GPS高程應(yīng)用

隨著GPS定位技術(shù)的不斷發(fā)展和定位精度的不斷提高，GPS精密測(cè)高對(duì)傳統(tǒng)的水準(zhǔn)測(cè)高提出了挑戰(zhàn)。GPS測(cè)高與常規(guī)測(cè)量水準(zhǔn)方法測(cè)高相比，最大的優(yōu)點(diǎn)在于不受距離限制。GPS高差的精度在5～10 km以上的距離已達(dá)到三等水準(zhǔn)測(cè)量的精度，在大范圍內(nèi)可接近二等水準(zhǔn)的精度。GPS相對(duì)定位所具有的速度快、精度高、全天候、全自動(dòng)化的特點(diǎn)，使GPS水準(zhǔn)將得到越來(lái)越多的應(yīng)用。預(yù)計(jì)今后GPS高程可望在以下幾個(gè)方面得到廣泛應(yīng)用。

1、GPS作三、四等水準(zhǔn)加密

在山區(qū)和丘陵地區(qū)進(jìn)行水準(zhǔn)測(cè)量，工作量大，因此可利用GPS水準(zhǔn)測(cè)量進(jìn)行三、四等水準(zhǔn)加密。

2、GPS跨河水準(zhǔn)測(cè)量

近年來(lái)，在跨越寬水域的水準(zhǔn)測(cè)量中，常采用三角高程測(cè)量的方法。其實(shí)，三角高程測(cè)量常受到大氣折光、垂線偏差或大地水準(zhǔn)面起伏等誤差的影響。

利用GPS相對(duì)定位，跨越距離大、精度高，如果利用一岸已有的國(guó)家水準(zhǔn)點(diǎn)，選取合理的圖形構(gòu)成GPS水準(zhǔn)網(wǎng)(一般3～5點(diǎn))，這樣，利用曲線或曲面擬合方法，即可把GPS大地高程轉(zhuǎn)化為正常高程，其精度是完全可以保證的，而三角高程則難以實(shí)現(xiàn)。

3、GPS水準(zhǔn)用于變形監(jiān)測(cè)

經(jīng)典的變形監(jiān)測(cè)網(wǎng)，通常是分別測(cè)設(shè)水平變形和高程變形，因受到各種因素的限制，未能建立高精度的三維變形監(jiān)測(cè)網(wǎng)?？紤]通視條件和誤差傳播等原因，監(jiān)測(cè)網(wǎng)布設(shè)范圍不可能很大，常設(shè)在變形區(qū)內(nèi)。這就使得在變形分析時(shí)難以找到穩(wěn)定的基準(zhǔn)，影響變形分析的質(zhì)量。

GPS測(cè)量以其速度快、精度高和不受通視條件、邊長(zhǎng)限制等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于地殼變形、海洋面變化等監(jiān)測(cè)。它可以直接測(cè)定三維變形，布設(shè)范圍可擴(kuò)大至相對(duì)穩(wěn)定區(qū)域，以便建立可靠的變形分析穩(wěn)定基準(zhǔn)。

GPS高程測(cè)量應(yīng)按以下要求進(jìn)行。

(1)高程異常變化平緩的地區(qū)可使用GPS方法施測(cè)高程控制測(cè)量，數(shù)據(jù)采集應(yīng)采用靜態(tài)相對(duì)定位方法，時(shí)間應(yīng)大于相應(yīng)等級(jí)的平面測(cè)量所需的時(shí)間。

(2)當(dāng)采用擬合的方法求解高程值時(shí)，應(yīng)在測(cè)區(qū)周圍和測(cè)區(qū)內(nèi)聯(lián)測(cè)高一級(jí)的水準(zhǔn)點(diǎn)。平原地區(qū)，聯(lián)測(cè)的水準(zhǔn)點(diǎn)不宜少于6個(gè)點(diǎn)；丘陵或山地不宜少于10個(gè)點(diǎn)。未知點(diǎn)較多時(shí)，聯(lián)測(cè)點(diǎn)宜大于未知點(diǎn)點(diǎn)數(shù)的1/5或聯(lián)測(cè)點(diǎn)間的距離不應(yīng)大于5km。聯(lián)測(cè)的水準(zhǔn)點(diǎn)應(yīng)均勻分布于網(wǎng)中，外圍水準(zhǔn)點(diǎn)連成的多邊形應(yīng)包含整個(gè)測(cè)區(qū)。測(cè)區(qū)明屁分幾種地形時(shí)，應(yīng)在地形變化部位聯(lián)測(cè)幾何水準(zhǔn)。

(3)根據(jù)求得的GPS點(diǎn)間的正常高程差，在已知點(diǎn)間組成附合或閉合高程導(dǎo)線，其閉合差應(yīng)符合規(guī)定。

(4)應(yīng)選取大于未知點(diǎn)數(shù)量10%的未知點(diǎn)進(jìn)行檢核，其與已知點(diǎn)間的高差之差應(yīng)符合規(guī)定。

由GPS相對(duì)定位得到的基線向量，經(jīng)平差后可得到高精度的大地高程。若網(wǎng)中有一點(diǎn)或多點(diǎn)具有精確的WGS--84大地坐標(biāo)系的大地高程，則在GPS網(wǎng)平差后，可得各GPS點(diǎn)的WGS--84大地高程。GPS相對(duì)定位高程方面的相對(duì)精度一般可達(dá)(2~3)×10-6，在絕對(duì)精度方面，對(duì)于10km以下的基線邊長(zhǎng)，可達(dá)幾厘米，如果在觀測(cè)和計(jì)算時(shí)采用一些消除誤差的措施，其精度將優(yōu)于±1 cm。但在實(shí)際應(yīng)用中，地面點(diǎn)一般采用正常高程系統(tǒng)。因此，應(yīng)找出GPS點(diǎn)的大地高程同正常高程的關(guān)系，并采用一定模型進(jìn)行轉(zhuǎn)換。

在用GPS測(cè)量技術(shù)間接確定地面點(diǎn)的正常高時(shí)，當(dāng)直接測(cè)得測(cè)區(qū)內(nèi)所有GPS點(diǎn)的大地高后，再在測(cè)區(qū)內(nèi)選擇數(shù)量和位置均能滿足高程擬合需要的若干GPS點(diǎn)，用水準(zhǔn)測(cè)量方法測(cè)取其正常高，并計(jì)算所有GPS點(diǎn)的大地高與正常高之差（高程異常），以此為基礎(chǔ)利用平面或曲面擬合的方法進(jìn)行高程擬合，即可獲得測(cè)區(qū)內(nèi)其他GPS點(diǎn)的正常高。此法精度已達(dá)到厘米級(jí)，應(yīng)用越來(lái)越廣。

GPS高程測(cè)量應(yīng)按以下要求進(jìn)行。

(1)高程異常變化平緩的地區(qū)可使用GPS方法施測(cè)高程控制測(cè)量，數(shù)據(jù)采集應(yīng)采用靜態(tài)相對(duì)定位方法，時(shí)間應(yīng)大于相應(yīng)等級(jí)的平面測(cè)量所需的時(shí)間。

(2)當(dāng)采用擬合的方法求解高程值時(shí)，應(yīng)在測(cè)區(qū)周圍和測(cè)區(qū)內(nèi)聯(lián)測(cè)高一級(jí)的水準(zhǔn)點(diǎn)。平原地區(qū)，聯(lián)測(cè)的水準(zhǔn)點(diǎn)不宜少于6個(gè)點(diǎn)；丘陵或山地不宜少于10個(gè)點(diǎn)。未知點(diǎn)較多時(shí)，聯(lián)測(cè)點(diǎn)宜大于未知點(diǎn)點(diǎn)數(shù)的1/5或聯(lián)測(cè)點(diǎn)間的距離不應(yīng)大于5km。聯(lián)測(cè)的水準(zhǔn)點(diǎn)應(yīng)均勻分布于網(wǎng)中，外圍水準(zhǔn)點(diǎn)連成的多邊形應(yīng)包含整個(gè)測(cè)區(qū)。測(cè)區(qū)明屁分幾種地形時(shí)，應(yīng)在地形變化部位聯(lián)測(cè)幾何水準(zhǔn)。

(3)根據(jù)求得的GPS點(diǎn)間的正常高程差，在已知點(diǎn)間組成附合或閉合高程導(dǎo)線，其閉合差應(yīng)符合規(guī)定。

(4)應(yīng)選取大于未知點(diǎn)數(shù)量10%的未知點(diǎn)進(jìn)行檢核，其與已知點(diǎn)間的高差之差應(yīng)符合規(guī)定。

隨著GPS定位技術(shù)的不斷發(fā)展和定位精度的不斷提高，GPS精密測(cè)高對(duì)傳統(tǒng)的水準(zhǔn)測(cè)高提出了挑戰(zhàn)。GPS測(cè)高與常規(guī)測(cè)量水準(zhǔn)方法測(cè)高相比，最大的優(yōu)點(diǎn)在于不受距離限制。GPS高差的精度在5～10 km以上的距離已達(dá)到三等水準(zhǔn)測(cè)量的精度，在大范圍內(nèi)可接近二等水準(zhǔn)的精度。GPS相對(duì)定位所具有的速度快、精度高、全天候、全自動(dòng)化的特點(diǎn)，使GPS水準(zhǔn)將得到越來(lái)越多的應(yīng)用。預(yù)計(jì)今后GPS高程可望在以下幾個(gè)方面得到廣泛應(yīng)用。

1、GPS作三、四等水準(zhǔn)加密

在山區(qū)和丘陵地區(qū)進(jìn)行水準(zhǔn)測(cè)量，工作量大，因此可利用GPS水準(zhǔn)測(cè)量進(jìn)行三、四等水準(zhǔn)加密。

2、GPS跨河水準(zhǔn)測(cè)量

近年來(lái)，在跨越寬水域的水準(zhǔn)測(cè)量中，常采用三角高程測(cè)量的方法。其實(shí)，三角高程測(cè)量常受到大氣折光、垂線偏差或大地水準(zhǔn)面起伏等誤差的影響。

利用GPS相對(duì)定位，跨越距離大、精度高，如果利用一岸已有的國(guó)家水準(zhǔn)點(diǎn)，選取合理的圖形構(gòu)成GPS水準(zhǔn)網(wǎng)(一般3～5點(diǎn))，這樣，利用曲線或曲面擬合方法，即可把GPS大地高程轉(zhuǎn)化為正常高程，其精度是完全可以保證的，而三角高程則難以實(shí)現(xiàn)。

3、GPS水準(zhǔn)用于變形監(jiān)測(cè)

經(jīng)典的變形監(jiān)測(cè)網(wǎng)，通常是分別測(cè)設(shè)水平變形和高程變形，因受到各種因素的限制，未能建立高精度的三維變形監(jiān)測(cè)網(wǎng)?？紤]通視條件和誤差傳播等原因，監(jiān)測(cè)網(wǎng)布設(shè)范圍不可能很大，常設(shè)在變形區(qū)內(nèi)。這就使得在變形分析時(shí)難以找到穩(wěn)定的基準(zhǔn)，影響變形分析的質(zhì)量。

GPS測(cè)量以其速度快、精度高和不受通視條件、邊長(zhǎng)限制等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于地殼變形、海洋面變化等監(jiān)測(cè)。它可以直接測(cè)定三維變形，布設(shè)范圍可擴(kuò)大至相對(duì)穩(wěn)定區(qū)域，以便建立可靠的變形分析穩(wěn)定基準(zhǔn)。 2100433B