超高压送电线路GPS外控测量中高程的确定

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摘 要：GPS是一种基于卫星定位的系统，在众多领域有着广泛的应用，特别是在现代工程建设中，GPS已成为一个重要的测量工具， 能够为工程建设提供较高精度的数据。然而测量高度问题上还有一定的不足之处，有待进一步探索。文章主要对GPS的测量技术作了简要概述，就超高压送电线路gps外控测量中高程的确定作了一些探讨。

关键词：超高压送电线路；GPS外控测量；高程

中图分类号：TM726 文献标识码：A

GPS作为一种依靠卫星定位的测量工具，具有测量速度快、精度高的特点，目前，GPS技术在导航、工程测量、军事、天气观测等方面都有应用，为人们的生产和生活带来了巨大的便利。特别是在工程测量中，GPS能够适应不同的环境，测量效果好。超高压输电线路是一项重要工程，考虑到工程的安全性，高程测量是施工中的重要问题，本文就如何运用GPS进行准确的高程测量进行分析。

1 GPS测量概述

通常，运用GPS测量高程无非是确定三点内容，一是运用GPS测量测点的椭球高；二是采用建立模型的方法测得高程异常点的正常值；三是将得到的正常值与高程基准面相拟合。可以说，这三个环节任何一个环节的失误，都会对整个测量结果产生重要影响。一般而言，要得到较高的测量精度，需要从不同的起算数据和不同的拟合方式出发。当起算高程点发生重合或是非常有限的前提下，要保证测量的精度，选择一个合适的GPS拟合方式十分重要。目前有研究认为，直接采用GPS进行测量，去掉地面平面控制测量， 增加测量的效率，然而这样的方法不得不面临一个问题就是将大地高转化为正常高的过程，这也是整个技术的难点所在。特别是对于一些长距离的超高压输电线路而言，与国家的正常高系统保持一致性有着重要意义。在运用GPS测量之时，既要表明一些重要数据的高程（如重要的跨越点、可能出现洪水地带的洪水位等），并尽可能使所测量数据与基本数据库之中的数据具有一致性。

2 超高压送电线路中高程测量的影响因素

GPS测量得到的是椭球高 ， 为了获得正常高 （H） ， 需知道高程异常值 （N）。对长距离的测量， GPS测量也能非常有效地得到椭球高， 但会遇到大地水准面和高程基准面方面的问题。大地水准面是常量地球引力位势曲面， 约为海平面。如图1所示， 椭球高h、正常高H、高程异常值N之间存在以下关系：

H = h - N

在部分地区， 由于地形因素，磁场存在一定异常，只有全球重力场模型 （GGM）才具有运用价值，采用内插技术与大地高模型结合， 测量出相应的数据。一般来说，GPS测量高程精度与测量地点重力值的可靠程度直接相关，在测量条件不好的地区，其测量的精度也会相应的降低。我国幅员辽阔，具有丰富多样的地形和地势，在不同区域，重力场短波也不一样，因此测量环境变得十分复杂。因此在实际测量中，可以使用采用多次测量和高精度的重力场模型作为参考，增加测量的精度。

3 测量水准面模型的确定

大地水准面模型是参考椭球面与平均海平面之间的差别，由大地水准面和椭球差距构成的一个数学曲面。美国NASA公布的EGM96似大地水准面模型是目前世界上位系数阶数最高的全球重力场模型，它利用联合测量的方式对全球的重力场进行确定和模拟，精度好，分辨率高。该模型在100 km的分辨率精度达到了±26.0 cm， 在50 km则为±42.1 cm。这一数据与我国使用的水准面模型的精度相当，大致为±0.4m。我国目前使用的的GPS水准网测量高程与EGM96模型估计的我国高程存在着一定差异。

我国最新的似大地水准面模型 （CQG2000模型） 实现了对我国境内领土（包括陆地和海洋）的全覆盖，精度达到了分米级， 是目前我国精度最高分辨率最好的似大地水准面模型。作为我国正常高高程系统起算面的区域似大地水准面数值模型， 它可在中小比例尺图中应用于GPS测定正常高。然而，这一模型在数据获取上较为困难，即使能获取，对于一般工程来说， 内插计算量大，不易操作；EGM96似大地水准面模型则能够避免这些问题，因而具有良好的适应性。

4 实际应用

本工程以某条跨3个省区的342km的500kV送电线路为例，该线路位于我国西南地区，经过石灰岩地貌区，地形复杂，从高山峻岭到丘陵到平地地形全覆盖，因而在大地水准面模型的选择上，考虑到其精确度和易操作性，采用的是EGM96似大地水准面模型，全程一共分为176个GPS测量点，采用Leica 530 GPS、Leica 1230 GPS进行高程测量，对数据进行基线解算和平差计算。

平差计算：本工程采用EGM96（Global） 全球大地水准面模型作为GPS测量点的基准高程，通过将一个点的高程固定对其他点形成约束，最终得到一组高程数据。在运用此种方法测量时，EGM96（Global） 全球大地水准面模型会增加测量的精度，使得GPS拟合时的变化减小，在高程差异上，偏差0.4m左右，精度较高。此外，为了进一步比较采用不同大地水准面模型的测量结果差异，本工程还采用了椭球面高度作为测量基准，结果发现，这种方式造成的偏差较大，最大达到了3.5m左右，不符合工程的要求。

结语

随着GPS定位技术的发展，GPS运用于工程测量也越来越多，发挥着越来越重要的作用，鉴于其在高程测量中的技术难题，文章认为，首先是要选择合适的大地水准面模型，其次是注意测量之中的高程异常，最后是运用不同的拟合方式，从这三个方面来提高测量的精度。