水利測繪中GPS高程測量的運用研究論文
科學(xué)技術(shù)在21世紀得到了迅猛的發(fā)展，同時(shí)給國內設計技術(shù)等方面帶來(lái)了不小的挑戰。在高程技術(shù)測量方面，傳統的控制測量方法已經(jīng)漸漸地被GPS高程測量所取代。因此，該文將主要聚焦兩大問(wèn)題，分別是GPS高程測量技術(shù)及在水利測繪方面中的應用現狀及針對制約實(shí)際操作的因素給出建設性意見(jiàn)。說(shuō)到GPS高程測量技術(shù)，就是利用此技術(shù)對地面進(jìn)行三維定位，通過(guò)接收人造衛星發(fā)出的電波和對電波的分析，測量出目標點(diǎn)的大地高、正常高和三維坐標值。和傳統的高程測量方法相比，GPS高程測量方法能使操作更便捷和節省時(shí)間。并且，在國內外專(zhuān)家科研團隊的研究探討下，GPS高程測量技術(shù)的精度也有了明顯提高，所以此技術(shù)方法得到了廣大工作者的喜愛(ài)。
1 GPS高程測量及其在水利測繪方面應用的現狀
1.1 GPS高程測量的測量方法及誤差
單點(diǎn)定位是GPS高程測量的主要方法。與另外兩種操作方法相比來(lái)說(shuō)，單點(diǎn)定位這種測量方法相對簡(jiǎn)單。利用衛星發(fā)出的電波計算出某一個(gè)點(diǎn)的三維坐標數據是單點(diǎn)定位的工作原理。一般情況下，4個(gè)以?xún)鹊男l星信號可以被此方法接收并且加以分析，但是，此種測量方法的精度還不夠高。除了單點(diǎn)定位之外就是相對定位，相對定位包括動(dòng)態(tài)測量、靜態(tài)測量和快速靜態(tài)測量3種。與靜態(tài)測量法的精度相比，動(dòng)態(tài)測量還不如靜態(tài)測量。所以，從精度要求方面對比，靜態(tài)測量比較可靠。GPS高程測量的誤差主要有：接收線(xiàn)相關(guān)誤差、衛星相關(guān)誤差和信號傳播相關(guān)誤差等。嚴重影響GPS測量精度的重要因素之一就是多路徑誤差，在測量中，目標測量對象范圍內的其他區域也會(huì )反射衛星信號，使測量值出現偏差。
1.2 GPS高程測量在水利測繪方面的應用
為水利工程建設服務(wù)的專(zhuān)門(mén)測量就是水利測繪工程，平面高程控制測量、縱橫斷面測量、定線(xiàn)放樣測量、地形測量和變形觀(guān)測等是水利工程測量的主要內容。重力場(chǎng)模型內插法的效果顯著(zhù)高于傳統的高程測量方法，而且精度較高，所以此方法可以被廣泛地應用在水利測繪工程上。但是通過(guò)運用連續的數學(xué)曲面對大地水準面進(jìn)行擬合的曲面擬合法卻不能滿(mǎn)足所有的測量要求。傳統的高程測量方法不可以實(shí)現單點(diǎn)測量，只能通過(guò)一個(gè)已知點(diǎn)的高程來(lái)測量目標點(diǎn)，并且工作量很大，但是GPS的高程測量方法卻可以，這大大提高了水利測繪工程的工作效率，并且節省了時(shí)間和人力。傳統的高程測量方法是通過(guò)人工利用三腳架來(lái)瞄準，再用人眼讀數的測量，我國國內有研究者通過(guò)一組實(shí)驗比較了GPS高程測量與傳統測量方法測量出來(lái)的數據，實(shí)驗結果顯示，GPS高程測量方法準確度較高，并且比三腳架的傳統測量方法簡(jiǎn)便很多。
1.3 GPS高程測量在水利測繪方面的誤差分析
眾所周知，大氣層的對流層在地面4 0 0 0 m以上的區域，GPS衛星信號在通過(guò)對流層時(shí)會(huì )發(fā)生傳播路徑彎曲的現象，這時(shí)的測量距離就發(fā)生了偏差，這就是所說(shuō)的流層折射誤差。電離層導致誤差存在的原理和對流層差不多，但是電離層比對流層高。對于衛星相關(guān)的誤差，表現在衛星星歷誤差，即衛星的實(shí)際位置和星歷給出的衛星所在位置間存在誤差。最后一種誤差的產(chǎn)生原因是由接收線(xiàn)造成的，這種誤差的原理是信號的方向和位置會(huì )影響天相相位中心的位置，觀(guān)測站中心位置與接收機天線(xiàn)線(xiàn)位中心間產(chǎn)生的誤差就是接收機位置的誤差。
2 GPS高程測量及將來(lái)會(huì )被更廣泛的應用原因
2.1 GPS高程測量的注意事項
對于GPS高程測量這個(gè)技術(shù)手段，在使用時(shí)，需要工作人員注意很多事項。觀(guān)測的時(shí)間段可以選取在一天的任何時(shí)候，但是在觀(guān)測過(guò)程中，如果出現天氣突變等情況應該立即放棄觀(guān)測，因為一個(gè)時(shí)間段內，天氣情況的不穩定會(huì )導致測量結果的不準確性增大。然后再在天氣情況合適的條件下，重新選取一個(gè)時(shí)間段進(jìn)行觀(guān)測。如果觀(guān)測一定要在雷雨天氣下進(jìn)行的話(huà)，在使用儀器測量時(shí)一定要防止雷電，避免雷擊給實(shí)驗帶來(lái)的誤差和經(jīng)濟損失。在觀(guān)測前，一定要對機器進(jìn)行嚴格地對中與整平，并注意相關(guān)儀器和設備的操作方法和注意事項。采用光學(xué)對電器進(jìn)行對中并采用垂球進(jìn)行檢核，對中誤差應控制在2 mm以?xún)�，天線(xiàn)定向標志線(xiàn)應指向正北。對于GPS高程測量使用的儀器，在使用之前，都應該進(jìn)行儀器的檢定，在使用之后都應該進(jìn)行儀器的維護。項目中所必需使用的GPS接收機及天線(xiàn)都必須按照相關(guān)規定對其進(jìn)行觀(guān)測前和觀(guān)測后的檢驗。通過(guò)檢驗后符合要求的機器才能在機器的有效期內進(jìn)行使用。如果在使用有效期內，出現了任何問(wèn)題和故障，應該立即予以檢驗，以保證機器的壽命和觀(guān)測實(shí)驗的正常進(jìn)行。
2.2 GPS高程測量在水利測繪方面的前景
就水利工程來(lái)講，大多建設在偏遠地區，交通自然不順暢，因為地形非常復雜，所以高程測量也就變得十分困難。與傳統的高程測量方法相比，GPS高程測量方法有很高的利用價(jià)值。GPS高程測量方法不需要通視、擁有較低的工作強度并且效率要比傳統方法高許多。通常對高程測量的要求是能夠達到四等及以下幾何水準，所以在這方面，GPS高程測量系統得到了廣泛認可與應用，因此可以將更大的精力和資金投入到GPS高程測量中，來(lái)為我國的技術(shù)領(lǐng)域特別是在水利工程方面做出更大的`貢獻。任何事務(wù)都有兩面性，有優(yōu)點(diǎn)必然也有缺點(diǎn)的存在，和GPS高程測量所擁有的優(yōu)點(diǎn)及所帶來(lái)的便捷相比，GPS高程測量的缺點(diǎn)也就顯得微不足道了。但是大家不能被優(yōu)點(diǎn)和便捷遮住了雙眼，從而忽視缺點(diǎn)，而應該減少缺點(diǎn)給測量帶來(lái)的不利因素，更加地注重細節、完善每一個(gè)步驟，從而使測量變得更為準確。
2.3 根據誤差分析所給出的建設性意見(jiàn)
考慮到對流層和電離層折射所產(chǎn)生的誤差，為了減少這種測量距離造成的誤差，可以利用同步測量數據求差的方法，也可以在天線(xiàn)上安裝抑制板來(lái)抑制不需要的反射信號，采用同步觀(guān)測和雙頻觀(guān)測的方法可以減弱誤差的存在。對于相關(guān)衛星產(chǎn)生的誤差，可以采用對同一個(gè)衛星設置多個(gè)觀(guān)測站觀(guān)測的方法來(lái)減少誤差的產(chǎn)生，由此可知，相對論效應是接收機與衛星中間在不同形態(tài)下產(chǎn)生的誤差。在實(shí)際觀(guān)測過(guò)程中，面對接收線(xiàn)的相關(guān)誤差，就要求工作人員要有信心，更要謹慎，以盡量減少或者避免誤差。
3 結語(yǔ)
通過(guò)比較與論述，可以了解到GPS高程測量方法有著(zhù)精度高、操作方法便捷等一系列的優(yōu)點(diǎn)，并且能達到山區四等水準要求，因此可以判斷出GPS會(huì )為將來(lái)的水利測繪方面做出更大的貢獻。因為應用越來(lái)越廣泛、技術(shù)越來(lái)越熟練，所以在基線(xiàn)的數據處理上更應該細心與認真，以保證參加高程控制擬合計算的基線(xiàn)全部通過(guò)兩個(gè)重要的專(zhuān)業(yè)實(shí)驗。隨著(zhù)GPS高程測量的普及與廣泛應用，可以看出此方法的應用前景非常好，但是不要忘了，時(shí)代的腳步在不停地向前，科學(xué)技術(shù)也在不斷發(fā)展，這就要求大家不應該滿(mǎn)足于現狀，應該不斷地區去探索與創(chuàng )新，讓我國的高程測量技術(shù)更上一層樓。
參考文獻
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