水利測繪中GPS高程測量的運(yùn)用研究論文
科學(xué)技術(shù)在21世紀(jì)得到了迅猛的發(fā)展，同時給國內(nèi)設(shè)計技術(shù)等方面帶來了不小的挑戰(zhàn)。在高程技術(shù)測量方面，傳統(tǒng)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題，分別是GPS高程測量技術(shù)及在水利測繪方面中的應(yīng)用現(xiàn)狀及針對制約實(shí)際操作的因素給出建設(shè)性意見。說到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，通過接收人造衛(wèi)星發(fā)出的電波和對電波的分析，測量出目標(biāo)點(diǎn)的大地高、正常高和三維坐標(biāo)值。和傳統(tǒng)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(jié)省時間。并且，在國內(nèi)外專家科研團(tuán)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。
1 GPS高程測量及其在水利測繪方面應(yīng)用的現(xiàn)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說，單點(diǎn)定位這種測量方法相對簡單。利用衛(wèi)星發(fā)出的電波計算出某一個點(diǎn)的三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)是單點(diǎn)定位的工作原理。一般情況下，4個以內(nèi)的衛(wèi)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：接收線相關(guān)誤差、衛(wèi)星相關(guān)誤差和信號傳播相關(guān)誤差等。嚴(yán)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(biāo)測量對象范圍內(nèi)的其他區(qū)域也會反射衛(wèi)星信號，使測量值出現(xiàn)偏差。
1.2 GPS高程測量在水利測繪方面的應(yīng)用
為水利工程建設(shè)服務(wù)的專門測量就是水利測繪工程，平面高程控制測量、縱橫斷面測量、定線放樣測量、地形測量和變形觀測等是水利工程測量的主要內(nèi)容。重力場模型內(nèi)插法的效果顯著高于傳統(tǒng)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(yīng)用在水利測繪工程上。但是通過運(yùn)用連續(xù)的數(shù)學(xué)曲面對大地水準(zhǔn)面進(jìn)行擬合的曲面擬合法卻不能滿足所有的測量要求。傳統(tǒng)的高程測量方法不可以實(shí)現(xiàn)單點(diǎn)測量，只能通過一個已知點(diǎn)的高程來測量目標(biāo)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(jié)省了時間和人力。傳統(tǒng)的高程測量方法是通過人工利用三腳架來瞄準(zhǔn)，再用人眼讀數(shù)的測量，我國國內(nèi)有研究者通過一組實(shí)驗(yàn)比較了GPS高程測量與傳統(tǒng)測量方法測量出來的數(shù)據(jù)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，GPS高程測量方法準(zhǔn)確度較高，并且比三腳架的傳統(tǒng)測量方法簡便很多。
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(qū)域，GPS衛(wèi)星信號在通過對流層時會發(fā)生傳播路徑彎曲的現(xiàn)象，這時的測量距離就發(fā)生了偏差，這就是所說的流層折射誤差。電離層導(dǎo)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(wèi)星相關(guān)的誤差，表現(xiàn)在衛(wèi)星星歷誤差，即衛(wèi)星的實(shí)際位置和星歷給出的衛(wèi)星所在位置間存在誤差。最后一種誤差的產(chǎn)生原因是由接收線造成的，這種誤差的原理是信號的方向和位置會影響天相相位中心的位置，觀測站中心位置與接收機(jī)天線線位中心間產(chǎn)生的誤差就是接收機(jī)位置的誤差。
2 GPS高程測量及將來會被更廣泛的應(yīng)用原因
2.1 GPS高程測量的注意事項
對于GPS高程測量這個技術(shù)手段，在使用時，需要工作人員注意很多事項。觀測的時間段可以選取在一天的任何時候，但是在觀測過程中，如果出現(xiàn)天氣突變等情況應(yīng)該立即放棄觀測，因?yàn)橐粋�時間段內(nèi)，天氣情況的不穩(wěn)定會導(dǎo)致測量結(jié)果的不準(zhǔn)確性增大。然后再在天氣情況合適的條件下，重新選取一個時間段進(jìn)行觀測。如果觀測一定要在雷雨天氣下進(jìn)行的話，在使用儀器測量時一定要防止雷電，避免雷擊給實(shí)驗(yàn)帶來的誤差和經(jīng)濟(jì)損失。在觀測前，一定要對機(jī)器進(jìn)行嚴(yán)格地對中與整平，并注意相關(guān)儀器和設(shè)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(yīng)控制在2 mm以內(nèi)，天線定向標(biāo)志線應(yīng)指向正北。對于GPS高程測量使用的儀器，在使用之前，都應(yīng)該進(jìn)行儀器的檢定，在使用之后都應(yīng)該進(jìn)行儀器的維護(hù)。項目中所必需使用的GPS接收機(jī)及天線都必須按照相關(guān)規(guī)定對其進(jìn)行觀測前和觀測后的檢驗(yàn)。通過檢驗(yàn)后符合要求的機(jī)器才能在機(jī)器的有效期內(nèi)進(jìn)行使用。如果在使用有效期內(nèi)，出現(xiàn)了任何問題和故障，應(yīng)該立即予以檢驗(yàn)，以保證機(jī)器的壽命和觀測實(shí)驗(yàn)的正常進(jìn)行。
2.2 GPS高程測量在水利測繪方面的前景
就水利工程來講，大多建設(shè)在偏遠(yuǎn)地區(qū)，交通自然不順暢，因?yàn)榈匦畏浅?fù)雜，所以高程測量也就變得十分困難。與傳統(tǒng)的高程測量方法相比，GPS高程測量方法有很高的利用價值。GPS高程測量方法不需要通視、擁有較低的工作強(qiáng)度并且效率要比傳統(tǒng)方法高許多。通常對高程測量的要求是能夠達(dá)到四等及以下幾何水準(zhǔn)，所以在這方面，GPS高程測量系統(tǒng)得到了廣泛認(rèn)可與應(yīng)用，因此可以將更大的精力和資金投入到GPS高程測量中，來為我國的技術(shù)領(lǐng)域特別是在水利工程方面做出更大的`貢獻(xiàn)。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(yīng)該減少缺點(diǎn)給測量帶來的不利因素，更加地注重細(xì)節(jié)、完善每一個步驟，從而使測量變得更為準(zhǔn)確。
2.3 根據(jù)誤差分析所給出的建設(shè)性意見
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(shù)據(jù)求差的方法，也可以在天線上安裝抑制板來抑制不需要的反射信號，采用同步觀測和雙頻觀測的方法可以減弱誤差的存在。對于相關(guān)衛(wèi)星產(chǎn)生的誤差，可以采用對同一個衛(wèi)星設(shè)置多個觀測站觀測的方法來減少誤差的產(chǎn)生，由此可知，相對論效應(yīng)是接收機(jī)與衛(wèi)星中間在不同形態(tài)下產(chǎn)生的誤差。在實(shí)際觀測過程中，面對接收線的相關(guān)誤差，就要求工作人員要有信心，更要謹(jǐn)慎，以盡量減少或者避免誤差。
3 結(jié)語
通過比較與論述，可以了解到GPS高程測量方法有著精度高、操作方法便捷等一系列的優(yōu)點(diǎn)，并且能達(dá)到山區(qū)四等水準(zhǔn)要求，因此可以判斷出GPS會為將來的水利測繪方面做出更大的貢獻(xiàn)。因?yàn)閼?yīng)用越來越廣泛、技術(shù)越來越熟練，所以在基線的數(shù)據(jù)處理上更應(yīng)該細(xì)心與認(rèn)真，以保證參加高程控制擬合計算的基線全部通過兩個重要的專業(yè)實(shí)驗(yàn)。隨著GPS高程測量的普及與廣泛應(yīng)用，可以看出此方法的應(yīng)用前景非常好，但是不要忘了，時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(yīng)該滿足于現(xiàn)狀，應(yīng)該不斷地區(qū)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(xiàn)
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