【正文】 的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)是可靠的。GPS數(shù)據(jù)處理的基本流程為：數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)傳輸基線解算GPS網(wǎng)平差數(shù)據(jù)處理分別在南方測(cè)繪儀器有限公司開(kāi)發(fā)GPS數(shù)據(jù)處理軟件（）、徠卡測(cè)繪儀器公司GPS數(shù)據(jù)處理軟件和天寶測(cè)繪儀器公司GPS數(shù)據(jù)處理軟件中完成解算，全網(wǎng)共包含觀測(cè)點(diǎn)21個(gè)，生成基線104條，構(gòu)成閉合環(huán)274個(gè)，其中同步環(huán)259個(gè)，異步環(huán)15個(gè)。圖34 水準(zhǔn)路線圖表34 四等水準(zhǔn)成果表點(diǎn)名高程(m)點(diǎn)名高程(m)點(diǎn)名高程(m)已知點(diǎn)LZ11PJ03DW08待測(cè)點(diǎn)DW01DW02DW03DW04DW05DW06DW07DW09 實(shí)驗(yàn)分析 數(shù)據(jù)處理GPS定位數(shù)據(jù)不同于常規(guī)測(cè)量數(shù)據(jù)，它是接收天線至衛(wèi)星的距離和衛(wèi)星星歷等數(shù)據(jù)。本次四等水準(zhǔn)測(cè)量共設(shè)站500多站，外業(yè)工作歷時(shí)近十天完成，經(jīng)計(jì)算限差為+9mm，滿足于四等水準(zhǔn)限差要求。（2）常規(guī)水準(zhǔn)測(cè)量方面利用蘇一光產(chǎn)的自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀進(jìn)行四等水準(zhǔn)測(cè)量，由于時(shí)間的關(guān)系，本次四等水準(zhǔn)測(cè)量并沒(méi)有覆蓋該測(cè)區(qū)的全部GPS控制點(diǎn)，僅選擇了東平、寧陽(yáng)、肥城段的8個(gè)GPS控制點(diǎn)和另外3個(gè)已知高程控制點(diǎn)在內(nèi)的一條附合水準(zhǔn)路線進(jìn)行測(cè)量。本次控制測(cè)量的GPS網(wǎng)采用邊連式布網(wǎng)，由2個(gè)同步觀測(cè)環(huán)邊連接組成，采用12臺(tái)GPS接收機(jī)進(jìn)行同步觀測(cè)。 （31）式中，R0為天線圓盤(pán)半徑；h0為天線相位中心至天線中縫的鉛垂距離。圖32控制點(diǎn)位置圖 觀測(cè)工作（1）GPS外業(yè)測(cè)量采用光學(xué)對(duì)中的方法，將GPS接收機(jī)安置在選定的GPS控制點(diǎn)上，準(zhǔn)確量取天線高度，天線高的量取的方法如下：用小鋼尺量取地面測(cè)站點(diǎn)標(biāo)志中心至天線邊緣中間縫高度h，見(jiàn)圖33。 選點(diǎn)按照前述GPS網(wǎng)形設(shè)計(jì)進(jìn)行選點(diǎn)，點(diǎn)位大部分布設(shè)于河道兩側(cè)堤壩上或者附近道路交叉路口處，視場(chǎng)開(kāi)闊，周?chē)鸁o(wú)高大建筑物、無(wú)大功率無(wú)線電發(fā)射源，交通方便，便于儀器的安裝與工作, 其中道路上的控制點(diǎn)標(biāo)志圖形如圖32。結(jié)合所設(shè)計(jì)的GPS網(wǎng)形編寫(xiě)GPS作業(yè)調(diào)度表，見(jiàn)表33。表32 四等水準(zhǔn)測(cè)量技術(shù)要求視線長(zhǎng)（m）前后視距差（m）紅黑面讀數(shù)差（mm）紅黑面高差之差（mm）前后視距差累計(jì)值（m）100335100線路高差閉合差容許值（mm）（mm）K單位為千米 GPS網(wǎng)形設(shè)計(jì)根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求在測(cè)區(qū)內(nèi)選取點(diǎn)位21個(gè)，相鄰點(diǎn)平均邊長(zhǎng)10km左右，組成2個(gè)同步觀測(cè)環(huán)，同步環(huán)之間連接方式選擇邊連接，公共邊確定為DW09DW10邊，所設(shè)計(jì)GPS網(wǎng)形見(jiàn)圖31。 儀器準(zhǔn)備 12臺(tái)套GPS9600接收機(jī)（精度標(biāo)稱為10mm+2ppm）；自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀一臺(tái)套（型號(hào)為DS3Z，每千米往返觀測(cè)量高差中誤差為3mm，水準(zhǔn)尺選用普通紅黑雙面尺）；對(duì)講機(jī)12個(gè)；電腦一臺(tái)；南方測(cè)繪GPS處理軟件一套、徠卡GPS處理軟件一套、天寶GPS處理軟件一套；小鋼尺12把。 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) 測(cè)區(qū)選擇所選測(cè)區(qū)位于大汶河泰安段，西起彭集經(jīng)馬莊、梁莊東至劉寨子和大譚。 整體平差法原理是把測(cè)區(qū)內(nèi)重力、水準(zhǔn)、三角高程觀測(cè)的天頂距等一并進(jìn)行聯(lián)合平差，求定點(diǎn)的三維坐標(biāo)，其精度取決于已知點(diǎn)的數(shù)量、分布及其精度。只要求得3個(gè)轉(zhuǎn)換參數(shù)，近而可以估算出該區(qū)范圍內(nèi)其他點(diǎn)的大地水準(zhǔn)面差距，實(shí)現(xiàn)一維高程系間的轉(zhuǎn)換。 轉(zhuǎn)換參數(shù)法原理是當(dāng)一測(cè)區(qū)內(nèi)，有一定數(shù)量點(diǎn)平面坐標(biāo)和高程已知，按坐標(biāo)轉(zhuǎn)換原理，求出參考橢球面與似大地水準(zhǔn)面之間的平移和轉(zhuǎn)換參數(shù)，把這些參數(shù)加入GPS網(wǎng)的平差，在已知點(diǎn)高程的約束下，通過(guò)平差，在求出各GPS點(diǎn)平面坐標(biāo)的同時(shí)，求出點(diǎn)的正常高。按球諧函數(shù)級(jí)數(shù)式，V的表達(dá)式為 （29）式中，、B、L為地面點(diǎn)P的矢徑、緯度、經(jīng)度；、為位系數(shù)；為勒讓德函數(shù)，n為階，m為次。 高程求解常用方法 GPS水準(zhǔn)高程GPS水準(zhǔn)高程是目前GPS作業(yè)中最常用的一種方法，主要包括：繪等值線圖法：曲面擬合法等 GPS重力高程GPS重力高程是利用重力資料求定點(diǎn)的高程異常，結(jié)合GPS求出的大地高，再求得點(diǎn)的正常高的方法。因?yàn)镚PS測(cè)得的是以WGS84橢球面為基準(zhǔn)的大地高,所以要顧及兩橢球之間的高程異常差,計(jì)算公式為(25)、(26)式： （25） （26）式中，K為坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)；B，L，e，N，相對(duì)于WGS84橢球；相對(duì)于本地橢球。（3）坐標(biāo)轉(zhuǎn)換誤差通過(guò)GPS測(cè)出的是WGS84系統(tǒng)下的大地高,在使用時(shí)需轉(zhuǎn)換成我國(guó)1954年北京坐標(biāo)系或1980年西安坐標(biāo)系,轉(zhuǎn)換時(shí)由于只考慮兩種坐標(biāo)系之間的平移參數(shù)和橢球的差別,給正常高的求解帶來(lái)了一定的誤差。（2）GPS測(cè)定大地高的誤差在一般情況下,GPS測(cè)定大地高的誤差比測(cè)定相鄰兩點(diǎn)間距離的誤差要大,一般為其2倍。 GPS高程測(cè)量誤差利用GPS測(cè)量求定GPS點(diǎn)正常高,主要包含以下幾種誤差:幾何水準(zhǔn)聯(lián)測(cè)誤差；GPS測(cè)定大地高的誤差；坐標(biāo)轉(zhuǎn)換誤差；橢球轉(zhuǎn)換誤差；擬合計(jì)算誤差等。由式(23)知,利用誤差傳播定律得 （24）式中，為相對(duì)于起算點(diǎn)高程的中誤差，是相對(duì)于起算點(diǎn)的大地高中誤差，是內(nèi)插待定點(diǎn)高程異常值的中誤差。求值的方法很多,工程應(yīng)用中一般采用擬合法,它要求在待測(cè)點(diǎn)的周?chē)紲y(cè)一定密度、分布合理的水準(zhǔn)點(diǎn),在其上進(jìn)行GPS觀測(cè),求得這些點(diǎn)的大地高,稱這些點(diǎn)為高程公共點(diǎn)。圖21表示大地高參考橢球、大地水準(zhǔn)面及圓球面之間的關(guān)系。要想使GPS高程在工程實(shí)際中得到應(yīng)用,必須實(shí)現(xiàn)GPS大地高向正常高的轉(zhuǎn)換。因此,高程異常的確定成為GPS高程轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵。GPS測(cè)量能夠精確地給出地面點(diǎn)在WGS84坐標(biāo)系中的三維坐標(biāo)X,Y,Z或B,L,H,經(jīng)系統(tǒng)變換可以得到地面點(diǎn)在局部坐標(biāo)系中的大地高。 GPS高程測(cè)量的基本原理GPS所測(cè)量的高程是沿法線方向到WGS—84橢球面的高度,即地面點(diǎn)在WGS84坐標(biāo)系中的大地高，大地高也稱為橢球高,一般用符號(hào)H表示。正常高計(jì)算公式見(jiàn)(22)式： (22)式中，是可以精確計(jì)算的,所以正常高也是可以精確求得的。 正常高高程系統(tǒng)為了克服求解正高值所遇到的困難,人們提出了正常高的概念,定義為地面點(diǎn)沿鉛垂線到似大地水準(zhǔn)面的距離。要想求得地面點(diǎn)的正高高程值，必須知道地面和大地水準(zhǔn)面之間的實(shí)際重力值。WGS84大地水準(zhǔn)面高N等于由GPS定位測(cè)定的點(diǎn)的大地高H減該點(diǎn)的正高，一旦大地水準(zhǔn)面高N確定之后，便可以利用計(jì)算各GPS點(diǎn)的正高。2 GPS高程測(cè)量理論研究 WGS84坐標(biāo)系統(tǒng)簡(jiǎn)介WGS84坐標(biāo)系統(tǒng)定義為原點(diǎn)位于地球質(zhì)心，Z軸指向國(guó)際時(shí)間局（BIH）（CTP）方向，Y軸與Z，X軸構(gòu)成右手坐標(biāo)系。（3）利用不同解算軟件對(duì)GPS采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，獲取未知點(diǎn)坐標(biāo)和高程。 研究方法采用實(shí)驗(yàn)分析法、數(shù)據(jù)對(duì)比法對(duì)GPS高程測(cè)量問(wèn)題進(jìn)行研究，擬按以下四個(gè)步驟進(jìn)行：（1）根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求選點(diǎn)布設(shè)網(wǎng)形，按原則選取控制點(diǎn)并記錄各個(gè)GPS控制點(diǎn)的位置和周?chē)h(huán)境。 研究?jī)?nèi)容和方法 研究?jī)?nèi)容針對(duì)GPS高程測(cè)量問(wèn)題，采用實(shí)驗(yàn)分析的方法，使用多臺(tái)GPS接收機(jī)按照相對(duì)靜態(tài)定位設(shè)計(jì)控制網(wǎng)，采用多時(shí)段進(jìn)行GPS高程測(cè)量，用不同解算軟件對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，分析GPS高程測(cè)量的精度和不同解算軟解的優(yōu)劣性。熊遠(yuǎn)川等在GPS高程擬合在長(zhǎng)江三峽地區(qū)的應(yīng)用研究[21]中采用合適的數(shù)學(xué)模型與適當(dāng)?shù)募夹g(shù)措施，表明擬合高程符合精度指標(biāo)達(dá)到甚至超過(guò)四等水準(zhǔn)的要求。范滋勝針對(duì)長(zhǎng)江口深水航道治理工程軟土地基沉降觀測(cè)[19]，通過(guò)對(duì)GPSRTK高程測(cè)量誤差的探索,有效地提高了測(cè)量精度,驗(yàn)證了長(zhǎng)江口二期工程軟基處理工藝的可靠性。在測(cè)繪工程中的應(yīng)用[17]中，邸國(guó)輝、姜衛(wèi)平介紹了似大地水準(zhǔn)面的確定方法,結(jié)合GPS實(shí)際工程分析,GPS高程擬合精度在平原地區(qū)可達(dá)到像控點(diǎn)高程精度要求。與傳統(tǒng)的三角高程控制法相比，無(wú)論在平原或在山區(qū)都能獲得較好精度。在“城市高程控制中的應(yīng)用”[14]中周建鄭、高占峰介紹了新的RTK增強(qiáng)技術(shù)，通過(guò)GPS水準(zhǔn)擬合高程試驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)了城市航空攝影測(cè)量的高精度和高效率。在GPS高程測(cè)量應(yīng)用研究方面：肖根旺等在“杭州灣大橋高程控制中的應(yīng)用研究”[12]中提出了一種過(guò)渡曲面高程擬合法,為跨海工程GPS高程的應(yīng)用提供參考。趙玉楠等在“GPS精密高差測(cè)量技術(shù)的初步研究”[10]中，指出GPS大地高與正常高之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系較難確定是限制GPS高程應(yīng)用的主要原因，討論了利用GPS技術(shù)進(jìn)行精密高差測(cè)量的技術(shù)方案及具體方法。姜衛(wèi)平、李建成在“長(zhǎng)距離跨海高程基準(zhǔn)傳遞方法的研究”[8]中研究了利用GPS定位技術(shù)所確定的相對(duì)大地高差,聯(lián)合精確的大地水準(zhǔn)面差距進(jìn)行高程傳遞的方法。吳良才，胡振琪在“GPS高程轉(zhuǎn)換方法和正常高計(jì)算”[6]中結(jié)合GPS測(cè)量和水準(zhǔn)測(cè)量資料,對(duì)擬合精度進(jìn)行了分析比較,得出了有實(shí)用價(jià)值的結(jié)論。在GPS高程測(cè)量的理論和方法研究方面：勇仲明在“GPS高程測(cè)量的若干理論與實(shí)踐的研究”[4]中對(duì)GPS高程轉(zhuǎn)換的方法進(jìn)行了重點(diǎn)研究。勞順根等在“沿海島嶼國(guó)家高程基準(zhǔn)的建立”[2]中，采用水面水準(zhǔn)與GPS高程相結(jié)合的方法,說(shuō)明了依傳遞高程的方式建立的沿海島嶼國(guó)家高程基準(zhǔn)在理論上是成立的,精度也是能滿足需要的。當(dāng)前，GPS平面控制測(cè)量已經(jīng)得到了廣泛的運(yùn)用，由于大地水準(zhǔn)面的不規(guī)則性導(dǎo)致GPS高程測(cè)量受到了限制，采用GPS高程測(cè)量代替?zhèn)鹘y(tǒng)的高程測(cè)量方法，減少作業(yè)流程、提高作業(yè)效率一直是人們研究的重要課題。 研究意義通過(guò)GPS解算軟件對(duì)高程計(jì)算結(jié)果進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，探討在一定區(qū)