在工程測量中，GPS已經得到廣泛應用，除此之外，水準測量技術也是至關重要的，本文論述了GPS和水準測量相結合的基本原理及工作方法，并得出了有益的結論。

　　《長春工程學院學報》(自然科學版)(季刊)創刊于2000年，是經吉林省新聞出版局報請國家新聞出版署批準的國內外公開出版發行的高校學術理論刊物。立足本�？蒲薪虒W，同時接受具有一定研究水平和應用價值的校外稿件，歡迎有一定研究能力的教師、科研人員和工程技術人員等社會各屆賜稿。

　　1概述

　　目前，在工程測量中，一般使用GPS完成平面控制測量，而高程的獲取則采用水準測量或三角高程測量的方法。這種方法適合于測區面積較小、控制點較少的工程。對于測區面積上百平方公里、控制點較多的水源工程不適合。由于GPS高程系統的特殊性，GPS高程還不能直接使用，因此只有將GPS和水準測量相結合，綜合利用GPS成果和水準測量的結果，才能把GPS高程轉化為實用的正常高。滿足工程的需要。

　　2基本原理

　　2.1幾種常用的高程系統

　　常用的高程系統包括大地高程系統、正常高系統和正高系統。大地高程系是以橢球面為基準面的高程系統。大地高的定義是，由地面點沿通圖1

　　過該點的橢球面法線到橢球面的距離，通常以H表示。GPS可以直接測量測站在WGS-84橢球中的大地高;正高系統是以大地水準面為基準的高程系統，正高是指由地面點沿該點的鉛垂線至大地水準面的距離，通常用Hg表示;由于正高無法精確測定，工程中采用正常高系統，即我國采用的高程系統。正常高是指地面點沿鉛垂線到似大地水準面的距離，通常用Hr表示。如圖1所示。

　　2.2GPS大地高和正常高的關系

　　由圖1可知：

　　Hr=H-ξ(式2-1)

　　其中ξ為似大地水準面的高程異常。

　　似大地水準面與橢球面的高程差，稱為高程異常。

　　由于似大地水準面是一個不規則的曲面，高程異常無法精確求得。因此目前常用的方法是根據測區內若干已知高程(通常為正常高或海拔高)，來擬合確定各點的高程異常值。

　　設GPS基線向量網經三維無約束平差后，求得各點的大地高平差值為Hi，已知網中有m個點(網內總點數為n個，m

　　則根據m個點的ξi值，列方程求得多項式(2-3)中的系數。當m≥6時可確定所有系數，當m≥3且m<6時可確定a0、a1和a2三個系數，當m<3時只能確定a0一個系數。所以這種方法至少需要三個已知高程點。當已知高程點分布均勻且測區內地形平坦時，這種方法擬合確定的ξi精度可以達到10-20cm，甚至優于5cm。在確定了多項式(2-3)中的系數后，即可應用該式求j點(j=m+1，m+2，⋯，n)的ξj，然后有

　　Hrj=Hj-ξj

　　得到各點的海拔高程值。

　　3GPS和水準測量相結合在某水源地復查綜合評價工程中的應用-

　　3.1工程概述

　　本次工程經分析和計算，最終為甲方提供電廠水源地復查綜合評價報告。面積約為860Km。最大高程210米，最小高程180米，平均高程195米，地勢較平坦。本次測量工作的主要任務是為地質專業提供民井的坐標和高程。由于測區面積較大，國家三角點及水準點破壞嚴重，民井數量較多，加之時間緊、任務急，因此決定采用GPS和水準測量相結合的方法，測定民井的坐標和高程。

　　3.2工作方法

　　3.2.1收資及分析

　　通過收資發現，三個三角點分布在測區的中部且呈東西方向排列;兩個水準點分布在測區的南部且相距16公里。由于水準點沒有均勻分布在測區且數量較少，無法滿足高程擬合的要求。因此必須在測區布設水準網。

　　3.2.2GPS測量

　　(1)布網方案

　　在測區中軸線附近選擇民井G11、#10和G45為基準站，布設星形GPS網。

　　(2)作業過程及使用儀器

　　采用四臺JavadGPS接收機，按快速靜態作業模式，一臺GPS接收機分別架在G11、#10和G45保持不動，其他三臺流動，觀測20分鐘，并紀錄點號和儀器高。輸入數據采用隨機軟件“PCCDU”,基線解算和平差采用隨機軟件“Pinnacle”。滿足本次工程的要求。

　　(3)成果精度評定

　　基線解算及平差后成果精度見表1單位：mm

　　3.2.3水準測量

　　水準測量采用四等水準。

　　3.2.4擬合高程

　　采用四等水準測量的方法在GPS網的周邊和中部聯測了10個GPS點、2個三角點。采用隨機軟件“Pinnacle”進行高程擬合。

　　GPS網高程擬合的精度見表2。

　　3.3檢查

　　檢查點采用G15、G36、#30、#41。

　　檢查點的精度見表3。

　　4結語

　　(1)GPS和水準測量相結合適合大面積、地勢平坦的水源工程。

　　(2)檢查點要均勻分布在網的四周和中部。

　　(3)和常規方法比較，可以節約三分之二的水準工作量。就此工程來說，所有民井的高程若采用水準測量的方法測定，需四等水準約600公里;而采用GPS和水準測量相結合的方法，只需四等水準約200公里。