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水利测绘中GPS高程测量的运用研究

时间:2017-01-03 来源:未知 作者:chunt 本文字数:2699字
  摘要

        科学技术在21世纪得到了迅猛的发展,同时给国内设计技术等方面带来了不小的挑战。在高程技术测量方面,传统的控制测量方法已经渐渐地被GPS高程测量所取代。因此,该文将主要聚焦两大问题,分别是GPS高程测量技术及在水利测绘方面中的应用现状及针对制约实际操作的因素给出建设性意见。说到GPS高程测量技术,就是利用此技术对地面进行三维定位,通过接收人造卫星发出的电波和对电波的分析,测量出目标点的大地高、正常高和三维坐标值。和传统的高程测量方法相比,GPS高程测量方法能使操作更便捷和节省时间。并且,在国内外专家科研团队的研究探讨下,GPS高程测量技术的精度也有了明显提高,所以此技术方法得到了广大工作者的喜爱。
  
  1 GPS高程测量及其在水利测绘方面应用的现状
  
  1.1 GPS高程测量的测量方法及误差
  
  单点定位是GPS高程测量的主要方法。与另外两种操作方法相比来说,单点定位这种测量方法相对简单。利用卫星发出的电波计算出某一个点的三维坐标数据是单点定位的工作原理。一般情况下,4个以内的卫星信号可以被此方法接收并且加以分析,但是,此种测量方法的精度还不够高。除了单点定位之外就是相对定位,相对定位包括动态测量、静态测量和快速静态测量3种。与静态测量法的精度相比,动态测量还不如静态测量。所以,从精度要求方面对比,静态测量比较可靠。GPS高程测量的误差主要有:接收线相关误差、卫星相关误差和信号传播相关误差等。严重影响GPS测量精度的重要因素之一就是多路径误差,在测量中,目标测量对象范围内的其他区域也会反射卫星信号,使测量值出现偏差。
  
  1.2 GPS高程测量在水利测绘方面的应用
  
  为水利工程建设服务的专门测量就是水利测绘工程,平面高程控制测量、纵横断面测量、定线放样测量、地形测量和变形观测等是水利工程测量的主要内容。重力场模型内插法的效果显着高于传统的高程测量方法,而且精度较高,所以此方法可以被广泛地应用在水利测绘工程上。但是通过运用连续的数学曲面对大地水准面进行拟合的曲面拟合法却不能满足所有的测量要求。传统的高程测量方法不可以实现单点测量,只能通过一个已知点的高程来测量目标点,并且工作量很大,但是GPS的高程测量方法却可以,这大大提高了水利测绘工程的工作效率,并且节省了时间和人力。传统的高程测量方法是通过人工利用三脚架来瞄准,再用人眼读数的测量,我国国内有研究者通过一组实验比较了GPS高程测量与传统测量方法测量出来的数据,实验结果显示,GPS高程测量方法准确度较高,并且比三脚架的传统测量方法简便很多。
  
  1.3 GPS高程测量在水利测绘方面的误差分析
  
  众所周知,大气层的对流层在地面4 0 0 0 m以上的区域,GPS卫星信号在通过对流层时会发生传播路径弯曲的现象,这时的测量距离就发生了偏差,这就是所说的流层折射误差。电离层导致误差存在的原理和对流层差不多,但是电离层比对流层高。对于卫星相关的误差,表现在卫星星历误差,即卫星的实际位置和星历给出的卫星所在位置间存在误差。最后一种误差的产生原因是由接收线造成的,这种误差的原理是信号的方向和位置会影响天相相位中心的位置,观测站中心位置与接收机天线线位中心间产生的误差就是接收机位置的误差。
  
  2 GPS高程测量及将来会被更广泛的应用原因
  
  2.1 GPS高程测量的注意事项
  
  对于GPS高程测量这个技术手段,在使用时,需要工作人员注意很多事项。观测的时间段可以选取在一天的任何时候,但是在观测过程中,如果出现天气突变等情况应该立即放弃观测,因为一个时间段内,天气情况的不稳定会导致测量结果的不准确性增大。然后再在天气情况合适的条件下,重新选取一个时间段进行观测。如果观测一定要在雷雨天气下进行的话,在使用仪器测量时一定要防止雷电,避免雷击给实验带来的误差和经济损失。在观测前,一定要对机器进行严格地对中与整平,并注意相关仪器和设备的操作方法和注意事项。采用光学对电器进行对中并采用垂球进行检核,对中误差应控制在2 mm以内,天线定向标志线应指向正北。对于GPS高程测量使用的仪器,在使用之前,都应该进行仪器的检定,在使用之后都应该进行仪器的维护。项目中所必需使用的GPS接收机及天线都必须按照相关规定对其进行观测前和观测后的检验。通过检验后符合要求的机器才能在机器的有效期内进行使用。如果在使用有效期内,出现了任何问题和故障,应该立即予以检验,以保证机器的寿命和观测实验的正常进行。
  
  2.2 GPS高程测量在水利测绘方面的前景
  
  就水利工程来讲,大多建设在偏远地区,交通自然不顺畅,因为地形非常复杂,所以高程测量也就变得十分困难。与传统的高程测量方法相比,GPS高程测量方法有很高的利用价值。GPS高程测量方法不需要通视、拥有较低的工作强度并且效率要比传统方法高许多。通常对高程测量的要求是能够达到四等及以下几何水准,所以在这方面,GPS高程测量系统得到了广泛认可与应用,因此可以将更大的精力和资金投入到GPS高程测量中,来为我国的技术领域特别是在水利工程方面做出更大的贡献。任何事务都有两面性,有优点必然也有缺点的存在,和GPS高程测量所拥有的优点及所带来的便捷相比,GPS高程测量的缺点也就显得微不足道了。但是大家不能被优点和便捷遮住了双眼,从而忽视缺点,而应该减少缺点给测量带来的不利因素,更加地注重细节、完善每一个步骤,从而使测量变得更为准确。
  
  2.3 根据误差分析所给出的建设性意见
  
  考虑到对流层和电离层折射所产生的误差,为了减少这种测量距离造成的误差,可以利用同步测量数据求差的方法,也可以在天线上安装抑制板来抑制不需要的反射信号,采用同步观测和双频观测的方法可以减弱误差的存在。对于相关卫星产生的误差,可以采用对同一个卫星设置多个观测站观测的方法来减少误差的产生,由此可知,相对论效应是接收机与卫星中间在不同形态下产生的误差。在实际观测过程中,面对接收线的相关误差,就要求工作人员要有信心,更要谨慎,以尽量减少或者避免误差。
  
  3 结语
  
  通过比较与论述,可以了解到GPS高程测量方法有着精度高、操作方法便捷等一系列的优点,并且能达到山区四等水准要求,因此可以判断出GPS会为将来的水利测绘方面做出更大的贡献。因为应用越来越广泛、技术越来越熟练,所以在基线的数据处理上更应该细心与认真,以保证参加高程控制拟合计算的基线全部通过两个重要的专业实验。随着GPS高程测量的普及与广泛应用,可以看出此方法的应用前景非常好,但是不要忘了,时代的脚步在不停地向前,科学技术也在不断发展,这就要求大家不应该满足于现状,应该不断地区去探索与创新,让我国的高程测量技术更上一层楼。
  
  参考文献
  
  [1] 杨爱明。水利水电测绘科技论文集[M].湖北:长江出版社,2003.
  [2] 徐绍铨。GPS测量原理及应用[M].武汉:武汉大学出版社,2002.
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