在工程测量中，GPS已经得到广泛应用，除此之外，水准测量技术也是至关重要的，本文论述了GPS和水准测量相结合的基本原理及工作方法，并得出了有益的结论。
《长春工程学院学报》(自然科学版)(季刊)创刊于2000年，是经吉林省新闻出版局报请国家新闻出版署批准的国内外公开出版发行的高校学术理论刊物。立足本校科研教学，同时接受具有一定研究水平和应用价值的校外稿件，欢迎有一定研究能力的教师、科研人员和工程技术人员等社会各届赐稿。
1概述
目前，在工程测量中，一般使用GPS完成平面控制测量，而高程的获取则采用水准测量或三角高程测量的方法。这种方法适合于测区面积较小、控制点较少的工程。对于测区面积上百平方公里、控制点较多的水源工程不适合。由于GPS高程系统的特殊性，GPS高程还不能直接使用，因此只有将GPS和水准测量相结合，综合利用GPS成果和水准测量的结果，才能把GPS高程转化为实用的正常高。满足工程的需要。
2基本原理
2.1几种常用的高程系统
常用的高程系统包括大地高程系统、正常高系统和正高系统。大地高程系是以椭球面为基准面的高程系统。大地高的定义是，由地面点沿通图1
过该点的椭球面法线到椭球面的距离，通常以H表示。GPS可以直接测量测站在WGS-84椭球中的大地高;正高系统是以大地水准面为基准的高程系统，正高是指由地面点沿该点的铅垂线至大地水准面的距离，通常用Hg表示;由于正高无法精确测定，工程中采用正常高系统，即我国采用的高程系统。正常高是指地面点沿铅垂线到似大地水准面的距离，通常用Hr表示。如图1所示。
2.2GPS大地高和正常高的关系
由图1可知：
Hr=H-ξ(式2-1)
其中ξ为似大地水准面的高程异常。
似大地水准面与椭球面的高程差，称为高程异常。
由于似大地水准面是一个不规则的曲面，高程异常无法精确求得。因此目前常用的方法是根据测区内若干已知高程(通常为正常高或海拔高)，来拟合确定各点的高程异常值。
设GPS基线向量网经三维无约束平差后，求得各点的大地高平差值为Hi，已知网中有m个点(网内总点数为n个，m
则根据m个点的ξi值，列方程求得多项式(2-3)中的系数。当m≥6时可确定所有系数，当m≥3且m<6时可确定a0、a1和a2三个系数，当m<3时只能确定a0一个系数。所以这种方法至少需要三个已知高程点。当已知高程点分布均匀且测区内地形平坦时，这种方法拟合确定的ξi精度可以达到10-20cm，甚至优于5cm。在确定了多项式(2-3)中的系数后，即可应用该式求j点(j=m+1，m+2，⋯，n)的ξj，然后有
Hrj=Hj-ξj
得到各点的海拔高程值。
3GPS和水准测量相结合在某水源地复查综合评价工程中的应用-
3.1工程概述
本次工程经分析和计算，最终为甲方提供电厂水源地复查综合评价报告。面积约为860Km。最大高程210米，最小高程180米，平均高程195米，地势较平坦。本次测量工作的主要任务是为地质专业提供民井的坐标和高程。由于测区面积较大，国家三角点及水准点破坏严重，民井数量较多，加之时间紧、任务急，因此决定采用GPS和水准测量相结合的方法，测定民井的坐标和高程。
3.2工作方法
3.2.1收资及分析
通过收资发现，三个三角点分布在测区的中部且呈东西方向排列;两个水准点分布在测区的南部且相距16公里。由于水准点没有均匀分布在测区且数量较少，无法满足高程拟合的要求。因此必须在测区布设水准网。
3.2.2GPS测量
(1)布网方案
在测区中轴线附近选择民井G11、#10和G45为基准站，布设星形GPS网。
(2)作业过程及使用仪器
采用四台JavadGPS接收机，按快速静态作业模式，一台GPS接收机分别架在G11、#10和G45保持不动，其他三台流动，观测20分钟，并纪录点号和仪器高。输入数据采用随机软件“PCCDU”,基线解算和平差采用随机软件“Pinnacle”。满足本次工程的要求。
(3)成果精度评定
基线解算及平差后成果精度见表1单位：mm
3.2.3水准测量
水准测量采用四等水准。
3.2.4拟合高程
采用四等水准测量的方法在GPS网的周边和中部联测了10个GPS点、2个三角点。采用随机软件“Pinnacle”进行高程拟合。
GPS网高程拟合的精度见表2。
3.3检查
检查点采用G15、G36、#30、#41。
检查点的精度见表3。
4结语
(1)GPS和水准测量相结合适合大面积、地势平坦的水源工程。
(2)检查点要均匀分布在网的四周和中部。
(3)和常规方法比较，可以节约三分之二的水准工作量。就此工程来说，所有民井的高程若采用水准测量的方法测定，需四等水准约600公里;而采用GPS和水准测量相结合的方法，只需四等水准约200公里。
