水利測(cè)繪中GPS高程測(cè)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(shí)給國(guó)內(nèi)設(shè)計(jì)技術(shù)等方面帶來了不小的挑戰(zhàn)。在高程技術(shù)測(cè)量方面，傳統(tǒng)的控制測(cè)量方法已經(jīng)漸漸地被GPS高程測(cè)量所取代。因此，該文將主要聚焦兩大問題，分別是GPS高程測(cè)量技術(shù)及在水利測(cè)繪方面中的應(yīng)用現(xiàn)狀及針對(duì)制約實(shí)際操作的因素給出建設(shè)性意見。說到GPS高程測(cè)量技術(shù)，就是利用此技術(shù)對(duì)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(duì)電波的分析，測(cè)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(cè)量方法相比，GPS高程測(cè)量方法能使操作更便捷和節(jié)省時(shí)間。并且，在國(guó)內(nèi)外專家科研團(tuán)隊(duì)的研究探討下，GPS高程測(cè)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(cè)量及其在水利測(cè)繪方面應(yīng)用的現(xiàn)狀
1.1 GPS高程測(cè)量的測(cè)量方法及誤差
單點(diǎn)定位是GPS高程測(cè)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(cè)量方法相對(duì)簡(jiǎn)單。利用衛(wèi)星發(fā)出的電波計(jì)算出某一個(gè)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(gè)以內(nèi)的衛(wèi)星信號(hào)可以被此方法接收并且加以分析，但是，此種測(cè)量方法的精度還不夠高。除了單點(diǎn)定位之外就是相對(duì)定位，相對(duì)定位包括動(dòng)態(tài)測(cè)量、靜態(tài)測(cè)量和快速靜態(tài)測(cè)量3種。與靜態(tài)測(cè)量法的精度相比，動(dòng)態(tài)測(cè)量還不如靜態(tài)測(cè)量。所以，從精度要求方面對(duì)比，靜態(tài)測(cè)量比較可靠。GPS高程測(cè)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(hào)傳播相關(guān)誤差等。嚴(yán)重影響GPS測(cè)量精度的重要因素之一就是多路徑誤差，在測(cè)量中，目標(biāo)測(cè)量對(duì)象范圍內(nèi)的其他區(qū)域也會(huì)反射衛(wèi)星信號(hào)，使測(cè)量值出現(xiàn)偏差。
1.2 GPS高程測(cè)量在水利測(cè)繪方面的應(yīng)用
為水利工程建設(shè)服務(wù)的專門測(cè)量就是水利測(cè)繪工程，平面高程控制測(cè)量、縱橫斷面測(cè)量、定線放樣測(cè)量、地形測(cè)量和變形觀測(cè)等是水利工程測(cè)量的主要內(nèi)容。重力場(chǎng)模型內(nèi)插法的效果顯著高于傳統(tǒng)的高程測(cè)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(cè)繪工程上。但是通過運(yùn)用連續(xù)的數(shù)學(xué)曲面對(duì)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(cè)量要求。傳統(tǒng)的高程測(cè)量方法不可以實(shí)現(xiàn)單點(diǎn)測(cè)量，只能通過一個(gè)已知點(diǎn)的高程來測(cè)量目標(biāo)點(diǎn)，并且工作量很大，但是GPS的高程測(cè)量方法卻可以，這大大提高了水利測(cè)繪工程的工作效率，并且節(jié)省了時(shí)間和人力。傳統(tǒng)的高程測(cè)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(cè)量，我國(guó)國(guó)內(nèi)有研究者通過一組實(shí)驗(yàn)比較了GPS高程測(cè)量與傳統(tǒng)測(cè)量方法測(cè)量出來的數(shù)據(jù)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，GPS高程測(cè)量方法準(zhǔn)確度較高，并且比三腳架的傳統(tǒng)測(cè)量方法簡(jiǎn)便很多。
1.3 GPS高程測(cè)量在水利測(cè)繪方面的誤差分析
眾所周知，大氣層的對(duì)流層在地面4 0 0 0 m以上的區(qū)域，GPS衛(wèi)星信號(hào)在通過對(duì)流層時(shí)會(huì)發(fā)生傳播路徑彎曲的現(xiàn)象，這時(shí)的測(cè)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(duì)流層差不多，但是電離層比對(duì)流層高。對(duì)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(hào)的方向和位置會(huì)影響天相相位中心的位置，觀測(cè)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(cè)量及將來會(huì)被更廣泛的應(yīng)用原因
2.1 GPS高程測(cè)量的注意事項(xiàng)
對(duì)于GPS高程測(cè)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(xiàng)。觀測(cè)的時(shí)間段可以選取在一天的任何時(shí)候，但是在觀測(cè)過程中，如果出現(xiàn)天氣突變等情況應(yīng)該立即放棄觀測(cè)，因?yàn)橐粋�(gè)時(shí)間段內(nèi)，天氣情況的不穩(wěn)定會(huì)導(dǎo)致測(cè)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(gè)時(shí)間段進(jìn)行觀測(cè)。如果觀測(cè)一定要在雷雨天氣下進(jìn)行的話，在使用儀器測(cè)量時(shí)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(cè)前，一定要對(duì)機(jī)器進(jìn)行嚴(yán)格地對(duì)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(xiàng)。采用光學(xué)對(duì)電器進(jìn)行對(duì)中并采用垂球進(jìn)行檢核，對(duì)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(duì)于GPS高程測(cè)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(xiàng)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(duì)其進(jìn)行觀測(cè)前和觀測(cè)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(cè)實(shí)驗(yàn)的正常進(jìn)行。
2.2 GPS高程測(cè)量在水利測(cè)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(cè)量也就變得十分困難。與傳統(tǒng)的高程測(cè)量方法相比，GPS高程測(cè)量方法有很高的利用價(jià)值。GPS高程測(cè)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(duì)高程測(cè)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(cè)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(cè)量中，來為我國(guó)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(cè)量所擁有的優(yōu)點(diǎn)及所帶來的便捷相比，GPS高程測(cè)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(cè)量帶來的不利因素，更加地注重細(xì)節(jié)、完善每一個(gè)步驟，從而使測(cè)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(duì)流層和電離層折射所產(chǎn)生的誤差，為了減少這種測(cè)量距離造成的誤差，可以利用同步測(cè)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(hào)，采用同步觀測(cè)和雙頻觀測(cè)的方法可以減弱誤差的存在。對(duì)于相關(guān)衛(wèi)星產(chǎn)生的誤差，可以采用對(duì)同一個(gè)衛(wèi)星設(shè)置多個(gè)觀測(cè)站觀測(cè)的方法來減少誤差的產(chǎn)生，由此可知，相對(duì)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(cè)過程中，面對(duì)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(yǔ)
通過比較與論述，可以了解到GPS高程測(cè)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(huì)為將來的水利測(cè)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(jì)算的基線全部通過兩個(gè)重要的專業(yè)實(shí)驗(yàn)。隨著GPS高程測(cè)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(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(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(guó)的高程測(cè)量技術(shù)更上一層樓。
參考文獻(xiàn)
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