基于GPS高程拟合下的公路工程测量问题探究

基于 GPS 高程拟合下的公路工程测量问题探究

陈勇

云南远舟工程设计有限公司 昆明 650000

摘要：公路工程建设中涉及较多的环节，包括了设计、施工等，在工作中需要以精确的数据信息作为参照，了解工程所在区域的真实情况，制定可行性方案，推进项目顺利实施。因此，需要以工程测量数据为依托，为各部门提供可靠的保障，降低项目建设中的风险，获得更高的经济效益。GPS高程拟合测量方式逐渐得到广泛应用，在工程测量中起到了良好的辅助作用，是现代化工程建设中不可或缺的重要工具。本文将对GPS高程拟合的主要方法进行介绍，明确基于GPS高程拟合下的公路工程测量的影响因素及相关措施。

关键词：GPS；高程拟合；公路工程；测量

GPS即全球定位系统，在GPS技术的支持下，可以更加快速、精确的获取地物信息，为生产生活提供便利服务。近年来，我国公路工程建设速度逐渐加快，建设标准也在提高，如何保障施工建设的良好质量效果，成了目前面临的主要难题。工程测量是所有工作的基础与前提，只有在测量中获取各项参数，才能在施工建设中合理组织各项工序，提高施工效率与质量。GPS高程拟合的应用，可以高效化获取卫星与测站的距离，为坐标计算提供依据。相较于其他测量技术而言，该技术对于人工操作的依赖性较小，因此降低了人为因素的干扰，符合当前公路工程测量的基本要求。

一、GPS高程拟合的主要方法

（一）联合平差法

联合平差法是GPS高程拟合中的主要方法之一，对于测量人员的专业能力要求较高，测量精确度更高，加快了数据采集和整理的速度，可以提高公路工程测量工作效率。但是，在应用该方法时也会受到外界因素的影响，包括了计算方式和偏差评价方式等等，如果测量人员缺乏相应的专业知识和技能，则会对最终的测量及计算结果造成干扰。

（二）平差转换法

在公路工程中的高程点存在三维坐标时，采用平差转换法可以获取更加精确的数值，包括了旋转处理和平移处理等，在相关公式的辅助下得到计算结果。采用平差转换法时，对于椭球面旋转数值和地地水平面旋转数值的要求较高，只有在保障旋转数值精确性的前提下，才可以满足平差计算的精度要求。

（三）重力测量法

如果公路工程建设区域的地形地貌具有复杂性的特点，则可以借助于重力测量法实施科学测量，高程异常状况在重力场模型下也可以实现可视化处理，降低了计算结果中的误差^【1】。点位信息是构建重力场模型的关键，这也是决定测量结果是否可靠的重要因素，该方法也存在一定的局限性，尤其是在平坦区域测量工作中的精度控制效果较差。

（四）数值逼近法和神经网络法

数值逼近法主要以数学模型为依托，求解高程差值，需要在实践工作中设置较多测量点，在公式辅助下明确高程异常状况，为施工建设工作提供参考。在智能化时代背景下，神经网络法也成为GPS高程拟合中常见措施，可以实现对人类神经的有效模拟，在非线性映射的情况下可以保障最终测量结果的精确性。该方法摆脱了对数学模型的依赖，转换效率较高。

（五）数字模型回归估计法

最小二乘法计算的拟合函数是数学模型回归估计法中的核心，对于数字模型回归的要求较高。在构建数学模型的基础上实施平差检验，可以降低样本数据分布对最终测量结果的干扰。

二、基于GPS高程拟合下的公路工程测量影响因素

GPS高程拟合的方式在工程测量中应用时会受到诸多因素的影响，导致测量精度无法达到工程建设标准。星际计算位置与实际位置的偏差即星历误差是影响GPS高程拟合的主要因素，而且对于误差的控制难度较大，需要在实际测量中加以精确计算，以最大限度控制误差^【2】。由于卫星在分布时呈现出不对称的状态，因此会对GPS高程拟合的测量产生不同程度的影响，通过对基线长度的合理控制，可以有效降低该类型的误差。此外，在信号传输的过程中容易受到大气因素的干扰，尤其是在对流层和电离层出现折射的情况，导致测量精度误差增大。

三、基于GPS高程拟合下的公路工程测量措施

（一）控制测量

控制测量是公路工程测量工作中的重点内容，随着公路里程数的增加，给测量工作带来了较大的难度，而且传统技术手段容易受到外在因素的干扰，使得测量结果中的误差增大。运用GPS高程拟合的方式可以有效解决该类问题，控制网精度可以达到目前公路工程建设的标准，充分发挥了静态相对定位GPS技术的作用，最高可以达到毫米级的控制标准。GPS高程拟合的方式对于通视条件的要求较低，当测量环境较为复杂时也可以获取更加精确的结果，比如山区测量、密林测量等等。在完成整体测量后再实施局部测量，控制测量往往采用分区测量的方式，明确各个控制点的具体位置，以坐标系为依据实现高程和二维坐标的精准化计算。公路工程所在区域的地形地貌状况是影响测量结果的关键因素，运用GPS高程拟合技术可以在获取沿线数据时降低外界因素的干扰，帮助测量人员计算基线边标准差

^【3】。该方式避免在测量中出现单独点，保持水准点分布的均匀性。在网点测量工作当中，应该更加明确的备注构筑物信息，降低后续工作难度。在观察工作中应该充分发挥双拼接收机的作用，间隔时间控制在15s左右。GPS高程拟合下控制测量的工作原理如图1所示。

图1.GPS高程拟合下控制测量的工作原理

（二）测设测量

在工程测量中还要实施测试测量工作，要实现GPS高程拟合与RTK技术的有效融合，这是提高测设测量水平的关键。不同技术的集成化应用，不仅能够保障测量结果的精确性，而且满足了全天候实时化观测的要求，在三维坐标系下实现可视化管理，具有较强的安全性特点^【4】。RTK技术在GPS高程拟合中的应用可以满足静态测量的要求，控制测量效率提高，为地形图绘制奠定保障，降低了纵面及平面测量的难度。该技术也具有较强的适应性特点，可以针对构筑物放样和中线测设的基本需求实施针对性测量，观测质量更高。该技术可以达到厘米级的测量要求，因此在线路勘测中的应用将会越来越普遍。

（三）变形监测

隧道和桥涵是公路工程的重要组成部分，在建设过程中对于安全标准的要求较高，如果出现失稳的情况则会对人员安全造成巨大威胁。为此，应该在工作中采取有效的变形监测措施，以了解桥涵和隧道的变形状况及发展趋势，及时采取有效的控制措施，避免酿成难以挽回的损失。运用GPS高程拟合的方式可以辅助监测工作，获取更加真实的变形数据^【5】。比如路桥观测系统的应用越来越广泛，在GPS技术的支持下可以动态化监测变形参数并预估未来一段时间内的变化情况，以便采取有效防护措施。

（四）注意事项

GPS网布设的整体成效会对测量工作效果产生直接影响，因此在工作中应该确保独立基线数达到标准要求，以增强GPS网的实用性。在允许范围内，尽可能增加基线条数，以减少工程测量的偏差。此外，重复设站次数的提升，也是增强GPS网可靠性的有效途径，也可以在同一个测站当中增加观测的频次，可以降低工程测量过程中的人为误差，包括了天线量测、对中、设站和整平处理等等。随着重复设站次数的增多，观测期数也相应提升，可以获取不同时期内工程的相关参数，避免时间间隔过长而造成数据遗漏的情况，保障数据的全面性，这也是控制误差的有效方法。在特定测量仪器设备的辅助下，避免人为观测而引发较大的偏差^【6】。此外，在设置测站的过程中应该有效连接独立基线，而且条数应该不少于3条，可以结合公路工程测量的具体要求确定最佳条数。

结语

公路工程测量工作的实施，可以明确公路建设中的多项关键信息，避免在施工中出现盲目性的问题。其中，GPS高程拟合的方法在实践中较为常见，可以充分发挥GPS系统的功能作用，提高测量信息的可靠性，该方法主要包括了联合平差法、平差转换法、重力测量法、数值逼近法和神经网络法、数字模型回归估计法等。由于在应用GPS高程拟合技术时，容易受到星历误差、卫星和大气等因素的影响，因此需要掌握测量过程中的关键要点，提高数据精确度，包括了控制测量、测设测量和变形监测等，以获得更具实用性的测量结果，满足工程建设需求。

参考文献

[1]蒋爱山.GPS-RTK技术在公路工程测量中的应用[J].科技资讯,2019,17(32):50-51.

[2]程卫攀.GPS在公路工程测量中的应用探讨[J].智能城市,2019,5(20):153-154.

[3]刘弘扬.GPS-RTK技术在公路工程测量中的应用[J].产业科技创新,2019,1(28):57-58.

[4]杨同军,孟协宏,郭强.公路工程测量中GPS高程拟合的应用[J].施工技术,2018,47(S4):822-824.

[5]苏勇.公路工程测量中GPS的有效应用研究[J].绿色环保建材,2018(12):109-110+112.

[6]莫志强.公路工程测量中的常见问题及措施分析[J].资源信息与工程,2018,33(04):142-143.