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[摘 要]本文以GPS高程分区拟合法为研究对象，首先对该方法的基本原理进行了简单介绍，然后通过工程实例分析了其在地质测绘工作中的应用，得到在复杂地质条件下有效运用GPS高程分区拟合法提高高程精度的具体方法。
[关键词]GPS高程分区拟合法；煤田地质勘探测绘；应用
中图分类号：S284 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）04-0159-01
引言
随着我国科学技术水平的飞速提高，GPS技术在测绘领域中已经得到了较为普遍的应用，尤其是近年来，GPS接收机产品的性能不断加强，其定位精度也不断提高，其在复杂地质条件下的测量精度也得到了有效保证。但是，必须要承认，其在高程测量领域的精度还处于一个较低的水平。因此，如何有效提高GPS高程测量精度是当前一个急需解决的问题。
1 GPS高程分区拟合法
GPS高程分区拟合法是将整个测区分成两个或两个以上的区域，根据每个区域的实际情况，选用适合的数学模型进行拟合，在满足高程的精度要求后将拟合得到的各个区域的高程异常模型用数学函数平滑连接成一体以形成区域性高程异常的数学模型。
1.1 分区原则分区拟合的原则
一，在对各个分区进行实际的GPS水准点数目设置时，确保其已知水准点的数目大于或等于拟合模型中的参数的个数；
二，为了保证各分区内能够便捷的进行高程拟合，工作人员应充分考虑各分区的实际情况，确保分区内的GPS水准联测点有较好的网型结构；
三，为了能够在满足工程需求的前提下，最大限度上减少经费，节省时间和人力成本，工作人员应根据地形变化特征科学、合理的布置GPS水准联测点；
四，分区之间必需存在公共已知的GPS水准联测点以提高整体拟合精度。
1.2 区域划分方法
一，根据测区的地形特征情况进行划分。该方法的原理较为简单，操作也十分方便，一般用于精度要求不高的分区拟合，如直接按照平原、丘陵以及山区等地形特征划分不同的区域。
二，根据各水准联测点的高程异常值来划分。该方法虽然具有较高的精度，但也需要较大的计算量，一般来说，该方法在应用时需要通过根据实际情况选择合适的拟合方法，得到水准联测点的高程异常值，然后与相邻水准点的高程进行比较，得到高程的异常差值，最后将一定范围内的区域划分为同一拟合分区。
1.3 精度评定
每个分区都采用较为适合该区域的数学函数进行拟合，并按式（1）对拟合函数的拟合精度进行评定：
判别该区域GPS水准联测点的拟合残差有无异常值存在。式中εi为参加拟合的GPS水准联测点的拟合残差，n为参與的拟合点个数。按公式（2）计算检核点（未参与拟合的GPS水准联测点）的拟合中误差。式中εi为检核点的GPS水准高程异常与拟合后计算出的高程异常之差：
2 算例分析
2.1 测区概况
永安一区煤炭详查区位于黑龙江省鸡东县永安镇境内鸡西盆地北部拗陷的东北部，勘查面积30km2，勘查深度为垂深1200m，地形地貌以低山-丘陵为主。勘查区北部靠近盆地基底，南部有平麻断裂通过。勘查区总体构造形态为走向SWW-NE的不对称复向斜构造。向斜北翼地层倾角缓，南翼地层倾角陡。
2.2 控制点静态测量及快速静态测量不同时长计算误差比较
测区内及周边有国家三角点六个，分别为发展村西II，尖山子III，东海村东III，永政村III，永宁南山II，小锅盔山II。测区控制网平面采用1980年国家大地坐标系，按3°分带，中央子午线132°测区高程采用1985年国家高程基准。根据实地探查，确认以上各点的标石都相对完好，可以直接进行利用，在此基础上，选取发展村西II和永宁南山II两个国家三角点为起算点进行坐标联测。根据统计，本次测量工作共测设12个GPS工程控制点，19个测量地质工程点，控制总面积达10km2。
通过对该工程项目周围进行实地踏勘、选点、布网、野外数据采集、内业平差处理的成果以及对成果的分析，本次数据采集采用的是三角形形式的观测方式，设置观测时间为90min，采样间隔为15s，高度角为15°，测区情况基本达到要求，有效卫星数PDOP值均达到观测要求。数据处理时以A005点为已知点。控制网图如图1所示，采用边点混连式连网方法对其观测成果进行解算，闭合环最大节点数3；闭合环总数12；同步环总数7；异步环总数5。
2.3 数据成果误差分析及应用推广
本次测量工作中采用边点混连式GPS网，并利用配套的平差软件进行基线数据处理，根据处理结果显示，本次测量所涉及的基线结果全部符合要求，同时，基线单位权重观测值误差也在允许范围内。同时，根据平差结果分析，本次测量中所应用的快速静态定位测量模式，能够有效满足低等级控制测量的精度要求，同理可证，快速静态测量的精度也能够满足该项目其余19个地质工程点位测量的精度要求，一般来说，在仅使用GPS技术的条件下，为在最大程度上减少精度误差的影响，一般使用60min以上的GPS静态测量进行测量工作，但是该方法既费时又费力。而使用GPS-RTK（即GPS动态测量）技术虽然能在1min-2min内就得到测量结果，但往往无法有效保证测量精度；因此，若想在保证精度的基础上快速得到测量结果，5-15min的快速静态模式是个不错的选择。
通过工程的实例数据分析，总结和全面掌握工程外业的作业环节及内业数据处理中应注意的问题，从而提高GPS测量的高程精度，进一步推广全球定位系统GPS的应用，实现测绘生产真正意义上的优质高效，为创造良好的经济效益和社会效益实现测绘生产的现代化。
结束语
总的来说，GPS测量技术可以在测区范围小，且地形变化较大的区域充分发挥其快捷高效以及便于操作的优势，在保证精度达到四等水准要求的基础上，切实提高平面和高程测量效率，对于一般的工程测量工作以及大比例图的测绘需求都能有效满足。通过合理布网、多联测已知点、增加观测时间、选取不同拟合方法和分段计算等措施，可以有效提高GPS高程拟合的精度。就目前而言，GPS高程拟合应用没有较为有效的检核方案，只能通过精度评定进行校核，这就导致在实际测量工作中，一旦出现操作错误，就会直接造成测点高程的错误，并且无法及时进行排查，因此在量测时应特别注意。
参考文献
[1] 王东亮.GPS高程分区拟合法在煤田地质勘探测绘中的应用和精度分析[J].应用能源技术，2016，（04）：19-21.
[2] 靳丽萍，王露.GPS高程分区拟合法在地形复杂地区的应用研究[J].现代测绘，2015，38（02）：10-13.
[3] 李杰，张丽.GPS高程拟合法在山区工程测量中的应用[J].科技视界，2013，（24）：324-325.
[关键词]GPS高程分区拟合法；煤田地质勘探测绘；应用
中图分类号：S284 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）04-0159-01
引言
随着我国科学技术水平的飞速提高，GPS技术在测绘领域中已经得到了较为普遍的应用，尤其是近年来，GPS接收机产品的性能不断加强，其定位精度也不断提高，其在复杂地质条件下的测量精度也得到了有效保证。但是，必须要承认，其在高程测量领域的精度还处于一个较低的水平。因此，如何有效提高GPS高程测量精度是当前一个急需解决的问题。
1 GPS高程分区拟合法
GPS高程分区拟合法是将整个测区分成两个或两个以上的区域，根据每个区域的实际情况，选用适合的数学模型进行拟合，在满足高程的精度要求后将拟合得到的各个区域的高程异常模型用数学函数平滑连接成一体以形成区域性高程异常的数学模型。
1.1 分区原则分区拟合的原则
一，在对各个分区进行实际的GPS水准点数目设置时，确保其已知水准点的数目大于或等于拟合模型中的参数的个数；
二，为了保证各分区内能够便捷的进行高程拟合，工作人员应充分考虑各分区的实际情况，确保分区内的GPS水准联测点有较好的网型结构；
三，为了能够在满足工程需求的前提下，最大限度上减少经费，节省时间和人力成本，工作人员应根据地形变化特征科学、合理的布置GPS水准联测点；
四，分区之间必需存在公共已知的GPS水准联测点以提高整体拟合精度。
1.2 区域划分方法
一，根据测区的地形特征情况进行划分。该方法的原理较为简单，操作也十分方便，一般用于精度要求不高的分区拟合，如直接按照平原、丘陵以及山区等地形特征划分不同的区域。
二，根据各水准联测点的高程异常值来划分。该方法虽然具有较高的精度，但也需要较大的计算量，一般来说，该方法在应用时需要通过根据实际情况选择合适的拟合方法，得到水准联测点的高程异常值，然后与相邻水准点的高程进行比较，得到高程的异常差值，最后将一定范围内的区域划分为同一拟合分区。
1.3 精度评定
每个分区都采用较为适合该区域的数学函数进行拟合，并按式（1）对拟合函数的拟合精度进行评定：
判别该区域GPS水准联测点的拟合残差有无异常值存在。式中εi为参加拟合的GPS水准联测点的拟合残差，n为参與的拟合点个数。按公式（2）计算检核点（未参与拟合的GPS水准联测点）的拟合中误差。式中εi为检核点的GPS水准高程异常与拟合后计算出的高程异常之差：
2 算例分析
2.1 测区概况
永安一区煤炭详查区位于黑龙江省鸡东县永安镇境内鸡西盆地北部拗陷的东北部，勘查面积30km2，勘查深度为垂深1200m，地形地貌以低山-丘陵为主。勘查区北部靠近盆地基底，南部有平麻断裂通过。勘查区总体构造形态为走向SWW-NE的不对称复向斜构造。向斜北翼地层倾角缓，南翼地层倾角陡。
2.2 控制点静态测量及快速静态测量不同时长计算误差比较
测区内及周边有国家三角点六个，分别为发展村西II，尖山子III，东海村东III，永政村III，永宁南山II，小锅盔山II。测区控制网平面采用1980年国家大地坐标系，按3°分带，中央子午线132°测区高程采用1985年国家高程基准。根据实地探查，确认以上各点的标石都相对完好，可以直接进行利用，在此基础上，选取发展村西II和永宁南山II两个国家三角点为起算点进行坐标联测。根据统计，本次测量工作共测设12个GPS工程控制点，19个测量地质工程点，控制总面积达10km2。
通过对该工程项目周围进行实地踏勘、选点、布网、野外数据采集、内业平差处理的成果以及对成果的分析，本次数据采集采用的是三角形形式的观测方式，设置观测时间为90min，采样间隔为15s，高度角为15°，测区情况基本达到要求，有效卫星数PDOP值均达到观测要求。数据处理时以A005点为已知点。控制网图如图1所示，采用边点混连式连网方法对其观测成果进行解算，闭合环最大节点数3；闭合环总数12；同步环总数7；异步环总数5。
2.3 数据成果误差分析及应用推广
本次测量工作中采用边点混连式GPS网，并利用配套的平差软件进行基线数据处理，根据处理结果显示，本次测量所涉及的基线结果全部符合要求，同时，基线单位权重观测值误差也在允许范围内。同时，根据平差结果分析，本次测量中所应用的快速静态定位测量模式，能够有效满足低等级控制测量的精度要求，同理可证，快速静态测量的精度也能够满足该项目其余19个地质工程点位测量的精度要求，一般来说，在仅使用GPS技术的条件下，为在最大程度上减少精度误差的影响，一般使用60min以上的GPS静态测量进行测量工作，但是该方法既费时又费力。而使用GPS-RTK（即GPS动态测量）技术虽然能在1min-2min内就得到测量结果，但往往无法有效保证测量精度；因此，若想在保证精度的基础上快速得到测量结果，5-15min的快速静态模式是个不错的选择。
通过工程的实例数据分析，总结和全面掌握工程外业的作业环节及内业数据处理中应注意的问题，从而提高GPS测量的高程精度，进一步推广全球定位系统GPS的应用，实现测绘生产真正意义上的优质高效，为创造良好的经济效益和社会效益实现测绘生产的现代化。
结束语
总的来说，GPS测量技术可以在测区范围小，且地形变化较大的区域充分发挥其快捷高效以及便于操作的优势，在保证精度达到四等水准要求的基础上，切实提高平面和高程测量效率，对于一般的工程测量工作以及大比例图的测绘需求都能有效满足。通过合理布网、多联测已知点、增加观测时间、选取不同拟合方法和分段计算等措施，可以有效提高GPS高程拟合的精度。就目前而言，GPS高程拟合应用没有较为有效的检核方案，只能通过精度评定进行校核，这就导致在实际测量工作中，一旦出现操作错误，就会直接造成测点高程的错误，并且无法及时进行排查，因此在量测时应特别注意。
参考文献
[1] 王东亮.GPS高程分区拟合法在煤田地质勘探测绘中的应用和精度分析[J].应用能源技术，2016，（04）：19-21.
[2] 靳丽萍，王露.GPS高程分区拟合法在地形复杂地区的应用研究[J].现代测绘，2015，38（02）：10-13.
[3] 李杰，张丽.GPS高程拟合法在山区工程测量中的应用[J].科技视界，2013，（24）：324-325.