够数量的接收机。若要适当减小或完全避免大地高的测量精度影响因素，要明确截止高度角和天线高度，从而使高程测量的精度更加精确无误。通常卫星星历误差、卫星钟差、相对论效应是影响GPS大地高测量精度的主要因素，这些是和卫星相关的误差；其中还有量取天线高引起的误差、天线整平误差、天线对中误差、由天线相位中心导致的误差等是与接收设备相关的误差；与信号传播有关的误差有电离层延迟、对流层延迟、多路径效应等等；在星历、已知点三维坐标的影响下、或者选用有误差的模型的影响下导致数据处理产生误差。
1.3 公共点几何水准测量精度
通常控制测量点的大地高与高程异常值的差值就可得到正常值。可以利用数学方法拟合来得到高程异常值，且与测区某些点的GPS大地高和相应的几何水准高程测量值的差值有关。要想得到高精度的高程异常值，就必须要求有高精度的几何水准测量起算点，值得注意的是，水准测量本身的精度等级在工程测量中也是有严格要求的。
1.4 电离层的影响
电离层会对卫星信号产生一定的作用，一旦电离层会吸收或者折射、反射卫星信号，就会影响接收器接收信号，导致信号产生一定的偏差。所以，在测量过程中，一定要选用合适的方式对电离层进行相应的修正。
2.提高GPS高程測量精度的措施
2.1 选择高精度的GPS接收仪
采用高精度的GPS接收仪进行工程测量的时候，所采用的是高精度的计算方式，对卫星信号的相对信号变化产生的参数偏差有着较大的敏感性，能够准确分辨干扰信号与正常工作信号的差别，进行合理的计算选择。在用GPS技术进行工程测量的时候，卫星信号的接收质量是测量精度控制的重点，GPS接收仪必须保证精度就是对信号传输以及接收质量的最基础要求。接收仪精度不高，会直接影响信号的感知能力，敏感程度降低就会对信号的处理不明确，尤其是在信号干扰比较多、地质条件比较复杂的野外进行工程测量的时候，非常容易受到测量现场周围复杂地形构成的磁场对信号的干扰造成测量误差。所以为保证信号接收能够更加全面，保证未来在施工环境中能够不被各种干扰因素影响，最关键的是可对信号进行精密地处理和分类，使得各种信号可以有效甄别出来，从而消除干扰信号，提升测量精度。
2.2 大地高测量采取的方法
要高度重视站址的选择，虽然对于GPS观测站之间的可视度没有明确的要求，但是对于观测点位置的选择还是非常必要的，严格按照相关规定，根据工作当时具体的测量环境来合理选择观测点的位置，灵活的制定出最合理的站址选择方案；因野外的测量工作会用到不同类型的天线，所以要注意相位中心的高度也会随着发生改变；确保正确地量取天线高，GPS高程的严重误差往往是由天线高测量存在误差所引起的，所以，测量工作中必须要把天线高的测量做为重视对象。在平时的野外作业中，多数情况下工程的测量值是由天线的斜高确定，并且在测量过程中将天线圆盘以1200为间隔分为三个方向，然后确保这三个方向的天线高其结果误差不能高于3mm，然后选取平均值。运用同步观测量来求差值，利用同步观测量求差是在工程GPS控制测量中一种比较简单有效的数据处理方法，同步求差法具有明确的理论依据，即观测距离相距在20kin以内的情况下，这两个同步观测站所受到的对流层影响、卫星星历误差以及电离层的影响都可看做是基本没有差别的，且运用同步求差法就可以将存在的误差进一步减小到忽略不计的地步；可将GPS网的图形结构进行优化设计，运用同步求差法时必须要确保以两个观测站同步进行观测为前提，其次，两个观测站之前的距离要小于20千米。
2.3 注意测量时的天气
空气中一旦对流比较严重或者风比较大，就会直接影响信号的接受，即使是接收到信号，也多数是失真的信号，所以，在进行工程测量工作的时候，一定要选择合适的天气，这样才能够保证信号接收工作的正常进行。在应用GPS技术的时候，一定要重视天气的选择，是由于GPS技术对于天气的变化十分敏感，所以，重视天气的选择非常关键。但是由于天气变化无常，所以需要对此进行一定的防控，保证大气中各种对流层产生的干扰因素不会影响信号的接收和传送。
2.4 对电离层进行修正
首先建立电离层模型，使得测量得到的数据和电离模型中的参数进行相应的对比，再之后进行差异的修正。第二种方式就是使用多频观测方式，在同一个地区进行多个距离的测量，再应用不同的频率就能进行各种差异修正。最后一个方式就是同步观测的方式，这种方式能够保证测量工作的最高精准度。
2.5 选用合理的高程拟合数学模型
平面拟合法、二次曲面拟合法、样条函数法以及多面函数法是比较常用的拟合方法。首先构造出一种数学曲面来拟合似大地水准面，然后利用其推算出GPS测量区域内控制点的正常高以及待定点的正常高。通常采用二次曲面拟合方法，因二次曲面拟合法常能得到较高精度的高程异常值，当然也要结合观测地区的实际地形地貌进行选择。因这种模型涉及到的计算量较大，需要提升计算精度，所以应采用不同的拟合方式来提升高程拟合效果。
2.6 关于高程控制点
当所测区域面积较大且存在较大地形差别时，可将测区分块分别建立拟合模型，这将可以有效地保证高程拟合精度。拟合所需的水准点尽可能满足均匀分布，并且要求有6个或64"以上。使通过拟舍得到的各GPS高程点达到测量标准的重要关键是具有高精度的高程起算点，而高程起算点的精度包括其点位的稳定性和测量精度等级。
3.结束语
把GPS技术应用到工程测量中，可从技术、测量方式、数学模型计算、基础设施等多个方面完成对测量高程精度的控制，在平时的测量工作中，要不断地对GPS控制测量技术进行研究。随着我国科学技术的进一步发展，GPS接收测量仪的不断改进，特别是结合GIS、遥感、计算机等多种技术而推动的测量技术改进，将大大提高工程测量的精度和测量质量。
参考文献
[1] 李震章.工程测量中GPS测量技术的优、缺点[J].中国新技术新产品，2013（1）.
作者简介
1.崔伦宝（1981年1月）男，汉族，大学本科，高级工程师，从事测绘工程技术工作。
2.于述鹏（1993年11月）男，满族，大学本科，助理工程师，从事工程测量工作。