■冯宇华

（辽宁省第二水文地质工程地质大队 辽宁大连 116037）

水准测量测量精度及测量应用问题分析

■冯宇华

（辽宁省第二水文地质工程地质大队 辽宁大连 116037）

传统水准方法往往受到很多外在因素影响，如被测区域的通视、地形、外界条件等因素。近年来，由于GPS技术及我国北斗导航技术的广泛应用，利用GPS技术建立高精度水准测量的方法已经在越来越多的在工程中应用。但是传统的观点认为，由于GPS技术往往会受到坐标系不一致的影响，工程界往往会对其精度和测量方法存在质疑，这严重的制约了这种水准测量技术的发展和广泛应用。因此，本文对这种水准测量技术进行了研究，希望本文的研究对拓展GPS水准测量技术的应用范围做出贡献，同时也可以提高GPS水准测量的测量精度。

水准测量GPS技术测量精度测量应用

目前，随着我国国民经济的快速发展，我国基础设施建设进程也在不断加快。而在各类基础设施建设工程中水准测量是工程建设成功与否的基础，而在传统工程测量的方法的精度往往受到观测仪器精度等因素的影响，如三角测量方法等，这种测量方法往往是在建立平面控制网之后，再利用水准测量的相关方法对高程控制网进行建立。传统方法往往受到很多外在因素影响，如被测区域的通视、地形、外界条件等因素。而近年来由于GPS技术及我国北斗导航技术的广泛应用，利用GPS技术建立高精度水准测量的方法已经在越来越多的工程中应用。越来越多的数据表明，GPS水准测量技术往往因其独特的技术优势，将会获得更高的水准测量精度。但是传统的观点认为，由于GPS技术往往会受到坐标系不一致的影响，工程界往往会对其精度和测量方法存在质疑，这严重的制约了GPS水准测量技术的发展和广泛应用。因此，本文对这种水准测量技术进行了研究，希望本文的研究对拓展GPS水准测量技术的应用范围做出贡献，同时也可以提高GPS水准测量的测量精度。

1 GPS定位技术的特点

GPS又称为全球定位系统，它是美国国防部通过卫星系统进行构建，主要是对空中、陆地和海上运动载体进行高精度定位和高精度导航的系统。这种卫星定位系统具有高定位精度、高自动化程度、观测站之间无需通视、作业时间全天候、较快的观测速度和广泛的用途等特点。目前，GPS系统广泛应用于军事、交通、建筑、工业生产等各个领域，是全球最大的定位系统。

2 GPS定位技术主要定位方法

一般来说，GPS定位方法主要分为两类，一种方法为伪距测量定位方法，另外一种方法是载波相位测量定位方法。其中载波定位方法是目前定位精度最高的方法，而应用于水准测量中，常常也采用载波相位测量定位方法。它同时是通过测量被测物体的载波相位的变化而对其位置的精度进行测量，它要比其他测量方法的测量精度高2～3个数量级，且不受到精码保护和定位区域的环境限制。这种方法已经成为GPS静态定位中最为主要的应用最为广发的测量方法，一般来说，在水准测量中，一般测量长基线可达3000～5000km，而其三维测量位置误差往往仅达±3cm。

3 GPS水准测量技术的精度和具体应用问题分析

这里为了说明GPS水准测量技术的精度和具体应用问题，我们选择以某桥梁工程作为研究对象，这里采用两种测量方法，一种是传统的三角测量方法，另外一种GPS水准测量方法，通过对比相关测量数据，对测量精度和GPS水准测量技术的具体应用相关问题进行分析。

3.1 工程概况分析

这里选取的工程为某地长度为500米的跨河桥梁工程，而为了消除观测时间对相关测量结果精度的影响，这里在48小时内，选择4个不同的观测时间，且严格约定观测时间，每次观测都在1个小时，这样可以消除观测时间长对测量精度的影响。

3.2 测量数据和精度拟合分析

根据4次测量数据可得，并采用相同固定点进行平差计算，这样可以得到不同观测点的大地高。而分别采用GPS水准测量和三角测量进行测量，以传统的三角测量的测量值作为基准高程，并将GPS水准测量的数据与基准高程进行做差计算，计算出各点的高程异常，并将不同的高程异常进行比较和拟合。这里可知两种高程异常的最大差值为4mm，且采用一次平面拟合法方法就可以完成相关拟合计算，拟合精度较高。而分析对比数据的残差数值来看，GPS水准测量已经达到三角测量的水准测量的精度。这证明了GPS水准测量的测量精度，如果通过进一步的试验和论证，这种测量方法可以广泛的应用于各种基础设施工程水准测量应用领域。

3.3 GPS测量技术在变形监测中的应用

随着我国国民经济的快速发展，我国对于各类建筑及工程的安全运行要求越来越高。而要确保这些大型建筑物和工程的安全运行，需要对其日常运行中的变形量进行测量，而建筑物的沉降数据是最为常见的变形测量数据。而这种测量也往往采用水准测量的方法，传统的测量方法也往往受到很多外在因素影响，如被测区域的通视、地形、外界条件等因素影响。因此，探讨GPS水准测量技术是否可以应用在大型工程中的变形监测具有非常重要的意义。利用GPS技术，可以在测量自动化、数据采集分析、平差计算及变形分析等方法获得极大的优势，同时也可以获得较高的测量精度。这里在应用GPS水准测量技术时，对于变形监测点的绝对位置的坐标要求不高，通过GPS测量获得测量点的大地高程后，进行相关坐标系的转换。就可以直接获得监测点的直接位置量。

这里同样利用上文提高的工程进行GPS水准测量技术的精度验证，这里分别进行两次历时1小时的独立测量，这两次测量的间隔很小，这样可以保证在两次测量过程中，工程没有发生相关位置，各测点的高程差应该为0，而实际测量时的高程差数值都小于1mm，这验证了GPS的重复观测精度是很高，可以应用在工程变形监测中。

[1]徐绍铨,张华海，杨志强等.GPS测量原理及应用.武汉：武汉大学出版社，2014，7.

[2]刘永启：全球定位系统在GIS数据采集中的应用： [硕士学位论文].武汉：武汉大学，2014.

[3]谢世杰,奚有根.RTK的特点与误差分析.测绘工程，2012,11(2)：34～37.

[4]朱万彦.GPS-RTK在公路桥梁测量中的应用及优缺点分析.石家庄铁道学院学报，2013,18卷增刊.

[5]陶东奎.RTK技术的特点及提成果精度的技术关键.山西师范大学学报 (自然科学版)研究生论文专刊,2013(3).

P2[文献码]B

1000-405X（2015）-10-180-1