基于GPS高程测量的水利测绘技术分析

摘 要：伴随着我国经济的快速发展，作为惠民工程的水利工程的兴建热度不断升温。本文主要从GPS测量的概述入手，深入讨论GPS高程测量中需要解决的问题，并且辅助实例，对GPS 高程测量精准的测量效果予以证明。旨在提高GPS高程测量，在我国水利测绘技术方面的应用。

关键词：GPS；水利工程；高程测量技术；

中图分类号：P201 文献标识码：A 文章编号：1674-3520（2014）-07-00-01

科学技术迅猛发展，我国经济水平不断提高。在GPS定位技术，在测绘领域运用越来越广。GPS测量在平面控制方面，显现了巨大的作用。在我国推广GPS高程测量技术，具有重要意义。

一、GPS测量概述

GPS高程测量，用英语专业术语来讲，即Height Measurement Using Global Positioning System。通过运用GPS测量技术，间接确定地面正常高的。其工作原理是，先直接测量区

域内GPS点。然后，再在测量区域内，水准测量的方法，若干GPS点测出正常高。值得注意的是，数量和位置满足高程。最后，计算出所有GPS点的高程差异 ，在此基础上运用平面拟合，进行高程拟合，测量区域的其他GPS点高。

（一）测量大地高。它是由地面点，沿着该点的椭球的法线，到参考椭球面的距离。没有明确的物理意义。但是，若椭球大地坐标系不同，则构成的大地高程也不同[1]。通常情况，用字母H表示，且可分解为正高Hg，和大地水准面差距N.测量结果又可分解为，正常高Hr和高程异常 ζ 。GPS定位测量的椭球大地，是以WGS-84为基准的，即相对于WGS-84椭球高程。（二）正高。正高，是以大地为水平基准面。由地面点，铅垂线至水准面距离。有明确的物理意义，这里用Hg表示。（三）正常高。正常高，是由地面点，沿铅垂线到水准面的距离，用Hr表示。整个测量过程中，高程系统以大地的水准面，为基础的正常高系统。（四）高程异差。高程异差是指大地水准面到参考椭球面的距离。用ζ 表示，一般是指大地水准面与WGS-84参考椭球面差距。1 . 5 高层系统。我们在结合高程系统理论，可知测量点的大地高，与正常高的关系为：Hr=H- ζ 。这个表达式是近似表达。在实际操作中，要考虑到椭球面上，法线与铅垂线差异，即垂线偏差。但是，通常情况下，偏差不超过±0.1mm，这个偏差可以忽略.

二、GPS高程测量解决的问题

根据《水利水电测量规范》，高成控制的测量氛围基本、图根、测站点测量三种。主要是采用几何水准的测量方法，但是，这种测量的效率比较低。在发挥GPS测量方便省力，同时，对GPS技术的应用，应该更多考虑到测绘学术界，热衷探讨的问题。具体来说，就是GPS观测数据的处理。在大地水准基面，结合和GPS点正常的高度，实现测量精度的四等的实现。一方面，GPS高程测量中，只需要获得纯数学意义的大地高[2]。也就是地面点，沿着法线到参考的椭圆形球面，中间距离长度。但是在实际操作中，几何水准的测量，需要的数据不是大地高H ，而是正常的高度h。另外一方面，相似大地水准的测量，主要是利用了测区域周围，及周边加重重力。采用的测量重力方法，主要是Remove restore技术的运用。我们可以采用平面拟合的方法，纠正参数。来完成似大地面水准的精度纠正分析。

三、GPS高程测量的应用

近年来，我国不少测绘生产部门，在GPS水准的布测方面，付出了大量研究工作。研究的主要目的就是，精化大地水准面，提高GPS高程测量精度。这其中，不少科研成果已应用。河北省某水利勘测院，在一次河道的测量中，实现了五等水准连测，一共了191个图根点[3]。最后，用徕卡SR530GPS（RTK）设备，对其进行平面、高程测量，达到了同五等水准测量。这其中，较差值最小的为-0.001 m。最大差为-0.194 m，较差值小于0.05 m。一共72个图根点。这些点中，小于0.08 m的有107个点。有84个点，较差值在0.08m～0.20 m之间。如果按公式M=±〔〕/n计算，可以算出误差为±96 mm。《水利水电工程测量规范》中，规定一次加密的高程控制点，对邻近基本高程控制点，误差不得大于±h/10，其中h为测图等高距。显然，试验结果表明，GPS高程测量在一些地区，实现了等高距为1 m的要求。

在实际运用中，河北某地市测量队在湖泊测量中，采用Leica SR530（Rush）双频 RTK GPS接收机， 与 Trimble4600Ls型单频接收机，实现了联合量测。以分布的20点GPS水准点，作为控制点。用四次拟合多项式，为拟合函数，实现了大地水准面拟合到GPS/水准。获得南四湖工程区域测量结果。这其中，主要利用工程区域，似大地水准面模型中，156个

GPS网点高程异差。将实测高程作为“真值”，再次进行精度统计。如表1。而计算得到

156个 GPS控制网点，正常高与水准实测高程比较，如表2。比较来看，高程与水准实测高程之差，绝对值小于0.05m的点占79.5%，标准差小于0.05m，证明了基于高程测量方法的可靠。

表1正常高和实测高程之差区间统计/m

表2正常高和实测高程之差/m

四、结语

水利工程的地方地理条件困难，地形较复杂、交通不便利普遍。但是，我国水准点稀缺，水准的测量线路较长，所以，我国高程测量极为困难，具有挑战性。当前，GPS高程测量，实现了四等精度要求。满足了水利工程的中、小形图图根精度要求。由此来看，GPS高程测量推广意义重大。

参考文献：

[1]张前勇，汪雷.GPS高程测量精度分析[J].湖北民族学院学报（自然科学版）2008.26（4）

[2]徐淑春.浅析GPS测量与误差分析.科技创新导报，2011（3）

[3]徐绍铨，等.GPS测量原理及其应用〔M〕.武汉测绘科技大学出版社，1998.10