水利測繪中GPS高程測量的運用研究論文
水利測繪中GPS高程測量的運用研究論文
科學技術在21世紀得到了迅猛的發展，同時給國內設計技術等方面帶來了不小的挑戰。在高程技術測量方面，傳統的控制測量方法已經漸漸地被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高程測量技術及在水利測繪方面中的應用現狀及針對制約實際操作的因素給出建設性意見。說到GPS高程測量技術，就是利用此技術對地面進行三維定位，透過接收人造衛星發出的電波和對電波的分析，測量出目標點的大地高、正常高和三維座標值。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間。並且，在國內外專家科研團隊的研究探討下，GPS高程測量技術的精度也有了明顯提高，所以此技術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用的現狀
1.1 GPS高程測量的測量方法及誤差
單點定位是GPS高程測量的主要方法。與另外兩種操作方法相比來說，單點定位這種測量方法相對簡單。利用衛星發出的電波計算出某一個點的三維座標資料是單點定位的工作原理。一般情況下，4個以內的衛星訊號可以被此方法接收並且加以分析，但是，此種測量方法的精度還不夠高。除了單點定位之外就是相對定位，相對定位包括動態測量、靜態測量和快速靜態測量3種。與靜態測量法的精度相比，動態測量還不如靜態測量。所以，從精度要求方面對比，靜態測量比較可靠。GPS高程測量的誤差主要有：接收線相關誤差、衛星相關誤差和訊號傳播相關誤差等。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，目標測量物件範圍內的其他區域也會反射衛星訊號，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容。重力場模型內插法的效果顯著高於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。但是透過運用連續的數學曲面對大地水準面進行擬合的曲面擬合法卻不能滿足所有的測量要求。傳統的高程測量方法不可以實現單點測量，只能透過一個已知點的高程來測量目標點，並且工作量很大，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，並且節省了時間和人力。傳統的高程測量方法是透過人工利用三腳架來瞄準，再用人眼讀數的測量，我國國內有研究者透過一組實驗比較了GPS高程測量與傳統測量方法測量出來的資料，實驗結果顯示，GPS高程測量方法準確度較高，並且比三腳架的傳統測量方法簡便很多。
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以上的區域，GPS衛星訊號在透過對流層時會發生傳播路徑彎曲的現象，這時的測量距離就發生了偏差，這就是所說的流層折射誤差。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。對於衛星相關的誤差，表現在衛星星曆誤差，即衛星的實際位置和星曆給出的衛星所在位置間存在誤差。最後一種誤差的產生原因是由接收線造成的，這種誤差的原理是訊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天線線位中心間產生的誤差就是接收機位置的誤差。
2 GPS高程測量及將來會被更廣泛的應用原因
2.1 GPS高程測量的注意事項
對於GPS高程測量這個技術手段，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，如果出現天氣突變等情況應該立即放棄觀測，因為一個時間段內，天氣情況的不穩定會導致測量結果的不準確性增大。然後再在天氣情況合適的條件下，重新選取一個時間段進行觀測。如果觀測一定要在雷雨天氣下進行的話，在使用儀器測量時一定要防止雷電，避免雷擊給實驗帶來的誤差和經濟損失。在觀測前，一定要對機器進行嚴格地對中與整平，並注意相關儀器和裝置的操作方法和注意事項。採用光學對電器進行對中並採用垂球進行檢核，對中誤差應控制在2 mm以內，天線定向標誌線應指向正北。對於GPS高程測量使用的儀器，在使用之前，都應該進行儀器的檢定，在使用之後都應該進行儀器的維護。專案中所必需使用的GPS接收機及天線都必須按照相關規定對其進行觀測前和觀測後的檢驗。透過檢驗後符合要求的機器才能在機器的有效期內進行使用。如果在使用有效期內，出現了任何問題和故障，應該立即予以檢驗，以保證機器的壽命和觀測實驗的正常進行。
2.2 GPS高程測量在水利測繪方面的前景
就水利工程來講，大多建設在偏遠地區，交通自然不順暢，因為地形非常複雜，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值。GPS高程測量方法不需要通視、擁有較低的工作強度並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，來為我國的技術領域特別是在水利工程方面做出更大的`貢獻。任何事務都有兩面性，有優點必然也有缺點的存在，和GPS高程測量所擁有的優點及所帶來的便捷相比，GPS高程測量的缺點也就顯得微不足道了。但是大家不能被優點和便捷遮住了雙眼，從而忽視缺點，而應該減少缺點給測量帶來的不利因素，更加地注重細節、完善每一個步驟，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
考慮到對流層和電離層折射所產生的誤差，為了減少這種測量距離造成的誤差，可以利用同步測量資料求差的方法，也可以在天線上安裝抑制板來抑制不需要的反射訊號，採用同步觀測和雙頻觀測的方法可以減弱誤差的存在。對於相關衛星產生的誤差，可以採用對同一個衛星設定多個觀測站觀測的方法來減少誤差的產生，由此可知，相對論效應是接收機與衛星中間在不同形態下產生的誤差。在實際觀測過程中，面對接收線的相關誤差，就要求工作人員要有信心，更要謹慎，以儘量減少或者避免誤差。
3 結語
透過比較與論述，可以瞭解到GPS高程測量方法有著精度高、操作方法便捷等一系列的優點，並且能達到山區四等水準要求，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。因為應用越來越廣泛、技術越來越熟練，所以在基線的資料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全部透過兩個重要的專業實驗。隨著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，時代的腳步在不停地向前，科學技術也在不斷髮展，這就要求大家不應該滿足於現狀，應該不斷地區去探索與創新，讓我國的高程測量技術更上一層樓。
參考文獻
[1] 楊愛明。水利水電測繪科技論文集[M].湖北：長江出版社，2003.
[2] 徐紹銓。GPS測量原理及應用[M].武漢：武漢大學出版社，2002.