芦斌 尹岚
华北地质勘查局五一四地质大队 河北 承德 067000
摘 要：利用GPS水准测量代替繁重的几何水准测量工作，介绍了似大地水准面的确定方法，结合GPS实际道路沉降工程分析，GPS高程拟合精度在平原地区可达到像控点高程精度要求。
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关键词 ：道路沉降；GPS水准；(似) 大地水准面；GPS高程拟合
1 概述
GPS水准测量的出现，大地水准面或似大地水准面的分辨率和精度能够满足要求， GPS水准测量与大地水准面或似大地水准面数值模型相结合就能够代替传统的水准测量工作。
GPS能够得到准确的大地高，大地高与水准高之间的差值就是似大地水准面高。所以得到似大地水准面高相对差异尤为重要，由下面的公式计算出水准高差：ΔH=ΔH"+ΔN
式中，ΔH为大地高差；ΔH"为水准高差；ΔN为大地水准面高差。
2 似大地水准面的精化方法
2.1 重力似大地水准面的精化方法
现在一般使用的方法是将重力场信息分成三种不同部分，长波部分、中波部分、短波部分。
由于大地水准面相对于参考椭球呈东高西低的走向，而且高程异常为负值。CQG2000（新大地水准面）是利用GPS与EGM96相结合计算得出即综合法。
2.2 利用综合法确定(似)大地水准面
为了能够精确计算出(似)大地水准面，我们要精确的重力与地形数据库数据，同时也要利用卫星的测高、海面地形模型的确定、GPS水准的高程异常值等。
利用综合法能够很有效地减小高程异常偏差。所以我们现在基本采用综合法来确定大地水准面。
2.3 拟合函数选取的标准
衡量拟合模型的精度指标采用均方误差去拟合观测数据，其精度与选取拟合函数系数阵的结构、模型误差、观测精度有关。因此拟合函数的选取标准是：
①模型误差要尽可能的小。
②拟合函数的参数要少。
2.4 GPS水准的内插推估
要是作业范围不大点位的高程异常值可以利用曲面拟合法来推算。
曲面拟合法包括二次曲面拟合法和多重二次曲面拟合法。
曲面拟合法的GPS高程精度取决于模型误差、高程联测误差、GPS大地高测量误差、GPS大地高测量误差一般为±10mm±2ppm，高程联测一般采用等级水准方法，如此，模型误差是主要影响因素，而其中的联测水准的GPS点的间距是关键之一。
3 拟合计算精化与误差分析
3.1 拟合计算的精化
①函数结点的选取。作业范围内已知的高程点比较多的情况下，可以选取一部分点作为结点，其他的作为检查点。
②计算时，要对所选取的结点坐标做平均值后的差值，然后再做拟合，这么做能够有效地减小坐标自变量的误差。
③移动曲面拟合法和常数拟合法是对待测高程点作拟合，拟合函数能利用现场的地形情况对高程的变化做拟合。
3.2 误差分析
GPS水准高程误差来源有两个方面，一是GPS水准网的精度与分辨率对高程异常的影响m1，二是拟合时产生的误差m2，待定点的高程异常精度m为：
对于一个GPS水准点，水准测定的高程为h，GPS测得的大地高为H，误差为mH，误差为mh，高程异常为ξ，则有:
ξ=H-h
高程异常误差为mξ，由误差传播定律得:
GPS水准点误差是与GPS水准点的网格之间的间距有关。假设GPS控制网的边长是S(km)，那么要测定的大地高为:
单位是mm，水准测量误差每千米为3mm，则:
4 针对道路变形监测的实际应用
4.1 基准点的布设原则
由于基准点是整个监测网的基准，基准点点位应布设在稳定长期利于保存的地区，并且该地区不能够有严重的地质灾害。
4.2 变形监测点的布设原则
GPS 沉降监测点的布设要考虑该地区的沉降程度，对于沉降较严重的地区，GPS 沉降监测点的密度应该大些，并能满足 GPS 观测的精度要求和实际需要，利于长期保存以及具备长期监测的可能性等条件。
4.3 GPS 变形监测网形设计
由于GPS变形监测网的精度是和独立基线数有关即独立基线数越多控制网的精度越高，所以布设GPS变形监测网时要考虑到独立基线的个数，但是独立基线个数越多所需要的费用也是越高。
5 结论
经过对监测网型合理的设计，对数据的合理拟合。通过实验数据的证明，发现其精度能达到二级水准测量的精度，但是野外的工作量却极大地减少了。
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参考文献：
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