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摘要：随着GPS技术在工程作业中的应用发展，对其测量精度的要求也就越来越高。本文通过对GPS技术的分析，论述了提高GPS精度的措施方法。
关键字：GPS测量；地籍测绘；地形测量；精度
中图分类号：P228.4 文献标识码：A 文章编号：
一、引言
测绘是一项极其重要的基础性工作，其准确度至关重要。而GPS以全天候、高精度、自动化、高效益等显著特点，赢得广大测绘工作者的信赖，并成功地应用于大地测量、工程测量、航空摄影测量、运载工具导航和管制、地壳运动监测、工程变形监测、资源勘察、地球动力学等多种学科，从而给测绘领域带来一场深刻的技术革命。
二、地籍测绘
（一）地籍测绘的精度要求
1、地籍控制测量精度要求
地籍控制测量必须遵循从整体到局部，由高级到低级分级控制（分级布网，但也可越级布网）的原则。地籍控制测量分为基本控制测量和地籍控制测量两种。基本控制测量分一、二、三、四等，可布设相应等级的三角网（锁）、测边网、导线网和GPS网等。在基本控制测量的基础上进行地籍控制测量工作，分为一、二级，可布设为相应级别的三角网、测边网、导线网和GPS网。
地籍平面控制测量坐标系统尽量采用国家统一坐标系统，条件不具备的地区，可采用地方坐标系或任意坐标系。精度指标是GPS网技术设计的一个重要的量化指标，它的大小将直接影响GPS网的布设方案、观测计划以及观测数据的处理方法。地籍控制测量的精度是以界址点的精度和地籍图的精度为依据而指定的。根据《地籍测量规范》规定，地籍控制点相对起算点中误差不超过±0.05m。
2、地籍碎部测量精度要求
地籍碎部测量即界址点和地物点坐标、地类要素的获取，包括定境界线，土地权属界址线和界址点，房屋及其他构筑物的实地轮廓，铁路、公路、街道等交通线路，海岸、滩涂等主要水工设施的测绘。界址点是界址线或边界线的空间或属性的转折点，而界址点坐标是在某一特定的坐标系中利用测量手段获取的一组数据，即界址点地理位置的数学表达。界址点坐标的精度，可根据测区土地经济价值和界址点的重要程度来加以选择。在我国。考虑到地域之广大和经济发展不平衡，对界址点精度的要求也应有不同的等级。
（二）测量GPS地籍的措施
1、测量的预期准备
在测量之前需进行相关方面的准备,其主要内容有:掌握接收机的操作,熟悉差分处理软件的运用,完善野外测量操作的步骤等。对地籍测量的各方情况进行分析后,再选择针对性的GPS测量流程。另一方面,必须要对测量队伍进行全面组织,每个队伍必须要安排仪器操作、记录资料等名工作者。记录员主要是对土地的具体情况加以记录,而操纵者则是运用GPS接收机来收发监测信号,以保证测量工作的顺利进行。
2、现有绘测控制网的评估与加密
对于已经勘测的地区必须知道一定的控制点以便测量。如果没有足够的测量点,或者控制点不够多,可以采用GPS静态分析进行定位,把已知点进行引点或者加密。
3、数据布置与编码
通常情况下,若仅选择1台GPS接收机当成基准站,那么需要设置的测站GPS接收机应有2-3台,其可在相同时间里完成操作。要想防止数据在处理过程中出现混乱状态,则需要根据各台流动站GPS接收机实施编码,对不同的接收机实施测量中,其涉及到的数据文件名应该具备日期、机号、文件等多方面的信息,以对数据内部完成需要的操作处理。另外,对于野外测量中不仅要采集权属界线的空间坐标,也要进行采集权属操作,收集到不同的土地信息。这就需要在进行测量前针对不同的属性实施统一编码。
4、流动站GPS接收机的数据采集
根据目前的地籍测量状况看,我们在采集過程中应该重点做好两大方面的数据收集,主要包括:地块坐标数据、属性数据等。在测量之前把GPS接收机打开,确定4颗或更多的卫星,到达Setup菜单后完成初始化,并布置相应的采样率和天线视角。一般移动站和天线视角要比基准站的天线视角大,这就需要移动站离基准站的距离在增加100km后,其移动站的天线视角相应增加1°,以此来保证移动站内部的GPS卫星信息能及时接收。GPS接收机的布置情况,可装置在自行车、摩托车、汽车等不同设备上。从实际的测量结果显示,把GPS接收机的时速控制在60km的汽车时,其不会给测量精度造成干扰。而天线必须架设于支撑杆上,且举过人的头顶后垂直移动天线,防止受到其它物体的干扰,避免给测量信号的收集、数据信息处理带来不便。
三、工程实例
本次试验考虑测区的实际情况，选取湖北民族学院测量实习基地的部分高程控制点水准联测作为起算点m，采用二次曲面拟合法求取高程异常值，通过计算得出的高程异常值，利用GPS测出的大地高去求得其他高程点的正常高，再与水准测得的高程比较．若通过叠加高程异常值后的高程与水准测得高程误差在合理范围内，则说明利用GPS测高可以达到精度要求．起算点分别为：E2、D10、H12、H10、H9、H7、H6(E2为基准点)。
根据二次曲面拟合法求取高程异常值公式：
ξ（Xi,Yi)=α0+α1Δxi+α2Δyi+α3Δxi2+α4Δyi2+α5ΔxiΔyi，(1)
式中：xi=xi-x0，Yi=Yi-Y0，(x0，y0)是选取的基准点坐标，选取E2作为．式(1)右端共有6个未知参数，在该区域内，选好D10、H12、H10、H9、H7、H6这6个点作为GPS水准点，由此测算出6个已知的a值，即可由此解出6个未知参数值．(若已知的GPS水准点数超过6个，则可用最小二乘法解出6个未知数值。由解出的a0a1…a5诸值，可按式(1)计算测区内及其周边地区的任意点的高程异常值，进而计算任意两点之间的高程异常ξ之差值。就可以对GPS大地高差与水准高差之间互相转换．
将已知点坐标代人式(1)，再根据最小二乘法原理，计算任意两点之间的高程异常ξ之差值的值，得到Δξ=-22．75mm，各点位高程异常拟合后的内符合精度达31．8mm．根据已经得到的高程异常，再验证几个GPS测出的数据，比较他们与水准测量的误差．
由以上可知，6个已知水准点计算出的GPS点的高程，分别与水准点高程比较，相差最大的D9-1点，相差23.75mm；相差最小的是T2点，相差9.75mm，测区似大地水准面的外符合精度，可以由GPS拟合高差与四等水准测量高差之残差。
由以上数据可以求得M外=±18.9mm，GPS测量拟合高差的内部符合精度与基线的长度关系密切，即基线长度越长内部符合精度越低．由此可见，GPS自动拟合测区似大地水准面的精度达到厘米级．从工程、城市建设对高程的需求来说，具有决定意义的是相对高程的精度，《工程测量规范》(BG50026—93)要求，等级较低的高程控制点，最弱点高程中误差在30mm左右；城市高程精度满足城市1：500比例尺测图，一般市政工程测量等，平坦地区测绘1：500比例尺地形，GPS两种方法测量高程统计及误差图时，最小等高距为0.5m，图根点对于附近等级高程点中误差不应大于等高距的1／10，即50mm．若图根高程支线测量中误差限制在40mm，此时要求等级高程点的中误差不应超过30mm，一般市政工程测量30mm的高程精度满足其要求．将GPS拟合的外部符合精度作为高程控制的精度要求，显然有M外<30mm．说明GPS拟合精度完全满足一般工程建设和大比例尺测图的需要．从以上数据可知，GPS拟合高程的精度是较高的．说明只要水准点密度适当，分布均匀，计算方法正确，措施得当，最后拟合求得的正常高是可以达到厘米级精度的．因此可以得出结论：在具有精密水准测量资料时，利用GPS测量成果，可以精密地确定大地水准面的高程．
四、结束语
总而言之，GPS卫星技术作为工程测量中一种常用技术，可以采用多种措施有效地减少测量的误差。
参考文献：
[1]周立.GPS测量技术[M].郑州：黄河水利出版社，2006.
[2]陈振波.全球定位系统在地形控制测量相关技术中的使用[J].城市建设，2011，(3)368-368.
[3]王瑞.GPS-RTK技术在地形测量中的应用[J].黑龙江科技信息，2011，(8)：29-29.
关键字：GPS测量；地籍测绘；地形测量；精度
中图分类号：P228.4 文献标识码：A 文章编号：
一、引言
测绘是一项极其重要的基础性工作，其准确度至关重要。而GPS以全天候、高精度、自动化、高效益等显著特点，赢得广大测绘工作者的信赖，并成功地应用于大地测量、工程测量、航空摄影测量、运载工具导航和管制、地壳运动监测、工程变形监测、资源勘察、地球动力学等多种学科，从而给测绘领域带来一场深刻的技术革命。
二、地籍测绘
（一）地籍测绘的精度要求
1、地籍控制测量精度要求
地籍控制测量必须遵循从整体到局部，由高级到低级分级控制（分级布网，但也可越级布网）的原则。地籍控制测量分为基本控制测量和地籍控制测量两种。基本控制测量分一、二、三、四等，可布设相应等级的三角网（锁）、测边网、导线网和GPS网等。在基本控制测量的基础上进行地籍控制测量工作，分为一、二级，可布设为相应级别的三角网、测边网、导线网和GPS网。
地籍平面控制测量坐标系统尽量采用国家统一坐标系统，条件不具备的地区，可采用地方坐标系或任意坐标系。精度指标是GPS网技术设计的一个重要的量化指标，它的大小将直接影响GPS网的布设方案、观测计划以及观测数据的处理方法。地籍控制测量的精度是以界址点的精度和地籍图的精度为依据而指定的。根据《地籍测量规范》规定，地籍控制点相对起算点中误差不超过±0.05m。
2、地籍碎部测量精度要求
地籍碎部测量即界址点和地物点坐标、地类要素的获取，包括定境界线，土地权属界址线和界址点，房屋及其他构筑物的实地轮廓，铁路、公路、街道等交通线路，海岸、滩涂等主要水工设施的测绘。界址点是界址线或边界线的空间或属性的转折点，而界址点坐标是在某一特定的坐标系中利用测量手段获取的一组数据，即界址点地理位置的数学表达。界址点坐标的精度，可根据测区土地经济价值和界址点的重要程度来加以选择。在我国。考虑到地域之广大和经济发展不平衡，对界址点精度的要求也应有不同的等级。
（二）测量GPS地籍的措施
1、测量的预期准备
在测量之前需进行相关方面的准备,其主要内容有:掌握接收机的操作,熟悉差分处理软件的运用,完善野外测量操作的步骤等。对地籍测量的各方情况进行分析后,再选择针对性的GPS测量流程。另一方面,必须要对测量队伍进行全面组织,每个队伍必须要安排仪器操作、记录资料等名工作者。记录员主要是对土地的具体情况加以记录,而操纵者则是运用GPS接收机来收发监测信号,以保证测量工作的顺利进行。
2、现有绘测控制网的评估与加密
对于已经勘测的地区必须知道一定的控制点以便测量。如果没有足够的测量点,或者控制点不够多,可以采用GPS静态分析进行定位,把已知点进行引点或者加密。
3、数据布置与编码
通常情况下,若仅选择1台GPS接收机当成基准站,那么需要设置的测站GPS接收机应有2-3台,其可在相同时间里完成操作。要想防止数据在处理过程中出现混乱状态,则需要根据各台流动站GPS接收机实施编码,对不同的接收机实施测量中,其涉及到的数据文件名应该具备日期、机号、文件等多方面的信息,以对数据内部完成需要的操作处理。另外,对于野外测量中不仅要采集权属界线的空间坐标,也要进行采集权属操作,收集到不同的土地信息。这就需要在进行测量前针对不同的属性实施统一编码。
4、流动站GPS接收机的数据采集
根据目前的地籍测量状况看,我们在采集過程中应该重点做好两大方面的数据收集,主要包括:地块坐标数据、属性数据等。在测量之前把GPS接收机打开,确定4颗或更多的卫星,到达Setup菜单后完成初始化,并布置相应的采样率和天线视角。一般移动站和天线视角要比基准站的天线视角大,这就需要移动站离基准站的距离在增加100km后,其移动站的天线视角相应增加1°,以此来保证移动站内部的GPS卫星信息能及时接收。GPS接收机的布置情况,可装置在自行车、摩托车、汽车等不同设备上。从实际的测量结果显示,把GPS接收机的时速控制在60km的汽车时,其不会给测量精度造成干扰。而天线必须架设于支撑杆上,且举过人的头顶后垂直移动天线,防止受到其它物体的干扰,避免给测量信号的收集、数据信息处理带来不便。
三、工程实例
本次试验考虑测区的实际情况，选取湖北民族学院测量实习基地的部分高程控制点水准联测作为起算点m，采用二次曲面拟合法求取高程异常值，通过计算得出的高程异常值，利用GPS测出的大地高去求得其他高程点的正常高，再与水准测得的高程比较．若通过叠加高程异常值后的高程与水准测得高程误差在合理范围内，则说明利用GPS测高可以达到精度要求．起算点分别为：E2、D10、H12、H10、H9、H7、H6(E2为基准点)。
根据二次曲面拟合法求取高程异常值公式：
ξ（Xi,Yi)=α0+α1Δxi+α2Δyi+α3Δxi2+α4Δyi2+α5ΔxiΔyi，(1)
式中：xi=xi-x0，Yi=Yi-Y0，(x0，y0)是选取的基准点坐标，选取E2作为．式(1)右端共有6个未知参数，在该区域内，选好D10、H12、H10、H9、H7、H6这6个点作为GPS水准点，由此测算出6个已知的a值，即可由此解出6个未知参数值．(若已知的GPS水准点数超过6个，则可用最小二乘法解出6个未知数值。由解出的a0a1…a5诸值，可按式(1)计算测区内及其周边地区的任意点的高程异常值，进而计算任意两点之间的高程异常ξ之差值。就可以对GPS大地高差与水准高差之间互相转换．
将已知点坐标代人式(1)，再根据最小二乘法原理，计算任意两点之间的高程异常ξ之差值的值，得到Δξ=-22．75mm，各点位高程异常拟合后的内符合精度达31．8mm．根据已经得到的高程异常，再验证几个GPS测出的数据，比较他们与水准测量的误差．
由以上可知，6个已知水准点计算出的GPS点的高程，分别与水准点高程比较，相差最大的D9-1点，相差23.75mm；相差最小的是T2点，相差9.75mm，测区似大地水准面的外符合精度，可以由GPS拟合高差与四等水准测量高差之残差。
由以上数据可以求得M外=±18.9mm，GPS测量拟合高差的内部符合精度与基线的长度关系密切，即基线长度越长内部符合精度越低．由此可见，GPS自动拟合测区似大地水准面的精度达到厘米级．从工程、城市建设对高程的需求来说，具有决定意义的是相对高程的精度，《工程测量规范》(BG50026—93)要求，等级较低的高程控制点，最弱点高程中误差在30mm左右；城市高程精度满足城市1：500比例尺测图，一般市政工程测量等，平坦地区测绘1：500比例尺地形，GPS两种方法测量高程统计及误差图时，最小等高距为0.5m，图根点对于附近等级高程点中误差不应大于等高距的1／10，即50mm．若图根高程支线测量中误差限制在40mm，此时要求等级高程点的中误差不应超过30mm，一般市政工程测量30mm的高程精度满足其要求．将GPS拟合的外部符合精度作为高程控制的精度要求，显然有M外<30mm．说明GPS拟合精度完全满足一般工程建设和大比例尺测图的需要．从以上数据可知，GPS拟合高程的精度是较高的．说明只要水准点密度适当，分布均匀，计算方法正确，措施得当，最后拟合求得的正常高是可以达到厘米级精度的．因此可以得出结论：在具有精密水准测量资料时，利用GPS测量成果，可以精密地确定大地水准面的高程．
四、结束语
总而言之，GPS卫星技术作为工程测量中一种常用技术，可以采用多种措施有效地减少测量的误差。
参考文献：
[1]周立.GPS测量技术[M].郑州：黄河水利出版社，2006.
[2]陈振波.全球定位系统在地形控制测量相关技术中的使用[J].城市建设，2011，(3)368-368.
[3]王瑞.GPS-RTK技术在地形测量中的应用[J].黑龙江科技信息，2011，(8)：29-29.