GPS跨河水准测量的理论与实践
GPS高程测量的理论与实践的研究
GPS高程测量的理论与实践的研究摘要：gps定位技术自问世以来,就以其精度高、速度快、操作简单等优点引起了整个测量界的关注。
国内外大量的实践表明,利用gps进行平面相对定位的精度能够达到01×10-6~1×10-6甚至更高,这是常规测量技术难以比拟的。
但是由于受区域性大地水准面的精度及电离层延迟误差等因素的影响,转换后的gps高程的精度还不够高。
因此,gps在我国高程控制网的布设中应用得较少。
从某程度上讲,未能充分发挥gps测量能够提供三维坐标的优越性。
基于这种情况,有必要对gps高程测量的理论和方法进行研究,以促进其在测量实践中的应用。
利用gps求得的是地面点在wgs-84坐标系中的大地高,而目前我国的实用高程系统采用的是正常高,要想使gps高程在工程实际中得到应用,必须实现gps大地高向我国实用高程的转换。
为此,本文对gps高程转换的方法进行了重点研究。
关键词:gps高程测量; gps高程转换1似大地水准面的模拟与gps高程转换11gps高程测量的基本原理gps测量能够精确给出地面点在wgs-84坐标系中的三维坐标x,y,z或b,l,h,经系统变换可以得到地面点在局部坐标系中的大地高。
由于各gps点上的高程异常值无法直接获得,目前还无法直接将大地高精确地转换成实用的海拔高。
因此,高程异常的确定成为gps高程转换的关键。
纵观高程异常的确定方法,可以分为几何解析法和重力法两类:①几何解析法是用一个一次或高次的解析多项式拟合出测区的似大地水准面,进而内插出gps点上的高程异常值。
②重力法的出发点是利用计算点附近的地面重力测量资料求解大地水准面的非线性变化部分,应用中通常需结合地形数字模型和地球重力场模型数据,以反映地形起伏的影响和大地水准面的长、短波特性。
对于一般工程单位而言,无法获得必要的重力数据,故重力方法难于普及。
本文主要研究从几何观点出发推求大地水准面高的方法,此类方法的基本思想如下:假设在测区内有若干个既进行了gps测量又联测了水准高程的gps点(这样的点称为水准重合点),那么可以利用大地高和高程异常之间的关系,推算出各水准重合点上的高程异常,利用这些离散点上的异常值,可以拟合出测区所在局部区域的似大地水准面,进而可以内插出未知点上的高程异常,实现椭球高向正常高的转换。
三角高程_GPS在跨河水准测量的应用
从表中数据可知 : 同岸 α最大互差 = 3107 mm / km < 13 mm / km; 不同岸 α最大互差 = 4113 mm / km < 18 mm / km[3] ,α平 = 0103065 mm / km。 从 C1 - S3 桩跨河 : GPS法正常高高差 △HC1 - S3 =
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3 C3 - C1 2. 079 67 1. 041 9 1. 104 1 0. 062 2 0. 029 91
4 C4 - C1 2. 046 99 1. 032 1 1. 099 6 0. 067 5 0. 032 98
5 C1 - S3 2. 105 09
2. 329 8 平均 : 0. 030 65
跨河三角高程采用两岸对向同时观测测点斜距及 竖直角方式进行 。对向同时观测可以极大地提高精度 ,
消除或减弱仪器高误差 、大气垂直折射差、地球曲率误 差等多项误差 [2 ] 。观测斜距时分别读取仪站与镜站的
3 收稿日期 : 2008—11—24 作者简介 :欧阳平 (1978—) ,男 ,工程师 ,主要从事测绘生产科研工作 。
1 前 言
当水准路线需要跨越大的水面或宽的峡谷时 ,由 于视线超出常规水准测量的长度 ,就必须采用跨河水 准测量的方法 ,以指定的精度等级将本岸的高程传递 到对岸 [ 1 ] 。三角高程测量以其快速 、简便且能保证一 定精度而应用于跨河水准测量 ; GPS测量观测周期短 、 布网迅速 、精度高 、自动化程度高 ,平面精度已经得到 广泛认可和应用 ,高程精度的提高也为 GPS替代水准 测量成为可能 , GPS测量不受通视条件限制的优点更 适用于跨河高程测量 。单独的三角高程测量只能通过 闭合差来检验其内符合精度 ,在本例跨河水准测量中 , 用光电测距三角高程法进行施测 ,通过相关精度分析 , 在本例中三角高程测量能达到国家三等水准测量的要 求 ,并用 GPS高程测量进行外符合精度检核 。
浅谈跨河大桥水准测量技术应用
浅谈跨河大桥水准测量技术应用跨河水准测量由于受多种自然条件影响，其测量精度可靠性一直是水准测量的难题，本文通过工程实例，介绍跨河水准测量的基本原理、场地选择、场地布设、观测方法等内容。
标签：跨河水准测量经纬仪倾角法观测近标尺精度分析1跨河水准简介当水准测量必须跨越江河进行观测时，其视线长度要比一般情况长得多（几百米甚至一公里以上），这样就会产生误差：由于前、后视线不能相等，产生仪器ⅰ角误差；由于跨越障碍的视线大大加长，大气垂直折光影响必然增大；由于视线长度的增大，水准标尺上的分划线，在望远镜中观察就显得非常细小，甚至无法辨认，因而也就难以照准和无法读数。
本文针对上述几个误差问题，通过实际的工程应用，介绍了跨河水准测量的一般技术及其关键步骤。
2任务概况以某市跨河大桥为例，桥梁设计2090米，造型为钢拱结构。
为了建立该桥施工首级高程控制，需实施跨河水准，传递高差。
此段江面约宽700米，北岸为丘陵地，施测时已挖土，南岸为一片菜地，视线开阔。
根据考察实地后和综合分析，项目组选用经纬仪倾角法实施跨河水准。
3跨河水准测量3.1跨河地点的选定根据跨河水准测量的特点，为保证精度要求，跨河地点的选择及其布设应尽可能完善以减弱各种误差的影响。
要满足以下要求：（1）选于测线附近，利于布设工作场地与观测的较窄河段处；（2）跨河视线不得通过草丛及干丘、沙滩的上方；（3）两岸由仪器至水边的一段河岸，其距离应近于相等；（4）过河视线方向，宜避免正对日照方向。
3.2场地布设根据现场及仪器情况，在跨河两岸设置的仪器站和标尺点应构成对称的图形，我们选择如图所示的平行四边形布设。
布设方法，使用全站仪和棱镜及皮尺配合，先在北岸（如Ⅰ1 b1）用皮尺放好Ⅰ1 b1长度，一般要求10左右，根据实地此次量取8.68米，然后可在b1上摆全站仪观测Ⅰ2 ，全站仪垂直角设置在水平视线上，实现两岸基本同高的要求，此时Ⅰ2可打木桩选定，b1Ⅰ2长度675.54米，再把全站仪移至Ⅰ1 上摆站，对岸可用皮尺一段放在Ⅰ2上，另一端設置为8.68米，与Ⅰ1 b1同长度，棱镜放在另一端上以Ⅰ2为圆心前后移动，使全站仪测得的Ⅰ1 b2与b1Ⅰ2长度相同，同时注意高度基本一致，就实现了两岸视线长度基本相同的要求。
GPS水准高差拟合应用于跨河水准测量研究
移量 △h,因此必须对 ( 2) 式作相应的变化 ,即 :
H = h + △h - ξ
(3)
因为 △h对于同一个网的各点是一个常量 ,所
以我们将不单独考虑它 , 也即把 GPS 网点中起算
点的大地高的精度视为精确己知 , 而直接利用式
Байду номын сангаас
(2) 。
以上就是 GPS 水准测量的原理 , 通过 GPS 解
算得到高精度的 GPS 水准点大地高后 , 再根据已
变化 , 采用简单模型对区域大地水准面变化情况
进行拟合 ,从而求得跨越河流的 GPS 水准点 (上例
中的 B C两点 ) 之间的高程异常差值及正常高高
差。
为了提高跨河测量方法的经济技术指标 , 应
在满足精度要求的前提下采用尽可能少的 GPS 水
准点数 。为此 , GPS高差拟合可采用以下几种模型 。
收稿日期 : 2009 - 07 - 08 作者简介 : 王晓华 (1981 - ) ,女 ,河南永城人 ,研究方向 : GPS测量技术研究与应用 。
86 淮 阴 工 学 院 学 报 2009年
水准标尺上读数为 A1 。设水准仪具有某一定值的 i 角误差 , 其值为正 , 由此对读数 B1 的误差影响为 △1 ,对于读数 A1 的误差影响为 △2 ,则由 I1 站所得 观测结果 ,可按下式计算 b2 相对于 b1 的正确高差 , 取 I1 、I2 测站所得高差的平均值 ,即
2. 1 直线拟合模型
当河两岸 GPS 水准点呈近似直线分布 , 且区
域大地水准面近似平面时 , 设沿跨河方向 (B C ) 大 地水准面剖面变化率为 α,则 :
△ζBC = a△X 式中 , XB , XC为 B , C点的 X 坐标 ( X 轴与 B , C
全站仪和GPS在跨河水准测量方法的研究
ＧＰ Ｓ 跨河水 准点 ， 应尽 可能选 择在 地形较 为平坦 的平 原 ， 丘 陵地 区 ， 且 河流 两岸地 貌形 态基本 对称相 似 ； 尽 可 能避 开地 质条件 不稳定 ， 强磁 场地段 ， 车 流人
流较 大 的场所 ； 为 获得 稳 定的Ｇ Ｐ ｓ 数据 ， 水 准点 布设 沿水 准测 线延 伸 ； 如 图２ 所
化率 为 钱 ：
述 观测 。 觇板无 棱镜 ， 测 角与 测距应 分开 ， 并 且觇 板应 固定在 标尺 整分化 上 ， 觇
标 高精度 提 高 。 三 角高程 测 量 的普遍 公式 为 ：
‰
（ ５ ）
ｈ ｉ ： Ｄｔ ａ ｎ 手ｉ Ｉ ÷ ÷ ｌ Ｄ （ １ ） ［ １ 】
ｈ 嚣 ｃ ｌ ：ｈ Ａ ｅ —ｈ Ａ 嚣 ＝Ｄ 毒 ｔ ａ ｎ 棼 ｃ —Ｄ ｌ 船恐 嚣一ｉ ｃ 手 手 ｃ Ｄ ； （ ４ ） 由于Ａ 、 Ｂ 两点距离Ｄ Ｉ （ （ Ｒ ， 所以 Ａ ｇ ｉ ＝ ｏ 。 同 理， 当Ｄ 照准Ｂ 、 Ｃ 两点时， 可以
再 次得 到两 点高 差为ｈＢ ｃ ２ 。 从公 式 （ ４ ） 可 以得 到 ， 已消除 仪器高 误 差 。 同理 ， 在 Ａ、 Ｃ， Ｂ 、 Ｃ 和Ｂ、 Ｄ 分别 进行 三 组相 同的 上述计 算 ， 形成 图 （ １ ） 所示 的三 个 闭合环 ， 相互 检核 ， 提 高精 度 ， 得 到 四个点 的 高程 ， 完 成跨 河水 准测 量 。
一
、Hale Waihona Puke 跨河 点 除满足 常规选 点要 求外 ， 还应 尽可 能布设 在靠 近河边 稳 定的地 方 ； 河 面较 窄 的地方 ， 减小 球 气差 ； 两 河岸地 形相 似的地 方 。 并且， 各 水 准点尽 可 能
GPS在跨河水准测量中的可行性应用
＋ ２ 一 ３
一 ３
－ ４ — ２
＋ ２
— ３ ＋ ２
＋ ３
＋ ２ ＋ ４
－ ３
－ ３ ＋ １
一 ｌ
Ｄ市大 桥
＋ ｌ
＋ ３
— ２
— ３
一 ｌ
参考椭球面
图 １大地高、 正常高、 高程异常的关系示意图 图１ 为大地、 高和正常高之间的关系。 其中， 为高程异常。 Ｈ 一 为Ｇ Ｐ Ｓ 测得 的大地高 ， Ｈ 为正常高 ， 即Ｈ 产Ｈ 一 ∈根据 以上 公式和 高程异常 的特 点， 可 以考 虑 将 Ｇ Ｐ Ｓ高 程 应 用 于 跨 河 水 准 测量 中 。 ２ ． ３ Ｇ Ｐ Ｓ大地高高差代替跨河水准测量高差的方法 ２ － ３ ． １由 ＧＰ Ｓ相对 定位得到 的基 线 向量 ， 通过 Ｇ Ｐ Ｓ网平 差 ， 可 以得到 高精度 的 ＷＳ Ｇ 一 ８ ４ 大地坐标系 中的大地高高差。 ２ ． ３ ＿ ２ 由公式 Ｈ Ｈ ｗ 一 ∈ 可知，地面上两点之 间的正常高高差 ｈ ， 大 地 高高差 Ｈｗ —ｗ以及高程异常之差的关系为： ｈ Ｉ ＝ Ｈ 。 一 △ ∈ 。 ２ ． ３ － ３在 大江 、 大河 、 湖泊、 海 湾两 岸地 形起 伏不 大 （ ＜ ５ Ｏ ｍ） 的平 坦地
科 学 发 展
Ｇ Ｐ Ｓ在跨河水准测量 中的可行性应用
张 扬
（ 黑龙江省航道局）
摘 要： 本文 阐述 了 Ｇ Ｐ Ｓ跨河水准 测量的概念 、 方法 ， 并 以实例验证 了跨河水准测量方法的可行性。 关键词： Ｇ Ｐ Ｓ ； 跨河水准测量： 高程异常
１ 前 言
测 回， 半测回观测读 数为 ８组 ， 外业观 测历时 ２ ０天 ， 达到二等跨 河水准测 量精度要求。
基于GPS的跨河水准测量技术研究
所 测 的相 对于 似 大地 水准 面 正常 高 ， 及通 以 过 重 力 测 量等 手 段 所 得 到 的 地 球 重 力场 模 型。 所以 考虑ＧＰ 水 准 的误差 源 ， 得分 别考 Ｓ 就 虑影 响大地 高 、 正常高 、 地球 重 力场 模 型精度 的 因素 以 及它 们 的综 合作 用 。
工 程 技 术
ＳＩＣ Ｃ ＮＥ＆ＴＣＮＬＧ Ｅ ＥＨ００Ｙ
盛圆
基于 ＧＰＳ的跨 河水 准测 量技 术研 究
林 康力 李 贤忠 （ 连市 勘察测 绘研 究院有 限公 司 辽 宁大连 大 １ ０２ ） ６ １ １ 摘 要： 本文基 于笔者 多年从 事跨 河水 准测量的 相馆工作 经验 ， 以基 于Ｇ Ｓ￣术 的跨河水 准测量 为研 究对 象， ＰＪ ． 分析 由Ｇ Ｓ Ｐ 测量所得大地 高 求 解正 常 高 的 误 差 能 够提 高 求 解 的精 度 ， 以使 Ｇ Ｓ 河 高程 传 递 能 够 满足 跨 河 水 准 测量 的 精 度 要 求 ， 而 达 到取 而 代 之 的 作 用 。 文 是 笔 Ｐ跨 进 全 者 长期 工作 实践基 础上的理论 升 华， 信对从 事相关 工作 的 同行有 着重要的参 考价 值和借 鉴意义 。 相 关 键 词 ： Ｐ 跨 河 水 准 误 差 分 析 ＧＳ 中 图分 类 号 ： Ｂ ２ Ｔ ２ 文献 标 识 码 ： Ａ 文 章 编号 ： ６ ２ ３ （ ０ １０ （ ） ０ ５ － ２ ｌ － ７ １ ２ １ ）４ ｂ－ ０ ５ ０ ７ ９
２ ＧＳ Ｐ 跨河高程测量误重要 因素可 以 Ｓ 分为 三类 ： Ｓ 历误 差 （ ＧＰ 星 轨道 误差 ）对 流 层 、 对ＧＰ Ｓ信 号的折 射影 响 、 他影 响 因 素。 其 卫 星 星 历 误 差是 指 卫 星星 历给 出 的 卫 星 空 间 位 置 与 卫星 实 际 位 置 间的 偏 差 。 它 是 一 种 起 始 数 据 误 差 ， 大 小 取 决 于 卫 星 其 跟 踪 站 的 数 量 及 空 间分 布 、 测 值 的 数 量 观 １ Ｇ Ｓ 程拟 合原理 Ｐ高 ＧＰ 水 准 有 两个 作 用 ： ・ 可精 确 求 定 及 精 度 、 道 计 算 时 所 用 的 轨 道 模 型及 定 Ｓ 是 轨 ＧＰＳ 点的 正 常高 ； 二是 求 定 高精 度 的似 大 轨 软件 的 完善 程 度等 。 历误差 是 影 响ＧＰＳ 星 地水准面 。 高程 测 量精 度的 主要 因 素 ， 主要 源 于ＧＰＳ 其 在 一 个ＧＰＳ网中 ， 过对 此 网进 行ＧＰＳ 经 卫 星 轨 道 摄 动 的复 杂性 和 不稳 定 性 。 平 差 后 ， 以 得 到 网 中 各 点 的 大 地 高 ， 可 对 流 层 折 射 影 响 是 指 ＧＰ 信 号 通 过 对 流 ｓ 利 用既 有ＧＰＳ 地 高Ｈ又有 正 常高 ｈ的多 个 层和平 流层 交界时 ， 传播速 度将 发生 变化 ， 大 其 已知点 （ 简称 公 共 点 ） 求 出这 些公 共 点 的 ， 传播的 路径将 发生 弯 曲， 因而 产生测 量偏 差 。 值 。 后 由公 共 点 的平 面坐 标 和 值 ， 然 采用 其 它影 响 因素 的 影 响 主 要包 括 垂 直 精 度 因 数 学 拟 合 的 方 法 ， 合 出 测 区 内的 似 大 地 子、 线 长 度 、 拟 基 多路 径 、 天线 高 的 量 取 等 。 另 水准 面 。 由其 它ＧＰ 再 Ｓ点（ 求点 ） 待 的平 面 坐 外 ， 考虑 ￣ Ｇ Ｓ 程转换 常用到 三个 量为Ｇ Ｓ ＩＰ 高 Ｊ Ｐ 标 （ ， ） 合（ ｘ ｙ拟 内插 ） 出该 点 的 高程 异 常 Ｘ ， 所 测的 相 对 于参 考椭球 的大 地高 、 何水 准 值 几
GPS跨河水准测量技术探讨
１ ＧＰ Ｓ水 准 测 量原 理
１ 大地 高和正常高的关系 ． １ 我 国 目 常用的高程基准为正常高系统 （ 括 １ ８ 国家高程基 前 包 ９５ 簟 蔫碱毂 Ｉ ｉ Ｏ 聋■■慨 准 和 １５ 年 黄海 高程系） 其基 准面为似大地水准面 。常规施测的水 ９６ ， 图２ 准 高程 是地面点相对 于大地水准面 的垂 线距离 Ｇ Ｓ Ｐ 定位 技术测 得 的高程 是大地高系统 ， 是地面点相对 于参考 椭球面 （ Ｓ ８ 椭球 ） ＷＧ 一 ４ 由于地形 、 点位环境等条 件限制不 能满足 图 ２ 求时 ． 要 可采 取如 法线方 向的距 离 Ｈ ， Ｇ 正常高与大地 高之间的差异称为高程异常 （ 三 图 ３ 所示 的布设方式 ，河 流同岸 的非跨河 点 Ａ１ Ａ 、 ２或 Ｄ１Ｄ２可 以在 、 者之 间的关 系见 图 １ 同一个 点位附 近埋设 ， 但点位 位置应位 于沿跨河方 同轴线 （ ２ 图 中的 ｃ Ｂ延长线 ） 上或在其两侧且大致对称 ， 河点距跨河点 的距离大致 非跨 与跨河距离相 等。
山东
济南
２０ ０ ５ ０ ２）
【 摘 要】 采用 Ｇ Ｓ Ｐ 技术进行跨 河水准测量是近年 来测量界 比较 热门的课题 ， 本文对采用 Ｇ Ｓ Ｐ 进行跨 河水准测量的技 术方法 ． 进行 了有益 的探 索， 对提 高跨 河水准测量的质量、 效率都具有一定的参考意 义。 【 关键词 】 Ｐ ； Ｇ Ｓ跨河水准 ； 高程拟合
０ 前言
２ ＧＰ Ｓ水 准 测 量 方 法
常规 的跨河水 准测量方 法有光学测 微法 、 倾斜 螺旋法 、 经纬仪倾 ２１ 点位 布 设 ． 角法 、 直接读 尺法 等等 ， 这些测量方法都需要具有 良好 的通视条件 ． 易 据此 ， Ｐ 跨河水准测量最好选 择在地形较为平坦 的平原 、丘陵 ＧＳ 受大气直折光 、 象条件 、 气 河流潮汐以及地形条件等 因素的影响 ． 且观 且河 流两岸 地貌形 态基本 一致地区进行 测操作较 复杂 ， 周期 长 、 作业 效率普遍较低。 Ｐ 测量技术 因其具有全 ＧＳ 为获得 稳定的高程异常变化率 ． Ｐ 跨 河水准路线应 以直伸形状 ＧＳ 天候作业 、 操作简单 、 度高等得天独厚的优势 ， 精 已经广 泛应 用于大地 布设 （ 图 １ ， 如 ） 非跨河点 （ １ Ａ 、 １Ｄ ） Ａ 、 ２ Ｄ 、 ２ 宜位于跨 河点 （ 、 ） 线的 Ｂｃ连 测量 、 工程测量等 领域。 Ｐ 大地高的精度与平面精度相 当． ＧＳ 若能转化 延长线 上 ， 点间距 离大致 与跨河距 离相 等。 且各 相 当精度 的正 常高 ， 则可替 代水 准测量。因此近年来测量界 都在尝试 采用 Ｇ Ｓ Ｐ 作业方法 进行跨河水准测 量 ．若方法得 当不仅能保证精 度 要求 ， 也将大 幅度 提高生 产效率 ． 成为跨河水准最有利的作业手段
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GPS定位技术运用于跨河水准测量的理论与实践目录第一节：GPS定位技术运用于跨河水准测量的理论依据 (1)第二节GPS定位技术运用于跨河水准测量的适用范围 (4)第三节GPS定位技术运用于跨河水准测量的布点要求 (5)第四节GPS技术运用于跨河水准测量中GPS观测及数据处理 (6)第五节GPS定位技术运用于淮扬镇新建铁路项目跨河水准测量 (9)第一节：GPS定位技术运用于跨河水准测量的理论依据⒈GPS大地高，水准测量的正常高，高程异常GPS测量是以WGS-84椭球面为基准,在WGS-84地心坐标系中进行的,所提供的高程为相对于WGS-84椭球的大地高,遗憾的是相对于WGS-84椭球的GPS大地高是没有物理意义的,只是一个假定的高程系统,而实际工程应用中采用的是以似大地水准面为基准的正常高系统。
所以,在实际应用中一般要将GPS大地高转化为目前我国使用的正常高(我国现有的高程资料基本属于黄海56高程系或85高程系)。
进行GPS高程转换要考虑WGS-84椭球和本地参考椭球的差异以及大地水准面和似大地水准面相对本地参考椭球的高差,即大地水准面高和高程异常。
大地高、正常高和高程异常之间有如下关系:H G=H N+ξ其中,HG为大地高;HN为正常高;ξ为高程异常，高程异常，即同一测站点以WGS-84为基准的GPS大地高与以似大地水准面为基准的正常高之间的高程异常。
其几何关系见下图⒉高程异常变化值，高程异常变化率高程异常变化值：当测区中某一个点A既用GPS定位技术测得其GPS大地高HGA，又用常规高程测量方法测得其正常高HNA,我们就可以求出A点的高程异常值；ξA=H G A- H NA同样，当测区中某一个点B既用GPS定位技术测得其GPS大地高HGB，又用常规高程测量方法测得其正常高HNB,我们就可以求出B点的高程异常值。
ξB=H G B- H NB测区中AB两点的高程异常变化值即为△ξAB=ξA-ξB=( H G A- H NA)-( H G B- H NB)高程异常变化率:当AB两点的水平距离为LAB时，那么AB两点高程异常变化率即为：VξAB =△ξAB/L AB⒊跨河水准测量理论依据高程异常变化值，以及高程异常变化率在工程实践中应用非常广泛，其内涵及外延各种论述专著各有不同，本文上述两个概念是专为论述跨河水准测量而设，仅以此文为限。
高程异常产生的物理原因如下：第一：地球是一个类椭球，而非严格意义上的椭球。
在某些区域地球形状与几何椭球相去甚远。
第二：组成地球的介质的质量分布不均匀。
由于万有引力定律得知，各地地球重力加速度分布不均匀，造成似大地水准面与WGS-84椭球面不一致。
知道了高程异常产生的物理原因，我们就容易明白高程异常规律难寻，因此，GPS定位技术在水准高程方面一直存在难以逾越的障碍，但高程异常变化在对于某一具体位臵而言是恒定的，他取决于该地地球的形状及该地地下介质的质量（即该地的重力加速度），同时，对于某一个区域而言高程异常变化值是有规律可循。
地球的介质的质量的变化，导致该地重力加速度的变化。
从而导致高程异常变化，但是，对于某一个区域而言，地球的介质的质量的变化是渐进的过程，这是地球在几亿年的变化的过程中逐渐形成。
从而导致重力加速度的变化也是渐进的过程，最终导致高程异常变化也是渐进的过程，因而，对于某一个较小区域而言，高程异常变化率呈现逐渐递增或者逐渐递减的变化趋势。
对于一条直线而言，如下图所示：从AB区间的高程异常变化率，到BC区间的高程异常变化率,到CD区间的高程异常变化率，必然是一个渐进的过程。
因此: AB区间的高程异常变化率是BC区间的高程异常变化率与CD区间的高程异常变化率的平均值。
如下列公式所示：VξBC= （VξAB +VξCD）/2●跨河点○非跨河点这就是GPS定位技术运用于跨河水准测量的理论依据第二节GPS定位技术运用于跨河水准测量的适用范围⒈当海拔高度超过500米的地区，不宜进行一二等水准测量，当海拔高度超过多少米的地区，不宜进行三四等水准测量，在测量规范没有规定，本人认为：应根据实地情况，具体确定，当河两端的高程异常变化率差值超过每公里15mm时，不宜采用GPS定位技术进行三四等跨河水准测量。
这既考虑了仪器系统误差，也考虑人为观测误差，同时考虑三四等跨河水准测量限差要求。
⒉当海拔高度超过500米的地区，河面宽度小于1000米，河两端的高程异常变化率的差值小于每公里15mm时，本人认为：可以采用GPS定位技术进行三四等跨河水准测量。
⒊当河两端的高程异常变化值大于每公里70mm时，不宜采用GPS 定位技术进行一等跨河水准测量。
⒋当河两端的高程异常变化值大于每公里130mm时，不宜采用GPS 定位技术进行二等跨河水准测量。
⒌当河两端的高程异常变化值大于每公里200mm时，不宜采用GPS 定位技术进行三四等跨河水准测量。
第三节GPS定位技术运用于跨河水准测量的布点要求⒈GPS跨河水准测量应选择在地形较为平坦的平原、丘陵且河流两岸地貌形态基本一致地区。
在河流两岸大地水准面具有相同的变化趋势，且变化相对平缓的方向上布设跨河路线。
⒉GPS水准点尽可能选在水准测线附近，并有利于进行GPS观测及水准连测。
应避开土质松软、强磁场地段以及行人、车辆来往较多等场所。
⒊三四等跨河水准测量中，非跨河点（A、D）宜位于跨河点（B、C）连线的延长线上，点间距大致与跨河距离相等，非跨河点偏离跨河方向轴线的垂距不得大于BC的1／4。
●跨河点○非跨河点⒋二等跨河水准测量中，非跨河点（A、D）宜位于跨河点（B、C）连线的延长线上，点间距大致与跨河距离相等，非跨河点偏离跨河方向轴线的垂距不得大于BC的1／25。
⒌二等跨河水准测量中，非跨河点（A、D）宜位于跨河点（B、C）连线的延长线上，点间距大致与跨河距离相等，非跨河点偏离跨河方向轴线的垂距不得大于BC的1／25。
⒍当跨河距离小于2公里时，同一河岸非跨河点距跨河点的距离以2公里为宜。
第四节GPS技术运用于跨河水准测量中GPS观测及数据处理本文所说GPS观测及数据处理仅适用于三四等跨河水准测量，⒈为保证GPS所测基线及大地高正确性，三四等跨河水准测量中GPS观测规定严于国家B级网的要求，松于国家A级网的要求。
⒉GPS测量作业的基本技术要求（1）全部仪器、光学对中基座生产作业前都必须按要求进行检校合格且应在有效检定期内才能投入使用。
所有仪器在观测前统一进行设臵：数据采样间隔10秒，设臵高度角为15度。
（2）观测前，应做好星历预报，避开不利于观测的时间段。
（3）观测时，天线整平对中误差不得大于1mm，每时段观测前后各量取天线高一次，两次互差小于2mm，并取其平均值作为最后结果。
双时段观测时第二时段仪器必须重新对中整平，重新量取天线高度。
（4）观测过程中按规定填写观测手簿。
观测点名、仪器高、仪器号、时间、日期以及观测者均应详细记录。
⒊GPS数据处理⑴GPS基线解算应符合以下要求①基线解算应采用双差相位观测值。
②采用精密星历作为基线解算的起始值。
③基线解算的起始坐标应采用GPS连续运行站坐标。
④基线解算时，应以2 h为一单元，将连续观测数据截断并划分为多个时段进行基线解算，使每一个同步观测图形各基线边具有至少4个时段的重复基线处理结果。
”⑤基线解算方案可采用单基线或多基线模式，应采用双差固定解作为基线解算的最终结果。
⑵GPS基线解算的质量检核①基线处理数据采用率不低于80％。
②采用单基线处理模式时，同步时段中任一三边同步环的坐标分量相对闭合差应小于2.0ppm，环线全长相对闭合差应小于3.0ppm③由独立基线构成的异步环坐标分量闭合差和全长闭合差应满足Wx≤2n·σ；Wy≤2n·σ；Wz≤2n·σW≤2n3·σ④重复基线的长度互差（ds）及大地高高差互差（dH）应不大于2n〃σ以上式中：σ－一相应测量等级基线长度标准差，单位为毫米（mm）⑶跨河水准测量 GPS 网平差处理①在基线向量检核符合要求后，以三维基线向量及其相应方差一协方差阵作为观测信息，以某一跨河点的三维地心坐标系下的三维坐标作为起算数据，进行GPS 同的无约束平差。
无约束平差应提供各点在三维地心坐标系下的三维坐标、各基线向量改正数和精度信息。
②无约束平差基线向量改正数绝对值应满足：x V ∆≤3σ；y V ∆≤3σ；z V ∆≤3σσ－一相应测量等级基线长度标准基，单位为毫米（mm ）。
否则应认为该基线或附近基线存在租差，应在平差中采用软件提供的自动方法或人工方法剔除，直到满足上式要求。
第五节GPS 定位技术运用于淮扬镇新建铁路项目跨河水准测量淮扬镇铁路北起江苏淮安，位于江苏省中北部的纵向中轴线上。
线路北起苏北淮安市，与京杭运河、京沪高速铁路并行，向南经苏中扬州市（宝应、高邮、江都），跨长江后止于镇江市。
测区位于东经119°00’～119°47’，北纬 32°01’～33°38’。
测区内水系密集，河流众多。
淮扬镇铁路由中铁上海设计院集团有限公司承担勘察设计，中铁上海设计院委托中铁第一勘察设计集团有限公司航测遥感处承担基础控制网的测量及1：2000航测图测量。
本项目共从事5处跨河水准测量。
跨河长度分别为1899米，1744米，1596米，1019米，2019米，下面就世业洲跨河水准说明如下这是推荐线路方案跨越长江的情景，该处位于江苏省镇江市世业镇。
世业镇又称世业洲，是长江上仅次于崇明岛第二大岛屿，长江在此处分开为两条河，经过世业洲后又合为一条河，长江上润扬大桥即从此穿过。
其测量数据及计算过程如下表：BM057BM109BM110GPS129BM058GPS130BM059BM131高差BM057-BM109=2603.8,高差BM110-BM129=-6,高差BM058-BM130=-43.5,高差BM059-BM131=-799.8,长江长江长江长江从上表可以看出：第一处跨河水准中：南端高程异常变化率为：-0.005059485m/km.北端高程异常变化率为：0.00516132m/km.跨河处高程异常变化率为：5.09178E-05m/km。
跨河处高程异常变化值为：0.000106274mGPS130与BM59椭球高差值：-0.7003mGPS130与BM59水准高差值：-0.70041m第二处跨河水准中：南端高程异常变化率为：0.002854298m/km.北端高程异常变化率为：-0.01141285m/km.跨河处高程异常变化率为：-0.004279276m/km。
跨河处高程异常变化值为：-0.007234405mBM109与BM110椭球高差值：-2.1864mBM109与BM110水准高差值：-2.17917m后将上述水准高差值纳入至水准网进行平差，各项指标均符合四等水准测量要求。